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减少85%碳排放!最新研究:全球工业脱碳在技术上是可行的【附碳中和技术赛道观察图谱】

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 研选快讯 • 2024-02-13 15:50:18 来源:前瞻网 E6791G2
100大行业全景图谱

瞻观前沿

最新研究表明,全球工业部门的有害排放量最多可减少85%。该行业包括钢铁、化学品、水泥以及食品和饮料,排放量约占全球温室气体 (GHG) 排放量的四分之一,这些温室气体会导致气候变化和极端天气。由利兹大学领导的一项新研究是其对英国能源研究中心 (UKERC) 贡献的一部分,该研究发现,通过“高成熟度和低成熟度”技术的组合(那些已经尝试过的技术),该行业脱碳在技术上是可能的并经过测试,以及尚未准备好在工业中使用的即将推出的技术。

该研究的主要作者、利兹化学与过程工程学院工业脱碳研究员艾哈迈德·盖拉尼 (Ahmed Gailani) 表示,脱碳是政府、企业和整个社会的全球优先事项,因为它在限制全球变暖。我们的研究结果代表着在帮助设计工业脱碳战略方面向前迈出了重要一步,这对于地球未来的健康来说是一个非常令人鼓舞的前景。

这项新研究发表在《焦耳》杂志上,探讨了工业界实现这一目标的方法。研究发现,涉及碳捕获和储存、或将燃料转换为氢或生物质的成熟“中高度成熟”技术,可以在大多数工业部门平均减少近85%的排放。它还表明,电动蒸汽裂解装置等不成熟的电力技术(生产石化产品的关键设备)理论上可以使该行业直接排放量的40%至100%脱碳。其他新的电气化技术也可以帮助减少钢铁、水泥和陶瓷等能源密集型工艺的排放,这在某些情况下以前被认为是不可能的。该研究的一些结果已被纳入英国能源安全和净零部关于实现工业电气化的咨询中。

碳中和

图片来源:摄图网

技术价值观察

目前,我国碳中和产业链核心产业架构从碳排放到碳吸收大致可划分为三部分,前端加强能源结构的调整,用低碳替代高碳、可再生能源替代化石能源;中端提升节能减排水平,包括产业结构转型、提升能源利用效率、加强低碳技术研发及完善低碳发展机制等;后端增强资源循环利用水平,落实生产者责任制度,促进资源品的回收再利用;自然循环端加强生态碳汇,包括开展国土绿化行动,增加森林面积和蓄积量,加强生态保护修复,增强草原、绿地、湖泊、湿地等自然生态系统的固碳能力,增加碳吸纳量。

最新研究表明,全球工业脱碳在技术上是可行的,脱碳属于节能减排。因此,从碳中和产业链上看,该技术处于产业链的中端环节。

图表1:碳中和产业链

宏观市场观察

——能源发电是碳排放主要来源

地球上的碳一直在参与碳循环过程,碳循环是指碳元素在地球的生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换,并随地球运动循环往复的现象。它包括碳固定与碳释放两个阶段,前者是从大气吸收CO2的过程,称为碳汇;后者是向大气释放CO2的过程,称为碳源。

在这个过程中,人类活动的影响至关重要,燃烧化石能源会加大向大气中释放CO2,而毁林开荒等行为则会减弱碳汇过程,从而造成平衡的破坏,导致大气中的CO2浓度过高,气温升高。据国际能源署(IEA)统计数据显示,2020年,全球碳排放主要来自能源发电与供热、交通运输、制造业与建筑业三个领域,分别占比43%、26%、17%。

图表1:2020年全球碳排放来源构成(单位:%)

——全球碳排放总量

21世纪以来,全球碳排放量增长迅速,2000-2019年,全球二氧化碳排放量增加了40%。据英国石油公司(BP)发布的《世界能源统计年鉴(第70版)》统计数据显示,2013年以来,全球碳排放量保持持续增长,2019年,全球碳排放量达343.6亿吨,创历史新高。

2020年,受全球新冠肺炎影响,世界各地区碳排放量普遍减少,全球碳排放量下降至322.8亿吨,同比下降6.3%。

图表2:2013-2020年全球碳排放总量变化趋势(单位:亿吨)

——中国碳排放情况

碳达峰与碳中和两者的目的与意义都是限制碳排放量。科学研究表明,过量的碳排放会导致全球气候变暖、温室效应,以及出现极端恶劣天气。其中温室效应是最为直接且严重的问题。2020年,大气中的二氧化碳浓度超过了400ppm,全球地表平均温度比19世纪的基线升高了约1.25°C,比1981年至2010年的参考期升高了0.6°C,逼近2016年的最热纪录。因此控制碳排放量有长远且重要的发展意义。

据英国石油公司(BP)的统计数据显示,2009-2019年,我国碳排放量由77.1亿吨提升至98.3亿吨,稳居世界第一。2020年由于我国疫情防控得当,各行业较快复苏,碳排放量达到99.7亿吨,同比增长1.4%。2021年,受复工复产叠加极端天气频发导致的电力需求上涨,2021年中国碳排放总量再次增加,达到105.9亿吨。

图表4:2009-2021年中国碳排放总量变化趋势(单位:亿吨)

——采取“两大发展路径、三步走”发展策略

根据我国碳排放产业的分布,碳排放大部分是来自发电和工业端,其次是交通行业,而农业与商业占比较少。实现碳中和的路径可以拆分为两个部分:可避免的排放和不可避免的排放。

在不可避免的方向上,国家提出优先解决电力生产过程的碳排放,进而完成燃油车向电动汽车的转化,最终实现深度脱碳。在不能完全避免排放的领域,可通过碳捕捉、利用、封存技术(CCUS)或者通过森林、海洋进行自然吸收,最终实现碳中和。

图表7:实现碳中和的路径

从目前我国碳排放发展情况来看,我国“碳中和”基本确定三步走策略,首先在2030年完成碳达峰;其次在2045年前快速降低碳排放;最后在2060年实现深度脱碳,实现碳中和。

图表8:中国“碳中和”三步走发展策略

中国碳中和技术赛道热力图

中国碳中和技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,与碳中和关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华北地区,并且以深圳、北京市为重点发展区域,未来布局碳中和技术及其他相关技术的发展路径,极大可能性在于华南、华北地区优先导入,其中可重点关注广东省深圳市福田区、北京市海淀区所处碳中和的相关企业,以及该地方对于碳中和的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

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更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国碳中和产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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