自然資源保護協會：碳達峰碳中和目標約束下重點行業的煤炭消費總量控制路線圖研究（12頁）.pdf

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1、2021.12碳達峰碳中和目標約束下重點行業的煤炭消費總量控制路線圖研究執行摘要生態環境部環境規劃院Chinese Academy of Environmental PlanningCAEPCAEP中國煤炭消費總量控制方案和政策研究( 煤控研究項目 )中國是世界煤炭生產和消費第一大國。以煤炭為主的能源結構支撐了中國經濟的高速發展，但也對生態環境造成了嚴重的破壞。為了應對氣候變化、保護環境和減少空氣污染，國際環保組織自然資源保護協會 (NRDC) 作為課題協調單位，與政府智庫、科研院所和行業協會等20多家有影響力的單位合作，于2013年10月共同啟動了“中國煤炭消費總量控制方案和政策研究”項目（

2、即“煤控研究項目”），為設定全國煤炭消費總量控制目標、實施路線圖和行動計劃提供政策建議和可操作措施，助力中國實現資源節約、環境保護、氣候變化與經濟可持續發展的多重目標。請訪問網站了解更多詳情http:/ 提高可再生能源消納執行報告2012煤炭的真實成本請訪問網站了解更多詳情http:/ Academy of Environmental PlanningCAEPCAEP封面圖片：Image from Pxherei碳達峰碳中和目標約束下重點行業的煤炭消費總量控制路線圖研究煤控研究項目系列報告碳達峰碳中和目標約束下重點行業的 煤炭消費總量控制路線圖研究執行摘要報告編寫人員項目負責人：曹東首席專家

3、/ 研究員 生態環境部環境規劃院課題負責人：電力張靜 博士生態環境部環境規劃院鋼鐵薛英嵐 博士生態環境部環境規劃院中國科學院科技戰略咨詢研究院水泥趙靜 博士生態環境部環境規劃院煤化工張鴻宇 博士生態環境部環境規劃院課題研究人員：蔣洪強副總工 / 研究員生態環境部環境規劃院張偉副研究員生態環境部環境規劃院龍鳳副研究員生態環境部環境規劃院杜唯項目官員自然資源保護協會王楊項目官員自然資源保護協會王麗娟副研究員生態環境部環境規劃院畢粉粉助理研究員生態環境部環境規劃院李勃助理研究員生態環境部環境規劃院胡溪高級工程師生態環境部環境規劃院煤控研究項目1執行摘要2019年我國火電、 鋼鐵、 水泥、 煤化工四個

4、重點行業煤炭消費總量為24.1億噸標煤，占全國煤炭消費總量 86%，其中，電力行業煤炭消費占比最大，達到 54%，其次是鋼鐵、煤化工和水泥行業1，占比分別達到 17%、9% 和 6%。2019 年四個行業二氧化碳排放 77.6 億噸（含過程排放），約占全國二氧化碳排放總量（含過程排放）的 72%，其中，電力、鋼鐵、水泥和煤化工行業占比分別為 42%、14%、12% 和 4%。加上凈購入電力的間接排放，鋼鐵、水泥和煤化工行業碳排放量占全國二氧化碳排放總量比分別為 15%、12% 和 5%。因此，開展控碳背景下的重點行業煤炭控制策略研究，對于推進實現國家碳達峰碳中和目標、推動行業生產方式與能源結構

5、綠色轉型具有重要意義。本研究采用自主開發的碳排放-能源集成模型 （IntegratedCarbonandEnergyModel， iCEM） ， 在 “雙碳”目標約束下，考慮控煤降碳措施力度不同，從小到大依次設置基準、政策、強化三個情景，提出了電力、鋼鐵、水泥和煤化工四大重點耗煤行業的控煤降碳目標及不同階段路線圖，開展了控煤降碳的社會、經濟和環境影響分析。一、電力、鋼鐵、水泥和煤化工四個重點行業煤炭消費總體將于 2025 年達峰，峰值 24.9 億噸標煤綜合考慮目標可達性、措施可行性和投入經濟性，報告采用政策情景作為推薦情景。推薦情景下， 四個重點行業總體的煤炭消費量將在2025年達到峰值，

6、峰值24.9億噸標煤，達峰前后有 5-6 年的平臺期；碳排放將于同年達峰，峰值 80.1 億噸。具體到分行業層面，鋼鐵行業煤炭消費量極有可能已于 2020 年達峰，水泥行業將于 2021 年達峰，煤化工行業將于 2024 年達峰，而受電力需求增長驅動，電力行業將在2028 年達峰。鋼鐵、煤化工行業碳排放與煤炭消費量同年達峰，電力、水泥碳排放分別于 2029 年和 2022 年達峰。1報告在重點行業整體分析中考慮了行業之間的耦合關系，包括鋼鐵行業用焦耗煤已從煤化工煉焦耗煤中剔除，鋼鐵、水泥、煤化工行業的電力使用所帶來碳排放算在電力行業并從其他行業剔除。 在分行業的達峰分析中， 不考慮上述行業間耦

