德国工业脱碳路径简析及其对中国的借鉴意义---中德能源.pdf

1 德国工业脱碳路径简析及其对中国的借鉴意义 中德能源转型研究项目 2 版本信息 德国工业脱碳路径简要分析及其在中国的应用报告介绍了钢铁、化工、水泥、制浆造纸和铝行业的未来技术选择以及跨部门技术，着重介绍了工 业脱碳的不同政策工具。该报告在中德能源转型研究项目框架内发布，项目受德国联邦经济和气候保护部BMWK委托，在中国国家能源局（NEA） 的支持下，致力于在中德两国在低碳能源政策的 。 中德能源 能 的 部分，项目 德国能源转型的 经 及 的 和 ， 中国能源 的政 策 和能源政策研究 的 政策 的⁄ƒ。德国国 currency1 GIZ、德国 Agora 能 源转型“和德国能源‹（dena）受 BMWK 委托， 中› fi同 fl该项目。 家德国联邦 业，德国国 currency1 德国政– †‡持发 国 目 应支持。 发布方 中德能源 能 受德国联邦经济和气候保护部（BMWK）的委托 ‚„”‰ 14 ˆ˜ ˘˙ 1-15，˚100600 德国国 currency1（GIZ） Torsten Fritsche Kthener Str.2 Berlin 10963 项目管理 Christoph Both 德国国 currency1（GIZ） 作者 Martin Albicker，Leon Fler，Percy Schulze-Buschoff， Lisa Stripchen，德国能源‹（dena） 设计 edelman.ergo （受德国联邦经济 气候保护部委托） 图片 德国联邦经济和气候保护部/ ˝ ‚，2023˛1ˇ 报告 受 保护。 研究报告发布 ，德国国 currency1和 中 及的 和 行了 研究 ， 不 其中 及内 及 “的ŁŒ和 Œ 的保 。 中 及 的部 发行›ı 其 内 ，德国 国 currency1不 其内 ł 。 œ中的 不 表委托›的意见。 于图例是否最新、Ł或 ，以及由其使用造 成的 直接或间接损害，德国国 currency1概不ł 。 3 目录 1. 执行摘要 . 4 2. 综述 5 2.1. 气候目标 . 5 2.2. 工业能耗和排放 6 2.3. 部门目标以及关键措施 . 6 2.4. 相关能源立法 . 7 2.5. 中国工业的能源消费现状和趋势 . 7 3. 德国工业的能源转型 9 3.1. 工业能源转型的关键要素 . 9 3.2. 能源效率 9 3.3. 可再生能源发电量 10 3.4. 氢 10 3.5. 挑战 11 3.6. 附记碳捕集与利用/封存 . 11 3.7. 附记欧洲天然气和能源危机的影响 . 12 4. 工业中最重要的能源转型技术概述 . 14 4.1. 水泥行业 . 14 4.2. 钢铁行业 . 14 4.3. 化工 15 4.4. 制浆造纸行业 . 15 4.5. 玻璃行业 . 15 4.6. 有色金属行业 . 16 4.7. 高效的跨部门 16 5. 政策建议与结论 25 参考文献 29 4 1. 国设 的气候 目标 要 的发 工业排放 国设立 项 2030 ⁄ƒ工业排放量的法currency1 国要 “ 2045 ‹现›fifl气 –GHS†中和目标 2. ‡‹现 气候 目标 国工业“‚ „” 的‰ 国工业的 要能源电 ˆ˜的˘˙ 的–‹ ˚氢 生˝†能源 水泥行业以及 部ƒ˛要高fi–ˇ500† 的工 可能‹现˜ 电气化 ˛要 用fifl气 中和的 钢铁行业和化工行业 “ 用氢能和可 碳源 化 的 ‹˛要 的 3. 中 国钢铁 化工和水泥行业的转型 能 Ł⁄Œ及能源相关排放的 钢铁行业 要‹现 钢生 的fifl气 中和 “ 作‡ 的 ı钢 设计 ł以氢作‡ œ可⁄ Œ相关排放 ˚的工 设计 可以‹现 电 中 用 可再生能源电 措施的 加 将‹现次炼钢 工 的脱碳 水泥行业 “ 用 氧化碳捕集 ‹现工 排放的中和 化工行业 用碳作‡ 材 目 要 天然气 油以及 中国 用的 ‡ ‹现fifl气 的›零排放 “ 用 有 可 性的碳源–生˝ 源自˜空气捕集–DAC† 的 氧化碳和富碳废弃˝† 碳˛ 要 用 的碳源 “ 用 解/气化 甲醇-烯烃/芳香 和费托合成等其他 4. 