碳中和背景下碳排行业的环保愿望

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1我国实现碳中和的意义

1.1加强生态环境保护

全球变暖的主要元凶并不是碳排放，但是，碳排放确实会导致全球变暖，全球气温升高对人类和其它物种造成巨大威胁，产生一系列环境问题。

1.2解决能源安全问题

我国能源资源的特点表现出“富煤、足能、缺油、少气”的特点。根据海关总署公布数据进行统计，2020年，我国原油、天然气对外依存度分别攀升至73%和43%，共进口原油5.42亿吨、液化天然气890亿方、管道天然气460亿方。实现碳中和后，我国可以将新能源和清洁能源作为电能供给集中发力点，多管齐下解决能源安全、能源独立问题。

1.3推动科技与产业深度融合

碳中和背景下，要围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链，利用清洁能源市场规模快速增长和环保等绿色产业加速布局的重要契机，改善投融资体制，推动科技与相关产业深度融合，增强产业链、创新链的自主可控能力。

1.4加速实现绿色经济转型

经初步核算，2021年，单位国内生产总值（GDP）二氧化碳排放比相对于2020年降低3.8%，说明我国产业结构缺乏核心动能，能耗过高，污染负担较大。为实现碳中和，我国生态文明建设全面进入以降碳为重点的战略阶段，需要积极推动减污降碳实现协同增效。实现碳中和将加速经济社会向绿色、低碳的经济结构转型，逐渐淘汰影响生态环境质量的高能耗、高污染产能，持续提升高新产业占经济比重，由科技创新驱动经济增长[1]。

1.5体现大国担当

碳中和是一场深刻的能源替代行动，将重新定义21世纪的大国竞争格局。我国作为全球最大碳排放国提出碳中和承诺，不仅体现出我国的大国担当，同时对于推进《巴黎气候协定》实质性落地具有重要意义。碳中和承诺的提出，成为我国加强国际对话、提升国际话语权的关键机遇，将推动我国经济社会产生系统性变革，逐渐摆脱能源对外依赖、推动资产重新配置和产业技术升级，创造新型就业机会、推动循环经济转型，对碳排行业及其它行业产生长期影响。

