企业碳中和：战略选择、行动框架及最佳实践（以重工业为例）-落基山研究所.pdf

报告 / 2023.6 企业碳中和战略选择、. 行动框架及最佳实践 以重工业为例rmi.org / 2 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 关于落基山研究所（RMI） 落基山研究所RMI是一家于1982年创立的专业、独立、以市场为导向的智库。我们与企业、政策制定者、科研机 构及创业者协作，识别并规模化推广能源系统转型解决方案，推动全球能源系统转型，践行1.5C温控气候目标， 创造清洁、繁荣的零碳共享未来。落基山研究所在北京、美国科罗拉多州巴索尔特和博尔德、纽约市、加州奥克兰 及华盛顿特区设有办事处。 关于中国企业管理科学基金会 中国企业管理科学基金会是由中国企业联合会发起，于1987年3月经中国人民银行批准成立，1991年作为独立 法人在民政部单独登记，属于全国性公募基金会。基金会的业务主管单位是国务院国有资产监督管理委员会。 关于 中国企业联合 会 企业绿 色 低碳发 展 推 进 工 作委员 会 （简称 “ 绿 推委 ” ） 中国企业联合会是1979年经国务院同意成立的第一个全国性、经济类的社会团体，是企业、企业家、企业团体的联合 组织，是国务院国有资产监督管理委员会直管的协会之一。绿推委是中国企业联合会下属二级专业工作委员会，旨在 通过建立企业“双碳”行动的政产学研用交流合作与服务平台，推动企业落实“双碳”目标，加快推进企业绿色转型 与低碳发展。rmi.org / 3 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 作 者与 鸣 谢 作者 落 基山研究 所 （ RMI ） 李抒苡 李威 王珮珊 薛雨军 闫榕 联系方式 王珮珊，pwangrmi.org 引用 建 议 落基山研究所，中国企业联合会企业绿色低碳发展推进工作委员会，中国企业管理科学基金会, 企业碳中和战略选择、行动框架及最佳实践以重工业为例, 2023 中 国企业 管理科学基 金 会 缪荣 刘慧媛 肖震东 胡媛媛 路镭rmi.org / 4 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 目录 前言. 5 一 、 全球碳中和趋势下的企业选择. 6 二 、 评价企业碳目标与行动的P T AM框架 . 8 碳排放现状 （ P erf ormanc e ） . 9 目标和战略 （ T ar g e t ） 9 企业降碳行动 （ Ac tion ） . 9 企业碳管理机制 （ Manag ement ） . . 10 三 、 P T AM框架下的重工业企业最佳案例解读 . . 11 目标和战略. 11 企业降碳行动. . 15 重点行业之一 钢铁 16 重点行业之二 水泥 20 重点行业之三 石化和化工 . 24 重点行业之四 电解铝 27 企业碳管理机制. 29 四 、 行动建议 加速转型系统构建 ， 发挥企业领导力. 33rmi.org / 5 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 前言 全球净零碳转型逐渐由理念转向实践，在此趋势下，迄今已有接近140个国家提出了净零碳排放目标，覆盖全 球近90的碳排放。作为落实碳减排的重要主体之一，越来越多的企业选择主动承担起减排的责任，其中包括 钢铁、水泥、石化和化工、电解铝四个重工业行业企业。此四个行业中，已宣布碳中和目标的企业碳排放量已 分别覆盖全行业总排放量的30、 18、15和14。自我国政府宣布“碳达峰”、“碳中和”目标之后，为 指引和落实各行各业的行动方向，国家围绕“双碳”提出了“1N”政策体系，并持续快速迭代，意味着对以 央国企为代表的国内企业提出了新的要求。截至2023年5月，已有超过30个央国企提出双碳目标，其中21个明 确提出碳达峰目标，15个提出了碳中和目标。 不论在全球还是各地区，企业在碳减排、碳中和方面的部署和行动落实都处于关键战略期。企业在碳相关的战 略选择、资源配置、行动落实等方面，都离不开科学的方法论和最佳实践的引领。如何准确认识现状、识别弱 势并发挥自身优势，是企业需要认真探索的课题。