水泥生產(chǎn)過(guò)程中的二氧化碳排放主要源于熟料生產(chǎn)過(guò)程，其中石灰石煅燒產(chǎn)生生石灰的過(guò)程所排放的二氧化碳，約占全生產(chǎn)過(guò)程碳排放總量的55-70%；高溫煅燒過(guò)程需要燃燒燃料，因此產(chǎn)生的二氧化碳，約占全生產(chǎn)過(guò)程碳排放總量的25-40%。

 

    圖1.水泥生產(chǎn)全周期過(guò)程中的能耗和排放細(xì)分

 

 

    資料來(lái)源：McKinsey

 

    十多年來(lái)，水泥熟料產(chǎn)量逐年遞增，中國(guó)水泥行業(yè)碳排放從9.71億噸逐步達(dá)到13.75億噸，水泥行業(yè)的碳排放量占全國(guó)碳排放總量約13.5%。隨著我國(guó)水泥行業(yè)資源、能源利用化水平的提高，節(jié)能降耗先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，嚴(yán)禁新增產(chǎn)能、產(chǎn)能減量置換、兼并聯(lián)合重組和常態(tài)化錯(cuò)峰生產(chǎn)等有效的鞏固去產(chǎn)能政策的推行，利用環(huán)保、質(zhì)量、能源、技術(shù)、安全等綜合標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)落后產(chǎn)能淘汰，水泥行業(yè)在“十三五”向“十四五”過(guò)渡期間碳排放有逐漸達(dá)到峰值的趨勢(shì)。

 

    鑒于熟料產(chǎn)量是影響水泥行業(yè)碳排放的最大因素，預(yù)測(cè)水泥熟料產(chǎn)量在“十四五”期間將達(dá)到消費(fèi)和產(chǎn)量峰值，年熟料產(chǎn)量預(yù)計(jì)在14～16億噸左右，年水泥產(chǎn)量在22～24億噸左右。預(yù)計(jì)“十四五”時(shí)期在繼續(xù)壓減產(chǎn)能、淘汰落后和鞏固去產(chǎn)能的基礎(chǔ)上，可提前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，水泥行業(yè)年碳排放約在14.5億噸后下降。

 

    圖2.2009～2020年中國(guó)水泥行業(yè)碳排放統(tǒng)計(jì)

    

 

 

    針對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)，碳減排主要途徑包括市場(chǎng)與產(chǎn)業(yè)政策結(jié)合減排、技術(shù)減排和相對(duì)減排。1）市場(chǎng)與產(chǎn)業(yè)政策結(jié)合減排，即通過(guò)淘汰落后產(chǎn)能等手段進(jìn)行碳減排；2）技術(shù)性減排，即通過(guò)改善工藝優(yōu)化指標(biāo)、使用替代原燃料、添加礦化劑降低熟料燒成溫度、利用水泥窯余熱進(jìn)行發(fā)電、新能源技術(shù)、水泥窯煙氣二氧化碳捕集純化、提高熟料品質(zhì)量以及強(qiáng)化生產(chǎn)管理。3）相對(duì)減排，即通過(guò)建立國(guó)家碳交易體系等金融創(chuàng)新手段，將水泥企業(yè)間的縱向比較拓寬為產(chǎn)業(yè)間的橫向比較，將行業(yè)內(nèi)部的減排競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)移到產(chǎn)業(yè)間的減排博弈。

 

    （一）市場(chǎng)與產(chǎn)業(yè)政策結(jié)合減排

 

    水泥行業(yè)的政策減排主要包括產(chǎn)能減量置換、錯(cuò)峰生產(chǎn)及績(jī)效分類(lèi)評(píng)級(jí)等。1）2020年12月16日，工信部發(fā)布《水泥玻璃行業(yè)產(chǎn)能置換實(shí)施辦法（修訂稿）》的征求意見(jiàn)稿，提高了水泥玻璃行業(yè)產(chǎn)能置換的比例。修訂稿規(guī)定，位于國(guó)家規(guī)定的大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┊a(chǎn)能置換的水泥熟料建設(shè)項(xiàng)目，產(chǎn)能置換比例為2:1；位于非大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域的水泥熟料建設(shè)項(xiàng)目，產(chǎn)能置換比例分別為1.5:1。2）2020年12月，工信部、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步做好水泥常態(tài)化錯(cuò)峰生產(chǎn)的通知》，推動(dòng)全國(guó)水泥錯(cuò)峰生產(chǎn)地域和時(shí)間常態(tài)化，所有水泥熟料生產(chǎn)線都應(yīng)進(jìn)行錯(cuò)峰生產(chǎn)。錯(cuò)峰政策延續(xù)，13省2020-2021平均錯(cuò)峰天數(shù)達(dá)到118天，與上一年基本持平。做好水泥常態(tài)化錯(cuò)峰生產(chǎn)，減少碳排放，有利于促進(jìn)行業(yè)綠色健康可持續(xù)發(fā)展。3）2020年，我國(guó)應(yīng)急減排措施針對(duì)重點(diǎn)行業(yè)績(jī)效分級(jí)、實(shí)施差異管控，A級(jí)企業(yè)可自主采取減排措施，更有利于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

