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碳中和背景下工业碳减排:国际战略与技术路径

作者:双碳情报动态 来源:中国科讯 发布时间:2021-12-22 浏览:

中国储能网讯:根据国际能源署统计数据,全球能源相关工业二氧化碳排放占总排放量的23%,仅次于电力部门(40%)。各国工业碳排放占比和结构不尽相同。在我国,工业直接碳排放占比高达39%,主要来自钢铁、建材、化工和有色等工业生产过程。推动工业脱碳是实现全球净零排放的关键。本文梳理2020年以来欧盟、英国、德国、美国、日本、韩国等国家和地区工业碳减排的战略和举措,剖析其战略框架、政策特点和技术路径,提出对我国工业碳减排的启示与建议。

1、主要发达国家工业脱碳战略的特点

1.1 制定循序渐进的工业减排目标

为有序推动工业碳减排行动,主要国家制定了循序渐进的工业减排目标和路径。英国在《工业脱碳战略》中提出2035年工业排放量削减三分之二,并提出分阶段的政策和技术部署框架;德国2021年最新修订的《联邦气候保护法》中规定,到2030年工业必须减少大约一半的排放量(与1990年相比),并细化了逐年渐进式减排的约束性目标。

1.2 将低碳技术创新置于工业碳减排战略核心

各主要国家将技术创新视为降低工业碳减排成本和保持竞争力的核心手段。通过加大投资力度、项目示范、创新商业模式等措施加速工业低碳技术创新。未来10年,英国将投资10亿英镑建立净零创新组合基金,撬动35亿工业和学术机构资金支持,加速低碳技术创新和创立新的商业模式;德国政府提出工业脱碳投资计划,未来三年为低碳工艺、流程和产品的研发、测试和示范提供约20亿欧元资金;日本提出未来五年为工业等部门脱碳变革性技术创新提供10万亿日元;韩国将在2030年前投资6.7万亿韩元开发氢还原铁、高碳原料替代、电加热分解等工业减排核心技术。

1.3 产学研合作加大科技创新供给力度

英美德等发达国家还通过公私合作筹建新研发机构的方式为工业碳减排提供先进技术和解决方案。英国提出建立虚拟工业脱碳研究和创新中心,美国聚焦工业加工电气化和金属工业脱碳主题,筹建制造业创新研究所。德国成立能源密集型产业竞争力中心,作为政产学研一站式平台,致力于联合各利益相关者为能源密集型产业提供咨询、技术和资金。

1.4 引入市场、金融、税收等多种政策工具保障工业低碳转型

工业低碳转型面临政治、经济、技术等多种不确定性和风险,各主要国家引入了多样化政策工具,以扫除工业领域脱碳存在的障碍。以英国为例,英国提出短期以政府干预、政策激励为主,通过设立低碳技术研发和示范政府基金、加大绿色融资、碳定价、推广绿色产品等措施,刺激低碳产品投资和消费;中长期以市场机制为主,逐步建立完善的碳定价、碳交易、能效监管、国际贸易协定等更广泛的政策框架。在与环境政策的协调方面,英国和日本均提出完善环境监管法规,确保新的脱碳技术和政策有助于实现环境目标。

1.5 加强和深化国际合作加速工业脱碳进程

国际合作是实现高效减排、释放市场潜力的重要手段。七国集团在《G7工业脱碳议程》中提出加强政府和多边平台在市场监管、标准制定、投资及采购等关键问题上的合作。例如建立绿色买家联盟为低碳工业产品创造市场。加强清洁能源部长级会议、“使命创新”、加速CCUS技术计划等现有多边平台的作用。日本提出将加强与美欧等在关键技术标准化和规则制定方面合作,与新兴经济体合作扩大绿色产品市场。

2、发达国家工业脱碳主要技术路径

2.1 提升能源和资源利用效率是降低工业碳排放的首要途径

工业数字化技术日益受到重视,被认为是提升工业效率的有力手段。英、美等国强调在工业场所中广泛部署智能仪表和能源管理系统来提升能效。同时,利用高性能计算、数字孪生、3D打印等技术优化能效和产品设计,通过智能制造、数据分析等进行生产线的建模模拟、状态监测、工艺优化等。

2.2 工艺流程创新结合CCUS是降低工业直接排放的有效方法

各主要国家在钢铁、化工等行业加速工艺流程低碳再造,例如氢冶金、氢基化工、钢化联产等技术和工艺应用,并挖掘CCUS技术在工业中的应用潜力。美国能源部制定了碳捕集率超过95%的技术开发目标;英国针对工业集群分批部署CCUS基础设施网络,计划到2040年建成全球首个零碳工业集群;日本致力于打造全球首个CO2综合运输系统。各主要国家重点探索高效的碳捕集技术、模块化碳捕集系统、针对分布源的直接空气捕集等。

2.3 低碳燃料替代是实现工业可持续减排的重要手段

各主要国家国重点关注的替代技术主要有低碳电力、氢能和生物能源等。如开发电锅炉、电窑炉、电熔炉等工业电器,工业热泵、微波/红外/感应加热等供热技术,以及电解炼钢、电化学制化学品等新型工艺。氢和生物能源结合碳捕集(BECCS)技术是高碳燃料替代的重点方向。

2.4 能源和资源的回收利用是形成工业循环经济的重要基础

工业余热回收利用、将工业废热与CCUS技术集成等,实现工业热的循环利用。此外,各国重视废物利用以及再生材料开发。日本尤为注重发展碳循环经济,强调通过碳循环利用技术实现捕集CO2的高效转化利用,重点发展CO2制塑料、功能化学品、燃料、水泥和混凝土等技术。

3、对我国工业碳减排的启示与建议

(1)统筹规划工业部门碳减排的实施方案。当前我国工业化进程尚未完成,需总体谋划和科学制定工业部门的低碳转型战略和路径,研究市场、金融、环境等多种政策工具在不同时期的组合应用,实现工业有序减碳和可持续增长。

(2)研究制定工业碳减排科技创新专项行动计划。开展工业碳减排技术需求评估和论证,制定中长期工业绿色技术创新专项研发计划,突破诸如氢炼钢、绿氢制备、工业碳捕集和利用、燃料替代等产业核心低碳技术的研发和推广应用,建立自主可控的新型工业绿色技术体系。

(3)加强科技创新供给,完善产学研合作机制。加大科技创新资源整合力度,推动科研项目与产业发展、企业需求更加紧密对接,建立一批碳密集型工业企业、研究机构、大学整合研究和创新中心,加速科技成果转化和产业化落地。

(撰稿人:孙玉玲 岳芳 秦阿宁 滕飞)

中国科学院文献情报中心

中国科学院武汉文献情报中心

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