2015年3月25日，英國能源與氣候變化部（DECC）聯(lián)合商業(yè)、創(chuàng)新和技能部（BIS）發(fā)布題為《2050年水泥行業(yè)脫碳和能源效率路線圖》（Industrial Decarbonisation and Energy Efficiency Roadmaps to 2050：Cement）的報告，研究了水泥行業(yè)在保持競爭力的同時，實現(xiàn)削減CO2排放和提高能源效率目標(biāo)的潛在路徑。本文對報告主要內(nèi)容進行介紹，以供讀者參考。

1 水泥行業(yè)的特點及商業(yè)環(huán)境

水泥制作過程可分為兩個基本步驟：①熟料煅燒。使用化石和非化石燃料以1450 ℃的高溫加熱原料（石灰石與少量的其它材料）。在此過程中，氧化鈣與氧化鋁、二氧化硅和鐵礦物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而CO2從石灰石中釋放出來；②水泥粉磨。水泥行業(yè)在2013年生產(chǎn)了860萬噸水泥，絕大多數(shù)水泥被用來制作商品混凝土。

石灰石在熟料煅燒過程中釋放的CO2在水泥業(yè)碳排放總量中的占比約為60~65%。其余排放物來自水泥制作過程中化石燃料和非生物質(zhì)廢棄物燃料燃燒產(chǎn)生的直接碳排放與電力消耗產(chǎn)生的間接碳排放。2012年，水泥業(yè)排放了750萬噸CO2。

水泥業(yè)是一個能源密集型行業(yè)，能源投入是水泥生產(chǎn)過程中規(guī)模最大的運營成本之一。2012年，水泥業(yè)排放了700萬噸CO2，另外，該行業(yè)通過使用電力間接排放了37萬噸CO2。

英國水泥業(yè)的公司主要是國有公司，其國際業(yè)務(wù)總部設(shè)在國外。2012年，英國水泥業(yè)的營業(yè)收入為4.26億英鎊。

英國水泥業(yè)集群已經(jīng)持續(xù)了很長一段時間，經(jīng)濟衰退進一步加劇了這一過程。此外，進口正在占用越來越多的市場份額。然而，由于近年來英國國內(nèi)的經(jīng)濟復(fù)蘇，其水泥業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)有所好轉(zhuǎn)。

2 水泥行業(yè)脫碳的驅(qū)動力和障礙

水泥業(yè)脫碳的主要驅(qū)動力包括：①技術(shù)和經(jīng)濟之間的復(fù)雜性；②現(xiàn)有措施面臨機遇；③政府給予資金支持；④行業(yè)內(nèi)已經(jīng)部署了一些高影響、低風(fēng)險的技術(shù)；⑤穩(wěn)定、可預(yù)見監(jiān)管環(huán)境；⑥有利可圖的商業(yè)環(huán)境將進一步鼓勵英國水泥業(yè)的資本投資和創(chuàng)新；⑦英國正在通過氣候變化和能源法規(guī)、稅收減免和激勵機制等多種措施提高企業(yè)的國際競爭力；⑧加強行業(yè)、政府、行業(yè)協(xié)會和學(xué)術(shù)界之間的合作；⑨鑒定具有顯著減排潛力的技術(shù)（如碳捕獲與封存），并確定合適的技術(shù)開發(fā)和示范資金；⑩認(rèn)可商品混凝土作為建筑材料的全生命周期環(huán)境影響。

水泥行業(yè)脫碳的主要障礙如下：①技術(shù)和經(jīng)濟之間的復(fù)雜性；②現(xiàn)有措施的業(yè)務(wù)風(fēng)險；③資本和資源的可用性；④先進技術(shù)的長投資回收期；⑤新技術(shù)的生產(chǎn)風(fēng)險；⑥行業(yè)內(nèi)激烈的市場競爭；⑦政策支持脫碳和能源效率的方式尚不明晰，例如，可再生熱能激勵（RHI）和其他可再生燃料系統(tǒng)均將加大水泥行業(yè)的生物質(zhì)燃料投入費用。

3 水泥行業(yè)脫碳潛力分析

3種路徑的技術(shù)部署如下：①不斷改進現(xiàn)有的技術(shù)；②升級利用最先進的技術(shù)；③進行流程改革，使用中期尺度上具有商業(yè)可行性的潛在技術(shù)。該報告在當(dāng)前趨勢情景下進行了3種核心路徑分析，如圖1所示。

圖1展示了當(dāng)前趨勢情景下脫碳和能源效率路徑可能的脫碳潛力，主要結(jié)論如下：

（1）當(dāng)前趨勢情景下，到2050年，電網(wǎng)脫碳的減排潛力為在2012年的基礎(chǔ)上減排9%。

（2）水泥業(yè)使用最具脫碳潛力的技術(shù)（最大技術(shù)情景下），到2050年，該行業(yè)的排放量將降低至280萬噸CO2，在2012年的基礎(chǔ)上減排62%。

（3）常規(guī)情景（BAU）路徑下和40%~60%的CO2減排路徑下，到2050年，該行業(yè)的最大減排量為2012年排放量的12％和20％。

（4）水泥業(yè)主要的脫碳技術(shù)如下：①碳捕獲；②化石燃料向生物質(zhì)燃料轉(zhuǎn)換；③開發(fā)水泥替代物；④電網(wǎng)脫碳。其中，擁有最大減排潛力的技術(shù)是CCS。