落基山研究所（RMI）、中国企业联合会企业绿色低碳发展 推进工作委员会和中国企业管理科学基金会为此进行了合作研究，提出PTAM框架，从排放现状、战略目标、 降碳行动、管理机制等不同维度尝试提出系统方法论，并以钢铁、水泥、石化和化工、电解铝四大重工业为 例，分析具有代表性的企业行动，为企业创建和对标最佳实践提供支持，并为相关政策与行业的进一步发展提 供参考。rmi.org / 6 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 一 、全 球 碳 中 和 趋 势 下 的 企 业 行 动 近年来，全球变暖趋势加剧，极端天气事件频发，对人类经济社会造成的冲击日渐显著，从国家到行业、从 政府到企业，应对气候变化的行动都在不断加强和深化。截至2023年5月，全球已有127个国家、138个地 区、249个主要城市和2000家龙头企业中的915家制定了碳中和目标，该目标覆盖了全球88的温室气体排放 量、92的经济体量以及85的世界人口 1 。 企业在推进气候行动中扮演着重要的角色，其中也不乏传统的重工业企业。工业部门减排的难点主要在于其对 于化石能源的依赖性强、能耗强度高、更加需要由技术驱动转型。RMI对钢铁、石化和化工、水泥、电解铝四 个重点工业领域的龙头企业碳目标进行了梳理。 从排放量上看， 上述四大重点行业碳排放约占全球碳排放总量 的1/4； 从引领性上看， 全球有17家钢铁企业承诺了碳中和， 约覆盖钢铁行业排放量的近31， 另有21个水泥企 业、 38个石化化工企业、 5个电解铝企业宣布了碳中和目标， 分别覆盖行业排放总量的18、 18和21。 图表1. 全 球 工 业 企 业碳 中 和目标 设 定 情 况 自我国政府提出 “双碳”目标后，围绕碳达峰碳中和的“1N”政策体系得到持续推进和完善，相关政策和目 标对央国企为代表的国内企业提出了新要求。在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 意见和2030年前碳达峰行动方案中，强调了央国企在制定行动方案、绿色投资、发展技术等方面的引领 作用。2021年年底，由国务院国有资产监督管理委员会（国资委）印发的关于推进中央企业高质量发展做好 碳达峰碳中和工作的指导意见不仅点明了央企在碳达峰碳中和以及能源转型中的地位，还将碳达峰碳中和工 作纳入中央企业考核评价体系。国资委印发的提高央企控股上市公司质量工作方案，提出要推动更多央企 控股公司披露ESG专项报告，力争在2023年实现相关专项报告披露“全覆盖”。此外，国资委社会责任局近日 向各家中央企业征求中央企业碳达峰行动方案编制指南（征求意见稿）意见。 电解铝 石化和化工 水泥 钢铁 CO2排放量 （亿吨） 承诺碳中和目标的企业 未承诺碳中和目标的企业 0 5 10 15 20 25 30 35 40 21 18 18 31 来源 RMI （根据公开数据整理） 百分数表示各行业已作出碳中和承诺的企业排放占行业总排放的比例rmi.org / 7 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 在此背景下，国内不少企业，尤其是央国企，已做出积极探索。截至2023年5月，已有超过30个央国企提出双 碳目标，其中21个明确提出碳达峰目标，15个提出碳中和目标。在钢铁、水泥、化工、电解铝等高耗能行业， 央国企作为国家落实双碳战略的关键抓手，其地位得到进一步突出。从排放量看，当前，上述四大重点行业碳 排放占全国的44，其中央国企的排放约占46.7。从集中度看，央国企规模大且集中，龙头标杆作用明显。 以中国钢铁产量排名前10的钢企为例，其中7家是央国企，其粗钢产量占到了全国29；而在水泥产量排名前 4的企业中，央国企占比100，其产量占全国43。从积极性看，在钢铁和石油化工领域，已提出双碳目标的 央国企排放分别覆盖了该行业央国企排放的约54和72。 图表2. 国内央国企碳减排承诺情况 来源 RMI （根据公开数据整理） 建筑 通讯 铝业 服务 金融 石化和化工 制造 钢铁 电力 0 2 4 6 8 10 12 进展 承诺减碳行动 30 家 国企 明确达峰年份 21 家 国企 宣布碳中和目标 15 家 国企 承诺碳中和目标的央国企数量 承诺了其他气候目标的央国企数量 承诺减碳行动的央国企行业分布 截至2023年5月rmi.org / 8 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 二 、 评 价 企 业 碳 目 标 与 行 动 的P T A M框 架 在强政策导向的背景下，当前国内企业制定双碳目标和路线图正面临窗口期，亟需央国企积极引领、树立标 杆。 