7、合的扣除，以充分體現行業自身的情況。2碳達峰碳中和目標約束下重點行業的煤炭消費總量控制路線圖研究圖1 分行業的煤炭消費量二、四個重點行業實現煤炭消費達峰需要從能源結構調整、產業結構優化、節能技術改造和資源循環利用四類措施入手，在推薦情景下，需相應投入資金 19.6 萬億元，年均可帶動 GDP增長 3627 億元，并實現大氣污染物的協同減排大力推進清潔能源使用、加強行業產能調控與結構調整、推廣能效提升技術和加快循環體系構建是四大行業減少煤炭消費量的有效措施。相較基準情景 ,政策情景在2021-2035 年減少煤炭消費 9.2%，其中，產品產量減少帶動煤炭消費減少約占 17%，能源結構調整、產業結

8、構優化、節能技術改造、資源循環利用四項措施帶來的減煤貢獻分別為 54%、13%、10%、6%；分行業貢獻來看，電力、鋼鐵、水泥、煤化工減煤貢獻分別為 50%、33%、3%、14%。0.04.08.012.016.020.02020202520302035煤炭消費量/億噸標煤水泥，2021年鋼鐵，2020年煤化工，2024年電力，2028年煤控研究項目3圖2 四個重點行業政策情景較基準情景的減煤量為了推動四大行業煤炭消費盡早達峰，累計需要在 2021-2035 年投資 19.6 萬億，年均投資約 1.3 萬億元，其中 90% 以上為電力行業的投資。投資將刺激經濟高質量增長，帶動 GDP 年均增長

9、 3627 億元。四大行業煤炭消費控制還將帶來顯著的環境效益，二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、顆粒物（PM）等大氣污染物年均協同減排 29 萬噸 / 年、65 萬噸 / 年和 10萬噸 / 年。分行業來看，鋼鐵和電力為協同減排量最多的行業，尤其是鋼鐵行業對 NOx和 PM 的協同減排。10.015.020.025.030.02020202520302035減煤量/億噸標煤減煤貢獻產品產量減少17%能源結構調整54%產業結構優化13%節能技術改造10%資源循環利用6%行業減煤貢獻電力50%鋼鐵33%水泥3%煤化工14%能源結構調整措施產業結構優化措施節能技術改造措施資源循環利用措施基準情

10、景煤炭消費量政策情景煤炭消費量4碳達峰碳中和目標約束下重點行業的煤炭消費總量控制路線圖研究圖3 大氣污染物協同減排量三、電力行業煤炭消費將在 2028 年達峰，峰值為 16.3 億噸標煤；大力發展以風電和太陽能為主的清潔能源是電力行業減少煤炭消費最有效的措施隨著經濟結構調整，電力需求增速趨緩，未來工業部門、居民生活、5G 基站和大數據中心等將是我國電力增長的主要推動因素?；陔娏π枨箢A測，綜合考慮電源結構優化和技術進步等措施，以及發電標準煤耗的變化、熱電聯產供熱增加的耗煤量，我國電力行業煤炭消費量將于 2028 年達峰，峰值 16.3 億噸標煤（24.6 億噸煤）。由于天然氣發電還有一定增長，

11、電力行業碳排放將于 2029 年達峰，峰值 50.0 億噸。政策情景相較基準情景在 2021-2035 年累計減煤 7.0%。提高太陽能裝機、提高氣電裝機、提高風電裝機、煤電節能改造、提高生物質裝機等措施分別貢獻約 43%、19%、16%、14%、8%。電力鋼鐵水泥煤化工十四五十五五十六五NOX/萬噸02004006008001,000電力鋼鐵水泥煤化工十四五十五五十六五PM/萬噸020406080100120電力鋼鐵水泥煤化工SO2/萬噸050100150200250300十四五十五五十六五煤控研究項目5圖4 電力行業各措施減煤量四、鋼鐵行業煤炭消費受產量影響巨大，如未來嚴格控制粗鋼產量，行