2碳中和背景下我国碳排行业的未来

2.1碳中和背景下煤炭行业的环保展望

碳排放占我国碳排放总量的70%～80%，是名副其实的碳排放大户。结合碳达峰、碳中和目标研判我国能源消费结构变化趋势和煤炭消费量，在能源领域推进碳达峰碳中和，是我国煤炭主产地规划新增煤炭产能，同步实现保供降碳，构建以煤基能源为主体的低碳能源体系，支撑“新能源+储能”替代以煤炭为主体的化石能源成为我国主体能源，实现稳定供应能源目标的客观条件。煤炭行业是碳排放最主要的来源。未来一阶段，碳达峰碳中和目标下我国将保持对能源消费增长的刚性需求，为提高能源利用能效，严控化石能源消费总量，减污降碳协同增效、实施可再生能源替代，构建以新能源为主体的新型电力系统，包括要实现电力电源清洁化、电力系统柔性化、电力系统数字化和电力系统电力电子化，进而在能源供应端抓住科技创新，推动利用清洁能源、消费侧变革，以绿色消费倒逼能源体系转型升级，加快构建清洁低碳安全高效的能源体系。针对我国煤炭行业实际情况，碳中和背景下，煤炭仍是我国能源安全的压舱石。结合煤炭消费占比情况、煤炭消费压减成效、不同地区生产总值对煤炭的依赖程度、经济绿色指数及空气环境质量等综合性因素，需要从源头上合理控制煤炭消费总量，大力实施能耗“双控”管理，持续提高能源利用效率，在大气污染防治要求并未放松的情况下，合理有序地推进散煤清洁化治理，大力减少劣质散煤使用量，降低冬季大气污染，包括小锅炉、工业窑炉、冶金建材化工用煤及煤化工等，从源头上重视煤化工产业污染。通过明确煤炭清洁高效利用的能效和污染物排放基准水平和标杆水平，落实节能提效技术，充分发挥标准的约束引领作用，积极推动煤炭洗选、燃煤发电、燃煤锅炉供热、煤炭转化等重点领域的节能减污降碳，通过综合能源服务，统筹做好煤炭清洁高效利用，提高能源生产和利用效率，促使单位GDP能源消耗降低。依托清洁能源的互联网化、自动化、网络化，整合互联网资源，高效广泛传播信息，大幅提升清洁能源生产、转换、运输和消费信息的利用效率，提高非化石燃料在能源使用中的占比，缓解对煤炭的依赖。通过节能环保新产品、新技术、新装备的推广应用，实现对余热余压余气的综合开发。深入实施煤电节能降碳改造、灵活性改造、供热改造“三改联动”，推动碳捕集利用和封存技术示范应用，推动碳捕集设备改造，通过碳封存、碳利用技术的创新减少现有设备的碳排放或抵消碳排放，形成减碳新模式，利用物理固碳和生物固碳两种方式减碳排。支持企业通过采用先进技术、工艺、设备实施节能治理，企业可以通过节降碳技术改造项目进行污染物治理，坚持“减污降碳协同增效”，推动大气污染物和温室气体协同减排，并进一步强化氮氧化物减排，着力补齐挥发性有机物控制短板。实现碳中和后，煤炭行业可以通过成立零碳、负碳清洁能源生产基地，就地处置煤炭利用产生的二氧化碳，对地面可再生能源利用，零碳排放，植被形成碳汇，完成负碳排放，成为新能源开发的主阵地、煤基高端碳材料的引领者。碳达峰、碳中和目标下，煤炭行业必须转变长期以来依靠产量增加、规模扩张、价格上涨的外延粗放型模式，合理控制生产规模规划产能，顺应经济和能源大势，在革新中蜕变，持续优化产业结构，加快新旧动能转换。煤炭行业要从大能源行业角度、从宏观经济角度、从新时代生态文明建设角度来思考煤炭行业前景，尽快改变思路，快速提高质量，充分利用地面、井下空间及资源，建设一体化风、光、电、热、气多元协同的清洁能源基地。