 

    錯(cuò)峰生產(chǎn)和產(chǎn)能減量置換政策已經(jīng)成為壓減水泥過(guò)剩產(chǎn)能的兩大政策抓手。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，“十三五”期間水泥行業(yè)依靠工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合推行的錯(cuò)峰生產(chǎn)政策，實(shí)現(xiàn)減排二氧化碳17.2億噸，節(jié)約煤炭?jī)|余噸?；e(cuò)峰生產(chǎn)將在今后一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)成為水泥行業(yè)最有效的鞏固去產(chǎn)能成果、鞏固碳減排效果的產(chǎn)業(yè)政策。

 

    （二）技術(shù)減排

 

    水泥行業(yè)是二氧化碳排放大戶，其排放主要來(lái)碳酸鹽的分解、燃料的燃燒和電力消耗。進(jìn)一步在生產(chǎn)工藝碳減排（如替代原料、熟料替代技術(shù)等）、生產(chǎn)能耗碳減排（如替代燃料、富氧燃燒技術(shù)、高效粉磨、余熱發(fā)電等）、新技術(shù)碳減排（如水泥窯二氧化碳捕集利用）及新能源技術(shù)等方面加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)力度。

 

    表1.水泥行業(yè)碳中和的技術(shù)途徑

 

 

    1.能源替代

 

    替代燃料是更優(yōu)先、更具成本效益的手段，到2050年可推動(dòng)行業(yè)約10%的碳減排。如果逐個(gè)分析可為水泥生產(chǎn)供熱的主要燃料，會(huì)發(fā)現(xiàn)可再生廢棄物是最可行的煤炭替代燃料：

 

    煤炭：目前為逾95％的水泥生產(chǎn)供熱，是現(xiàn)階段石灰石煅燒使用的主要燃料源。由于煤炭?jī)r(jià)格低廉，煤炭燃料不太可能被完全取代，但會(huì)在燃料結(jié)構(gòu)改善過(guò)程中不斷降低份額，預(yù)計(jì)在2050年煤炭在水泥生產(chǎn)所使用燃料中占比20-30%。

 

    生物質(zhì)：目前為不足1%的水泥生產(chǎn)供熱，被認(rèn)為是無(wú)排放的清潔資源，并且搭配碳捕獲技術(shù)可能產(chǎn)生凈負(fù)排放。但中國(guó)生物質(zhì)資源整體緊張，且多個(gè)行業(yè)均出現(xiàn)需求顯著增長(zhǎng)的可能，目前行業(yè)內(nèi)仍沒(méi)有公司用生物質(zhì)為水泥車(chē)間供熱。考慮到生物質(zhì)供給端的不確定性，預(yù)計(jì)在2050年生物質(zhì)構(gòu)成水泥生產(chǎn)所使用燃料的5-10%。

 

    廢棄物：目前廢棄物為不到5%的水泥生產(chǎn)供熱，我們認(rèn)為廢棄物是更好的潛在碳減排資源。一方面有機(jī)廢棄物可作為燃料，另一方面固體廢棄物可代替熟料，減少石灰石的使用，從而進(jìn)一步減少生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放。同時(shí)，廢棄物利用在我國(guó)有著政策利好、供應(yīng)量相對(duì)持續(xù)、垃圾分類(lèi)狀況不斷改善三方面支撐。預(yù)計(jì)在2050年廢棄物構(gòu)成水泥生產(chǎn)所使用燃料的55-75%。

 

    電力加熱：對(duì)于水泥生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，采用電加熱無(wú)論從技術(shù)要求（需要較高溫度和功率）、設(shè)備改造還是運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性上看均不具備很高的可行性，未來(lái)可能不會(huì)成為重要的減排手段。

 