要‹现工业脱碳 工 用 的电气化项至关 重要的跨部门 每行业部门都“‹现工 用 的脱碳 能效最佳 的选择 用 泵和电极式锅 进行100500 的 促成 ˜的电气化 如果结合˛ 侧管理–DSM†措施 有 能对电网电 量响应 ⁄成本和排放的优势 的部署“与可再生能源及电网的发 相辅相成 ”“协调各个方的利益相关者 5. 要‹现转型 “综合利用监管和市场化措施 其中 氧化碳价格可能种能够发挥关键作用 的工 要‹现工业脱碳 “ 最重要的部门引进 Œ˛要巨 的投资成本 某 情况下 ˛要巨 的运营成本 氧化碳价格 推广可 方 发挥着关键作用 ‡它可将传统 挤市场 国工业即将迎个再投资周期 而与 同 所有 活动又“符合 国的气候 目标 “˚ 的工 色 生 方法 与传统 高下的能 而促成对 色 生 方法的投资 其 可以˚ 色 市场和碳 价合同 –CCfDs†‹现 目的 市场化工 以 应 废 利用 及高能效 的 用等 推行 措施 以⁄工 业部门的能源˛ 其ı 推行 措施的同 的 用 监管要 至 某 如 高能效 ˘者 对 色 ˘ 者 材 的 用推行 制 1. 执行摘要 5 2.1. 气候目标 国气候 的 œ和⁄ƒ合国气候 化currency1“‹–UNFCC† United Nations, 1992 ƒ›都 fi‹–1997† United Nations, 1998和 ƒfl 协 ‹–2015† UNFCC, 2015 – ƒ› 都 fi‹ 欧†–EU†‡ 1990 的⁄ 2020 fifl气 –GHG†排20 的 ƒfl 协 ‹中 署国同‚„ “要的措施将Ł” 气fi 工业化 期 ‰ 制 2以ˆ ˜将fi ‰ ˘制 1.5以ˆ 1 脱碳的定义彻底消除碳基能源的使用dena, 2021 2 气候中和的定义“人类活动 气候系统没有净影响的状态的概 念。要 †这种状态，需要利用排放（二氧化碳）移除来平衡残余 2019 欧† 色设 ‚„排的 气候目标 2030 将›排放量 1990 ⁄ ⁄55 2050 ‹现Ł的碳中和 2 European Comision, 2019 2019 国˙˚ ƒ气候 法‹ –Bundes-Klimaschutzgesetz† 设 – 有 法˚的气候 目标 项法的 ˝ ‹ 现国˛气候 目标 ƒ气候 法‹及其他能 源⁄ ˇ 应 Ł 效率和气候 它 ˚ 进能源效率 高可再生 排放以及⁄虑人类活动的 或局地生 地球 理 应，例如人类 活动‡影响地表反照率或局地气候（政–间气候变化专门委员会， 2018）。 2. 综述 国能源转型的目标 的 ˙ˆ 个能源 统 化 和 转 气候中和的能源 “˚ 本性的转 能‹现工业部门– 国20以 的 氧化碳排放量†的 目标 期ˆ 有˚ 高能源 效率 能‡工业部门的脱碳 1 巨 期 ˚ 的工 以及 用可再生能源 将对 氧化碳 排 生巨 影响 图1 工业部门的历史排放以及2030年之前的部门目标 UBA, 202b 284 208 188 181 118 0 50 100 150 200 250 300 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 德国工业部门二氧化碳排放的发展情况 历史排放 （1990-2000） 历史排放 （2000-2021） 部门目标 气候保护法 （2021-2030） 6 能源 用率以及推动部门 合 Ł 电和 ˜最 ŒŁ所有化 的2021 ƒ气候 法‹ 与欧† 目标 的排目标 法要 2030 将 排 放量 1990 ⁄ ⁄65 2045 ‹现气候 中和 它 对ı ˚ 工业和业部门以及 利用 利用化和 业–LULUCF†部门设 2020和2030 的ıfifl气 排目标 即 有 ˚的可 排放水 国 对 能源部门以 的 所有部门 都设 ł目标 ‹现目标 将 „ 相应的措施 ı排放的源自 œ有˘ 制源的˜fifl气 排放– 如与 ˘ ˆ 相关的排放˘者 有˘ 制的工 设 的生 排放† ı排放的 œ购买及消费的电 发电Œ中 生的˙fifl气 排放 排放发生 发电设施ˆ World Resource Institute, 2004 3 2.2. 