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中国制造业企业距离“零碳制造”还有多远?

据统计,工业能耗占全社会总能耗的70%左右。在能源消费侧,能源总量和强度“双控”将加强,降低高耗能制造业碳排放量、实现“绿色制造”是我国实现“碳中和”目标的关键一步。


产业界,尤其是制造业的绿色低碳,甚至零碳体系建设是贯彻落实新发展理念,推进实施制造强国,加快工业绿色低碳发展的重要保障。



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制造业“实现零碳”是重中之重



制造业是中国经济增长的重要引擎,同时也是中国能源消耗和碳排放的主要领域。相关资料显示,2020年全球碳排放350亿吨,其中电力行业排放125亿吨、工业90亿吨、交通75亿吨、建筑40亿吨。其中,工业制造业的碳排放量占全球碳排放总量的近1/4,是电力之外第二大碳排放来源。



截至2021年年底,中国制造业的能耗总量以及碳排放总量在第二产业中占到2/3,在中国能耗总量以及碳排放总量中亦占到1/3。而工业作为用电大户,如果包括生产制造环节所消耗的电力,其综合碳排放比重还会继续攀升。要摆脱对传统化石能源的依赖,实现“碳中和”,除了大力发展风、光、水等可再生能源,降低电力行业的碳排放外,制造业的“碳中和”转型发展,是实现全球“碳中和”的重中之重。



中国制造业(包括生产制造环节所消耗的电力在内)的碳排放在总体碳排放量中占比始终处于60%以上,是中国最大的碳排放来源。


在提出“3060”“双碳”目标,力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值,并努力争取2060年前实现“碳中和”后,中国政府制定了钢铁、有色金属、石化化工、建材等工业制造行业“碳达峰”行动方案和路线图,并制定出台了科技、财税、金融、碳汇等一系列支持政策。


同时,各部委也修订了产业结构调整指导目录,出台了煤电、石化、煤化工等产能控制政策,加强高排放制造业产能过剩分析预警和窗口指导,并开展钢铁等行业去产能“回头看”等工作。此外,还提升了高耗能、高排放项目能耗准入标准,坚决抑制制造业高耗能、高排放项目发展,如严格落实新建、扩建钢铁、水泥、平板玻璃、电解铝等高耗能、高排放项目的产能等量或减量置换措施。


中国工业企业也积极行动,中国宝武、河钢、包钢、鞍钢等国有工业企业陆续发布企业“碳中和”行动计划,以联想集团、远景科技集团、宁德时代等为代表的优秀企业也开始在“零碳制造”领域进行有益的尝试,建立“零碳工厂”“零碳园区”等示范项目,并取得了初步成效。


全球其他国家也均制定面向“碳中和”的科技战略或计划,并加快绿色低碳技术创新。


美国的减碳政策以研发关键清洁能源和推动本土制造为特点。



工业制造过程的碳排放量目前占美国碳排放总量的近1/3,为了有效推动整个制造业的低碳创新和发展,白宫科技政策办公室启动了一项跨学科的工业脱碳研究计划,美国能源部建立工业技术创新咨询委员会(ITIAC),以制定全面降低美国工业碳排放战略,还拨款80亿美元用于区域清洁氢项目,支持清洁氢能源的生产商、潜在消费者以及应用清洁氢能源的基础设施的区域性发展。同时,投入超68亿元利用风能、太阳能和核能等无碳污染能源生产清洁氢,投入超34亿元用于清洁氢制造和回收的研发项目。


欧盟的减碳政策以领先技术、制定标准影响全球供应链为特点。



欧盟以《欧洲绿色协议》为基础,协调欧盟研发与创新框架计划“地平线欧洲”、欧盟“创新基金”等多个科学计划以重点支持气候友好技术研发和商业示范,并投入超过3400亿元支持清洁能源创新、工业转型及低碳建筑和智能交通等方面的关键技术突破和商业示范。并计划在2021年至2030年间,每年新增超2.4万亿元投资,加快向清洁能源转型。


欧洲工业界也在制造业减碳领域频频发力。比如,在钢铁和化工领域,总部位于斯德哥尔摩的瑞典钢铁公司(SSAB),与铁矿石商LKAB和能源公司Vattenfall联合,对斯德哥尔摩周边的钢厂进行燃料技术升级,使用无化石电力和氢气替代传统炼钢所需的焦煤,减少了炼钢过程中90%以上的碳排放。


日本的减碳政策以开发利用新能源、创新减排技术、发展绿色产业为主线,利用税收、财政补贴等手段引导地方政府积极参与碳减排工作,调动社会力量发展低碳经济。



日本持续投入研发经费至新能源开发利用中,在《革新环境技术创新战略》中提出投入约1.5万亿元,用以促进包括可再生能源、氢能、核能、碳捕集利用和封存、储能、智能电网等39项重点绿色技术的快速发展。在《2050年碳中和绿色增长战略》中,日本政府更进一步提出在海上风电、电动汽车、氢能等14个重点领域的的发展目标和具体的减排任务。日本工业界同样积极推进工业减排,分别在海上风电、电动汽车、氢能等14个重点领域提出了发展目标和具体的减排任务。


实现“碳中和”需要抑制传统化石能源行业的发展,但更为重要的是发展替代性的清洁能源。源于新能源具有的制造业属性,我国发展新能源有先发优势。我国可充分利用制造业优势,力争在全球绿色转型进程中实现“弯道超车”。



2

什么是“零碳制造”?