本研究提出PTAM框架， 以支持企业双碳行动的国际对比 。 PTAM框架通过碳排放现状 （Performance, P） 、 目标和战略（Target, T）、降碳行动（Action, A）和管理机制（Management, M）四个角度，系统评估企业碳 排放基线情形、降碳目标与实施行动。本研究以钢铁、水泥、石化和化工、电解铝行业为重点，对比分析国内 外代表性企业的碳目标与行动。 PTAM框架涵盖企业碳行动全流程，以期全面识别企业的双碳行动。企业采取的双碳行动主要包括认识现状、 制定目标与计划、实施行动3个环节。在认识现状环节（P），企业的主要目标是了解目前碳排放与用能情况， 了解企业与碳排放相关的主要指标，也能为制定合理的碳目标奠定基础。在目标与计划环节（T），企业的主要 目标是依据国家或投资者相关要求及自身情况，制定全面、明确、透明的碳行动目标及中远期规划。在实施行 动环节，企业的主要目标是依据碳目标与规划，采取技术和管理手段减碳，并阶段性地评估双碳目标的实现情 况。实施环节的考察方面可以拆分为行动（A）与管理（M），即企业为实现碳目标而采取的技术措施以及支撑 降碳行动的制度保障。 图表3. 企业碳行动评价框架（PTAM） 来源 RMIrmi.org / 9 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 碳排 放 现 状（ P er for manc e ） 碳排放现状（P）主要用于衡量企业目前的碳排放表现，是企业基准水平的体现。基于发展阶段、产业结构、 能源结构等差异，国内外企业在进行对比时需注意基准线问题，以了解企业的行动起点及其与目标的差距。 碳排放现状主要涵盖了碳排放总量、强度、能耗及可再生能源利用水平等指标。在总量层面主要关注企业碳排 放情况，包括企业边界内的总碳排放和产业链的碳排放情况；企业总体经济情况如主要产品、产量、产值等。 在强度层面主要关注单位产品碳强度、单位产值碳强度等生产过程碳强度指标，以及产品全生命周期的碳足迹 等更全面的碳水平指标。能源与碳排放关系密切，可以作为企业碳排放情况的表征指标，包括用能总量、能耗 强度、新能源占比等指标。 目标 和 战 略（ Ta r g e t ） 目标和战略（T）维度主要用于衡量企业制定“双碳”目标的意愿与能力。目标制定是企业迈向碳中和的第一 步，应符合气候科学、国家与行业的减排要求，及企业的减排雄心与能力。从国内外最佳实践来看，企业应制 定明确的综合减排目标，包括整体及阶段性目标、总量与强度等控制目标、温室气体种类及范围的界定 等 。为 实现碳目标， 企业还应制定能耗、 可再生能源等配套目标， 以及与之匹配的路线图、 时间表、 施工图。 目标制定可以从“全面、明确、可操作”三个角度评价。“全面”指企业设定的碳目标应涵盖自身及产业链上 各可能环节，并涵盖涉及产品生产、运输、使用的主要温室气体种类。“明确”指企业公布明确的碳达峰、碳 中和时间点、碳排放总量与强度的控制指标。“可操作”要求目标制定需结合企业自身资源和条件考虑，具有 可实现的能力。 企业 降 碳 行 动（ Ac tion ） 企业的降碳行动（A）和之后的碳管理机制（M）两个维度都用于衡量企业实施碳计划的能力与努力。降碳行动 指的是企业为实现碳目标而采取的技术措施与具体项目，是企业实施减排的最直接体现。对比降碳行动可以判 断企业的减碳技术路线差异，了解最佳技术实践、技术部署及应用情况。 重工业企业常见的降碳行动可以归类为 （1） 产能控制类， 如淘汰落后和高污染高排放的产能； （2）能 效 提 升 类， 如工业锅炉改造、 余热利用等技术； （3） 新能源技术类， 利用风电、 光伏等绿色电力及氢能、 生物质等具有 减排潜力的可再生能源替代传统及化石能源；（ 4） 工艺创新类， 指改变现有工艺流程或材料、 减少生产过程碳排 放， 例如 钢铁行业的短流程炼钢、 水泥行业的新型低碳熟料、 甲醇生产的P2X技 术 等 ；（ 5）材 料 回 收 类 ，指 增 加 产品可回收能力减少碳排放， 例如再生铝及废钢回收等； （6） 碳捕集、 封存与利用技术 （CCUS） ；（ 7） 碳汇类， 目前以自然碳汇项目为主。