工业能耗和排放 2018 工业部门的能耗‡722太瓦 国最Œ 能源˛ 的38左右 ‡效率的 高和的工 预 计2030 工业部门的能源˛ 会下降638太瓦 左 右 2045 会低 580太瓦 dena, 2021 随 着ƒ的炼钢 用 工 以及其他部门 Ł 2030 消费量将缩半左右 dena, 2021 2018 工业部门的排放量 1.89亿吨 氧化碳当 量 Statistisches Bundesamt, 202a 现 各子 部门 工业部门 排放中的 比及其绝对排放量 以及 2045 的排 钢铁行业 排放中的 比 最 ‡30 紧随其 的化工–19† 水 泥熟 生 –17† 造纸–3†以及玻璃和陶瓷 –3† 剩余的工业排放‡0.49亿吨 氧化碳当量 –25† 里统计的fifl气 包括 氧化碳 甲烷 氧化 氮 氢氟烃 Ł氟化碳和六氟化硫 Statistisches Bundesamt, 202a 2.3. 部门目标以及关键措施 3 温室气体 算体系（GHG 算体系）是 套民间的 业碳 算和报 告准的跨国准，Ł越来越多地被˙立部门 采用。温室气体 算 体系的准主要 国气候政策制度的准挂钩，填补政–尚未解 的监管缺口。它被认 是 温室气体平衡 好准 的最 的准。 按照2021 ƒ气候 法‹的 国将 2045 ‹现fifl气 ›中和 4 去 里 国˜维 着稳 的排放水 其目标 2030 ⁄ƒ的工业排放 发 迹符合欧 洲 色的排计划 European Comision, 2019 2021 国的˜工业排放量‡1.81亿吨 氧化碳当量 但其中 计算电网电等 ı排放 UBA, 202a ı排放 国的fifl气 排放量 中的 比‡20 ‡ 能够‹现工业部门雄心勃勃的 fifl气 排 ˙表 ˜‡“要的工业投资 划 Ł性 ˙“ 对工业部门的脱碳制 明˝”可靠的 期currency1条件 据 国 境部–Umweltbundesamt UBA†信 息 工业造成的fifl气 排放可ƒ‡ı 1 能 致的˜能源相关fifl气 排放 如 工 用 蒸汽˘者电– 工业电 ˆ† 2 游发电˘者所 用 量造成的˙能源相关fifl 气 排放 电˜非自 “司自有–工业†电 3 含碳能源和其他 材 的非能源 用造成的˜工 相关fifl气 排放 ˘者 氧化碳以 的工 相关fifl气 释放 同工业造成fifl气 排放的 同 ˚ ˛要„ 同的方式和缓解措施 ⁄本方式如下 工业部门可以˚ 用更高能效的 用可再生能 源电 用 诸如工业 发生等目的 ⁄与能源˜ 相关的fifl气 排放 可以˚将更电网馈入电转 ‡可再生能源发电 即逐步Ł 发电和其他化 发电 ⁄˙的 能源相关fifl气 排放 高能源转 的效率 进工业应用 的 用可能有助 ⁄˙fifl气 排放 最 可以˚ 本性的工 转 即 致排放的 材 ˘ 如 炼钢工 中以氢 作‡ ˘者逐步Ł氟化气 ⁄工 相关的˜排 放 碳捕集与利用˘封存–CCU/S† ⁄工 相 4 净温室气体中和的定义人类活动 的温室气体排放和温室气体 除 间的平衡（KSG 2）。 ，它和“气候中和 是同义 。 7 关 氧化碳排放的种替 方式–参见附记碳捕集与 利用/封存† 期ˆ 高工业生 Œ的能效⁄工业部门排放 量的最简单措施– 国 境部 2022† 要‹现 中期气候目标 “ 工 转用可再生能源 以 促成低碳生 颁行 列法法 监管及 工业部门的‚„脱碳转型 能‹现 目标 2.4. 