2020年9月,中国在联合国大会上明确提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。在今年全国两会上,“碳达峰”、“碳中和”被首次写入政府工作报告。习近平总书记3月15日下午主持召开中央财经委员会第九次会议时再次强调,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局,拿出抓铁有痕的劲头,如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。

“碳达峰”、“碳中和”在多个中央重要会议中频频出现,你对它们了解有多少?我国为什么要提出碳中和目标?与我们所处的化工行业有何关联?通过什么方式和途径来实现?本文将通过分析化工行业与“碳达峰”、“碳中和”的关系,以及相关实践路径,希望给大家带来比较全面的视角。

什么是“碳达峰”和“碳中和”?

碳达峰是指我国承诺2030年前,二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后逐步降低。

碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,然后通过植物造树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。

中国提出“碳中和”的意义

气候变化是人类面临的全球性问题,随着各国二氧化碳排放,温室气体猛增,对生命系统形成威胁。在这一背景下,世界各国以全球协约的方式减排温室气体,我国由此提出碳达峰和碳中和目标。

中国的二氧化碳排放量占全球28%,其碳中和承诺对实现全球净零排放至关重要。根据气候行动追踪组织(Climate Action Tracker)的分析,如果中国在2060年前实现碳中和的目标,那么全球变暖将比预期降低0.2至0.3摄氏度左右。该组织的工作是衡量各国政府的气候变化承诺是否符合《巴黎协定》的目标。

生态环境部气候变化事务特别顾问、清华大学气候变化与可持续发展研究院院长解振华表示:“目前中国提出的2060年之前碳中和的目标,远远超出了《巴黎协定》下2℃温升控制目标下全球2065-2070年左右实现碳中和的要求,这将可能使全球实现碳中和的时间提前5-10年,此外也对全球气候治理起到关键性的推动作用。”

在当前的国际经济社会发展趋势和政治格局背景下,中国主动顺应全球绿色低碳发展潮流,提出有力度、有显示度的碳达峰和碳中和目标,向国际和国内社会释放了清晰、明确的政策信号,对外树立了负责任大国形象,彰显了大国责任和担当。

我国各项与碳中和相关的政策

2020年9月22日

9月22日召开的联合国大会上提出:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,争取在2060年前实现碳中和。”

2020年10月21日

生态环境部等五部委联合出台指导意见首次明确了气候投融资的定义与支持范围,指出引导和促进更多资金投向应对气候变化领域的投资和融资活动,支持范围包括减缓和适应气候变化两个方面。

2020年10月29日

中央关于制定十四五规划和2035年远景目标的建议中指出,发展绿色建筑。开展绿色生活创建活动。降低碳排放强度,支持有条件的地方率先达到碳排放峰值,制定2030年前碳排放达峰行动方案。

2020年11月2日

《全国碳排放权交易管理办法(试行)》(征求意见稿)明确,全国碳排放权交易市场的交易产品为排放配额以及其他产品。重点排放单位以及符合规定的机构和个人是全国碳排放权交易市场的交易主体。

2020年11月20日

生态环境部发布征求意见稿,指出将根据发电行业碳排放核查结果,筛选确定纳入2019-2020年全国碳市场配额管理的重点排放单位名单,并实行名录管理。

2020年12月12日

联合国气候雄心峰会上中国提出,到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

2021年1月5日

《碳排放权交易管理办法》正式发布,规定符合下列条件企业的应当列入温室气体重点排放单位名录:(一)属于全国碳排放权交易市场覆盖行业;(二)年度温室气体排放量达到2.6万吨二氧化碳当量。碳排放配额分配以免费分配为主,可以根据国家有关要求适时引入有偿分配。

2021年2月8日

央行报告指出,引导金融资源向绿色发展领域倾斜,下一阶段将围绕碳达峰、碳中和目标,做好绿色金融顶层设计和规划;在碳中和约束条件下促进碳价格发现,引导金融体系向绿色低碳领域配置更多资源。

2021年3月6日

国家发改委提出要大力调整能源结构,稳步推进水电发展,安全发展核电,加快光伏和风电发展:同时加快推动产业结构转型,严格控制高耗能行业新增产能,推动钢铁、石化、化工等传统高耗能行业转型升级。

“碳达峰”国家的特征和借鉴意义

全球部分碳达峰国家:

