ZG塑料行业绿色低碳发展研究报告--北京大学能源研究院.pdf

北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目 中国塑料行业 绿色低碳发展 研究报告 GREEN AND LOW CARBON DEVELOPMENT OF THE PLASTICS INDUSTRY IN CHINA 2022.11 中国石油消费总量控制和政策研究项目 China Oil Consumption Cap Plan and Policy Research Project 中国石油消费总量控制和政策研究项目 ( 油控研究项目 ) 中国是世界第二大石油消费国和第一大石油进口国。石油是中 国社会经济发展的重要动力，但石油的生产和消费对生态环境 造成了严重破坏；同时，石油对外依存度上升也威胁着中国的 能源供应安全。为应对气候变化和减少环境污染，“中国石油 消费总量控制和政策研究”项目 ( 简称油控研究项目 ) 于 2018 年 1 月正式启动。油控研究项目在自然资源保护协会、能源基 金会，以及国内外政府研究智库、科研院所和行业协会等二十 余家有影响力的单位的合作与共同努力下，旨在促进石油资源 安全、高效、绿色、低碳的可持续开发和利用，助力中国跨越“石 油时代”，早日进入新能源时代，为保障能源安全、节约资源、 保护环境和公众健康以及应对气候变化等多重目标做出贡献。 北京大学能源研究院是北京大学下属独立科研实体机构。研究 院以国家能源发展战略需求为导向，立足能源领域全局及国际 前沿，利用北京大学学科门类齐全的优势，聚焦制约我国能源 行业发展的重大战略和科技问题，按照“需求导向、学科引领、 软硬结合、交叉创新、突出重点、形成特色”的宗旨，推动能 源科技进展，促进能源清洁转型，开展专业及公众教育，致力 于打造国际水平的能源智库和能源科技研发推广平台。 气候变化与能源转型项目（CCETP） 北京大学能源研究院于 2021 年 3 月启动了气候变化与能源转型 项目，旨在助力中国应对气候变化和推动能源转型，实现 2030 年前碳达峰和 2060 年前碳中和的目标。该项目通过科学研究， 设立有雄心的目标，制定清晰的路线图和有效的行动计划，为 政府决策提供建议和支持。 该项目积极推动能源安全、高效、绿色和低碳发展，加速化石 能源消费的减量化直至退出。该项目具体的研究领域涵盖宏观 的能源与环境、经济和社会的协调综合发展；化石能源消费总 量控制；能源开发利用技术创新；电力部门向可再生能源为主 体的系统转型；推动电气化；高耗能部门的低碳绿色发展；可 持续交通模式；区域、省、市碳中和模式的示范推广；散煤和 塑料污染治理；碳中和与碳汇；碳市场；社会公正转型等。 本报告是油控研究项目的子课题之一，报告内容为课题组独立 观点，不代表其他方的任何观点或立场。 油控研究项目系列报告 《中国石化行业碳达峰碳减排路径研究报告》 《中国塑料行业绿色低碳发展研究报告》 《中国可持续航空燃料发展研究报告》 《“十四五”公路交通领域石油消费达峰研究》 《“十四五”城市公共领域电动汽车运营评价与经验分享》 《“十四五”石化行业高质量发展研究》 《“十四五”财税手段支持油控路径的规划研究》 《“十四五”绿色金融支持油控路径的政策研究》 《中国石油消费总量控制对经济的影响分析》 《中国塑料的环境足迹评估》 《中国农村地区电动汽车出行研究 (2.0 版 )》 《中国汽车全面电动化时间表的综合评估及推进建议 (2.0 版 )》 《中国传统燃油汽车退出进度研究与环境效益评估》 《中国城市公共领域燃油汽车退出时间表与路径研究》 《中国重型货运部门减油路径评估》 《中国石油消费总量达峰与控制方案研究》 《中国石油消费情景研究 (2015-2050)》 《国际石油消费趋势与政策回顾》 《中国石油消费总量控制的财税政策研究》 《中国石油消费总量控制体制机制改革研究》 《油控情景下杭州市碳减排路径研究》 《中国石油真实成本研究》 《石油开采利用的水资源外部成本研究》 《中国石油消费总量控制的健康效应分析》 《中国传统燃油汽车退出时间表研究》 CCETP 其他相关报告 《新能源为主体的新型电力系统的内涵与展望》 《中国典型省份煤电转型优化潜力研究》 《电力部门碳排放达峰路径与政策》 《中国散煤综合治理研究报告 2021》 《“十四五”推动能源转型实现碳排放达峰》 中国塑料行业绿色低碳发展 研究报告 Green and Low Carbon Development of the Plastics Industry in China 作 者 曹淑艳、陈雪景、张洵洋 2022 年 11 月 致谢 塑料的不当使用不仅浪费资源、产生环境污染，也对气候变化产生负面影响。 