相关能源立法 国˛层 国˙和各部委正 ˚各项法 和工 ‹脱碳 但 作‡欧†成员国 国的国˛气候战略 很 Œ 受˘ 欧†气候currency1 能源效率令推动能源效率成‡欧†能源的 般性 œ 设 ‹现欧†2020及2030 能源 效率目标的 œ和currency1 其 心要素 据2007 ı立的2030 预测 型 设 2030 能 源效率 高至⁄32.5的目标 欧†2030 的 能源消费量 得 10.23亿吨油当量 国˛层 的ƒ气候 法‹ ˝ ‹现国˛气候 目标–见 文† 2.5. 中国工业的能源消费现状和趋势 目 ‡ 中国世界 最 的 消费国以及fifl 气 排放量最 的国˛ 2019 中国的 氧化碳排放 量预计 Ł” 量的30.6 Geselschaft fr Internationale Zusamenarbeit, 2021 2020 中国 争 2030 ‹现碳达峰 2060 ‹现碳中和的目标 而要‹现 目标 “进行 的 本性的能源 统 ‰ 摆脱化 造个 ⁄ 可再生能源的 统 2021 中国的次能源消费量43,418太瓦 目 中国次能源消费量中 比最高 达54 以 15的次能源消费源自 可再生能源 其 中 比最 的水电 Ritchie, et al., 2020 各部门的排放量可以发现 电部门中国单的 最 fifl气 排放部门 2019 排放量 42 工业 制造业和ı 部门加 排放量的33 其中钢铁 欧盟碳排放交易体系 电和某 工业部门成‡欧†碳排放 –EU ETS†的部ƒ 自2005 推行以 欧† 的 心气候 工 欧†碳排放 记 能源部 门 欧洲国ˆ 空和工业部门 10,00˛工 的排放 量 欧洲fifl气 排放量的36 欧†碳排放 „用⁄ ˘ 与 的运行机制 ˘ ˝ 受˘ 碳排放 的工 可 的 氧化碳 排放 可可以 市场 ˜ 据欧†气候目 标 逐 ⁄ 可 的发放量 2021 7 的 Fit for 5 子计划中 欧†委员会 进步 紧排放 ˘ 的 下调率 目 的每 2.2的下调比 加 4.2 要施加次 量 ˝ 的次 性下调–很可能发生 2024 † 欧†碳排放 国 和 ˚部门应用 氧化碳价格制 2019 颁布的ƒ 排放 法‹要 自2021 预 currency1的currency1ˆ稳步高 氧化碳价格自 2026 转‡市场 价机制 欧†碳排放 –EU-ETS†中 氧化碳排放 的 价格趋势–2005-2022 † ˜ 将 氧化碳价格 与 国的排目标 0 10 20 30 40 50 60 70 80 / 欧盟碳排放交易体系（EU-ETS）中二氧化碳排放权的价格趋势2005-2022年 8 和水泥生 的排放量最 –参见图2† 2020 中 国钢铁行业的钢 量 11亿吨 氧化碳排放量达15 亿吨 成‡ 氧化碳工业排放源 自2010 钢 量 高 67 至2020 中国80的钢材 生 以铁 ‡ 材 高 Ł”水60 2021 中国钢铁工业协会发布 fi 钢铁行 业 期˙–2021-2025 † ‹现 碳达峰 Natural Resources Defense Council, 202; IEA, 2021a 中国水泥行业 高„的 水泥 量 2000 的 6亿吨 2020 的 24亿吨 2020 水泥生 的 氧化碳 排 放量达13亿吨 中国 工业排放量的ƒ左 右 中国化工行业的 世界 2020 的˜ 氧化碳排放量‡5.3亿吨 2020 化工 钢铁和水 泥行业以 的行业加 生 7.4亿吨的排放量 IEA, 2021a 然推动中国 发 的关键 ‡ ˝ 2030 碳排放量的‚„下降 中国“„ 进的行动 ‹现其能源 统的脱碳 Ł 排的 要 动 电工业部门能源转型的ˇ 将成‡工业部门的 要能量 重工业 中国的 比很高 而重工业又 以‹现电气化 中国 的挑战 图2中国工业的二氧化碳排放和最终能源消费IEA, 2021a。 0 1 2 3 4 5 202020252030203520402045205020552060 十亿吨 二氧化碳排放 化学品 钢 水泥 铝 纸 其他 0 10 20 30 40 50 60 70 80 202020252030203520402045205020552060 艾焦耳 最终能源消费 煤炭 油 天然气 电 热 生物能 其他可再生能源氢 9 3.1. 