    天然氣：天然氣雖不能幫助水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)燃料的零碳排放，但可以顯著降低燃料的碳排放強(qiáng)度，因此可能在未來(lái)的碳減排中扮演重要的過(guò)渡技術(shù)角色；同時(shí)，天然氣作為替代燃料也面臨成本上升、設(shè)備技改等挑戰(zhàn)。本文暫未對(duì)天然氣在未來(lái)水泥行業(yè)碳減排路線圖中的作用進(jìn)行定量分析。

 

    2.CO2捕集

 

    在需求下降、能效提升、替代燃料均發(fā)揮作用的情況下，預(yù)計(jì)可產(chǎn)生的碳減排成效與1.5℃情景下的碳減排目標(biāo)之間仍有較大缺口，還需要新興技術(shù)的支持。鑒于水泥生產(chǎn)中熟料工藝排放的特點(diǎn)，在沒(méi)有新興技術(shù)大規(guī)模代替熟料的情況下，碳捕集與封存（CCS）將成為水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的唯一選擇，預(yù)計(jì)到2050年需要貢獻(xiàn)行業(yè)約50%的碳減排。CCS需要相匹配的地質(zhì)條件，如靠近衰退期油田、鹽水層等；且由于水泥廠規(guī)模較小、地點(diǎn)分散，單個(gè)企業(yè)難以承擔(dān)大規(guī)模CCS基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，因此可考慮參與“CCS工業(yè)園區(qū)”模式，與其他需要依賴(lài)CCS技術(shù)減排的行業(yè)（如鋼鐵、煤電等）組團(tuán)開(kāi)展試點(diǎn)。

 

    國(guó)內(nèi)某水泥生產(chǎn)頭部企業(yè)在2018年下半年推出了中國(guó)首個(gè)水泥CCS示范項(xiàng)目，目前也是國(guó)內(nèi)唯一的水泥企業(yè)CCS項(xiàng)目。該CCS項(xiàng)目投資逾5000萬(wàn)元人民幣，每年捕獲二氧化碳約5萬(wàn)噸，捕集率約為1/30，是一個(gè)小規(guī)模的試點(diǎn)項(xiàng)目。未來(lái)水泥行業(yè)CCS試點(diǎn)的重點(diǎn)將聚焦于捕集技術(shù)的創(chuàng)新突破、捕集規(guī)模的大幅提升，以及CCS產(chǎn)業(yè)鏈的逐步搭建。

 

    圖3.國(guó)內(nèi)某水泥生產(chǎn)頭部企業(yè)的CO2捕集工藝和價(jià)值鏈

 

 

    （三）相對(duì)減排

 

    即通過(guò)建立國(guó)家碳交易體系等金融創(chuàng)新手段，將水泥企業(yè)間的縱向比較拓寬為產(chǎn)業(yè)間的橫向比較，將行業(yè)內(nèi)部的減排競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)移到產(chǎn)業(yè)間的減排博弈。下一步將逐步加強(qiáng)應(yīng)對(duì)氣候變化減緩碳排放機(jī)制、開(kāi)拓碳排放核查與監(jiān)管、碳排放額分配、全國(guó)性碳排放權(quán)交易市場(chǎng)、碳資產(chǎn)管理、碳稅和碳金融等工作，利用碳交易機(jī)制倒逼企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，減少碳排放強(qiáng)度。

 

    2021年6月22日，上海環(huán)境能源交易所發(fā)布《關(guān)于全國(guó)碳排放權(quán)交易相關(guān)事項(xiàng)的公告》，對(duì)全國(guó)碳排放權(quán)交易的方式、時(shí)段、賬戶等相關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行了明確。全國(guó)統(tǒng)一的碳交易市場(chǎng)將于6月25日開(kāi)啟，交易中心設(shè)在上海，登記中心設(shè)在武漢，7個(gè)試點(diǎn)的地方交易市場(chǎng)繼續(xù)運(yùn)營(yíng)。

 

    水泥行業(yè)的碳排放配額交易，在2012年已有試行。2012年廣東省內(nèi)4家水泥企業(yè)塔牌集團(tuán)、海螺水泥、中材水泥、華潤(rùn)水泥以60元/噸的價(jià)格、花費(fèi)6799萬(wàn)元認(rèn)購(gòu)了130萬(wàn)噸二氧化碳排放權(quán)配額，成為中國(guó)基于碳排放總量控制下的首宗配額交易。企業(yè)認(rèn)購(gòu)的配額是為未來(lái)新增水泥產(chǎn)能購(gòu)買(mǎi)的碳排放配額，其中政府免費(fèi)提供90%的配額，企業(yè)自行購(gòu)買(mǎi)10%的配額。若參考?xì)W盟碳排放交易體系，其給予成員一定的碳排放配額，成員使用剩余的配額可以通過(guò)碳交易所出售給碳排放超額的企業(yè)，率先實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的企業(yè)或?qū)⒛軗碛懈叩睦麧?rùn)。

