论碳中和的实现途径与产业影响

刘慧丽，唐宝玲

1.通标标准技术服务（上海）有限公司；2.上海坤茂环境工程有限公司

“2030年以前达到碳排峰,2060年达到碳中和”,是我国关于碳中和做出的目标。中国关于碳中和的目标相对全球其他国家制定的目标来说,时间更紧、任务更重。碳中和对国内和全球的能源系统提出了新的要求，能源系统的改善和替代成为相关行业巨大挑战,需要社会各界共同努力。

一、碳中和相关概念

(一)碳中和的概念和提出背景

碳中和指的是在持续一定历史时间周期内,人类活动直接产生总的有害二氧化碳和无害温室气体量的碳排放量,与植物光合作用吸收所利用到的有益二氧化碳和温室气体排放的总量基本相等,达到自然平衡,实现“零排放”年的总目标。面对全球气温逐渐升高和气候改变,我国提出碳中和的目标以应对这一挑战。《巴黎协定》中各国已经达成一项共识,确定到到21世纪末,全球的年气温平均上升的幅度与目前全球经济工业化过程年气温水平相比,要适当控制幅度在每年2万℃以内,争取再使全球气温稳定升高水平在每月1.5万个℃以内。全球总体碳中和需要在21世纪60年代至70年代之间完成,以应对气温升高的挑战。中国作为全世界最大的发展中国家,进入工业时代较晚,社会生产转型也就较晚,完成碳中和的目标也就需要更多的时间。目前欧美发达国家已经在20世纪达到碳排放峰值。因此,部分欧洲国家规划在2050之前达到碳中和甚至更早。我国整体规划时间较晚,且目前国内化石能源消费比重高,整体呈现难度大、任务重的特点。

（二）碳中和的具体目标

2020年12月,国家主席习近平在哥本哈根气候大会闭幕式上再次提出，未来我国关于低碳达峰碳中和减排的五项具体减排目标,即为2030年,中国国内二氧化碳排放总值要实现大幅度下降,与2005年相比,要下降65%以上。国内化石能源的使用量将大幅度下降,从目前的85%左右下降到25%以下。国内森林保有量与2005年相比,要增加60亿立方米。清洁能源的生产总量要大幅度提高,完成12亿千瓦的太阳能发电总装机容量。2060年,中国实现碳中和目标,2021年3月,国家发改委对能源结构改革指明方向。要稳步推进水电发展，安全推进核电发展，加快光伏风电发展、推动钢铁、石化、化工等高耗能行业转型。

（三）碳中和的相关政策

煤量多是我国传统的单一能源优势,因此形成了我国自从进入工业时代之后，一直以消耗煤炭作为主要传统能源。我国现有的单一能源及消费源结构，均以传统煤炭为核心,除占据着我国工业碳源排放中大部分份额的化工下游耗能企业外,煤炭行业几乎成为决定我国工业生产碳排放总量的两个主要动力来源。因此,对我国目前传统的单一能源结构应该进行大力改革,促进煤炭充分清洁的有效利用,成为实现碳中和的重要举措。针对近年来我国主要能源结构现状调整和实现碳中和平衡目标的舆论引导,国家近期出台《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》,对中国钢铁、电力和石化、煤炭、交通等耗能重工业项目，制定出明确清晰的实现碳达峰行动目标,分阶段制定完善实现碳达峰总体目标的各项具体专项行动的方案措施。《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》中指出,我国煤炭产业结构、能源结构、运输网络结构方面进行的诸多改革,对于中国实现碳达峰、碳中和具有显著的经济意义。绿色产业规模的持续发展和经济在整个国民经济总产值中所占份额比重的大幅提升,有利于中国能源资源产品的循环利用率大幅度提高。为切实促进全国碳中和节能目标责任书的目标实现,我国节能重点行业和工业重点产品能源利用率指标，在预计2035年前逐步达到、赶超国际同类先进发达国家水平,在率先实现全国碳达峰水平目标的基础上，进一步合理降低单位二氧化碳排放量,实现中国碳中和目标稳步扎实推进任务。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出,煤炭能源生产及产业应向未来我国东部资源最为富集的地区集中。

在中央各项政策出台之下,地方政府亦出台政策响应双碳政策,指导地方企业开展工作。作为资源覆盖着全国各省市地区的鄂西北，是煤炭主要供应基地大煤省。《2020年山西省政府工作报告》指出,煤炭企业发展也一定要通过大力改革探索我国清洁型煤炭规模化生产等新型燃料的循环利用方法和新方式,发展壮大企业和清洁、高效新型能源规模,促进我国煤炭能源结构持续优化发展改革。其中提案“分质分级、能化结合、集成联产”的议案，为加强煤炭企业发展技术创新指出了重点方向。氢能、智能电网也正逐渐成为未来煤炭能源结构面临突破的重要的技术难题之一。山东和十五《2021你安全绳能源工作指导意见》分别指出,要着力在2021年左右加大落后煤炭及煤电设备压减升级力度,推进大中型煤矿电网智能化系统建设改造。十二五内蒙古十四《关于确保完成“三十四五六”能耗双控目标若干保障措施》中明确指出,2021年之前或中期以后，还要继续研究加大调控力度，合理适当控制淘汰钢铁高耗能产业规模,不再新增或者审批新建和焦炭、电石、聚氯乙烯、甲醇制品生产经营等相关行业技改项目投资建设。若确有必要新增,必须在试验差能和能耗减量置换的前提下进行,严格控制二氧化碳和温室气体的排放。