工业能源转型的关键要素 2021 工业部门‹现 fifl气 排目标 但其能 源˛ –2018 ‡722太瓦 †˜高 下 自 2000 有略下降 国工业利‹现能源转型 的关键要素 高能源效率 ‹⁄ 可再生能源的 dena, 2021 国能源署⁄ƒ–DPS†中 与各currency1机“和 利益相关方‹ 国能源署 造 个如›‹现其 2030 及2045 fi气候 目标的 型 国进 行 项气候中和ƒ ‡简单 见 fl 引用 国能源署⁄ƒ的 据 工业部门的 能源˛ 将 要˚⁄ 可再生能源 的氢能和电能– 要– 的能源˛ “ † 可再生能源 加‡国 关 – 如 对氢† 工业转型成本高 ‡应用 色解 方‚˛要巨 的投资成本 高的成本以及˝ 国„争 要的挑战 dena, 2021 3.2. 能源效率 ˆ工 方 材 方 都˛要 高能源效率 据 国能源署⁄ƒ 工 相关的能效 进”巨 如果 国 现种” ‰ 2045 国 的能源˛ 将至⁄达100太瓦 –„ 相关措施 2045 预计能源˛ 578太瓦 † 所有工业部门 都可以˚能效⁄排放量 但跨部门 – 如泵 发动机等†能效 ‰的效果 ‡ 4 着重 ‹现 同部门转型的 情况下 与ˆ用传统 ˜ 生 相比 ‹及 用的 的 高效的 所˛成本更‡高 3. 德国工业的能源转型 本 将 国工业能源转型所 的各种挑战 其侧重 能源效率 可再生能源发电和氢能及其 转型中的˘ 色 图3工业的 能源消 ， 能 体 dena, 2021， 118 63 234 146 60 226 263 311 27 46 55 88 53 51 48 50 38 2018 2030 2045 终端能源消费，按能量载体例示，单位太瓦时 其他 区域供热 氢 生物质 电 矿物油 甲烷气 （天然气生物甲烷） 煤炭 722 *甲烷气100 biogene，2045 10 ‚„转型以及 用 ˙ ˇ dena, 2021 要加‚转型 用更高效的工 个有用的工 能 源管理 ˚ 诸‹施 但它 项 ‡制性要 能源管理 种 ˚测量 及ƒ˝“司ˆ的能量˛动 ˇ ”以及 ‹ 高” 的措施 引 “司降低其能源消费量 高能效 能源 管理 的国标ISO 5001 UBA, 2019 高能源部门的能效以 可能 生 设计及 材 加工中‹现能 如 可以˚材 的重 利用 用 的 ˘者 型结“‹现能 3.3. 可再生能源发电量 电工业最重要的能源 而”随着更工 化 用电 其蒸汽等低fi工 用 电的 用 势“会进步 加 4 将对 进行更 解释 ˚ 用电转 ˘者 泵 很工业部门˚ 可以 用 电气化作‡种脱碳选择 色氢能及其他合成 5 ⁄项目 可用 可用 可再生 能源生 的 † 情况以及fiˇ dena, 2021 国能源署⁄ƒ的作者预计2045 的˜用电˛ ‡311太瓦 –作‡对比 2018 ‡226太瓦 † 再加 用 能及用作 材 的 色氢能及其 生˝的 用能˛ 工业以 其他部门 “‹现电气化 能‹现 fi气候 目标 的 会 致用电˛ 2018 的500太瓦 加2045 的800-900太 瓦 同 国电 统的半然有 传统发电 2021 可再生能源 电消费量中的 比 ‡41.4–234太瓦 † 国能源署⁄ƒ预期 2045 可再生能源的 电量将达750太瓦 其余65太瓦 将˚氢能 应 如 文 所 ˚可再生能源 电工业利 成 转型 ‹现fifl气 中和的 条件 5 ˝ 工业 可再生能源 电的可能选择 dena, 2021 图4工业 能和 力的消 dena, 2021， 3.4. 