rmi.org / 10 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 企 业 碳 管理 机 制（ M an a g emen t ） 碳管理机制（M）是企业为支撑实施降碳行动而采取的保障性制度和措施，内容涵盖了对内管理和对外管理。 企业内部的碳管理包括机制建设、资金支持、创新与研发的投入、能力建设、碳信息管理等方面。企业对外部 的碳管理则主要涉及供应链、企业形象、对外合作等。 企业内部碳管理的评价维度主要有（1）机制建设，即设立气候变化或碳管理的专责部门，建立常规化的碳管 理制度，并建立与碳排放挂钩的监督考核制度；（2）资金，即设立专项资金、投资绿色生产活动、拓宽外部筹 资渠道等绿色投融资活动，有助于推动企业突破低碳创新中的经济性问题；（3）低碳创新，即保障低碳方面的 创新投入、人才储备与研发能力；（4）能力建设，即提升员工气候意识与低碳行动能力；（5）碳信息的收集 与披露，即规范、收集、评估、监测企业碳数据，定期披露减碳的关键绩效指标。 企业外部碳管理的评价维度主要有（1）产业链碳管理，即企业对产业链上下游的碳排放进行管理并对供应商 提出碳排放规定；（2）宣传，即企业将自己的碳行动向公众传播的过程，以提升企业碳行动透明度、推广低碳 产品、扩大低碳产品市场；（3）合作，即企业为创新低碳技术、开拓低碳市场、形成业内共识、扩大行动影响 力而开展的与外部机构的联合行动。rmi.org / 11 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 三 、 P T A M框 架 下 的 重 工业 企 业最 佳 案 例 解读 从产业结构上看，中国主要重工业产品产量较大，其中，粗钢、水泥、主要化工产品、铝的产量或产值均占世 界总产量50左右份额。虽然当前单位产品能耗水平接近甚至优于世界平均水平，部分企业的环境指标能达到 世界领先水平，但由于整体产量大、能源结构重煤等原因，工业企业的碳减排空间仍比较大。同时，重工业企 业的国有资产属性较重。据RMI初步估计，在中国主要重工业行业（钢铁、化工、铝）中，央国企的碳排放占 该行业的比例大约在3550之间。这充分说明央国企在国家“双碳”战略中的重要地位。 本报告选取了重工业行业国际与国内部分代表企业，聚焦于企业的目标和战略、降碳行动以及管理机制三个 方面，分别使用PTAM框架进行了分析。一方面，一些领先企业对气候变化和减碳行动的关注、布局和投入较 早，其相对成熟的目标、行动与管理体系将为碳中和进程中的企业提供参考。另一方面，对国内企业的行动和 做法进行总结，将提供更为本地化的经验，形成具有中国特色的引领实践。 目 标 和战 略 在PTAM框架的“T目标和战略”维度下对比分析国内外企业碳目标制定的情况，可以直观了解到企业对减 碳责任的担当和雄心，认识企业碳目标之间，以及气候承诺在行业间的差异。我国重工业行业中，包括中国宝 武集团、中国石化集团等大型国有企业在内的17家钢铁企业、38家石化和化工企业、21家水泥企业和5家铝业 企业宣布了碳中和/净零排放目标。据RMI估算，这些企业已承诺的碳中和/净零排放目标涵盖了每年接近20亿 吨的碳排放量。 在目标覆盖范围层面，本报告对比了国内外四大重工业行业的碳中和目标所覆盖的排放占比，并在国内企业中 对央国企与非央国企进行区分。如下图所示，实色部分代表被碳中和承诺覆盖的排放量，阴影部分代表未被覆 盖的排放量；同时，每个行业也分别展示了全球和中国企业碳排放承诺覆盖情况。对比结果表明，中国的钢铁 和石化化工企业碳中和目标覆盖情况较好，接近甚至超过世界水平，而水泥和铝行业的承诺覆盖低于世界水 平；央国企在碳中和承诺中占据主要位置。 rmi.org / 12 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 图表4. 全球及中国企业碳中和/ 净零排放目标承诺覆盖的碳排放占比 来源RMI（根据公开数据整理） 在目标质量层面，本报告采用如下标准来评价企业的碳减排相关战略和目标首先是目标的全面性，即目标的 核算范围上是否涵盖自身和上下游产业链，也即范围一、范围二和范围三，以及所包含的温室气体的种类；其 次是目标的明确性，即是否有明确的量化目标，在时间尺度上是否对近期和中长期目标做出区分，以及是否对 强度、总量等目标类型进行明确；第三是总体战略和目标的可操作性，即是否有基于现状、资源等因素可以实 现的潜力。 