宋欣珂：碳中和愿景下的中国水泥行业如何实现深度脱碳？
水泥 中国水泥网信息中心 2023-05-15
近年来，中国水泥行业在污染物减排、绿色发展道路上已经取得了巨大的进步。当前，碳中和已经成为全球共识，而水泥行业作为碳排放“大户”，不可避免地成为脱碳的主战场。
近日，在中国水泥网主办的“中国水泥行业绿色发展高峰论坛暨超洁净排放技术交流大会”上，清华大学环境学院博士宋欣珂表示，在碳中和愿景下，水泥行业是碳排放管控重点，并以《碳中和愿景下的中国水泥行业如何实现深度脱碳》为主题作了精彩分享。
碳中和愿景目标
1、全球碳中和行动动向
全球已有137哥国家、116个地区、240个城市、795家企业提出碳中和承诺。全球前十大经济体、全球前十大温室气体排放国家除伊朗外均已承诺碳中和，全球前十大煤电国家也均以不同性质承诺碳中和（包括3个立法、3个进入政策文件、3个宣誓和1个正在提议）。
全球净零排放承诺覆盖了83%的排放、91%的GDP和80%的人口。
2、中国碳达峰、碳中和的战略目标
2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有利的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”2021年9月21日，习近平总书记在同样的场合再次强调，“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这需要付出艰苦努力，但我们会全力以赴。”
2020年10月29日十九届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》将“碳排放达峰后稳中有降”列入中国2035年远景目标。
2021年10月，《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》将“碳达峰、碳中和纳入经济社会发展全局”作为总体要求。
2022年10月16日二十大报告：“积极稳妥推进碳达峰碳中和。”
水泥行业碳排放基本情况
1、碳中和远景下，水泥行业是碳排放管控重点
应对气候变化刻不容缓，已经成为国际社会共识；中国已宣布碳达峰、碳中和目标，“1+N”政策体系已构建。
水泥是碳排放量巨大且最难减排的工业部门之一，其二氧化碳排放量占全球人为二氧化碳排放量的8-9%，如果把水泥工业看作一个国家，它在碳排放榜单上居第三位，仅次于中国和美国，水泥行业碳排放来源主要是石灰石煅烧和燃料使用。
在中国重点工业部门中，水泥行业排放量仅次于钢铁，从2005年的7.96亿吨增长至2014年的14.4亿吨，随后波动下降至2019年的12.1亿吨，总体增长52%。
2、碳排放核算概念介绍：如何核算企业的碳排放？
范围一：企业生产产生的直接排放，包括企业的生产设备、办公设施和交通工具产生的温室气体排放。
范围二：企业通过外购电力、热力和蒸汽带来的间接排放。
范围三：除范围二排放外所有的间接排放，通常包括企业产品上游原料生产所需的工艺、运营，下游销售、使用、废弃阶段的排放及运输过程的排放。
范围一~三：指产品全产业链的温室气体排放。
3、水泥生产企业主要核算标准和依据：
（1）中华人民共和国国家发展和改革委员会2013年发布的《中国水泥生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》（简称《核算指南》）。
（2）中华人民共和国国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会联合发布的GB/T 32151.8-2015《温室气体排放核算与报告要求第8部分：水泥生产企业》（简称“国标”）。
（3）中华人民共和国生态环境部组织全国各省进行碳排放核查工作时发布的《水泥生产企业温室气体排放报告补充数据表》（简称《补充数据表》）。
三种方法下，核算边界、排放源、排放因子、化石燃料低位发热量默认值等略有区别。未来，在核算方法和标准上可能会进一步完善统一。
水泥行业如何实现深度脱碳
1、水泥用量高、用途广，需求减量空间有限