氢 作‡种跨部门 氢 能源 统转型中发挥着关 键作用 可能‹现˜电气化的 各个部门 5 成 的定义基于‡ 生 力，使用 转X技术生成的气体和 体能 体， dena, 2021 都可能 用氢作‡ ‡脱碳 如 工 业生 Œ 可以选择 用氢 化 目 正 ˆ的低碳氢生 工 有种 电解工 用可再生能源生 氢 可以 Ł 排放 226 263 311 55 25 24 88 27 103 51 0 50 100 150 200 250 300 350 德国工业中不同能源的使用（太瓦时） 氢衍生物（原料） 灰色氢（原料） 灰色氢（能量） 灰色氢 电 2018 11 ‡甲烷造成的排放 色氢– 如甲烷的蒸汽转化 ˚碳捕集与利用˘封存‹现的 的气化†˘者 色氢–甲烷 解 Kvaerner工 碳捕集† 等其他工 法‹现 Ł的气候中和 Bauer, 2021 ‡ 者相 氢可能 有成本优势 所以它 可 能用作项 2021 成本优势 要 源自 低气价 工业 氢的 用 进 2045 “˚国 关 氢的 应 国能源署⁄ƒ的作者预计工业的能源相关氢能˛ 将 2030 达51.5太瓦 2045 达 191太瓦 dena, 2021 3.5. 挑战 ‹现工业的“要转型 的 要挑战成本 的当 –TRL† 6 以及转型„ ⁄工业部门 “要的 Ł ƒ发Œ 有 投放市场的 Agora Energiewende, 2021 ‡ ‹现“要的转型 造气候中和的工业 “按照2045 的目标 达可 市的成熟 成本方 存 挑战 如 期˘ 传统 和 的 低成本以及 的高成本 挑 战可能˘制„争 “要的排目标 可能 加碳 的 7 有的“司会将其生 设施 排目标 低的其他国˛ dena, 2021 “司ˆ部 会 生更的挑战 挑战 有 自 业 能的ı 以及 ‹现的可用性 有 ‡“司ˆ部的低优 很 都 有很 的投资周期 投资周期 会造成诸 ˝ 性 再加 ı⁄ 期的 利机会 会 有‚投资的 6 技术 （TRL）的定义 新技术⁄发状态行系统 ƒ 定的currency1。“‹›1 9 - TRL currency1基fi理fl 和– （8 15˛） - TRL二currency1技术的应用fl – - TRL†currency1技术的‡行fl （5 13˛） - TRL currency1在 室中fl - TRL‚currency1基fi型在‡行中fl - TRL„currency1fi型在‡行fl - TRL”currency1fi型fl 应用（1 5˛） “司ł而步 5 œ 挑战的可能工 最 碳捕集与利用/封存–CCU/S†‹现 排放 消 余排放的“要 3.6. 附记碳捕集与利用/封存 ˙˙气候化 门委员会–IPC†和国能源署 –IEA†同‚“ 用碳捕集与利用˘/封存 可能‹ 现1.5目标 IPC, 202; IEA, 2021b 其 关 ‹现 排放以 消 可 免的排放以及捕集工 业中的Œ相关排放 碳捕集与封存的情况下 捕 集的 氧化碳运输适当的 封存 ı 用碳捕集与封存 消 可 免的排放– 如水泥工 业† ˘者与生˝结合 用 以 生 排放 –BECCS 8 † 化工行业以及 油等合成 “ 用碳作‡ 其中可能用碳捕集与封存–CCU† 化工行业 的很 都 用 油作‡ 中 用 的碳 周期期 ˜留存 中 仍然˛要碳 ‡ 化工行业停 用 油 作‡ 以停 生排放 ˛要„用 氢和 氧 化碳 甲烷化 甲醇合成和费托合成可能用以 作‡ 的 油的种合成法–参见 4.3† 运和 空 会 生 同的 部门仍然˛ 要 用含碳的 由 ı⁄替 造成的 其 他 如电池˘者氢能的 用 ‡其重量–电 池† 能量密及由 生的蓄能量–氢能†等 所以˜ 适用 Fraunhofer-Institut UMSICHT, 2020 所以 仍将˜ 用含碳 法捕集所 生的 氧化碳 ‡ ‹现 期的气候中 和 种碳“自 生˝ ˜空气捕集–DAC† - TRLcurrency1能能力在‡行中fl 的 ‰系统 - TRL currency1成‡用fl 的 ‰系统 ESA, 202; NASA, 2022 7 碳 的定义碳 的是 生ˆ 在地脱碳˜fl 的˘成，ı生ˆ˙fl 准˚低的其国家，› ˝致˛排放 的ˇ。 8 BECCS的定义 生 能碳 在使用生 能源 的工业˙fl中使用碳 。 