 

    以海螺水泥為例，公司通過(guò)一系列手段降低碳排放實(shí)現(xiàn)碳中和，2020年預(yù)期將噸熟料二氧化碳排放較2016年減少0.004噸，2025年預(yù)期將噸熟料二氧化碳排放較2020年下降0.0031噸。同時(shí)引進(jìn)新技術(shù)將二氧化碳廢氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳產(chǎn)品。根據(jù)水泥網(wǎng)報(bào)道，海螺水泥通過(guò)一系列手段降低碳排放實(shí)現(xiàn)碳中和。如新型干法水泥生產(chǎn)線、富氧助力水泥熟料煅燒和水泥窯煙氣二氧化碳捕集利用等方法。其中水泥窯煙氣二氧化碳捕集利用技術(shù)擁有世界首條水泥窯煙氣二氧化碳捕集純化示范項(xiàng)目，規(guī)模為50000噸CO2/年，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳資源化利用。

 

    圖4.海螺水泥碳中和實(shí)施途徑

 

 

 

    預(yù)計(jì)在“碳中和”目標(biāo)之下，水泥行業(yè)將迎來(lái)一場(chǎng)升級(jí)版供給側(cè)改革。龍頭水泥企業(yè)將顯著受益：

 

    1）市場(chǎng)與產(chǎn)業(yè)政策結(jié)合減排或倒逼行業(yè)加速去產(chǎn)能，龍頭企業(yè)的差異化限產(chǎn)優(yōu)勢(shì)或使其市場(chǎng)份額加速提升。

 

    隨著“碳中和”的提出行業(yè)供給格局或迎來(lái)新一輪收緊，由于碳達(dá)峰需要2030年完成，而逬一步轉(zhuǎn)型至碳中和也只間隔30年時(shí)間，時(shí)間的緊迫性使得碳達(dá)峰和碳中和有望成為十四五的重點(diǎn)任務(wù)，后續(xù)政策催化存在不斷升溫預(yù)期。后續(xù)水泥行業(yè)的政策落地也只是時(shí)間問(wèn)題；但短期看，隨著碳排放頂層政策自上而下的傳導(dǎo),地方政府不排除受到較大的碳排放指標(biāo)壓力，水泥行業(yè)原有的“錯(cuò)峰生產(chǎn)”、“減量置換”政策將更為收緊，參考目前部分省份企業(yè)限產(chǎn)分級(jí)制度，龍頭企業(yè)的差異化限產(chǎn)優(yōu)勢(shì)或使其市場(chǎng)份額加速提升。

 

    2）技術(shù)性減排減碳將倒逼水泥企業(yè)進(jìn)行智能化改造和環(huán)保創(chuàng)新，龍頭企業(yè)具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)、規(guī)模優(yōu)勢(shì)、資金優(yōu)勢(shì)，最有可能優(yōu)先達(dá)標(biāo)

 

    從長(zhǎng)周期看，水泥行業(yè)的智能化改造和環(huán)保創(chuàng)新大概率具有聯(lián)動(dòng)性，并漸漸變?yōu)辇堫^游戲。目前水泥行業(yè)的進(jìn)一步降本增效主要聚焦于智能化改造，究其效果，降本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于減排，但有望助力“碳中和”。從目前中國(guó)建材的智能化改造數(shù)據(jù)看，在單線投入5000萬(wàn)左右大背景下，理想情況預(yù)計(jì)能實(shí)現(xiàn)熟料綜合生產(chǎn)成本降低15元/噸（7%-10%成本降低），而目前具備類(lèi)似技術(shù)儲(chǔ)備并已經(jīng)啟動(dòng)改造的僅海螺水泥、中國(guó)建材等少數(shù)頭部企業(yè)。

 

    3）全國(guó)碳交易市場(chǎng)開(kāi)市漸行漸近，頭部水泥企業(yè)有望受益

 

    頭部水泥企業(yè)有望通過(guò)全國(guó)碳交易市場(chǎng)將自身在生產(chǎn)技術(shù)以及環(huán)保水平上的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換為一定的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)工藝落后、環(huán)保水平較低的小企業(yè)成本抬升，或?qū)⒈患铀偬蕴?/div>