目前,何为制造业的二氧化碳零排放或者“零碳制造”,国内外尚没有统一定义。


有的定义仅指消除生产过程中的能源碳排放,有的定义是在前者基础上再加上消除原材料和零部件等的碳排放,还有的定义包括消除整个供应链以及废弃物回收处理过程中的碳排放。



此外,目前比较有争议的是,通过碳市场或者碳汇来抵扣制造业企业自身碳排放的制造,是否可以被认定为“零碳制造”。一部分观点认为这相当于“绿漂”,转移了企业的减排责任,不能被视为“零碳制造”;另一部分观点则认为由于目前工业制造业降碳难度较大,利用碳汇、绿证等市场手段也可以成为实现“零碳制造”的合理方式。


综合目前各方观点,可将“零碳制造”定义为:制造业企业通过用绿色能源、产品设计、生产制造、供应链管理、废弃物循环利用等技术创新,以及碳税、碳汇等市场机制创新方式抵减企业全生命周期内的碳排放额,实现企业向外界环境的综合碳排放为零的新工业制造方式。


“零碳制造”的内涵较为丰富,其包括产品、工厂、所属企业、产业园区、供应链、产业链以及零碳相关的评价服务体系、碳汇、固碳等机制。


为了进一步从繁杂的内涵中区隔出不同场景和不同标准的“零碳制造”,可从对“碳”的使用以及制造业的环节/场景两个维度,细分出“零碳制造”建设图谱。


“零碳制造”建设图谱


左侧是根据行为主体对“碳”的使用,主要是对技术路径和市场路径两大方向做优化。其中,技术路径包括能源结构降碳(能源结构转型)、资源增效减碳(通过技术升级、改变工艺和设备、提升能效等方式)、地质空间存碳(以碳捕集、利用和封存技术CCUS存储碳,减少排放),市场路径包括生态系统固碳(以森林固碳为典型代表)、市场机制融碳(碳交易市场、碳汇等)以及消费机制奖碳(消费者对零碳、绿色产品的消费溢价,对企业的反向鼓励机制)等。


右侧是根据与“零碳制造”相关的不同环节/场景建立的综合标准化体系,其核心是参考目前国家已有的标准绿色制造标准体系,由综合基础、绿色产品、绿色工厂、绿色企业、绿色园区、绿色供应链和绿色评价与服务七个子体系构成。如果按照PAS2060“标的物”的划分,“碳中和”可以分别从企业的“碳中和”、产品“碳中和”、活动/项目“碳中和”三个层面来推进实施。那么,“零碳工厂/园区”“零碳产品”“零碳供应链”可成为企业走向零碳之路的三个重要抓手。


左右两侧形成复杂的交叉联系,每个场景均有多种脱碳减排的建设路径。



推动建设“零碳制造”(其主体无论是狭义的零碳工厂,还是广义的零碳园区或者企业),需要根据企业所在区域政策环境、所在细分制造领域或者发展阶段、加强碳基线排查,设定减排目标,指定减排举措,因地制宜,差异化采取关键举措,推动企业形成“全产业链+全生命周期”的零碳体系。



3

企业走向“零碳制造”的路线图



“零碳制造”不能停留在概念层面,还需要国家层面给予更多的标准、法律、法规予以配套,更需产业层面越来越多制造业企业加入其中。而制定属于企业自身的“零碳制造”路线图,是制造业企业实现“零碳制造”的重要一步。


制造业企业绘制“零碳制造”路线图包括碳基线盘查、减排目标设定和减排举措设计三大步骤。



开展碳基线盘查是实现“零碳制造”的第一步,包括界定组织边界、明确温室气体种类、梳理相关活动、评估排放量。


界定组织边界是指确定企业范围,如控股或参股公司的界定等。目前常用的有三种设定组织边界的方法:“股权比例方法”根据企业的股权比例核算碳排放,“财务控制权方法”只涵盖企业有100%控制权的子公司的碳排放,运营控制方法刨除了企业享有权益但不持有运营控制权的子公司的碳排放。企业在设定组织边界时可以选择上述三种方法中的任意一种。


明确温室气体种类指企业希望包含的温室气体种类,一般参考《京都协定书》中规定的六种气体:二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫。企业可以自主确定与自身主要经营活动相关的温室气体种类计入碳排放总量。


梳理相关活动指企业需要确定应纳入碳盘查的活动种类。目前广泛采用的主要是通过计算活动数据和相应的排放因子来确定排放量的系数法。其中,由世界资源研究所(WRI)和世界可持续发展工商理事会(WBCSD)主导的《温室气体议定书企业核算与报告准则》是系数法测量温室气体排放量的公认标杆,该方法针对温室气体的核算与报告划定了3个范围。