中国是全球塑料生产、消费和进出口贸易最活跃的经济体，为梳理塑料全 生命周期碳排放，探索不同的减碳路径，我们组织了此次研究工作。衷心 感谢白荣春、戴彦德、毛达、 Tom Sanzillo 等专家（以上中文姓名按拼音 首字母顺序排列）在报告的调研和起草过程中给予的支持与协助。同时， 感谢彭雨豪，赵若婷和张喆在资料整理方面的协助。 如果您对报告有何意见建议，请联系 : contact@ccetp.cn 目录 前言 viii 执行摘要  ix 第1章 中国塑料行业现状  1 1.1 全球塑料行业背景  2 1.2 中国塑料总特征  3 1.3 中国塑料贸易：全球最大的塑料生产国，进口国和出口国  7 1.4 塑料使用对资源环境的影响 9 第2章 基准情景下塑料行业碳排放 12 2.1 塑料全生命周期碳排放强度  13 2.2 塑料物质流  15 2.3 塑料碳排放情况 18 第3章 中国塑料行业碳达峰碳中和路径  20 3.1 路径一：源头减量  21 3.2 路径二：生产过程强化  26 3.3 路径三：禁止塑料焚烧  28 3.4 路径四：负碳技术  28 3.5 路径总减排潜力  29 第4章 “ 碳达峰碳中和 ” 目标导向的塑料减排时间表  30 4.1 碳达峰碳中和的行动核心  31 4.2 塑料行业脱碳整体时间表和保障措施  32 vi ▏ INSTITUTE OF ENERGY, PEKING UNIVERSITY 图目录 图1-1：1950-2025年全球塑料年产量  2 图1-2 ：1950-2020年中国初级形态塑料生产  3 图1-3 ：中国初级形态塑料年产均增长率  4 图1-4：基于理化性质的塑料分类  4 图1-5：中国塑料制品产量构成  5 图1-6：2021年中国初级塑料终端用途 6 图1-7 ：1992-2020年中国塑料分品种贸易规模：进口  7 图1-8：1992-2020年中国塑料分品种贸易规模：出口 8 图1-9：中国塑料制品和初级形态塑料出口和进口 8 图1-10：石油基“三烯三苯”生产的原油（消耗型）流动 9 图2-1 ：石油基塑料全生命周期碳足迹  14 图2-2 ：中国塑料树脂产量预测  15 图2-3 ：基准情景下塑料树脂产量预测  16 图2-4 ：用后塑料垃圾量预测  16 图2-5 ：2011-2020年中国生活垃圾处理情况  17 图2-6 ：2020-2060年基准情景下塑料物质流 18 图2-7 ：塑料全生命周期碳排放预测  19 图3-1：2040年完全淘汰一次性塑料情景下的树脂生产预测  21 图3-2 ：淘汰一次性塑料情景下的碳排放  22 图3-3 ：耐用塑料产量和塑料废弃物  23 图3-4 ：源头减量情景下的碳排放  23 图3-5 ：源头减量实现路径的预测  24 图 3-6： 塑料回收率预测  25 图3-7 ：源头减量情景下的塑料物质流  25 图3-8 ：中国塑料生产原料组成  26 图3-9 ：过程强化碳减排强度预测  27 图3-10：生产过程强化下的碳排放  27 图3-11：塑料焚烧量预测  28 图3-12：塑料行业碳减排情景分析  29 图3-13：四个路径下2060年的减碳量  29 图4-1：塑料行业碳达峰碳中和的行动核心  31 图4-2 ：2020-2060年分阶段实施重点  33 图4-3 ：闭环塑料循环经济：“五环”协同共建  35 北京大学能源研究院 ▏ vii 表目录 表1-1：不同塑料种类进入包装领域的比例 6 表1-2 ：全球范围内关于限制和禁止一次性塑料使用的法令 11 表2-1 ：生活垃圾焚烧率预测  17 表4-1：塑料行业实现“碳达峰碳中和”目标重要时间节点  32 前言 中国是全球塑料生产、消费和进出口贸易最活跃的经济体。