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英國發布2050年水泥行業預期

《2050年水泥行業脫碳和能源效率預期》

2015年，英國能源與氣候變化部（DECC）聯合商業、創新和技能部（BIS）發布題為《2050年水泥行業脫碳和能源效率路線圖》（Industrial Decarbonisation and Energy Efficiency Roadmaps to 2050：Cement）的報告，研究了水泥行業在保持競爭力的同時，實現削減CO2排放和提高能源效率目標的潛在路徑。本文對報告主要內容進行介紹，以供讀者參考。 2015年3月25日，英國能源與氣候變化部（DECC）聯合商業、創新和技能部（BIS）發布題為《2050年水泥行業脫碳和能源效率路線圖》（Industrial Decarbonisation and Energy Efficiency Roadmaps to 2050：Cement）的報告，研究了水泥行業在保持競爭力的同時，實現削減CO2排放和提高能源效率目標的潛在路徑。本文對報告主要內容進行介紹，以供讀者參考。
1 水泥行業的特點及商業環境水泥制作過程可分為兩個基本步驟：
①熟料煅燒。使用化石和非化石燃料以1450 ℃的高溫加熱原料（石灰石與少量的其它材料）。在此過程中，氧化鈣與氧化鋁、二氧化硅和鐵礦物質發生化學反應，進而CO2從石灰石中釋放出來；
②水泥粉磨。水泥行業在2013年生產了860萬噸水泥，絕大多數水泥被用來制作混凝土。石灰石在熟料煅燒過程中釋放的CO2在水泥業碳排放總量中的占比約為60~65%。其余排放物來自水泥制作過程中化石燃料和非生物質廢棄物燃料燃燒產生的直接碳排放與電力消耗產生的間接碳排放。2012年，水泥業排放了750萬噸CO2。水泥業是一個能源密集型行業，能源投入是水泥生產過程中規模最大的運營成本之一。2012年，水泥業排放了700萬噸CO2，另外，該行業通過使用電力間接排放了37萬噸CO2。英國水泥業的公司主要是國有公司，其國際業務總部設在國外。2012年，英國水泥業的營業收入為4.26億英鎊。英國水泥業集群已經持續了很長一段時間，經濟衰退進一步加劇了這一過程。此外，進口正在占用越來越多的市場份額。然而，由于近年來英國國內的經濟復蘇，其水泥業生產已經有所好轉。
2 水泥行業脫碳的驅動力和障礙水泥業脫碳的主要驅動力包括：
①技術和經濟之間的復雜性；
②現有措施面臨機遇；
③政府給予資金支持；
④行業內已經部署了一些高影響、低風險的技術；
⑤穩定、可預見監管環境；
⑥有利可圖的商業環境將進一步鼓勵英國水泥業的資本投資和創新；
⑦英國正在通過氣候變化和能源法規、稅收減免和激勵機制等多種措施提高企業的國際競爭力；
⑧加強行業、政府、行業協會和學術界之間的合作；
⑨鑒定具有顯著減排潛力的技術（如碳捕獲與封存），并確定合適的技術開發和示范資金；
⑩認可混凝土作為建筑材料的全生命周期環境影響。
水泥行業脫碳的主要障礙如下：
①技術和經濟之間的復雜性；
②現有措施的業務風險；
③資本和資源的可用性；
④先進技術的長投資回收期；
⑤新技術的生產風險；
⑥行業內激烈的市場競爭；
⑦政策支持脫碳和能源效率的方式尚不明晰，例如，可再生熱能激勵（RHI）和其他可再生燃料系統均將加大水泥行業的生物質燃料投入費用。
3 水泥行業脫碳潛力分析 3種路徑的技術部署如下：
①不斷改進現有的技術；
②升級利用最先進的技術；
③進行流程改革，使用中期尺度上具有商業可行性的潛在技術。該報告在當前趨勢情景下進行了3種核心路徑分析，
主要結論如下：
（1）當前趨勢情景下，到2050年，電網脫碳的減排潛力為在2012年的基礎上減排9%。
（2）水泥業使用最具脫碳潛力的技術（最大技術情景下），到2050年，該行業的排放量將降低至280萬噸CO2，在2012年的基礎上減排62%。
（3）常規情景（BAU）路徑下和40%~60%的CO2減排路徑下，到2050年，該行業的最大減排量為2012年排放量的12％和20％。
（4）水泥業主要的脫碳技術如下：①碳捕獲；②化石燃料向生物質燃料轉換；③開發水泥替代物；④電網脫碳。其中，擁有最大減排潛力的技術是CCS。