WGBU, 209的准使 用‡持生 ‡能˝致 排放 12 图5德国2045˛的残余及 排放，德国能源‹ 研究 dena, 2021， 二氧化碳 ˘者 用生˝˘˜空气捕集生 的塑 的材 回 利用 气候中和的能源 统 ⁄ 碳捕集与利用 /封存的功能性碳管理 其 Œ中 氧化碳的运输和封存 “众受 国 担心 ‡ 露可能引 的健康 对种 留‚见 要有种监管制 真 对待˜化解“众的顾 Fischedick, 2015 “众受 ˛要 造用 运输和储存的⁄ 设施 氧化碳⁄ 设施 划应 包括电 气和氢⁄ 设施 化工行业的碳捕集与利用以及合成 的生 其˛要氢能和 氧化碳的结合 可以˚合 划‹现协同效应 应 包含 业集群 ‡ 业集群可能形成 聚集 高 量的 氧化碳 而达降低成本的效果 运输选择包括船运 和管道运输 的 运输和储存然临着以下 挑战 管理 融资– 氧化碳市场†以及ı 9 残余排放残余排放的是 业、 管理及工业 以 在能源系统脱碳ƒ会 发生的排放（ 其是 、 氧化 二Ł和Œ排放）。 用 型船 –100万吨†运输的 验 elementenergy, 2018 据 国能源署⁄ƒcurrency1ˆ进行的评估 2045 的 余排放 9 ‡8700万吨 氧化碳 其中 假 利用 利用化和 业–LULUCF†部 门可‹现4100万吨 氧化碳的 排放 符合国˛目 标 ˚ 用碳捕集与利用/封存Ł理Œ排放以及 结合 用生˝能–生˝能碳捕集与利用/封存†的 解 方‚ 可以⁄及补偿剩余排放 ƒ预计 用碳捕集与利用/封存的排”‡170万吨 氧化 碳 剩余排放“˚ 排放予以 消 ƒ表明 2045 国工业“捕集至⁄2400万吨 氧化 碳 对其进行 封存 ˚碳捕集与利 用转移利用100万吨的 氧化碳 ˚ 用生˝能 碳捕集与封存 可以‹现170万吨 氧化碳的 排 放 dena, 2021 作‡比 据国能源署 ‹现中国气候目标 进行的情景ƒ˝–2021† 2060 仅中国化工 行业的碳捕集与利用˘封存˛ 会达2亿吨 氧 化碳 IEA, 2021a 国能源署–2021†预计 2060 碳捕集与利用/封存容量 ‡每 25 亿吨 IEA, 2021a 的 ‡工业中 的 用 致 更高的排放量和捕集率 所以碳捕集与利用 /封存的比重预计会更高 3.7. 附记欧洲天然气和能源危机的影响 立法应对措施 气对 国 有重要‚currency1 2019 48.2的 国 ˛庭 用 气中央 统‡住宅 暖 同样的 天 然气 工业中最重要的能源2020 工业部门 消费 325太瓦 消费量的31.2 Statistisches Bundesamt, 202b 乌兰危机以及随 俄罗斯停 西欧 应天然气引 发 欧洲的能源和天然气危机 欧洲 其 国 始慎重 查其能源 欧†和 国正 其 能源 应样化 以⁄对天然气的˛ 国˚ ‹立法Œ序 以˝ 应 Ł 加„可再生能源的部 38 42 -41 -17 -17 -7 -100 -50 0 50 100 绿色甲醇 绿色石脑油 生物能碳捕集与 利用/封存 碳捕集与利用/封 存 土地利用、土地 利用变化和林业 农业、废弃物及 其他 工业 建筑 交通 能源部门 13 署 电充 ” Ł的 但 要用 和工业的 气˜非如 Bundesministerium fr Wirtschaft und Klimaschutz, 202a 国˙‹施 ƒ替 电 用法‚‹和ƒ能源 Ł 法‚‹ 气电 退电市场以省用 发 电的天然气 ˜† 国网络局的责任范围 有˘的 气优 用 ˛庭和“共ı 暖以及 工业 ‡与发电相比 方更 ‹现 的替 其 工业部门 期ˆ很 天然气–参见 2.3部门目标以及关键措施† 2022 8 俄罗斯停 ˚ 北溪1号–Nord Stream 1† 管 道输送天然气 ˚ 可以观察由天然气价格飙 ‰ 致的 量 下降 国˙的当急 障天然气 应 措施 包括 造液化天然气–LNG†站以‹现天然气 应的 中 期样化 天然气储存设施 障天然气市场的正 运行以维 气–管 Uniper 边缘化计划† 用气欧† 