2.2碳中和背景下钢铁行业的未来

钢铁行业是我国国民经济的支柱产业，涉及面广，产业关联度高，向上可延伸至铁矿石、焦炭、有色金属等行业，向下可延伸至房地产、汽车、船舶、家电、机械、铁路等行业。“十四五”阶段，钢铁行业仍然是能耗大户，也是碳排放大户，因此，进一步促进钢铁行业布局结构合理和绿色低碳，是实现钢铁行业产业升级，提高短流程炼钢比例的重中之重，需要实现以节能减碳为目标的技术革新，继而带动就业增长、产业壮大、转型升级。随着碳达峰、碳中和目标的提出，对钢铁行业供给侧结构性改革提出新的要求，不仅要实现产能产量双控、实现合理行业布局，确保2030年前实现碳达峰。截至2021年，钢铁行业碳排放量占我国碳排放的总量15%，是31个制造业门类碳排量最高的行业，是实现碳中和痛点。在碳中和背景下，钢铁行业需要从源头上控制钢铁产量，稳步实施去产能、碳排放总量控制工作，在行业、企业层面加速，钢铁企业需要更多地采用低价可再生能源发电，减少化石能源发电，规避燃料价格波动风险，有利于实现电力清洁化、低碳化。同时，提高“废钢+电炉”技术路线竞争实力，加快淘汰高炉设备，延长企业产业链，逐步改变单纯追求企业炼钢规模的价值导向，避免行业寡头化。在技术创新方面，通过节能减排技术、低碳生产工艺、合理能源结构及产能置换，为更深程度的电转氢、甲烷化部门耦合积累运行、技术、管理经验，逐步建立以碳排放、污染物排放、能耗总量为依据的存量约束机制[2]。碳中和背景下，钢铁行业应增强系统观念，落实节能优先战略，抓好全过程节能管理，突出能效标准引领，落实节能和提高能效技术，优化原燃料结构，统筹好能量系统优化、数字赋能、管理提升等方面推动节能工作，促进节能工作自身“提质升级”。在钢铁优化用能及流程结构方面，加强高效球团矿生产工艺、熔剂性球团生产、高炉大比例球团矿冶炼、高炉高效使用块矿等先进工艺技术研究，减少烧结矿用量，减少烧结工序能耗、提高烧结成品矿质量、降低烧结过程污染物排放。持续加强熔剂性球团生产工艺技术和高炉高比例球团冶炼工艺技术的应用，重视熔剂型、镁质酸性球团矿的生产技术及应用，减少焦炭用量，为高比例球团矿的使用奠定基础。大力推进钢铁生产工艺从长流程向短流程转变，提高废钢回收利用水平，推进高炉加快调整，钢铁行业需要有序引导电炉短流程，推广应用废钢预热、新型节能电炉、优质直接还原铁冶炼等先进工艺，高效利用废钢资源减污降碳、缓解对铁矿石依赖，实现钢铁行业绿色低碳转型。积极推进短流程、非高炉炼铁、氢冶金等新工艺和新技术，引进国内外先进设备、工艺和服务推进企业数智化转型，大力推进新能源和可再生能源开发利用，不断提高非化石能源消费占比。采用超低排放技术探索生产过程中废渣、废液、废气等的回收和利用，由过去的成本质量竞争过渡到“绿色低碳、成本、质量”等多赛道竞争，在碳市场、碳边境税等驱动下简化生产制造过程、优化结构生产工艺，通过高效率规模化生产，降低损耗、能耗。当前，钢铁行业清洁能源仍面临诸多挑战，钢铁行业清洁能源应用方向应重点考虑可再生清洁能源、构建多能互补与储能相结合的创新体系、生产资源的集约化配置，实现原材料再利用，积极推进绿电交易、鼓励氢能利用、推动绿色微电网、源网荷储等诸多创新技术全面应用等[3]。

