16

电力部门以外的行业案例分析：工业、交通运输业、建筑业和农业

能源体系的碳中和路径相对比较明确，基本路径就是进行电气化改造、使用新能源电力、对不能实现电气化的使用绿氢等。在该部分中，我们将简要为大家介绍工业、交通运输业、建筑业和农业部门实现碳中和的路径。

1． 工业部门工业过程的排放是指在工业生产过程中，以非获取能源为目的的化学反应产生的温室气体排放。IEA测算，2020年中国工业部门在能源体系二氧化碳排放总量中的比重为36％。在2060年剩余的工业排放中，大约80％将来自重工业。

工业领域的碳中和路径主要包括淘汰落后产能、调整产业结构、提高能源效率、提高电气化水平等：

• 钢材、水泥、平板玻璃、原铝等行业既是高排放行业，又是产能严重过剩的行业。在碳中和背景下，这些高排放产业的落后产能毫无疑问是应当最先退出的产业。

• 工业领域将从局部节能、个体节能向过程节能、系统节能转变。我国的工业正从自动化迈向智能化，基于数字孪生、5G、大数据、工业互联网等现代信息技术的工业体系将使整个工业领域的能效提高15％以上。

• 蒸汽作为良好的热能载体，广泛应用于造纸、纺织、食品、化工等行业。目前蒸汽的生产方式大部分是以化石能源为主的燃煤和燃气锅炉，极少部分锅炉以生物质颗粒为燃料，其中燃煤蒸汽锅炉的煤耗占我国煤炭消耗的25％左右，是近期需要重点淘汰和改造的对象。

另外一个不可忽视的减排途径是CCUS。CCUS在工业减排方面具有至关重要的作用，特别是在水泥和化工生产行业。IEA测算，在水泥和化工行业中，CCUS对2060年相对于2020年的二氧化碳减排总量的贡献比重分别高达33％和13％。 2．交通运输根据IEA测算，中国交通运输部门占2020年中国能源体系二氧化碳排放总量的8％，目前中国交通运输部门约95％的终端能源需求仍由石油产品和天然气满足。中国要想在交通运输部门实现承诺目标情景中减排90％的目标，将需要在政策方面大力做好协调努力，推动低碳技术在各种交通运输方式中普及，并确保交通运输系统尽可能高效运作（例如，利用数字化技术使不同交通运输方式之间的衔接尽可能简单无缝，并简化物流）。

  a． 公路运输

IEA指出，在承诺目标情景（APS）中，终端用能的电气化和低排放燃料生产的电气化合计将贡献从现在到2060年期间二氧化碳减排量的13％，这部分贡献中约有35％来自交通运输部门，主要是通过电动车的普及来实现。

因为当前储能技术的能量密度还不够高，对于需要跑长途的大型货车和铁路运输情景，短期内可以通过使用生物柴油、生物煤油等途径快速减排；长期来看，推广使用氢能燃料电池来供能势在必行。

  b． 航空业

航空领域因为对载重要求较高，所以当前能量密度的化学电池不能作为主要的能量来源，可以考虑氢能动力、生物燃油等混合燃料代替航空煤油。生物燃油等代替航空煤油的方案的优势在于不需要对飞机进行大规模改造，是较为经济可行的替代技术。在2021年，有超过35万架次的商业航班使用了这种混合燃料。

  c． 航运业

目前船舶的主要燃料仍是柴油和残渣燃料。船舶燃料的脱碳化进程可以参考道路运输，即从长期终局来看，小型船舶将采用化学电池提供动力，大型船舶采用氢燃料电池提供动力。不过在此之前，可以先探索以柴油驱动转向以天然气驱动。在2025年之前，中国将在长江干线建立45个LNG加注站，用以支持船舶“油改气”。

在“气改电”方面，中国的电动船舶技术比较领先。在2017年，中国建成了世界上第一艘千吨级纯电货船。2021年7月，中国建成了全球最大的纯电动邮轮。

3． 建筑业根据IEA测算，建筑部门占2020年中国能源体系二氧化碳排放总量的5％，其中约25％来自该部门的直接用能，75％来自间接用能（使用化石燃料提供热力和电力）。2020年，在全国范围内，空间采暖和水加热占最终建筑能源消耗的近60％，其次是烹饪（14％）、电器和设备（14％）、空间制冷（7％），以及照明（5％）。

在承诺目标情景中，建筑物用能加速电气化是建筑减排的主要推动力。2025年后直接使用的化石燃料将会减少，2060年完全淘汰。届时超过一半的空间采暖需求总量将由电热泵满足。另外，到2030年，电力在烹饪用能中的比重将几乎翻一番，达到15％左右，而2060年将达到50％。太阳能热力和地热能的贡献份额也将大幅提升，2060年二者在终端能源消费中的比重合计将达到15％左右。

建筑物用能的上述转变主要是通过使用既有技术来实现的，如热泵、高效建筑设计和材料，以及可再生能源，不过仍然需要逐步提高相关性能。从现在到2060年的建筑部门减排量中，将有约三分之二是由目前已经成熟或处于早期应用期的技术贡献的。其余部分将来自目前处于示范和原型阶段的技术，这些技术主要在2040年之后发挥作用。最需要创新的领域包括：在寒冷气候和多户建筑中提高加热设备的运行能效、部署需求侧响应、储能与建筑一体化、平衡电网，以及气候友好型高效制冷设备。

4． 农业农业活动产生的碳排放主要来自动物肠道发酵、动物粪便管理、水稻种植、农业土壤的排放等。

• 动物肠道发酵的通俗说法就是反刍类动物打嗝和放屁。因为排放源过于分散且随时都在移动，通过甲烷收集设施收集处理这些温室气体并不现实。目前可行的方法包括：

• ·    添加特殊的饲料添加剂，减少动物消化时甲烷的产生；

• ·    减少牛羊等反刍类动物的饲养，相应的肉类蛋白质通过更低排放的鸡肉或者鱼虾类代替，或是研发低成本的人造肉技术；

• 动物粪便管理主要是家畜粪便在露天环境中的甲烷排放，主要来自小型养殖场和农村家畜的散养。减少此部分的碳排放主要是通过支持规模化养殖，以及加强户用沼气的建设和维护来实现。

• 水稻种植产生的碳排放减少的方法是大力推广水稻旱种技术，既能节水又能减少碳排放。

• 农业土壤排放在整个农业领域的排放最多，主要来自化肥及其他有机肥的氮氧化物释放。特别是在中国，过度施肥造成了大量不必要的农业土壤碳排放。要解决这个问题，需要加强对农民的科普教育，大力推广测土配方施肥。

       原文标题 : 碳中和：能源技术新革命｜深度研报