“碳达峰”国家的特征

1

大部分发达国家实现碳达峰目标的人均GDP(PPP)在两万美元以上。目前已达峰的国家主要可以分为两类:一类主要为东欧国家,人均GDP(PPP)为5000美元-1万美元,这其中有一些国家是因为经济衰退和经济转型而碳达峰,这部分国家主要集中在前苏联的加盟共和国和东欧计划经济国家,说明尽管经济增长与碳排放峰值关系密切,但依然可以在较低的经济发展水平上实现达峰;另一类为美国、法国等发达国家,人均GDP(PPP)为2万美元-4万美元,大部分国家达峰时间为1997年后,因为严格的气候政策和经济快速发展实现了碳达峰。

3

从产业结构看,除波兰外,1996年以后所有实现碳达峰的发达国家第三产业占GDP的比重达65%以上,美国等一些国家的比重甚至接近80%。

2

大部分发达国家在达峰时的城市人口占比均超过50%。城市人口规模的扩张以及由于生活水平提高导致的居民消费模式的改变,使得一个国家实现碳减排目标面临巨大压力,因此,城镇人口规模会影响一个国家的碳排放。不管是自然达峰还是受政策驱动实现碳达峰的发达国家,大部分发达国家在达峰时的城市人口占比均超过50%,在52.2%-97.0%之间。

4

除芬兰和冰岛外,2000年以后所有实现碳达峰的发达国家化石能源消耗占比均达65%以上。从能源消耗来看,由于法国、瑞典、芬兰、瑞士等国家大多发展了生物质能等可再生能源,其化石能源消耗占比在60%以下外,其余国家化石能源消耗占比都高达60%以上。

二氧化碳的来源

根据中国的实际情况,从能源、行业、区域来看,均面临着不同的减排压力。

能源

我国一次能源的结构是“富煤贫油少气”,煤炭的碳排放比例超过70%,而原油的碳排放量相对稳定,天然气的碳排放量逐年增加,所以控制碳排放的最有效方法就是从煤炭着手。

行业

电力生产和供应(44%)、黑色金属冶炼(18%)和水泥生产(14%)位列碳排放量前三,这三类行业已经或即将面临碳减排的压力。6月底之前开始的全国碳排放交易将电力企业纳入首批名单。

区域

人口密集和工业发达地区的碳排放要远远高于其他地区。根据CEADs的碳排放数据,山东(8.2%)、江苏(7.5%)和河北(7.4%)的碳排放遥遥领先其他地区,是总量控制的重点区域,而辽宁、新疆和宁夏虽然碳排放总量不高,但碳排放强度较高,是强度控制的重点区域,内蒙古的碳排放总量和强度均偏高,3月成为全国首个发布“双控”(能源消耗总量和强度)政策的地区,而4月宁夏也开始实施双控政策。以上提到的山东、江苏、河北、辽宁和新疆在今年开展双控措施的概率极大,这也符合国家提出的“不同省份将按照梯队依次达峰”的要求。

碳中和将如何影响化工行业?

2019年全社会发电量73253亿千瓦时,其中火电发电量为50450亿千瓦时,折合二氧化碳排放大约50亿吨,占全国碳排放总量的51%。

尽管中国在可再生能源部署上取得了显著进展,但仍然严重依赖煤电(占总供电量的 60%以上),并且仍然在新建燃煤电站。中国设定的 2020 年煤电装机容量上限为1100GW,而 2019 年部署的装机容量为1040GW。近年来,天然气发电量增长强劲,截至2019年底仍仅占总发电量的 4.5%。

2020年,我国可再生能源发电量达到2.2万亿千瓦时,占全社会用电量的比重达到29.5%,2010 年则为 19%。

可再生能源占中国总发电量的比例在2018年为26%,2010 年则为19%。水电仍然是中国最大的可再生电力来源,占 2018 年总发电量的17%。太阳能光伏发电和风能发电的总占比快速增长,从2010年的1%增长至2020年的9.5%。

电价补贴非常成功地推动了中国的可再生能源发电部署。截至2020年底,我国可再生能源发电装机总规模达到9.3亿千瓦,占总装机的比重达到42.4%。政府计划在2021年以无补贴竞价取代电价补贴,允许风能和太阳能开发商投标争取20年固定电价购售电合同。政府已在2017 年到2020年间授予了64GW无补贴可再生能源发电合同。