水泥是迄今为止建筑业中使用最广泛的材料，用量高、用途广，对社会和经济福祉发挥着重要作用。2020年，全球水泥产量约43亿吨，中国水泥产量占全球的55%。
在过去65年中，水泥产量增长了10倍以上，而钢铁产量增长了约3倍，人均木材产量几乎停滞不前。伴随着大规模、快速的基础设施建设和城市化，中国水泥和混凝土材料消耗巨大，在2011-2013年三年内消耗的水泥/混凝土数量超过美国在整个20世纪所消耗的总量。
目前，国内水泥需求已经渡过高峰期，正在逐步下滑，在某一定程度上讲，水泥行业已经实现碳达峰，但是水泥依旧是主要的建筑胶凝材料，未来使用量依然巨大，碳减量空间有限。
2、中短期，中国水泥行业结构调整、节能降碳任务艰巨
2020年，中国水泥行业优于能耗标杆水平的产能约占5%，根据发改委等六部委发布《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》（2021年10月），2025年这一指标需要达到30%；水泥熟料可比熟料综合能耗基准水平117kgce/t，标杆水平100kgce/t（参考标准GB 16780）。
淘汰落后产能，降低水泥熟料生产能耗是水泥行业低碳发展的重要一步，政府、行业协会已出台多项针对水泥行业的错峰生产、产能置换、节能降碳政策，未来行业面临的结构调整和节能降碳任务艰巨。
3、水泥行业主要脱碳措施
水泥行业生产侧脱碳措施包括：
1.能效提升：在生产过程中节省电力和燃料消耗；
2.替代燃料：减少化石燃料使用，甚至不用化石燃料，例如使用生物质、固体垃圾等作为替代燃料；
3.替代材料：使用更低碳的材料替代水泥中的成分，例如少熟料/无熟料水泥、BCT水泥等低碳水泥技术；
4.清洁电力：使用清洁、低碳的电力；
5.CCUS（碳捕集利用与封存）：将排放的二氧化碳分离，直接利用或封存，以实现永久减排。
4、行业碳达峰路径
基于对不同情境下水泥行业碳排放趋势的分析，通过全面加强产能控制、加大落后产能淘汰力度、推广高效节能技术、积极推进原燃料替代等措施，可推动水泥行业碳排放于“十四五”中期达峰，峰值为13.8-14.2亿吨。
5、国际动向：碳中和愿景下水泥行业深度脱碳势在必行
国际上多个行业协会、头部企业发布了2050年实现水泥行业碳中和的路线图。
6、碳中和愿景目标下，传统措施无法使水泥行业实现零排放
能效提升是技术成熟的无悔之选。同时，由于石灰石分解产生的过程排放，传统措施无法使水泥行业实现净零排放，还需要部署CCUS等新兴脱碳技术（贡献约36-61%）。
水泥行业脱碳前沿技术案例
1、碳捕集与矿化利用：CarbonCure企业案例
在混凝土制造时，通上二氧化碳，控制合适的反应条件，便会生成碳酸钙，封存在混凝土中，并且不降低混凝土性能。
加拿大CarbonCure公司已经将此技术完全商业化，目前已装备到300多家水泥厂，计划到2030年时每年减碳5亿吨。
2、碳捕集与矿化利用：Solidia Tech企业案例
美国Solidia Tech研发出新的水泥配方，用矿物硅灰石代替石灰石，减少了加热过程中的二氧化碳排放。此外，在养护过程中，可以捕获空气中的二氧化碳，创造出负排放的产品。
据公司数据，Solidiad的混凝土砌块每使用1000公斤的水泥，就能捕获约240公斤的二氧化碳。
3、全球水泥CCUS项目
据不完全统计，全球目前有29个水泥行业的CCUS项目，在地区上主要集中于欧洲，在技术上以燃烧后捕集为主；2018年10月，安徽芜湖海螺集团白马山水泥厂CCUS项目建成投运。
小结
1、双碳目标为水泥行业深度脱碳转型提出了要求；
2、提升能效是技术成熟、当前阶段最有效的“无悔”措施；
3、预计水泥行业碳排放可于“十四五”中期达峰，2030年排放量可以较2020年下降15-18%；
4、碳中和愿景下，水泥行业实现净零排放任务艰巨，需要部署CCUS等新兴脱碳技术；
5、目前，全球范围已有一些新兴脱碳技术的商业化应用案例，为行业实现零排放甚至负排放提供可能。
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