使用 利用率低的塑料产品，不仅浪费资源，产生环境污染，也对气候变化 造成负面影响。 2022 年 3 月，联合国各成员国达成一致，同意制定一 份具有法律约束力的防治塑料污染的国际协议，中国的行动对解决全 球塑料污染问题有非常重要的作用。在中国“碳达峰碳中和”目标的 背景下，中国塑料行业的高质量发展具有多重意义。 本报告通过深入研究中国塑料全生命周期的物质流，预测了从现 在到 2060 年，基准情景下的碳排放总量，分析了行业碳达峰碳中和 的路径，评估了每个核心路径下的碳减排潜力，得出了中国塑料行业“碳 达峰碳中和”发展路线图，并提出了相关的政策建议。 执行摘要 x ▏ Climate Change and Energy Transition Program 中国国初级形态塑料生产在 1950 年至 2010 年期间总体呈 指数增长态势，尽管自 2010 年增长率放缓， 2020 年中国初级 形态塑料年产量仍突破亿吨，占全球总产量的 28%。表观消费 量约为 1.3 亿吨，进口 4063 万吨，依存度为 25.5%。 2020 年 中国塑料制品产量约为 7603 万吨（规模以上企业产量）。塑 料制品大部分用于包装和建材，包装行业的塑料通常使用一次 就丢弃，从制造到废弃的平均生命周期不到两年。 2020 年，国内消费的塑料制品中约 40% 存留在系统之中， 近 50% 被填埋或散落在自然之中，或因焚烧产生了温室气体 排放，有效回收再利用比例仅为 10% 左右。塑料在其整个生 命周期都会产生碳排放。在基准情景下，塑料全生命周期碳 排放从 2020 年的 5.6 亿吨，将会增加到 2030 年的 7.7 亿吨和 2050 年的 11.7 亿吨。 减少塑料行业的碳排放，本质上需要减少塑料消费量及由 此驱动的供应端减量，即源头减量，特别是在一次性塑料方面 的减量。同时，需要通过利用清洁低碳生产技术和绿色能源进 一步降低碳排放强度。减少塑料焚烧将是减碳的强有力措施， 对于不可回收的塑料，禁焚也可以倒逼源头减量。 塑料作为 化工行业下游产品的主要“担当”之一，绿色低碳发展对其是 约束，也是机遇。未来中国化工行业的功能将发生重大转变， 不应只是产品制造，而是制造和资源循环并重。塑料本质上是 一种基于碳基材料的产品，如果对 CO 2 进行捕集并加以利用 进而制成塑料，可实现塑料行业的碳利用。 报告分别分析了四条主要碳减排路径：源头减量、生产 过程强化、禁止塑料焚烧和使用负碳技术，并为塑料行业助力 中国在 2060 年前实现碳中和目标制定了相关路线图和保障措 施。 2020 年到 2030 年的实施重点为设计一次性塑料减量的总 体路线，试点生产者责任延伸机制，加强塑料重复使用与回收 机制 , 同时优化石化行业产能结构。 2030 至 2040 年间，需要 设立原生塑料总量控制目标，强化生产环节能效提升，提高绿 电和绿色原料的使用。限制和禁止塑料焚烧、增加负碳技术应 用等措施将在 2040-2060 期间发挥重要的减排作用。 “碳达峰碳中和”目标导向的塑料行业减排路线的重要节点 时间 重要节点 2030 • 废塑料回收率由 2020 年的 20% 增加到 2030 年的 34%； • 2028 年实现塑料行业碳达峰。 2040 • 原生初级形态塑料需求在 2030 年到 2035 年期间达峰； • 淘汰一次性塑料。 2050 • 禁止塑料垃圾焚烧； • 达到 100% 塑料回收率； • 实现 100% 绿色能源和过程； • 实现 100% 绿色原料。 2060 • 2060 年实现碳中和。 通过实施路线图和分阶段的保障措施，中国有望在 2028 年实现塑料行业碳排放达峰，峰值约为 6.5 亿吨，到 2050 年 将碳排放控制在 1 亿吨左右，2060 年实现行业碳中和。 userid:246491,docid:144556,date:2023-11-01,sgpjbg.com 1 中国塑料行业现状 2 ▏ Climate Change and Energy Transition Program 1.1 全球塑料行业背景 塑料，作为一种新的材料，自 1950 年逐渐进入规模化生 产时代。轻质、耐用、好用的属性，迅速使塑料成为石油化工 产品最大的需求方，中国石化行业大部分的产能用于生产塑料 的基本原料，即乙烯和丙烯 1 。