（四）碳中和的意义

为更好地保护自然生态环境，促进可持续协调发展,制定任务更重、时间又紧的绿色减排总目标,充分展现了中国项目在全球应对与全球区域变暖中应有的大国之担当，践行了构建人类命运共同体、同心同德同发展的理念。中国减排目标的实现和碳中和目标的达成,有利于避免煤炭能源用尽时能源危机的出现,确保我国的能源安全,有利于国内经济的稳步发展。

二、国内各行业将承担碳中和的责任

（一）化工企业要承担碳中和的主体责任

化工企业作为碳排放的主要来源,进行能源技术创新、制定严格的碳排放标准,不仅有利于实现企业碳跨越和国内碳中和目标的实现,同时有利于提高化工企业在未来国内乃至全球市场的竞争力。笔者分析认为,化工企业可以从以下三个途径进行改革和开展工作：

1.重视碳排放管理,建立健全碳排放相关标准,完善碳排放管理体系。首先是重视企业内部工作人员的碳排放和碳交易相关培训工作的开展,促进企业碳管理水平的提高。其次,在企业内部定岗定责,明确个体责任,重视碳排放数据的监控,杜绝违法排放,公开碳交易数据。2.积极响应国家和地方双碳政策,在企业发展规划中加入碳中和目标。技术作为影响碳排放的重要方面,加大低碳技术的开发,增大研究投入力度,通过科技创新支撑企业碳排放量的降低,促进国内碳中和目标的实现。3.通过低碳产品引导公众低碳消费，营造低碳氛围。

（二）煤炭行业实现碳中和过程中仍然存在的问题和解决方案

目前在国内煤炭行业，存在以下一些问题,不利于我国碳减排中战略和经济目标要求的最终实现。

（1）标准规范要求不匹配。目前在煤炭行业，仍实行的是财政部2018年所颁布执行的国标《煤炭行业绿色矿山建设规范》标准。该规范虽然在煤炭节能、减排措施等方面制定了强制性标准规定,但与联合国关于碳中和战略愿景“绿色矿山”执行的强制性标准不能够完全吻合。因此，我国煤炭行业仍在实行相关强制性标准，对于我国完成煤炭行业碳中和任务的总体目标尚有诸多不足。煤炭行业发展需要着重关注新标准和对于中国煤炭行业转型发展工作的几个重点指示,即要明确煤矿行业碳汇排放和核算标准边界,加大企业技改与升级，减少二氧化碳排放,实施行业生态整体修复,增加工业碳汇。（2）监管法规要求不健全。碳排放信息监管是否准确,是制定合理的碳排放标准和改进生产机制、实现碳中和的重要前提保障。当前煤炭行业缺乏清晰完善的监管机制和高精度长时间的监测体系,生产各环节碳排放的占比难以明确,各部门各环节对于实现减排的贡献度无法理清,企业关于制定下一步的减排计划也就无从谈起,外界亦无法获悉煤炭行业碳排放的准确数据,无法为国家和地方提供足够的煤炭行业关于减排政策的制定依据。（3）激励机制不完善。碳中和作为我国发展的重要战略目标,需要各行业积极参与,齐心协力。目前政府和地方对于企业能源转型和减排的激励力度和激励范围显得不足,相关激励政策难以走入企业发展规划,无法发挥应有的作用,在推动企业转型上力有未逮。

（三）污水厂在碳中和方面需要做出的努力

在污水厂处理污水的过程中,主要有两个过程会造成二氧化碳的排放。首先,污水处理是利用电能去除掉水中的杂质。在产生电能的过程中,会产生大量的二氧化碳,也就是耗能产生的二氧化碳。其次,污水处理会用到大量的药剂,药剂使用过程中也会产生一定量的二氧化碳。最后,工作人员工作过程中呼吸也会产生二氧化碳。当前国内污水处理厂需要使用大量的清洁电能主要的来自于电厂燃煤和发电,很少有的小部分则来自于利用风能、太阳能,如果这样能够真正使得我国污水处理厂每天所消费用电能完全不需产生一点二氧化碳,那么我国就已经可以较大幅度上减少在污水处理过程中造成的碳排放,辅以污水处理厂周围绿化工作的进行,污水处理厂就可以实现碳中和。因此,等待国家燃煤电厂转型就成为我国国内污水处理厂实现碳中和的一道顺风车。其次,国内污水处理厂可以借鉴先进污水处理厂的处理措施,即利用污水本身具有的能量,使之转化为清洁污水所需的能量,这样就可以减少燃煤产生电能的使用,降低碳排放。具体措施如下：