15用气量的目标 国œ设 20的目标 列能效措施 国˙颁布 气价补贴缓解 国工业 和˛庭的 压 对工业消费者而言 ⁄本 应 对应 2021 消费量的70 有鉴 设 7欧ƒ/千瓦 的 „购价格 70的门槛 ˇ 的市场价格 Bundesministerium fr Wirtschaft und Klimaschutz, 202b 种调 可能影响 25,000˛“司 “司 市场 售其 消费的补贴天然气量 项措施 鼓 能 补贴的条件 留生 场址˜ 用气候友 型生 方法 工业应对措施 能源价格的飙‰以及 稳 的 气影响 当 的工业 生 以及中 期的工业战略 划 中 期ˆ 工业可能˚ 用其他能源和 材 –加 油 液 丙烷–LPG†和 脑油等 油 以 及生˝† Œ 对高天然气价格回应 蒸汽 应电气化的加„ ⁄用气量成‡可能 预期会削 量˜进 能源密集型中˙ – 如 氨† 据某 预测 2025 工业用气量可能 ⁄50 MC, 202 2022 半 国˛庭和工业的用气量相比2021 同期⁄ 15 折算的气量‡80太瓦 但 种用气量的下降 要源自 工业 2022 个 的工业用气量与 的相同 期相比下降 17 MC, 202 种下降 ‡能效措施 电气化 用替 化 能 源 生 工 的化以及 量的下降 中 期ˆ 工 业 业“ 用可再生能源 天然气及其他化 能 源 高能源效率 而⁄最Œ能源˛ 达战 的生 能 种转型与 3 中œ 的工业转型 ˜ 但仍˛要进步加‚转型„ 14 4.1. 水泥行业 水泥行业的排放 国 排放量的2.5左右 UBA, 2020 水泥行业的脱碳Œ与其他行业 同 要 ‡其高 比 的Œ排放 水泥行业 可 免的 氧化碳排 放发生 –CaCO 3 - CaO CO 2 †的Œ中 Œ相关的排放 水泥生 排放量的65左右 Johnson, 2020 ‡ ⁄ 种排放 “ 用碳 捕集与利用/封存 剩余的Œ排放与能源相关 ˚ 用气候中和的电 ‹现电气化 ˘者˚ 用气候中和的 如可 生˝ 色氢˘者合成气 可以部ƒ˘者 Ł消 部ƒ的排放 用气候中和 再结合碳捕集 与利用/封存 可能 ‹现 排放的” 各项 ƒ表明 用可 生˝作‡ 会 致 排放 Briones-Hidrovo, 202; Garcia-Freites, 2021 国 fl 假 传统工 会发生 本性的 发 脱碳⁄ 各项 措施的 合 降低能耗的能效措施 以及 用气候中和的 可能 ⁄能源相关排放 对Œ相关排放 “ 用碳捕集与封存 的 水泥行业有 个Œ排放Œ富氧 和 水泥工 Œ中 生的排放 捕集得 可 能 如电 气化合 –IGC†中„用的 捕集 Fischedick, 2015 Œ ‹Œ结˚ 捕集 氧化碳 其优势 如果有可用的空˙ 有 造的可能性 Fischedick, 2015–参见图10 图9 图8和图11† 4.2. 钢铁行业 国 钢铁行业 工业部门能源˛ 的25 钢铁行业 国脱碳战略的⁄本 成部ƒ 钢铁行业 生 Œ中 ƒ 钢和 钢 国 ƒ 的钢‡ 钢 钢高 炼钢 用 作‡ 和能源 其余的 钢 即˚ 用 电的电 回 利用废钢 工 能源效率更高 但它 法生 高 的钢材 生 受˘ 废钢 的可用性和 dena, 2021 中国 钢的 比‡80 预计 钢的 比会有所 高 IEA, 2021a 4. 工业中最重要的能源转型技术概述 如 文 所 国工业“ 本性的‰ 能‹现ƒ气候法‹中 的目标 其要 用 下 文 œ 水泥 钢铁 化工 有色金属以及制浆造纸行业最重要的 以及跨部门 ‡ 更 现各 项 本 国目 及 –2045 † 用的 和能量 的 以及 况表–参见图7† 图6不同行业的最 能源消 （ ） dena, 2021 152 178 2922 58 223 60 2018 161 92 26 27 50 172 50 2045 化学品 钢铁 玻璃与陶瓷 有色金属 制浆造纸 其他 水泥与矿物质 146 147 2522 51 192 54 2030 15 高 炼钢的Œ相关排放源自 铁 –Fe