全球塑料生产与消费已经步入 1 IHS Markit， Database of Petrochemical sector [DB/OL], 2021 2 Tiseo I. Global Plastic Production 1950-2020〔R〕. https://www.statista.com/statistics/282732/global- production-of-plastics-since-1950/.2022 3 Rochman C M,Browne M A,Halpern B S,et al. Policy: 2013. Classify plastic waste as hazardous[J]. Nature, 494(7436) 4 MF (Ellen MacArthur Foundation). The New Plastics Economy: Rethinking the future of plastics 〔R〕.https://www3.weforum.org/docs/WEF_The_New_Plastics_Economy.pdf.2016 高速发展的规模， 2016-2020 年，全球共生产了 22 亿吨塑料（含 初级塑料树脂约 18 亿吨、塑料助剂约 1 亿吨，合成纤维 4 亿 吨）。加上从 1950 到 2015 年累积产量，全球塑料累积产量约 105 亿吨。 图 1-1： 1950-2025 年全球塑料年产量 0.46 0.9 1.2 1.6 2.1 2.6 3.13 3.8 4.4 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 全球产量（亿吨） 数据来源：1950-2015 年数据引自 ourworldindata.org；2016-2020 年数据由 Plastics the Facts 中塑料产量、助塑剂等（6% 假设）与 www.statista.com 中合成纤维合并而得。 受新冠疫情（ COVID-19）影响， 2020 年全球塑料产量为 4.4 亿吨（未包含塑料助剂），其中合成树脂及共聚物产量约 为 3.67 亿吨，较 2019 年下降 0.3%，合成纤维产量约 7400 万吨， 较 2019 年增长 0.8% 2 。Rochman et al 3 预测，如果保持现在 的消费速率，到 2050 年，全球塑料材料将较 2012 年累积增 加 330 亿吨。艾伦 ·麦克阿瑟基金会认为，如果不加节制，到 2035 年全球塑料材料生产规模将较 2014 年翻一番，为 6 亿吨 左右，到 2050 年塑料的年产量几乎翻两番，为 11.3 亿吨 4 。 不过，全球范围内积极的塑料污染治理和全球气候变化之力将 有可能避免塑料行业出现上述增长。在可预见的未来一段时间 内，全球塑料生产将保持减速增长趋势，生产和消费的规模较 原来的预测水平会有下降。 气候变化与能源转型项目 ▏ 3 1.2 中国塑料总特征 1.2.1 上游：初级形态塑料增长迅速，产量占全球近 30% 5 中国塑料加工工业协会主编 . 中国塑料工业年鉴 2021〔M〕, 北京 : 中国轻工业出版社 ,2022:375 中国是全球塑料生产、消费和进出口贸易最活跃的经济体。 全国初级形态塑料生产在 1950 年至 2010 年期间总体呈指数 增长态势，自 2010 年显著脱离指数增长轨迹，减速增长（图 1-2） 5 。2020 年，中国初级形态塑料年产量首次突破亿吨，占 全球总产量的 28%，表现消费量 1.3 亿吨，进口 4063 万吨， 进口依存度为 25.5%，较 2015 年水平（ 30.4%）下降了近 5 个 百分点。 图 1-2： 1950-2020 年中国初级形态塑料生产 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 年产量（万吨） 年产量 指数（年产量） 注：数据根据《中国塑料工业年鉴》等官方资料整理 中国近 20 年内，每 5 年期间的年均复合增长率（CAGR-5） 虽然整体呈现下降趋势，却远高于全球整体水平（图 1-3）。 