（1）提高污水中的碳氮比。提高污水中的碳氮比,使污水中有机能量转化为甲烷的比例提升,提高污水中能量的利用率。可以通过完善城市污水输送管道,通过污水百分百收集来实现污水中碳氮比的提高。也可以通过加入外部碳源,提高污水中的碳氮比。例如生活废水与食品加工厂的食品废物一同处理。（2）优化污水处理工艺,提高能量利用率。通过改善污水处理工艺,使用更少的能量处理更多的污水,可以降低单位污水净化排放的二氧化碳,有效减少二氧化碳排放量。

（四）碳中和为汽车行业带来新催化

截至2020年，我国在交通领域内的机动车碳排放量，仍占同期全国汽车总动力碳排放量总和。其中,道路交通运输仍占据到了中国交通碳总体排放总额的大部分。汽车行业能源技术结构的快速革新设计和大规模产业化使用,将直接有利于实现交通运输碳源排放数量的减少。

三、双碳政策对各行各业的影响

（一）短期内对煤炭行业的影响

目前我国煤炭使用作为二氧化碳的主要来源,二氧化碳的排放主要是在燃煤发电过程中产生的。我国近年来煤炭发电消耗的煤炭量均保持在50%以上,且近年来我国用电量逐年增加,火力发电在发电中所占比例也逐渐上升。因此,电力行业对于煤炭的需求或继续升高。当前国内电力行业减少煤炭消耗量的主要途径包括三个方面,（1）降低发电用煤量。（2）发电端构建风能、太阳能等新能源发电体系,减少燃煤发电所占比例。（3）加快我国电网建设,使清洁能源能够输送到国内更广的地区,减少部分地区燃煤发电量的同时,保证该地区电能的供应。笔者分析之后认为,如果在短期内有效减少传统煤炭锅炉发电需要的使用煤炭量,就可能需要企业对传统发电机组技术进行彻底升级或者换代。不仅需要持续消耗企业大量投入的运行资金,还需要继续对锅炉工作运行人员进行一定强度的适应性培训,需要连续消耗煤炭一定的工作时间。因此,保证机组原有额定发电量目标的达成，同时大幅减少煤炭使用量短期范围内是难以得到实现。关于增多发电端新能源分布式发电系统设施群的选址建设,考虑到分布式水电、风电、光伏太阳能发电项目具有的长期不安全稳定性,受区域自然条件因素影响较大,难以满足我国国内对电能的需求,短期内也不容易实现。

（二）长期燃煤发电将持续减少,但仍有一定的存量

随着双碳政策的实行和国内新能源发电终端的建设,燃煤发电将不再占据发电的主要地位,煤炭作为发点所需的燃料也将持续减少。但考虑到风能、光伏发电等具有不稳定性,在必要时增大火力发电量,火力发电会发挥调峰、保供的作用。

（三）双碳政策对煤炭企业信用的影响

随着近年来我国煤炭生产重心向资源储备量大、吨煤成本低的地区转移,行业集中度逐渐提高。碳达峰之后,煤炭需求量将会呈现下降趋势,因此煤炭价格也会相对逐渐下降,煤炭资源保有量少、吨煤成本搞的煤炭企业将会面临工作人员负担重、薪资难以提高的境况,企业将会面临亏损的可能性,而山西、内蒙古等资源禀赋好的地区的煤矿企业,将有可能抵御此番行业风险。因此,煤炭行业企业信用水平将面临分化的局面,并且这种情况会不断加剧。

（四）化工行业:环保材料开启新蓝海

双碳政策的推出和碳约束的实行,会对搞污染、低生产效益的工厂和产业进行淘汰,煤炭行业以外的行业也将面临行业集中的趋势。聚氨酯作为理想的建筑保温材料,与其他保温材料相比,可以在实现保温的基础上减少二氧化碳的排放,未来建筑行业对聚氨酯的需求将会持续增大、快速增长,同时,为降低聚氨酯大量使用带来的成本增加,为降低原材料成本,规模效应会使得大型聚氨酯生产工厂出现。

（五）锂电设备需求规模有望实现持续大幅度增厚

目前,随着电动汽车行业的兴起,电动化趋势加速,动力锂电池的需求将会继续增长,并且扩散到其他能源转型领域,也就意味着市场对锂电池的需求,会促进头部锂电池生产企业的扩产,当前已经存在的锂电池生产企业扩大生产规模、步入供应链,将在未来具有显著的国际竞争力。

四、结语

总体来看,随着碳达峰、碳中和政策的推进,对国内各企业而言,减排任务重,挑战巨大,但随着行业集中度的升高、新技术的开发、新能源设施的建设,国内二氧化碳排放量会有显著降低。对于国内各行业而言,能源转型和碳排放量的降低,在促进人类可持续发展的同时,可以有效提高各行各业在国际上的竞争力,推动我国经济稳定发展。