从目标全面性的角度看， 目前仅有少量企业的减排目标涵盖了范围三。 例如蒂森克虏伯（Thyssenkrupp）提 出 ， 到2030年将使范围三排放、 尤其是产品使用阶段的排放， 在2018年的基础上降低16；到2050年的净零目标也 包含范围三排放。就温室气体种类而言，中石油和中石化特别指出其排放目标范围包括二氧化碳和甲烷；也有 国际企业如挪威海德鲁（ Norsk Hydro） 等的净零目标则涵盖全部温室气体。由此可以看出，一方面目标的全面 性与行业特性相关， 另一方面也反映出企业在更大范围上承担减排责任， 带动产业链减排的能力与意愿。 从目标明确性的角度看，本报告样本中的国际企业大多将2050年作为实现净零的目标年份。设定了减排目标的 央国企则均保持与国家“双碳”战略的高度一致，即将减排目标拆分为碳达峰和碳中和两个部分，而且部分企 业的目标年份早于国家层面的总体目标，或提出行业内率先实现碳中和的目标。例如，宝武提出“力争2023年 实现碳达峰，2050年实现碳中和”，宝丰能源则提出“力争成为行业率先实现碳中和的企业”。此外，在中期 目标层面，除了碳达峰与碳排放总量下降的比例目标，也有一些企业提出更为明确的技术目标。例如，中石化 提出，以2018年为基准年，到2030年捕集CO2 50万吨/年，回收利用甲烷 2亿立方米/年。 钢铁 水泥 石化和化工 电解铝 全球 全球 全球 全球 0 25 50 75 100 中国 中国 中国 中国 提出了碳中和承诺 未提出碳中和承诺 央国企 ， 承诺碳中和 非央国企 ， 承诺碳中和 央国企 ， 未承诺碳中和 非央国企 ， 未承诺碳中和 截至2023年5月rmi.org / 13 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 从战略和目标可操作性的角度， 中外企业如宝武集团和瑞士豪瑞水泥公司（Holcim），均 结 合 企 业 自 身 情 况 ，对 各降碳路径在不同阶段的减排贡献做出了详细的定量分析， 并对目标进行拆解， 通过规划具体时间表确保目标的 可实现性。 将碳中和目标拆解为可操作、 可实现的具体行动， 充分体现了企业规划减排行动应对低碳发展趋势的 战略能力。 宝武集团在2021年发布的中国宝武碳中和行动方案中明确了极致能效、富氢碳循环高炉、氢基竖炉、近终 形制造、冶金资源循环利用和CO2回收及利用等六大技术方向，并对每个技术方向的减排潜力进行了预测，以 便各基地结合自身条件选择适合实施的技术。在主要技术的减排潜力和部署时间表中，宝武还分别指明了希望 能够大规模部署的时间窗口，和实现期望减碳幅度比较合适的技术部署窗口。 图表5. 宝武集团碳中和路线图 来源中国宝武社会责任报告 豪瑞水泥则对设计与建设效率提升、混凝土效率提升、电力脱碳、降低熟料系数、降低熟料碳排放、CCUS和其 他技术，以及再碳化作用等七种路径的减排潜力做出评估，结合自身情况分析各个路径在实现净零承诺进程中 的贡献，证明目标的可操作性。rmi.org / 14 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 图表6. . 瑞士豪瑞水泥公司（Holcim）碳中和路线图 来源Holcim Climate Report 2022 瑞士豪瑞水泥公司 （ Holcim.的净零路径 范围一范围二绝对排放路径 设计和建设层面的效率提升 混凝土效率提升 电力脱碳 水泥中的熟料减少 （ 熟料系数 ） 熟料中的二氧化碳减少 （ 热替代率 ， 替代原料 ， 效率提升 ） 碳捕集 、 利用和封存 ， 以及其他技术 被动矿化rmi.org / 15 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 企业降 碳 行 动 重工业的降碳路径可以归纳为能效提升、循环利用、电气化、绿氢、生物质、碳捕集、封存与利用、碳汇和新 型工艺等七个方面。由于重工业内部各行业的碳排放环节以及技术与生产工艺流程的适配程度不尽相同，这些 降碳路径在不同行业内的减排潜力也存在重大差异。为了给企业降碳行动提供更有针对性的参考，本报告采用 分行业的方法展开讨论。 图表7分行业列举了碳减排的重点技术与具体措施，并通过评估技术成熟度和减排量来识别各手段在行业内的减排 潜力。以此为依据，本报告选取了每个行业中最重要的若干项碳减排抓手，梳理和分析代表性企业的最佳实践。 图表7. 