12、業煤炭消費極有可能已于 2020 年達峰，峰值約為 4.6億噸標煤；推進全廢鋼電爐短流程是鋼鐵行業減少煤炭消費最有效的措施隨著我國工業化和城鎮化達到發達國家水平， 結合國家對粗鋼產量的管控政策導向，粗鋼產量將在近年達到峰值，并在中遠期呈下降趨勢。綜合考慮產量控制政策及推進短流程煉鋼和加大廢鋼利用等措施，我國鋼鐵行業煤炭消費量極有可能已于 2020 年達峰，峰值約 4.6 億噸標煤（含焦炭）；碳排放于同年達峰，峰值 16.4 億噸。政策情景相較基準情景在 2021-2035 年累計減煤 16.8%，其中，粗鋼產量變動、推進全廢鋼電爐短流程、加大廢鋼利用、高爐爐料結構優化和節能技術改造的累計減煤貢

13、獻分別為 48%、26%、17%、4% 和 5%。12.014.016.018.02020202520302035減煤量/億噸標煤氣電減煤量生物質減煤量風電減煤量太陽能減煤量節能降耗減煤量政策情景煤炭消費量基準情景煤炭消費量6碳達峰碳中和目標約束下重點行業的煤炭消費總量控制路線圖研究圖5 鋼鐵行業各措施減煤量2五、水泥行業煤炭消費將在 2021 達峰，峰值 1.8 億噸標煤；能源結構調整是水泥行業控煤降碳的有效措施，需要積極推廣水泥窯協同處置生活垃圾的應用我國已經進入典型的水泥消費峰值平臺區，水泥熟料產量將在“十四五”期間將達到消費和產量峰值。綜合考慮水泥的需求變化、水泥窯協同處置生活垃圾、淘

14、汰落后產能、產能置換、先進燒成技術改造、鋼渣替代石灰石和二氧化碳捕獲、利用與封存技術，水泥行業煤炭消費將在 2021 年達到峰值，峰值 1.8 億噸標煤，碳排放在 2022 年達峰，峰值為 13.7 億噸。相較基準情景，政策情景在 2021-2035 年累計減煤 5.2%，其中，產量減少、淘汰落后產能和產能置換、水泥窯協同處置生活垃圾、水泥窯節能技術改造和鋼渣替代石灰石的減煤量分別占比約 81%、8%、4%、4% 和 3%。2加大廢鋼利用：對應廢鋼用于長流程煉鋼的減煤效益，不包括廢鋼用于電爐短流程帶來的減煤2.03.04.05.02020202520302035減煤量/億噸標煤粗鋼產量差異影響

15、高爐爐料結構優化推進電爐短流程節能技術改造加大廢鋼利用基準情景煤炭消費量政策情景煤炭消費量煤控研究項目7圖6 水泥行業各措施減煤量六、煤化工行業煤炭消費將在 2024 年達峰，峰值 6.6 億噸標準煤（含煤焦化），控制新型煤化工項目建設規模、挖掘原料替代的空間以及節能技術改造是減少煤化工行業煤炭消費的重要手段未來傳統煤化工行業煤制焦炭隨著粗鋼產量下降需求逐漸下降，煤制甲醇隨著下游烯烴需求的增長而增長，煤制合成氨產量穩中有降；現代煤化工行業除煤制烯烴有較快發展外，煤制油、煤制天然氣、煤制乙二醇增長緩慢?；诿夯ぷ赢a品需求變化，結合控煤降碳措施應用，煤化工行業煤炭消費量將于 2024 年達峰，達

16、峰量為 6.6 億噸標煤（9.3 億噸煤）；碳排放將在 2024 年達峰，達峰量為 5.7 億噸。相較基準情景，政策情景在 2021-2035 年累計減煤 5.9%，其中原料結構調整、產業結構調整、節能技術改造和燃料結構調整等措施減煤量分別占總減煤量 54%、25%、13% 和 8%。水泥窯協同處置淘汰落后和產能置換鋼渣替代石灰石基準情景煤炭消費量政策情景煤炭消費量1.21.41.61.82020202520302035減煤量/億噸標煤水泥產量差異影響節能技術改造8碳達峰碳中和目標約束下重點行業的煤炭消費總量控制路線圖研究圖7 煤化工各措施減煤量七、為有效推動重點行業煤控路徑關鍵舉措的順利落地

17、，應采取積極有效的措施，全面加大政策創新，逐步形成系統完善的碳交易市場機制、綠色低碳標準體系、行業準入政策、價格財稅及投融資機制等一是堅持節能優先戰略，大力推廣能效提升技術。加大現有機組的節能改造，積極推進高效、清潔火電技術研發，持續降低發電煤耗。加快重點行業節能改造，加大節能低碳技術的應用與創新，加快構建循環工業體系。二是大力推進清潔能源使用，統籌優化煤電布局，合理配置調峰機組，提高電力平衡支撐能力。優化鋼鐵、水泥、煤化工行業原燃料結構，研究建立基于企業低碳績效水平的差別化電價機制，要求自備電廠全面承擔公用電廠義務。三是強化源頭降碳，深入推進鋼鐵行業供給側結構性改革，提高水泥行業熟料落后產能