而对于化工企业而言,选用可再生能源电力,能够显著减少产品的碳足迹。以巴斯夫为例,该公司在湛江一体化基地的首批装置将100%采用可再生能源供应其所需电力。首批装置将生产工程塑料和热塑性聚氨酯(TPU),首个装置将于2022年投入运营,从而满足华南地区及整个亚洲市场多个增长行业的客户需求。

为最大限度确保首批装置在可再生能源电力上的使用,早在2019年底,巴斯夫便开拓性地提出全新可再生能源直接交易理念,并与华润电力携手,积极推动广东省可再生能源电力市场化交易政策的制定。

在多方的积极推动下,广东省发展和改革委员会于2021年2月26日发布了《广东省发展改革委关于我省可再生能源电力消纳保障的实施方案(试行)》。根据该实施方案要求,广东电力交易中心将制定可再生能源交易细则,指导全省范围内可再生能源电力交易的开展。在这一全新机制下,巴斯夫有望成为首家参加可再生能源电力交易的用户。

由于“富煤贫油少气”的能源结构,相比其他国家,中国的化工行业更多使用高碳排放的煤炭作为原料。近年来,传统煤炭企业向煤化工转型,中国煤化工产业规模稳步增长。因为中国特色的能源结构以及经济考量,煤炭在化工领域短期内很难被完全取代,所以煤炭清洁高效利用就成了重中之重。

在化工行业,工业硅、黄磷、煤制甲醇、氨纶、合成氨等产品综合能耗位居前列,这些化工产品将率先面临产能重新布局的挑战。

石化联合会早在2012年就开始逐步建立能效“领跑者”制度,伴随越来越多的企业自觉参与,企业能耗呈连年下降趋势。以合成氨为例,2011年以烟煤为原料的企业最低吨氨能耗为1554千克标准煤,2020年已降低至1206千克标准煤,降幅达22%。由于企业工艺和规模不同,行业平均能效水平低于“领跑者”10%-20%,龙头企业在能效水平上有显著的优势。

以国内煤化工龙头企业华鲁恒升为例,公司掌握了洁净煤气化技术,形成独具特色的“一头多线”循环经济柔性多联产运营模式,2020年合成氨吨氨能耗1275千克标准煤,位于行业第三;甲醇单位能耗1360千克标准煤,位于行业第二。未来,煤化工行业中小企业的退出是必然的,而龙头煤化工企业的竞争力将进一步加强。

产品 行业准入值(kg标准煤/吨) 国内先进值(kg标准煤/吨)
煤制甲醇 1600(无烟煤)、1800(烟煤) 1378
煤制乙二醇 1120(合成气法)
合成氨 1350(煤)、1100(天然气)
氨纶 1450
工业硅 2800 2500
黄磷 2800 2485
纯碱 420(氯碱法)、275(联碱法)
电石 823

降低电耗

2020年化工行业耗电量占制造业的13%,耗电量较大的子行业包含电石、肥料、氯碱、黄磷等。由于我国电力结构以火电为主,耗电相当于间接耗煤。要实现碳中和目标,一方面企业可通过提高工艺水平降低电耗,另一方面可以优化能源结构,提高过程用能中氢的比例。

2021年3月,内蒙古自治区印发了《关于确保完成“十四五”能耗双控目标任务若干保障措施(征求意见稿)》,提出了较为严厉的“十四五”能耗控制目标,打响了全国“碳中和”政策落地第一枪。文件还给出了各个行业的具体安排,在化工领域,从2021年起,内蒙将不再审批焦炭(兰炭)、电石、PVC、合成氨(尿素)、甲醇等一系列产品的新增产能项目。同时,即使有新增产能建设需要,也需要区域内实施产能和能耗减量置换,这对新建产能技术水平提出更高的要求。

除内蒙古外,其他地区也陆续出台了针对碳达峰、碳中和的具体政策,主要是控制能耗增速、限制新增产能审批、淘汰落后产能、开发新能源、产业链向下游精细化工延伸、传统产业改造升级等。预计未来化工高能耗行业将逐步形成“政策壁垒”。

回收CO2

煤化工为低成本碳捕集与封存技术(简称CCUS)提供了难得的机会。我国对CCUS有近20年的研究经验,全球对于CCUS 技术的研究也是从2000年左右开始。由于煤化工的二氧化碳排放量大且纯度高,只需稍微提纯和压缩液化,就可以被运走封存,因此煤化工具备较低的碳捕集成本,是CCUS应用潜力最大的行业之一。