四大重工业行业的碳减排抓手 能 效提升 循 环利用 零 碳电气化 绿 氢 生 物质 CCUS 新 型工艺 钢铁 余热余压利用 （焦炉上升管余 热等） 煤 气 发 电 、产 品 化 、回 收 技 术 能 源 管 控 精 细 化技术 废 钢 循 环 利 用 以废钢为原料的 再生钢/电炉钢 能 源替 代 短流程电炉钢 新型工艺 直接电解法 炼铁 作还 原剂和燃料 高 炉 富 氢 冶 炼 直 接 还 原 铁 氢 等 离 子 体 熔 融 还原 作 还 原 剂 和 燃 料 资 源 量 较 有 限 ， 优先用于无其他 零碳替代技术 等领域 现有高炉-转炉路 径碳排放的处理 直接电解法炼铁 水泥 煅烧节能技术 粉磨系统节能技术 数字化技术 水泥与混凝土回收 电水泥窑技术 氢能煅烧 生物质替代燃料 固体废物替代 燃料 液体化学吸附 第二代富氧燃烧 集成式钙循环 LEILAC CO 2矿化混凝土 技术 新型水泥产品 石化 和 化工 余 热 回 收 利 用 能 效 管 理 体 系 建设 推 广 节 能 技 术 应用 废弃塑料回收 工 业 废 气 回 收 作 为原料 电加热蒸汽裂解 技术 提 供 热 源 原 料 替 代 原 料 生 物 基 可 降解材料和生物 燃料 燃 料 供 热 CO 2回 收 利 用 作为原料制化 学品 C C U S 驱 油 甲烷裂解制氢技术 电解 铝 系 统 优 化 使 用 计算机保证生产 过程稳定连续 电解槽优化 湿 润 阴 极 通 过 使极距和电压下 降 ，降 低 耗 电 量 再生铝以 废 铝 为 原 料 ，重 新 熔 化提炼 现行技术即使用电 力 ；如 未 来 绿 电 比 例提升用电的间接 排放降低 电解铝的生产主要 消 耗 电 力 ，未 见 氢 能替代 电解铝主要消耗 电力， 未见生物 质替代 使用碳素阳极， 电解过程排放的 处理； 目前针对铝的 CCUS项目极少 惰性阳极 基本不适用 潜力较小 有一定潜力 潜力较大 来源 RMIrmi.org / 16 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 重点 行 业 之 一 钢 铁 钢铁行业的碳排放量占全球总量的约7，占中国的约17。钢铁生产工艺可分为长流程和短流程两大类别， 前者以铁矿石为原料，后者以废钢为原料。通过长流程工艺生产每吨粗钢约产生2吨碳排放，而短流程碳强度 仅为长流程的1/3左右。 图表8. 各国钢铁生产的碳排放强度 来源Global Efficiency Intelligence https//www.globalefficiencyintel.com/steel-climate-impact-international-benchmarking- energy-co2-intensities 钢铁生产过程中的碳减排抓手可分为系统能效提升、资源循环利用、流程优化创新、冶炼工艺突破、产品迭 代升级和捕集封存利用。2030年前，系统能效提升将贡献30的降碳比例，是短期内可优先发展的碳减排抓 手。2040年前后，资源循环利用将发挥约40的碳减排作用，利用废钢的短流程工艺将加速替代传统长流程工 艺。而在远期的2050年至2060年，流程优化创新将与资源循环利用共同推动钢铁行业步入近零碳生产阶段。 2 3.5 2.5 碳排放强度 （t CO2/t 粗钢） 总体 美国 加拿大 欧盟 俄罗斯 韩国 日本 中国 印度 长流程 短流程 1.5 0.5 3.0 2.0 1.0 0.0rmi.org / 17 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 图表9. 中国钢铁行业碳减排路径及相应碳减排贡献 来源中国钢铁工业协会 在未来40年，循环利用将贡献钢铁行业碳减排的30，为钢铁行业最重要的降碳抓手。以基于绿氢的清洁氢冶 金为代表的流程优化创新将贡献23，仅次于循环利用。总体而言，循环利用和绿氢应用是钢铁行业碳减排的 最关键抓手，也是钢铁企业转型的主要路径。尽管这两个领域的碳减排潜力在中远期才会大幅发挥，但所需的 回收体系和科技创新等需要提前进行技术培育和经验积累。 循 环 利用 循环利用在钢铁生产中的主要体现形式是废钢的利用。目前，国内钢铁生产方式以铁矿石为原料的长流程路径 为主，基于废钢的短流程路径仅占总产量的10左右，远低于中国以外地区的平均水平50。