衅 㿋灇瑕 䨾 㛇 武汉工业领域 碳排放达峰路径研究报告 ANALYZING CARBON EMISSIONS PEAKING PATHWAY OF THE INDUSTRIAL SECTOR IN WUHAN 落基山研究所 · 2018 年 6 月 Rocky Mountain Institute, June, 2018 TA B LE OF CONTENT 项目背景 达峰挑战与潜力 1. 摸清家底 a. 经济发展 b. 能耗与碳排放 2. 基准情景 3. 潜力初探 a. 优化产业结构 b. 加速产品升级 c. 提高能源效率 d. 低碳化能源结构 达峰路径 1. 达峰情景 2. 四大行动领域贡献 达峰行动 1. 优化产业结构 2. 加速产品升级 3. 提高能源效率 a. 钢铁行业 b. 石油化工 c. 水泥 d. 通用设备系统 e. 其他方面 4. 低碳化能源结构 达峰挑战与风险 达峰的社会经济影响 政策建议 作者：落基山研究所：陈济、Jon Creyts 、李婷、李也、Robert Mclntosh（按姓氏首字母排列） 联络人：落基山研究所：陈济 jchen@rmi.org 特别鸣谢：武汉市发改委、武汉市节能监察中心 本报告由能源基金会（ Energy Foundation）提供资助 1 2 报告摘要 EXECUTIVE SUMMARY 报告摘要 EXECUTIVE SUMMARY 研究背景 ●武汉市于 2017 年 12 月 23 日公布了《武汉市碳排放达峰行动计划（2017-2022）》 （下称“行动计 划”）。计划中提出，到 2022 年，全市碳排放将达峰，并不超过 1.73 亿吨。其中，工业领域（不含能源转 换行业、含建筑业，下同）的碳排放在2020年不超过7330万吨，2022年不超过7260万吨。 ●本研究旨在预测武汉市 2015-2030 年工业领域的碳排放，识别峰值年及峰值排放量，分析支持实现 行动计划中工业领域碳排放达峰及达峰后下降目标的可行行动领域与措施。 研究结论 如果不采取额外行动，在 GDP 按照武汉市规划目标增长的情况下，武汉市工业领域的碳排放到 2028 年才会达峰，峰值为 8930 万吨，达峰行动计划目标无法实现。2022 年工业领域碳排放将达到 8480 万 吨，比目标值高出1220万吨。 ●如采取达峰行动措施，武汉市工业领域碳排放将于 2020 年达峰，峰值为 7290 万吨，其中建筑业碳 排放约为 365 万吨。工业领域碳排放到 2022 年将降低到 7045 万吨。则达峰情景下，工业领域碳排放将 实现武汉市达峰行动计划目标。 武汉市工业领域碳排放趋势 (2015-2030) 基准情景 & 达峰情景 9000 8500 8000 7500 10% 低碳化能源结构 62% 提高能源效率 -47% 加速产品升级 75% 优化产业结构 四大行动领域对 减排空间的贡献 共节省2250万吨CO2 2020年目标值: 7330万吨 CO2 7000 2020年达峰: 7290万吨 CO2 6500 6000 5500 5000 2015 2016 达峰情景 3 2017 2018 基准情景 2019 2020 达峰情景（含建筑业） 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 基准情景（含建筑业） 4 报告摘要 EXECUTIVE SUMMARY 本研究采取的措施分为四大行动领域：优化产业结构、加速产品升级、提高能源效率和低碳化能 和中韩石化 80 万吨乙烯生产项目，后者正在进行 30 万吨乙烯 源结构。这四大行动领域的措施，在 2015-2020 年间，将累计为武汉市贡献 2250 万吨的碳减排， 项目扩建，预计2020年投产； 四大行动领域分别贡献75%、-47%、62%、10%的碳减排。