18、和過剩產能淘汰標準，劃定煤化工行業高碳 / 低碳產業或產品，并將高碳產業或產品納入限制類和淘汰類名錄，嚴格行業準入。四是全面強化物料循環回收利用體系建設， 推動廢鋼資源回收利用， 提高煉鋼廢鋼比，綜合利用鋼渣、粉煤灰等固體廢物開展水泥原料替代，利用生活垃圾等替代水泥窯燃料。原料結構調整產業結構調整節能技術改造燃料結構調整基準情景煤炭消費量政策情景煤炭消費量4.05.06.07.02020202520302035減煤量/億噸標煤煤控研究項目9五是加大政策創新，完善產業結構調整政策、短流程置換長流程政策、水泥窯協同處置廢棄物的保障政策，健全企業節能降耗獎懲機制，完善煤電退出和調峰的市場機制，推動建

19、立碳達峰碳中和目標約束下的總量 - 交易市場，完善重點工業行業低碳標準體系，價格財稅及投融資機制等。圖8 雙碳約束下重點行業煤炭控制總量控制路線圖2025年2030年2035年2060年能源結構調整產業結構優化控制目標煤炭消耗量23.7億噸標煤24.9億噸標煤21.3億噸標煤快速下降戰略舉措重點行業煤控路線圖稍有增長，裝機增至11.6億千瓦進入峰值平臺期11.8億千瓦左右快速下降11.1億千瓦重要戰略儲備火電靈活性改造大力推進新型儲能規模達1.5億千瓦儲能滿足新能源高比例大規模發展需求新型儲能規模達3.2億千瓦電源結構優化煤電非化石能源發電系統靈活性提升加速發展發電量占比42%加速發展發電量占

20、比50%“零碳”新能源為主加速發展發電量占比58%煤制合成氨/甲醇比例降至70%煤制合成氨/甲醇比例降至40%由煤基制合成氨、甲醇等產品產量進一步下降煤制合成氨/甲醇比例降至55%結構調整焦爐氣/天然氣制合成氣比例提升球團配比提高至18.7%球團配比提高至24.3%球團配比提高至30%球團逐漸成為氫能煉鐵工藝的重要原料原料高爐爐料結構優化氫冶金技術試點示范（到2035年達到500萬噸產能以上）大規模商業化應用新增200條新增200條新增200條全部生產線采用燃料替代技術現代煤化工電氣化改造覆蓋10%能夠實現電氣化的工藝全部完成改造現代煤化工電氣化改造比例覆蓋50%現代煤化工電氣化改造比例覆蓋3

21、0%燃料結構調整氫冶金水泥窯協同處置生活垃圾現代煤化工蒸汽鍋爐等電氣化改造上大壓小，先進超超臨界技術（700） 、IGCC火電低碳技術大規模燃煤生物質耦合混燒發電常規電源低碳短流程煉鋼電爐鋼占比增至15%電爐鋼與氫冶金并重電爐鋼占比增至25%電爐鋼占比增至20%推進電爐短流程淘汰2000噸/日以下淘汰落后水泥產能水泥產能置換按照2:1進行產能置換淘汰2500 噸/日及以下控制產能在建項目如期進行，核準項目50%建設現代煤化工產能隨著需求量的變化控制在一定水平限制現代煤化工發展落后產能全部淘汰持續嚴控新增產能節能技術改造末端捕集封存資源循環利用CCUS技術鋼渣利用廢鋼利用廢鋼資源量3.0億噸廢鋼

22、資源量4.1億噸廢鋼資源量3.6億噸廢鋼成為鐵礦石的主要替代原料加大鋼鐵廢鋼利用15%的生產線25%的生產線35%生產線100%的生產線鋼渣替代石灰石實現廣泛部署重點行業CCUS試點示范掌握產業化能力CCUS發展工業控煤降碳技術應用推廣煤電節能改造亞臨界機組升級改造、摻燒非煤燃料、系統優化等提高發電效率節能提效整體突破鋼鐵長流程節能技術將逐步淘汰鋼鐵重點推廣干熄焦、厚料層燒結等技術重點推廣低溫燒結、高爐高效噴煤等技術煤調濕、熱風爐煙氣雙預熱等技術傳統煤化工低溫余熱發電利用、應用先進煤氣化技術、自動化/智能化改造比例提高水泥先進燒成技術、高效粉磨技術應用比例逐年提高持續節能技術改造鋼鐵、水泥、煤化工行業節能技術應用與推廣