2.3碳中和背景下电力行业的前景

电力作为我国碳排放占比最大的单一行业，减排效果将直接影响指标完成进度。电力行业不仅是能源供给大户，同时还是能源消耗大户。电网企业的网损和发电企业用电合计占社会用电量10%以上，电力行业不仅仅在生产过程中产生碳排放，自身电力消耗也引发一部分碳排放。2020年，全国火电总装机11亿千瓦，90%以上火电资产属国有资产，其中五大电力集团（华能、大唐、华电、国电投和国家能源）火电总装机达5.6亿千瓦，占比51%。目前，火电作为最大碳排放源，预计未来10年内装机容量到顶，利用小时数整体呈下降态势。为实现碳中和目标，未来5～10年内，实现碳达峰需要新技术的投入和大量资金支持，电力行业应配备储能或调峰电源，大力推广零碳发电技术，但是仍需增加火电机组满足新增用能及辅助调峰需求，新增机组将以燃机和大容量机组为主。未来火电角色将由主力电源逐步变为以调峰、应急为主的辅助电源。零碳发电技术一般以水电、核电、生物质和风光等非化石燃料发电技术为主，零碳电力系统的建设意味着大量间歇性新能源的接入，必须和零碳灵活性资源相辅相成才能满足不同时间维度电力平衡。“十四五”阶段，水电与资源受限、厂址选择受限、移民安置困难、季节性丰枯期发电不均、生态保护影响大等因素密切关联，未来全社会用电量占比总体可能呈现下降趋势，我国具有经济能效的水电资源已基本开发完毕，水电装机规模增速将会持续放缓，2030年左右我国水电装机规模将达到顶峰，预计抽水蓄能的装机规模将快速扩大。碳中和背景下，小型模块化核反应堆意味着更低造价、更易于建造安装、建造周期更短，更安全灵活，能够满足中小型电网供电、城市供热、工业供汽和海水淡化等领域应用需求。核能清洁供热也颇有潜力，核能供热的初始建设投资高于传统燃煤锅炉，但运行成本远低于传统锅炉，使用寿命可达60～80年，是传统锅炉的3～4倍，全寿期具有较好经济效益。能源主基调为清洁化、低碳化的新时期，我国积极推动能源转型。核能在构建清洁低碳能源体系中的作用不可或缺，未来有望在光伏、风电等发电品种逐步替代传统火电[4]。2021年，风光发电成本持续下降，风光发电逐渐替代火电增量和存量项目，在“3060”目标中承担主力电源作用，为实现碳中和目标，非化石能源占新增能源消费贡献度超过58%，其中光伏发电对新增能源消费的贡献度超过21%。未来，绿证交易或将转变为强制交易，通过政策强制用能用户购买绿证，风光项目将会获得由绿证带来额外的收益，新能源运营的盈利能力得到提升。“十四五”阶段，为实现碳中和目标，风、光、储装机容量实现快速增长，设备、零部件、原辅材、软件系统、标准体系等基本上实现国产化，到2030年，4小时电池储能系统投资成本将会下降到144$/kWh、208$/kWh和293$/kWh。到2050年，将会达到88$/kWh、156$/kWh和219$/kWh。未来一阶段，电力行业的环保趋势逐渐向“可再生能源+储能”的方向，并且成为整个储能市场的关键驱动力。从电力行业环保看，光伏风电仍然处于高速成长期，已经具备向社会大规模推广的成熟技术条件，实施平价后，部分地区已经低于传统电价，光伏风电已经完全具备上游高纯度晶硅、中游高效太阳能电池片生产、到光伏电站的建设以及运营的全产业链，并且具备完整的自主知识产权，竞争力优势不断凸显，随着发电成本的不断降低，使用需求处于激增形态[5]。当前，储能处于关键的起步阶段，已经十分接近于商业爆发期拐点，预计在碳中和背景下，我国未来将持续新增新能源配储功率，增加的比例将超过10%，从经济效益角度分析，具备强劲的成长空间。目前，根据BNEF（彭博新能源财经）储能团队预测，预计到2025年，全球海上风电规模将在未来十年（2021～2035）增长十倍，全球电力储能累计的装机市场在运项目将达1.676GW/5.827Wh。因此，我国电力行业需要加速电力现货市场机制的建设速度，通过规划现代电力市场体系，促使市场选择电力行业的碳中和环保实施路径，在竞争过程中进行消纳方式和消纳手段的筛选，实现用户侧引导，让市场来选择电力行业碳中和的实施方式，利用市场配置资源的有效手段调节各方权利责任。为有效解决风光新能源波动影响用户电力平稳的问题，大电网为主消纳是现阶段高比例风光消纳的唯一解决手段。

参考文献：

[1]叶榅平.“双碳”目标行动立法的法理逻辑[J/OL].前沿:2023,1(4):1-17.https://doi:10.14129/j.cnki.forwordposition.

[2]蓝家福.浅析绿色保险助力碳中和目标实现的路径和建议[J/OL].中国商论,2022(24):105-107.https://doi:10.19699/j.cnki.issn2096-0298.

[3]李德尚玉,刘漪婕.“双碳”目标带来新机遇首席气候官·碳中和先锋企业(绿色金融先锋企业)2022年度案例发布[N].21世纪经济报道,2022-12-28(9).

[4]王大江.智能建筑碳中和的几点探讨[J].仪器仪表标准化与计量,2022(6):8-9+16.

[5]王婉.以绿色发展推动人与自然和谐共生[N].中国气象报,2022-12-22(3).

作者:王新胜 单位:枣庄市生态环境局薛城分局