依据材料性能，塑料被分为通用塑料和工程塑料两大类（以 及部分特种塑料）；按理化性质，又被分为热塑性塑料和热固 性塑料两大类（图 1-4）。 4 ▏ Climate Change and Energy Transition Program 图 1-3：中国初级形态塑料年产均增长率 7.5 16.8 25.5 22.1 22.5 18.4 15.2 6.5 0 5 10 15 20 25 30 年均增长率（% ） 1981~1985 19816~1990 1991~1995 1996~2000 2001~2005 2006~2010 2011~2015 2016~2020 注：数据根据《中国塑料工业年鉴》等官方资料整理 依据材料性能，塑料被分为通用塑料和工程塑料两大类（以 及部分特种塑料）；按理化性质，又被分为热塑性塑料和热固 性塑料两大类（图 1-4）。 图 1-4：基于理化性质的塑料分类 两类塑料 加热后熔化、冷却后成型，这种物理变化可逆 （液态←→固态） 热塑性塑料 加热时发生化学变化，形成网状聚合体， 变化过程不可逆 热固性塑料 · 聚氨酯（P UR） · 不饱和聚酯 · 环氧树脂 · 蜜胺脂（三聚氰胺树脂） · 有机硅塑料 · 酚醛树脂 · 脲醛树脂 · 酚醛树脂 · 丙烯酸树脂 · 聚甲基丙烯酸酯（P MMA） · 热塑性弹性体（T PE） · 聚芳砜（P SU） · 氟多聚体（氟树脂） · 聚醚醚酮（P EEK） · 聚甲醛树脂（P OM） · 聚对苯二甲酸丁二醇酯（P BT） · 聚苯醚（P PO） · 改性P PO · 聚乙烯（P E）* · 聚丙烯（P P）* · 聚氯乙烯（P VC）* · 聚苯乙烯（P S）* · 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 聚合物（A BS）* · 聚氨酯（P ET） · 聚苯乙烯泡沫（E PS） · 苯乙烯丙烯腈聚合物（S AN） · 聚酰胺（P A） · 聚碳酸酯（P C） 注：* 标记的为五大通用塑料；下划线上为五大工程塑料。 数据来源 : Plastic Europe 2019 气候变化与能源转型项目 ▏ 5 热塑性塑料占据全球塑料制品的 85%，主要用于日常生活 中。热固性塑料加工形成的过程是不可逆的，主要用于工业产 品，比如汽车部件等。 1.2.2 中下游：一次性塑料制品是塑料垃圾的主 要来源 塑料制品是塑料行业的中下游产品，是采用初级形态塑料 为主要原料、添加剂为辅助原料加工而成的生活和工业等用品 的统称。2020 年中国塑料制品产量约为 7603 万吨，较 2019 年产量下降 7.1%, 数据的口径是规模以上企业的生产情况，并 不是中国塑料行业的全貌。经过对原材料贸易及流向评估，估 计当年的塑料制品总产量约为 1.07 亿吨。在产品构成中，塑 料薄膜、泡沫塑料、塑料人造革合成革、日用塑料制品等四种 形式的塑料制品占主体（图 1-5），它们的使用寿命较短，其 中大部分是一次性使用，这类塑料是塑料垃圾的主要来源。 图 1-5：中国塑料制品产量构成 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 产量（万吨） 泡沫塑料 农用薄膜 塑料薄膜（农用除外） 塑料人造革合成革 日用塑料制品 其他塑料制品 注：以上数据统计口径为“规模以上企业”，根据《中国塑料工业年鉴》整理。 聚乙烯（ PE）、聚丙烯（ PP）、聚氯乙烯（ PVC）、聚 苯乙烯（ PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（ PET）是全球及中国 塑料制品的主要原料 , 约占中国塑料生产和消费的 75%，大部 分用于包装和建材 5 。 6 ▏ Climate Change and Energy Transition Program 图 1-6： 2021 年中国初级塑料终端用途 6 Geyer R, Jambeck J R, Law K L.2017. Production, use, and fate of all plastics ever made[J]. Science Advances, 3(7) , e1700782