“工业部门是我国能源消耗和二氧化碳排放最主要的领域,覆盖了全国约68%的碳排放量,工业部门脱碳对实现‘双碳’目标具有决定性意义。”中国工程院院士、清华大学碳中和研究院院长、环境学院教授贺克斌在近日召开的《中国碳中和目标下的工业低碳技术展望》(以下简称《展望》)发布会上指出,“但在当前技术条件下,全球范围内能够为气候目标作出贡献技术中尚未实现商业化的比例仍高达35%以上。”

在此背景下,业界普遍认为,针对工业脱碳的技术,强化前沿战略布局、明确发展技术路线、形成综合解决方案,将是为未来提供支撑的重要步骤。《展望》认为,在碳中和情景下,随着各类工业脱碳技术成熟应用,到2060年我国工业碳排放量有望降至4.5亿吨,较2025年实现约95%的降幅。

创新技术面临商业化挑战

《展望》指出,工业部门是国民经济中最重要的物质生产部门,也是中国能源消耗和二氧化碳排放最集中的领域。“双碳”目标将驱动产业链和生产模式的重大重构,工业碳中和技术的系统研究与战略部署,不仅关系中国工业领域脱碳进程,更关乎中国产业竞争力的重塑。

生态环境部环境规划院副院长严刚表示,从目前来看,原料替代与废物回收、电气化与清洁电力替代、氢能替代、碳捕集与封存应用技术(CCUS)四类共性技术,合计可贡献工业技术减排潜力的近80%。

然而,多位业界专家也指出,中国工业行业的低碳、零碳、负碳技术发展尚不成熟,各类技术存在系统集成难、环节构成复杂等特质,低碳技术往往还涉及多学科交叉和前沿科技的突破研发难度相对较大,亟需系统性技术创新。

此外,工业部门脱碳技术发展还存在一定的锁定效应,一些行业已经形成了对高碳技术的路径依赖,新型低碳技术的推广和应用面临较大阻力。

以CCUS为例,在水泥行业CCUS技术应用才刚刚起步,技术推广正面临着相关技术成熟度低、经验较少、成本较高、大规模商业化应用仍需进一步验证其稳定性和可靠性等难题。《展望》表示,在现有技术条件下,安装碳捕集装置将产生额外的资本投入和运行维护成本较高,企业在投资CCUS项目巨额费用后,无法实现减排收益,严重影响企业开展CCUS示范项目的积极性。

精准落地方案必不可少

多重挑战之下,多位专家都指出,对于不同工业领域,“因材施教”“因地制宜”,推动工业领域低碳技术发展至关重要。

“钢铁、水泥、石化、化工等高碳排放行业生产工艺各异,排放特征各不相同,减排路径也差异显著,为此,应针对各个行业的特点深入研究、精准推进,全面推进绿色低碳设计。”中国工程院院士王金南强调,“这不仅需要颠覆我国传统的发展模式,打破旧有的思维定势和生产方式,还要在技术演进与技术经济可行性之间找到微妙的平衡。”

在能源基金会首席执行官兼中国区总裁邹骥看来,当前恰逢“十四五”规划收官、谋划“十五五”的关键时间节点,产业发展、技术研发和升级都即将迎来新篇章。从实践来看,应将各类创新技术运用到区域经济当中,不仅将创新技术运用到具体工业部门的投资决策,更应将技术实践应用到产业政策制定当中,以最大限度发挥其脱碳作用。

《展望》也指出,推动庞大工业体系实现深度脱碳,必须在颠覆传统发展模式的同时,平衡技术演进与经济可行性,以“技术—路径—政策”为分析框架,建立关键技术的发展路线图,形成可落地的碳中和技术解决方案,助力中国以碳中和技术创新打造工业竞争新优势,加快培育新质生产力。

从四个方向突破

从2020年80亿吨碳排放降到2060年的不到5亿吨,严刚表示,科学合理的工业部门脱碳技术路径演进将有望让这一变革成为现实。

“从技术演进路径来看,2025—2035年将是我国工业部门低碳流程技术大规模应用期,能效提升技术、原料替代与废物回收技术将推动工业碳排放显著下降。2035—2050年是工艺颠覆性技术爆发应用期,电气化与清洁电力替代技术加速发展,用氢成本的下降及技术成熟度提升将促进氢能替代技术规模应用。2050—2060年进入碳移除托底技术深度应用期,CCUS技术成熟应用为工业碳中和托底,预计其减排贡献占比到2060年达到24%。”严刚指出。

面向未来,为加速中国工业碳中和技术部署,确保在关键窗口期大规模商业化应用,《展望》建议称,各界应从以下四个方面实现突破:一是应加快规划部署工业领域碳中和关键技术一揽子重大工程,针对重点工业领域减排技术成本高、示范效应不足、商业化路径不清等突出瓶颈助力关键技术市场化应用;二是强化碳市场和碳金融对工业碳中和技术的激励作用,推动减排责任与技术创新良性互动;三是设立科技专项加快碳中和共性技术的研发突破与示范推广,推动关键环节率先突破成本瓶颈;四是构建有利于碳中和技术发展的财税政策支持体系,综合利用财政补贴、税收减免、绿色信贷等政策工具,激活市场活力。