（5）路徑成本的估計范圍將在3億英鎊~6億英鎊之間。成本分析有很大程度的不確定性，特別是一些技術目前仍然處在研究和發展階段。此外，經營、能源利用、研究、開發、示范、土木工程、工廠改造以及其他利益相關者的成本等也是對路徑成本產生顯著影響的因素，但本報告未將這些因素納入計算。

4 結論與關鍵技術基于證據和分析，得到的結論如下：

（1）領導、組織與戰略在脫碳、能源效率和綜合競爭力背景下，水泥行業、政府和其他利益相關者能夠認識到戰略和領導的重要性是至關重要的。
（2）業務狀況壁壘研究、開發和示范（RD&D）以及重大技術的商用部署要求相當額度的前期資本。投資決策受到許多技術和經濟因素影響，例如，政策的成本和確定性、內部資金、技術評估、商業風險和回報等。克服商業案例障礙的主要措施包括激勵政策和外部項目融資。
（3）未來能源成本、能源供應安全、市場結構和競爭一些關鍵技術（如碳捕獲與封存）的配備將耗費更高的資本成本，消耗更多的能源，并且操作成本也將因此攀升。在國際競爭環境中，較之海外不采取措施的水泥行業，其成本競爭力降低。
（4）工業能源政策背景英國長期的能源和氣候變化政策方向可能給水泥行業帶來國際競爭力風險。不確定性降低了投資者的信心，降低了水泥行業在能源效率和低碳化技術方面重大投資案例的可參考價值。水泥行業業界建議政府將政策變化可能造成損害考慮在內，完善鼓勵此類投資的政策。
（5）生命周期核算了解產品在生命周期內的碳排放總量，并將產品再碳化（對CO2的再吸收）納入評估。
（6）產業價值鏈協作水泥行業的碳排放量受消費者、制造商、產品標準、其他行業用戶具體產品業務需求和建筑法規的影響，因此，整個產業價值鏈協作將促進產品在生命周期內排放較少的CO2。
（7）研究、開發和示范脫碳新技術的RD&D是英國企業和政府共同的挑戰。先進技術成功的商業示范有利于將來政府和公司冒險將新技術考慮在內進行宏觀部署。業界往往把精力投入到全球層面利益最大化的地方，因此，英國政府應支持可能對英國有益的RD&D項目。
（8）人員與技能英國水泥行業對能源和熱量工程領域新的專業技能和專業知識人才的需求越來越旺盛。目前，能源團隊的主要職責還包含了確保操作符合現有的規定，這分散了其提高能源效率的注意力和精力。在本次調查中，關鍵技術小組分析了對行業脫碳和能源效率貢獻最大的關鍵技術，分析結果如下：
電網脫碳電網脫碳可以為行業整體脫碳做出顯著貢獻。政府的電力市場改革已經推動了電網脫碳。目前，政府和企業面臨的挑戰是如何在推進電網脫碳的同時保持成本競爭力。
燃料和原料供應（包括生物質能）低碳燃料和原料是水泥行業低碳化的關鍵問題，生物質能可能在此過程中發揮重要作用，但生物質能存在可用性問題，其可用性主要受其他行業需求（例如，將生物質能用作發電等）的影響。
能源效率和熱回收技術水泥行業可通過提高熱回收效率提高能源利用效率，并將回收的熱量用于發電。替代性融資機制將促進整個行業中改善能效的投資。
碳捕獲水泥廠可以對本廠的CO2管道和存儲基礎架構規模的合法性作出解釋，并且，隨著碳捕獲可用性資金（外部融資）的增加，這種共享性基礎設施的規模將得到擴大。另外，水泥廠在碳捕獲技術的應用過程中還需要大量的技術突破。