未来，随着国内 钢铁蓄积量的积累和废钢回收体系的逐渐完善，基于废钢的短流程电炉钢生产将持续发力，并有望在2050年贡 献钢铁产量的60。 3 国外钢铁行业在废钢利用方面起步较早。例如，安塞乐米塔尔公司（ArcelorMittal，简称安米公司）是世界上 最大的废钢回收公司之一，每年回收约3000万吨废钢，现阶段有30的钢铁来自废钢，且80以上的钢铁生产 工艺的边角料和副产品可被循环利用。国内情况看，钢铁企业也在废钢循环利用方面积极部署，并贡献中国废 钢回收利用体系的建设。中国宝武碳中和行动方案明确提出“冶金资源循环利用”，将钢铁循环材料作为 其中的重要举措。宝武子公司欧冶链金着力部署全国废钢的收集加工网络，成为国内市场占有率最高的废钢回 收公司。 100 2020 2030 2040 2050 2060 90 70 50 30 80 60 40 20 10 碳减排贡献比 （） 资源循环利用 系统能效提升 中国钢铁工业碳减排进程 捕集封存利用 产品迭代升级 冶炼工艺突破 流程化创新rmi.org / 18 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 图表10. 废钢比在不同地区的差异 * 废钢比废钢利用量与粗钢总产量的比例 来源Bureau of International Recycling 总结国内外具有一定代表性的企业在废钢循环利用方面的实践，有以下经验可供行业、企业参考 （1）构建和完善针对废钢回收和循环利用的机制，包括内部的团队设置，以及外部的产业链拓展。例如，安米 公司全球研发部门有专门的废钢回收团队，其在法国的Maizires研发中心致力于从含钢铁的混合废物中回收废 钢的工艺研究。而在钢铁新产品研发上，安米公司也将回收属性作为重要考量因素。从产业链延伸的角度，安 米公司于2022年2月完成对苏格兰金属回收公司约翰劳里金属公司（John Lawrie Metals）的收购，以拓展其 在苏格兰的废钢回收业务，作为废钢原料来源的有力补充。宝武子公司欧冶链金之于集团而言，同样是废钢作 为原料重新投入钢铁生产形成闭环的有益布局。 （2）增加配套工艺和设施的投入，为扩大废钢利用规模创造条件。例如，电炉是废钢利用的主要设备。宝武集 团把高效电炉作为其规划重点，电炉产能预计从2020年的200万吨/年增加到2030年的600万吨/年以上，且重点 布局对电炉冶炼汽车、硅钢用高等级薄板等新工艺技术。在新疆巴州的绿色钢铁短流程示范项目中，宝武同时 加大对绿电的部署，以更好地与废钢短流程相结合。宝武已与当地政府签订协定，建设“绿电电炉薄带连铸 连轧”的世界首个新能源短流程“零碳工厂”示范产线。 （3）探索钢铁生产废料的多种用途，尤其是拓展跨界的应用场景。例如，在长流程的副产品循环利用上，安米 公司在法国的敦刻尔克和福斯的钢铁厂与Ecocem公司合作，将高炉铁渣作为部分替代波特兰水泥的产品，此 外也在探索将铁渣用于海上风电设备的压舱物等新型应用。 80 美国 俄罗斯 日本 欧盟 韩国 中国 60 40 70 50 30 20 10 0 废钢比 （）rmi.org / 19 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 绿 氢 炼铁的过程需要还原剂参与反应，利用绿氢替代传统高炉-转炉长流程中的焦炭作为还原剂，可大幅降低碳排 放。 由于现阶段绿氢产业链尚不完善，绿氢供给不足且成本较高，国内外企业多利用工业副产氢进行氢冶金试 点项目，未来将逐步过渡到基于可再生能源的绿氢应用。 目前， 国内外企业均积极部署氢冶金技术实践。 安米公司在其气候报告中， 将绿氢直接还原铁技术作为重要的降 碳路径， 并且已经在西班牙、 德国、 法国和加拿大规划部署相关项目， 其中西班牙项目将在2025年前利用绿氢和 绿电生产零排放的钢铁产品。 国内在氢冶金方面虽然起步相对较晚， 但已有大型项目规划， 预计未来将快速发 展。 例如， 河钢集团建设年产120万吨的氢气直接还原铁示范， 建成后可使二氧化碳排放量减少40到60。宝 武集团将富氢碳循环高炉和氢基竖炉列为其碳中和行动方案中的重要举措， 并预计富氢碳循环高炉将在2035年 前后达到30-50的 碳 强 度 减 排 幅 度 ，而 氢 基 竖 炉 将 在 2040年前后达到50-90的碳强度减排幅度。 总结国内外具有一定代表性的企业在绿氢方面的实践，有以下经验可供行业、企业参考 （1）充分利用已有高炉等设备，通过设备改造培育氢气应用场景，避免资产搁浅。