在二氧化碳捕获方面,当前主要技术有化学吸收和物理隔离。化学吸收分两个环节,首先使用可以吸收二氧化碳的化学溶剂捕获含二氧化碳等多种化学物质的气体,此后在溶剂中分离出纯净的二氧化碳。这一技术目前在全球范围的多个CCUS设施中广泛应用,主要应用于发电厂和工业设施。物理隔离则是利用活性炭、氧化铝、金属氧化物或沸石等物质吸收含二氧化碳的气体,而后通过温度或压力调节释放纯净的二氧化碳,该技术主要应用于天然气厂。此外,还有膜分离、钙循环、化学循环等技术正在探索之中。化学循环是使用金属氧化物对碳气体进行捕捉的技术,在煤炭、天然气和石油等能源领域有广泛应用空间。

在二氧化碳利用方面,需要下游行业的技术创新。以科思创为例,该公司将CO2作为化石原料的替代品,用于生产Cardyon®多元醇。Cardyon®多元醇的CO2含量高达20%。Cardyon® 产品组合被率先用于软聚氨酯泡沫床垫,目前已在软垫家具、汽车内饰、运动地板垫层的专用胶粘剂等领域得到广泛应用。此外,热塑性聚氨酯 (TPU) 解决方案也可用于鞋类、工业管材和纺织纤维行业,目前此类行业市场成熟度已趋成熟。

全国碳交易系统即将上线!

预计于6月底前启动

中国生态环境部新闻发言人刘友宾在5月26日举行的发布会上宣布,全国碳市场上线交易拟于6月底前启动。

近年来,全球变暖问题日益受到重视。欧洲屡次重提“碳边界”问题,各国碳排放密集型产品将来极有可能在国际贸易中被征收碳关税,这直接导致越来越多国家甚至企业考虑措施来降低关税风险,我国也不例外。

本着“谁污染谁付费”的原则,想要排放CO2等温室气体,那么就应该首先获得碳排放的权利,然后再为这个权利支付费用,这个过程被称为碳定价。

碳定价机制一般分为两种。一种是政府强制型手段,就是开征碳税;另一种是通过市场手段,也就是建立碳排放权交易体系。

碳税指政府指定碳价,市场决定最终排放水平,故最终排放量的大小具有不确定性;碳排放权交易体系指政府确定最终排放水平,由市场来决定碳价,故碳价大小是不确定的。

正是由于这种区别,两种手段具有不同的特点。开征碳税更适用于管控小微排放端,碳排放权交易体系则适用于管控排放量较大的企业或行业。这两种政策是可以结合使用的。

碳排放交易市场如何运行?

碳排放交易市场,是指将碳排放的权利作为一种资产标的,来进行公开交易的市场。

也就是说,碳交易的核心是将环境“成本化”,借助市场力量将环境转化为一种有偿使用的生产要素,将碳排放权这种有价值的资产作为商品在市场上交易。

至于碳市场的运行机制,首先,政府确定整体减排目标,采取配额制度,先在一级市场将初始碳排放权分配给纳入交易体系的企业,企业可以在二级市场自由交易这些碳排放权。

其次,受到经济激励、减排成本相对较低的企业会率先进行减排,并将多余的碳排放权卖给减排成本相对较高的企业并获取额外收益。减排成本较高的企业则通过购买碳排放权来降低碳排放达标成本。

对化工行业的影响

1.全国各地将进一步压缩煤炭消费量,收紧煤化工项目。以往,东部化工企业向煤炭资源丰富、环境容量相对较大的中西部转移,但最近内蒙古全面收紧煤化工项目,意味着各地节能减排、压煤降碳措施将更趋严厉。

2.碳交易将加速化工行业洗牌。2月1日起施行的《碳排放权交易管理办法(试行)》中明确,属于全国碳排放权交易市场覆盖行业或年度温室气体排放量达到2.6万吨二氧化碳当量的,应列入温室气体重点排放单位。按照规定来看,大型石化和煤化工企业都是温室气体重点排放单位,这类企业多建有自备电厂或动力锅炉,有偿碳排放配额对企业影响巨大。虽然第一批试行的只有电力行业,但化工行业参与碳交易是迟早的事。

策划:冯天溢 设计:郎迪