评估排放量指通过收集企业各项活动的相关数据(如用电量),并乘以所在地区的相关排放因子,汇总得出企业的碳排放总量。


开展碳基线盘查是企业绘制“零碳制造”路线图的第一步,可以帮助制造业企业确定基准年的排放量,并为后续减排目标设定和减排举措实施打下基础。


实现“零碳制造”的第二步是设定减排目标。在设定目标时,企业需要考虑四大维度,即明确减排目标的投入决心、目标类型、目标范围和目标时间线,以确保减排目标切实可行。


确定投入决心指企业需要根据当前排放水平、投资意愿及所处行业等,确定碳减排目标的投入决心。


设定目标类型指企业需要确定减排目标以绝对目标为主还是以强度目标为主。绝对目标适用于大多数行业,为减少全球温室气体排放提供了更为直接的途径。然而,绝对目标对业务规模高速增长的企业而言颇具挑战,因此,许多企业倾向于采用强度目标(每单位经济产出的排放量,如单位产量、员工人数或产值),或同时设定绝对目标和强度目标。


明确目标范围指企业需要明确碳减排目标的覆盖范围(范围1、2、3),以及需纳入的地区和业务部门。


设置目标时间表指为保证目标切实可行,企业需要设立短、中、长期目标。


企业设定基于气候科学的碳减排目标时,有四种全球广泛采用的标准可供选择,即科学碳目标倡议(SBTi)、转型路径倡议(TPI)、X度兼容性(XDC)和中小企业气候中心计划(TheSMEClimateHub)。上述四种标准采用的减排目标设定方法基本一致,均将企业的目标水平与不同的升温情景挂钩。


设计减排举措是“零碳制造”路线图中的最后和最关键的一环。制造业企业根据自身情况和要求,设计在能源、产品、制造工艺、数字化改造、供应链协同、机制创新等方面的减排举措,并多种形式相结合实施碳减排。


在能源方面,在工厂或所在工业园区内建设风电、光伏电站、地热站等是许多制造企业尤其是新建工厂首选的一种碳减排方式。这种方式可以最大程度上实现企业所需电力和热力产生的二氧化碳零排放,如生产过程中无其他温室气体排放,可实现生产制造过程中能源端的“零碳排放”。


产品的重点减碳举措就是用“零碳”理念从产品设计源头抓起,保障产品的全生命周期的减排降碳协同增效,这包括产品的绿色设计如从源头上采用易拆解、易分类、易回收的产品设计方案,使用无毒无害、低毒低害、低挥发性有机物含量等环保原料,提高再生原料的替代使用比例和废旧材料再生比例,推动可降解包装等技术创新。


在制造工艺方面,要改进高排放、高污染的生产模式和生产工艺,通过节能降耗等方式进行精细化管理,对生产过程和工艺进行绿色改造。对生产制造过程进行碳化改造,是部分存量制造业企业的重要减排手段,如工业窑炉、锅炉、电机、泵、风机、压缩机等重点用能设备系统的节能改造,加强高温散料与液态熔渣余热、含尘废气余热、低品位余能等的回收循环利用等。


在数字化改造方面,通过制造业产业链上下游的海量信息搜集、整理、分析和可视化呈现,制造业企业可以实现改善管理能力、提质增效、节能减排的目的。根据中国信通院援引世界经济论坛数据,到2030年各行各业受益于数字技术所减少的碳排放量预计将达121亿吨,其中制造业通过数字化改造能够减少碳排放量27亿吨,减碳效果显著。


实现“零碳制造”还需要供应链上下游协同努力。尤其是对于离散制造的行业和企业,供应链长,涉及上下游产品和企业较多,再加上物流运输等配套服务,这类行业企业的“零碳制造”不仅局限于企业自身,供应链上下游的有效减碳也是实现“零碳制造”的重要组成部分。其中,龙头企业更需要承担起先锋和赋能者的责任,为供应链上下游企业提供可供参考和复制的减排最佳实践,并在此基础上形成标准、体系,影响并赋能产业内外更多的合作伙伴,实现产业链、供应链协同减排的局面。


在机制创新方面,制造业企业可以通过植树造林、直购绿电、购买绿证等方式来抵消二氧化碳的排放。对于钢铁、化工、水泥等制造企业,生产工艺本身因为不同程度地用到煤、石油等化石原料,会不可避免地产生二氧化碳,购买碳汇、绿电等方式是抵消生产制造过程中二氧化碳排放的一种途径。


通过制定科学完备的“零碳制造”路线图,以及“零碳制造”标准的进一步明确和完善,中国的工业制造业企业有望在“零碳制造”的道路上,找到成功且可以推广的“零碳”道路。





参考资料:


1.【财新智库】零碳时代的产业再造—“零碳红利”释放中国制造新动能 

2.图片来源于网络




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