钢铁行业中的氢气应用方 式主要有三种，高炉富氢冶炼、氢直接还原铁（氢基竖炉）和氢熔融还原铁。高炉富氢冶炼虽然减碳潜能小于 氢直接还原铁和氢熔融还原铁，但可有效避免中国已有的大量高炉资产提前退役，降低钢铁企业的搁浅资产风 险。以宝武集团为例，其新疆八一钢铁的富氢碳循环高炉试点工作，已达到15的减排目标，并预计在三期试 验中达到30的减碳工艺能力。 （2）分阶段逐步增加绿氢应用，循序渐进扩大碳减排成效。河钢集团将氢冶金视为重要的低碳技术变革，根据 其发布的低碳发展技术路线图，河钢氢冶金占比将在2025年、2030年和2050年分别达到7、10和30。河 钢将宣钢氢冶金示范工程分为两个阶段，第一阶段60万吨氢冶金项目应用基于焦炉煤气的灰氢，已于2022年末 投产，而第二阶段60万吨项目将充分利用张家口当地的风电光伏优势，项目氢气来源将逐步过渡到基于可再生 能源的绿氢。 （3）参与绿氢产业的系统部署和构建，为更有效地在钢铁生产中应用绿氢做好准备。以德国的蒂森克虏伯公司 （ThyssenKrupp）为例，蒂森克虏伯公司将氢能视为未来的能源载体，在绿氢的供应端和应用端双向发力。 从绿氢供应端角度，蒂森克虏伯公司与壳牌公司签订了荷兰鹿特丹港的200MW大型绿氢项目的设计、采购和制 造合同，该项目预计2024年投产。从绿氢应用端角度，蒂森克虏伯公司大力拓展绿氢在钢铁生产中的应用，其 规划的杜伊斯堡氢直接还原铁项目将利用STEAG公司提供的绿氢冶炼钢铁，预计2025年投产。rmi.org / 20 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 重点 行 业 之 二 水 泥 水泥行业的碳排放占全球排放总量的约7 4 。2020年，中国水泥行业CO2排放量为13.7亿吨，占全国总碳排放 的比例约13，仅次于电力和钢铁行业。在水泥生产过程中，碳酸盐（主要来自石灰石）分解产生的过程排放 占约60，化石燃料燃烧及电力消耗产生的碳排放分别占约 35和 5。 图表11. 水泥生产过程及相应碳排放 来源中国水泥协会，RMI 水泥生产的碳减排需要同时针对能源活动排放和生产过程排放。其中，使用低碳、零碳燃料替代化石燃料可以 实现能源活动减排，而调整水泥品种结构的举措，如原料替代和降低熟料比等可以降低水泥生产的过程排放。 此外，通过能效提升技术能减少燃料使用量；而CCUS技术能吸收难以通过工艺手段完全消除的CO2排放。rmi.org / 21 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 图表12. 水泥生产过程的碳减排抓手 注箭头大小与减排潜力不成等比例关系 来源中国水泥协会，RMI 在燃料替代方面，与氢能煅烧或电水泥窑等其他可用技术路径相比，生物质和固体废弃物作为替代燃料与水泥 生产过程的适配性更高，对设备的改造要求较小，经济成本较低，因而前景也更为明确。此外，水泥生产仍有 约60的碳排放来自原料中碳酸盐受热分解。由于目前尚未看到能完全替代石灰石、没有过程排放、且能大规 模应用的替代工艺，碳捕集、封存与利用（CCUS）是实现水泥碳中和的必要技术。从减排量的角度看，根据 RMI的测算，CCUS的减排潜力最大，达到64；燃料替代次之，减排潜力可以达到15。 图表13. 碳中和目标下水泥行业碳减排抓手的减碳潜力 CC U S 64 燃 料替代 15 绿 色电力 5 降 低熟料比 5 能效提升 5 原料替代 6 避免建造浪费， 提升结构效率 混凝土结构替代 水泥/混凝土回 收与再利用 熟料烧成节能减 排技术 粉磨系统节能减 排技术 水泥生产数字化 技术 固体废物燃料 生物质燃料 新型燃料如氢 能 、电 力 、太 阳 能等 原料替代 低碳水泥熟料 降低熟料系数 碳捕集技术 二氧化碳矿化养护 混凝土技术 二氧化碳封存与 利用 现 状水 泥行业 每年排 放13 .7 亿吨C O 2 减量化 能效提升 燃料替代 原料替代 碳捕集封 存利用 来源RMI 生产阶段减碳rmi.org / 22 企业 碳 中 和 战 略 选 择、 行 动 框 架 及 最 佳实践 以 重 工业为 例 从各技术路径发展预期的角度看，在近期，能效提升可以为水泥生产减碳和高质量达峰提供重要支持，而CCUS 和燃料替代将在中远期发挥重要作用，其经济性也将随着技术成熟和市场机制的变化有所提升。 图表14. . 中国水