（5）路徑成本的估計范圍將在3億英鎊~6億英鎊之間。成本分析有很大程度的不確定性，特別是一些技術(shù)目前仍然處在研究和發(fā)展階段。此外，經(jīng)營、能源利用、研究、開發(fā)、示范、土木工程、工廠改造以及其他利益相關(guān)者的成本等也是對路徑成本產(chǎn)生顯著影響的因素，但本報告未將這些因素納入計算。

4 結(jié)論與關(guān)鍵技術(shù)

基于證據(jù)和分析，得到的結(jié)論如下：

（1）領(lǐng)導(dǎo)、組織與戰(zhàn)略

在脫碳、能源效率和綜合競爭力背景下，水泥行業(yè)、政府和其他利益相關(guān)者能夠認(rèn)識到戰(zhàn)略和領(lǐng)導(dǎo)的重要性是至關(guān)重要的。

（2）業(yè)務(wù)狀況壁壘

研究、開發(fā)和示范（RD&D）以及重大技術(shù)的商用部署要求相當(dāng)額度的前期資本。投資決策受到許多技術(shù)和經(jīng)濟因素影響，例如，政策的成本和確定性、內(nèi)部資金、技術(shù)評估、商業(yè)風(fēng)險和回報等?？朔虡I(yè)案例障礙的主要措施包括激勵政策和外部項目融資。

（3）未來能源成本、能源供應(yīng)安全、市場結(jié)構(gòu)和競爭

一些關(guān)鍵技術(shù)（如碳捕獲與封存）的配備將耗費更高的資本成本，消耗更多的能源，并且操作成本也將因此攀升。在國際競爭環(huán)境中，較之海外不采取措施的水泥行業(yè)，其成本競爭力降低。

（4）工業(yè)能源政策背景

英國長期的能源和氣候變化政策方向可能給水泥行業(yè)帶來國際競爭力風(fēng)險。不確定性降低了投資者的信心，降低了水泥行業(yè)在能源效率和低碳化技術(shù)方面重大投資案例的可參考價值。水泥行業(yè)業(yè)界建議政府將政策變化可能造成損害考慮在內(nèi)，完善鼓勵此類投資的政策。

（5）生命周期核算

了解產(chǎn)品在生命周期內(nèi)的碳排放總量，并將產(chǎn)品再碳化（對CO2的再吸收）納入評估。

（6）產(chǎn)業(yè)價值鏈協(xié)作

水泥行業(yè)的碳排放量受消費者、制造商、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、其他行業(yè)用戶具體產(chǎn)品業(yè)務(wù)需求和建筑法規(guī)的影響，因此，整個產(chǎn)業(yè)價值鏈協(xié)作將促進產(chǎn)品在生命周期內(nèi)排放較少的CO2。

（7）研究、開發(fā)和示范

脫碳新技術(shù)的RD&D是英國企業(yè)和政府共同的挑戰(zhàn)。先進技術(shù)成功的商業(yè)示范有利于將來政府和公司冒險將新技術(shù)考慮在內(nèi)進行宏觀部署。業(yè)界往往把精力投入到全球?qū)用胬孀畲蠡牡胤?，因此，英國政府?yīng)支持可能對英國有益的RD&D項目。

（8）人員與技能

英國水泥行業(yè)對能源和熱量工程領(lǐng)域新的專業(yè)技能和專業(yè)知識人才的需求越來越旺盛。目前，能源團隊的主要職責(zé)還包含了確保操作符合現(xiàn)有的規(guī)定，這分散了其提高能源效率的注意力和精力。

在本次調(diào)查中，關(guān)鍵技術(shù)小組分析了對行業(yè)脫碳和能源效率貢獻最大的關(guān)鍵技術(shù)，分析結(jié)果如下：

（1）電網(wǎng)脫碳

電網(wǎng)脫碳可以為行業(yè)整體脫碳做出顯著貢獻。政府的電力市場改革已經(jīng)推動了電網(wǎng)脫碳。目前，政府和企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是如何在推進電網(wǎng)脫碳的同時保持成本競爭力。

（2）燃料和原料供應(yīng)（包括生物質(zhì)能）

低碳燃料和原料是水泥行業(yè)低碳化的關(guān)鍵問題，生物質(zhì)能可能在此過程中發(fā)揮重要作用，但生物質(zhì)能存在可用性問題，其可用性主要受其他行業(yè)需求（例如，將生物質(zhì)能用作發(fā)電等）的影響。

（4）能源效率和熱回收技術(shù)

水泥行業(yè)可通過提高熱回收效率提高能源利用效率，并將回收的熱量用于發(fā)電。替代性融資機制將促進整個行業(yè)中改善能效的投資。

（5）碳捕獲

水泥廠可以對本廠的CO2管道和存儲基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)模的合法性作出解釋，并且，隨著碳捕獲可用性資金（外部融資）的增加，這種共享性基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模將得到擴大。另外，水泥廠在碳捕獲技術(shù)的應(yīng)用過程中還需要大量的技術(shù)突破。