破局：推动水泥领域碳达峰的路径研究

2021年10月26日，国务院发布《2030年前碳达峰行动方案》，把推动建材行业碳达峰作为工业领域碳达峰行动之一。建材行业包括水泥、玻璃、石灰、陶瓷等众多细分领域，其中水泥一直占据建材行业碳排放主体地位，是建材行业碳达峰的“主力军”。近年来，我国水泥领域控碳工作已取得一定成效，但低碳发展进程缓慢且碳减排潜力有限，进一步降碳遭遇瓶颈。未来一段时间，水泥需要在原料燃料替代、节能负碳、碳交易、产能淘汰等方面全面发力，逐个击破，取得“质”的飞跃，从而在碳达峰之路上实现“破局”。

一、水泥是我国建材行业碳达峰的关键领域

2010-2020年，我国建材行业碳排放总体呈现稳定趋势，上下波动幅度较小，2014年碳排放达到历史最高点16.19亿吨，随后碳排放量缓慢下降，行业碳排放总量基本控制在15亿吨上下波动。其中，2015年以来，水泥在建材行业中碳排放的占比一直保持上涨态势，2020年我国建材行业碳排放总量为14.69亿吨，其中水泥领域碳排放量为12.88亿吨，占建材行业碳排放总量达到87.7％，是我国建材行业碳排放的最主要领域。因此，推动水泥领域率先碳达峰对我国建材行业实现碳达峰目标尤为重要。

图 1  2010-2020年我国建材行业及水泥碳排放情况

注：碳排放因子来源于IPCC缺省值

数据来源：中国工业统计年鉴、中国能源统计年鉴，赛迪顾问整理，2021,11

二、我国水泥碳达峰面临的主要问题

水泥直接碳排放主要由工业过程排放和能源消费构成，分别占65%和35%；水泥间接碳排放来源于熟料煅烧和水泥粉磨所消耗的电力。随着我国工业化、城镇化进程的加速推进，居民消费能力和消费水平不断提高，将持续拉动水泥需求上涨，我国水泥控碳降碳压力大，产业结构优化、能源消费调整、工艺技术提升等都将是水泥碳达峰过程中需要关注的重点方向。

我国水泥产能过剩的问题依旧突出。2020年，我国水泥熟料产量为15.8亿吨，实际熟料产能超过20亿吨，水泥熟料产能利用率约为79%，虽不算太低，但仍有产能释放的空间。当前，我国部分地区在水泥生产线的建设中仍存在“批小建大”与后期违规扩建的现象，实际产能高于设计产能，产能过剩问题仍然严重。

以煤为主的能源消费结构亟待优化。水泥的能源消费种类主要包括煤炭、焦炭、天然气等，煤炭在能源消费中一直是第一大燃料，且消费量逐年上升。2019年我国水泥总体能源消耗约1.89亿吨标准煤，其中煤炭消费1.65亿吨标准煤，占比达到87.3%，带来约1.27亿吨碳排放量，在能源消费产生的碳排放量中占比近89%。短期内，煤炭在我国能源消费结构中仍将保持主体地位，这成为水泥碳达峰面临的第一大考验。

水泥工业过程碳减排潜力尚未释放。水泥生产通常是以石灰石为原料，在煅烧过程中高温分解会产生大量工业过程碳排放，这部分碳排放通过传统意义上的节能措施难以得到控制。近年来，水泥生产工业过程碳排放在碳排放总量中的占比逐年上升，2020年达到64.4%，已成为了水泥最主要碳排放源。受技术水平不高影响，目前行业原料替代尚未大规模推广应用，工业过程碳减排潜力没有得到充分释放。

图 2  2010-2020年我国水泥工业过程碳排放及占比情况

数据来源：中国工业统计年鉴、中国能源统计年鉴，赛迪顾问整理，2021,11

三、推动我国水泥碳达峰的路径建议

推动我国水泥原料燃料替代。创新工艺技术路径，研发应用以减污、降碳、高效为特征的新技术、新工艺和新产品，以提高原料燃料替代率，实现高效减排。一是重点突破水泥先进原料替代技术，研发粉煤灰、工业废渣、尾矿渣等固废作为石灰石替代原料的关键工艺技术，继续推广电石渣替代原料技术，大幅减少水泥生产工业过程碳排放。二是大力推广“二代”水泥燃料替代，积极发展可再生能源和废弃物替代，利用工业固废、生物质能和绿氢等燃料取代煤炭作为高温低碳热源，提高低碳燃料替代率。三是加大水泥窑协同处置技术、余热利用技术的研发力度，促进全面推广应用，提高资源综合利用效率，利用水泥厂区面积大的优势，布局光伏发电，提高新能源的使用比例。

节能负碳双向发力。一是加大节能降碳改造力度，在目前现有水泥烧成系统技术基础上，优化并提升高能效预热预分解和烧成技术，提高熟料产品质量，降低烧成系统热耗和电耗水平。推广高效优化粉磨、窑系统节能监控等节能技术，开展能源管理体系建设，实现节能增效。二是建设高端化、智能化水泥生产线，集成应用新技术，研发应用新型纳米隔热材料，降低水泥生产系统表面散热，不断优化冷却机的冷却效率和热回收效率，同时融入大数据、人工智能等数字技术，对水泥生产全程进行控制管理，实现“智能控制、清洁生产”。三是超前布局CCUS[1]技术，加大CCUS技术的研发力度，鼓励企业自发组织CCUS技术专项基金，联合企业和高校科研院所，建立水泥行业CCUS技术研发创新平台，积极开展CCUS试点示范，率先在水泥行业推行二氧化碳资源化利用。

积极融入碳交易市场。一是摸清家底，理清水泥行业碳排放现状，在充分考虑水泥不同生产工艺、原燃材料等影响因素的基础上，不断完善碳排放核算标准，精确计量不同类型水泥产线的碳排放量，为水泥行业碳排放配额分配提供基础依据。二是积极推进水泥碳市场建设，不断总结水泥企业在试点城市参与碳交易的经验，同时结合国外发达国家成熟的碳交易市场做法，完善水泥碳排放配额、交易和结算各项标准，研究制定出台相关配套政策，为推动水泥行业尽快纳入全国碳排放交易市场奠定基础。三是加强水泥企业碳交易能力培训，加快建立水泥碳交易人才队伍，同时积极探索碳资产管理模式，全面做好水泥行业进入碳市场的准备工作。

落实好我国水泥落后产能淘汰监管和产能置换工作。一是继续深入推进水泥行业供给侧结构性改革，做好水泥常态化错峰生产，合理缩短水泥熟料装置运转时间。明确落后产能标准，避免盲目“一刀切”，积极引导低效产能有序退出，加快淘汰日产2500吨及以下的低效生产线，建立市场化、法治化、常态化的工作推进机制，严守新建和改扩建水泥产线质量关，杜绝“重复淘汰”等问题。二是加强产能置换监管力度，巩固去产能成效，严禁备案和新上扩大产能项目，针对确需新建的水泥产线，必须制定产能置换方案，严格实施产能置换。

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