麦肯锡：2050年工业去碳化成本高达21万亿美元 提高能源效率最经济可行

工业部门是全球范围内财富、经济繁荣和社会价值的重要来源。工业公司创造约四分之一的全球GDP和就业，它们生产的产品和材料是我们日常生活中不可或缺的一部分。与大多数企业一样，它们的活动也会对环境产生影响。 2014年全球大约28%的温室气体(GHG)排放来自工业。除非工业能够降低排放量，否则世界将难以达到政府根据2015年《巴黎协定》制定的80%至95%的温室气体减排目标。

降低工业温室气体排放并非易事，但并非完全不可能。根据麦肯锡的一份新报告，发现通过提高能效、电力生产热量、氢气和生物质的使用作为原料或燃料、碳捕获，氨、水泥、乙烯和钢铁公司可以来减少二氧化碳(CO2)排放，甚至是实现零排放。到2050年，这些行业的无碳成本将在11万亿美元到21万亿美元之间，并且需要加快可再生能源产能的建设，在没有任何减排努力的情况下，为工业提供4到9倍的清洁能源。

减少工业二氧化碳排放的挑战

绝大多数工业的温室气体排放量(90%)由二氧化碳组成。工业二氧化碳排放量的一半来自四大工业商品的生产，即氨、水泥、乙烯和钢，这也是我们报告的重点。

由于四个技术原因，减少四个主要行业的二氧化碳排放比大多数其他行业更加困难(图1)。首先，这些行业45%的二氧化碳排放量来自原料，不能通过燃料的变化来减少，未来只能通过改变加工来减少。其次，这些行业的35%的碳排放来自燃烧化石燃料以产生高温热量(在主要行业，加工温度可以达到700摄氏度到超过1600摄氏度)。通过改用替代燃料(例如零碳电力)来减少这些排放将是困难的，因为这将需要对炉子的设计进行重大改变。第三，工业过程高度集成，因此对加工的一个部分的任何改变必须伴随着其他部分的改变。最后，生产设施的使用寿命很长，通常超过50年，并定期进行维护。在现有站点更改加工流程需要进行昂贵的重建或改造。

经济因素增加了减排的挑战。氨、水泥、乙烯和钢是商品，因此成本是购买决策中的决定性因素。采用低排放加工和技术来增加成本的公司会发现自己处于价格劣势，而竞争对手却没有这样做。

工业去碳化的选择

尽管存在上述挑战，四个重点行业的公司可以通过多种方法将二氧化碳排放量接近零。最有希望的是提高能源效率，加热电气化，使用氢气作为原料或燃料以获得零碳电力，使用生物质作为原料或燃料，碳捕获与封存(CCS)或使用(CCU)。无碳方案的最佳组合因装置而异，即使在同一行业内也是如此，因为当地因素决定哪些是最实用或最经济的。公司必须通过仔细检查这些因素，在特定地点评估其选择。

最重要的因素是低碳能源的可用性和成本，特别是零碳可再生电力和可持续生产的生物质。获取二氧化碳捕集的存储容量以及碳储存的公共和监管支持将影响实施CCS的可能性。四个重点行业的区域增长前景也很重要，因为某些无碳方案对现有(已开发但闲置地带)工业设施具有成本效益，而另一些对新建(未开发地区)设施更为经济。

以下观察结果反映了当前的商品价格和技术，可以帮助工业企业集中精力(图表2)：

提高能源效率是将二氧化碳排放量降低15%至20%的经济有效方法。这将是一个良好的开端，但远远不足以实现《巴黎协定》承诺要求的温室气体减排量。而且，由于能源效率的提高可能比公司接受的财务回报时间更长，因此许多企业不会在减排15%至20%的范围内追求这些改进。

在有碳储存地点的地方，CCS是目前商品价格最低成本的脱碳选择。它也是唯一能够完全减少水泥生产中与加工相关的二氧化碳排放的技术。否则，CCS仍然很昂贵，至少目前如此。进一步的创新可以使其他脱碳选择，如电力生产，成本具有竞争力。

当零碳电力的批发价格不超过每兆瓦时50美元时，在许多情况下使用电力生产热量或氢气比CCS更经济。 (在某些地方已达到这一水平的电价，并且可能会变得更加普遍。)如上所述，各种情况将决定零碳电力成为更具成本效益的脱碳选择。例如，每兆瓦时小于35美元，在新建氨或钢铁厂使用氢气比使用CCS更便宜。

在水泥厂和新建钢厂中，改用生物质作为燃料或原料在经济上具有吸引力，因为在这些环境中可以获得成熟的生物质技术。生物质还可以替代乙烯和氨生产的化石燃料原料。虽然这种方法的成本高于电气化或氢气使用，但它减少了生产过程和报废产品处理(例如，焚烧乙烯制塑料)的排放。一个巨大挑战：可持续生产的生物质在全球范围内很少，尽管在某些地区很多。

低碳产业的投资途径

几乎不管公司选择哪种脱碳方案 —— 除了能效改进 —— 脱碳导致电力需求增加。为了实现脱碳，四个重点行业将需要一个可靠、低成本地每年提供大约25至55EJ的零碳电力 - 在没有任何减少二氧化碳排放的特殊努力的情况下，需要大约四到九倍的数量(图表3)。实现零碳电力供应的这种增加，将需要能源系统的显著转变，且代价昂贵。工业部门可以通过某些方式帮助降低这种变化的成本，例如提供电网平衡服务。

即便如此，对氨、水泥、乙烯和钢铁行业进行全面脱碳所需的投资将是巨大的：到2050年，将达到11万亿至21万亿美元，占全球GDP的0.4%至0.8%，这取决于零碳电力的价格。经营费用占成本的50%至60%，主要用于水泥行业脱碳的资本支出占其余部分。

实现能源和工业部门的双重转型需要整个经济的协调努力。政府可以制定地方和区域层面的工业脱碳路线图，为工业和电力公司创造更加确定的前景，并以更长的投资回收期解锁投资。政府还可以调整支持脱碳的法规和激励措施，例如，通过改变公用事业和其他参与能源生产和分配的公司的财务需求，鼓励对可再生能源发电能力的投资。

工业企业应通过对其所有设施进行详细审查并考虑低成本电力、氢气、生物质和碳储存能力的可用性来为脱碳做好准备。他们还可以让其他利益相关者参与寻找合作机会：共同投资共享碳储存基础设施，或支持有前景的脱碳技术的研发。

总而言之，工业企业可以大幅降低碳排放量，但只能与其他利益相关方合作。联合规划和及时行动可以加速工业低碳技术的发展，有助于协调能源和工业部门的双重转型。对于工业公司和其他组织，现在是开始转型的时候了。