具体的行动有： ● 受 中 韩 石 化 产 量 扩 大 的 影 响 ，预 计 武 汉 石 化 行 业 将 于 1 术措施带来的能源效率的提升。 优化产业结构 ● 两大碳排放源——钢铁、水泥行业的总产值比重 2015-2030 年累计下降 1.8%、1.4%，总产值绝对量依 然稳步上升； 总 ● 另一大碳排放源——石化行业在乙烯产能扩大的情况下， 等国际先进国家水平靠拢（工业增加值率每年上升2-4%）。 ● 提高能源效率 A. 武汉石化已经处于行业技术领先位置，2015-2020 年万 3 提高能源效率 ● 2025年前，各行业单位工业增加值能耗每年下降 2-4%。 元产值能耗预计可实现2%的下降； B. 中韩石化仍然可以采取蒸汽透平驱动发电机、使用替代 可以带来10-15%的能耗节约； 4 通用设备 ● 提高能源效率 A. 工 业 泵 系 统 技 术 措 施 ：更 换 更 高 效 节 能 型 电 机（每年 136.9 万吨 CO2 减排）、更换更高效节能型泵（每年 133.6 万吨 CO2 减排）、安装变速驱动器（每年 118.6 万吨 CO2 减排）、清楚管道中的沉积物 / 结垢物（每年 92.2 万吨 CO2 减 能源等技术，并积极探索应用合同能源管理等系统优化措施， 排）、使用压力开关关闭不必要的泵（每年 82.5 万吨 CO 2 减 产值比重基本保持不变， 总产值绝对量大步增高后保持稳定； A. 通用设备能效提高：空压系统、泵系统等能为武汉工业制 实现万元产值能耗5-10%的下降； 排）、修复泄漏、损坏的密封和包装（每年71.6万吨CO2减排）、 ● 战略新兴产业——医药制造业、汽车制造业、电气制造业的 造部门带来7-10%的能效节约机会； ● 但是未来武汉石化行业的碳排放仍然面临着产能扩增、产 调整或更换叶轮以使输出达到要求（每年 66.5 万吨 CO 2 减 总产值比重 2015-2030 年分别累计上升 5%、4%、4%，总产值 B. 系统优化：通过大数据、物联网等智能手段，工业制造部门 品线延伸、市场影响等因素带来的很多不确定性 排）； 绝对量快速成倍增长。 仍能节约10-20%的能耗。 2 4 加速产品升级 ● 产品升级在达峰前对达峰产生的负贡献主要是由 于钢铁行业通过延长生产链生产高附加值产品形成的 能耗和碳排放增量大于其他行业通过其他方式升级产品的碳 低碳化能源结构 ● 煤改气：2025年前，在钢铁、石化、水泥等重工业行 业，煤炭消耗量以每年2%的比例实现天然气替代； ● 煤改电：2025 年前，在医药、汽车、电气等高新制造业，煤炭 排放减量。负贡献率将在达峰后明显减低，最终成为正贡献， 消费量以每年1.5%的比例实现电力替代； 贡献率将不断上升； ● 2015-2020 年间，能源转换总计能带来 300 万吨 CO 2 减 武汉工业主要产品水平努力向美国、日本、德国 ● 2025 年前， 排量。 B. 工业空压系统技术措施：更换压缩机尺寸以满足需求 3 水泥行业 ● 水泥行业是武汉碳排放第三大的工业行业，2015 年贡献了工业部门7.46%的碳排放； 39.9 万吨 CO2 减排）、消除不适当的压缩空气利用（每年 37.3 产量，32 万吨年碳排放）；另有 3 家粉磨厂（480 万吨年产量； 万吨CO2减排）、安装压缩机定序器（每年31.1万吨CO2减排）； 115.1万吨年碳排放）； 主要行业 ● 采取一系列措施，武汉市水泥行业的碳排放将在 2019 年达峰，峰值为 407.7 万吨 CO 2。四大行动领域措施在 2015- 2020年间，将累计带来475万吨CO2减排量； ● 钢铁行业是武汉碳排放最大的工业行业，2015 年 炉余气余热利用（每年4.7万吨CO2减排）、蓄热式燃烧器（每 贡献了工业部门 47.65% 的碳排放，未来也将持续占据 年 4.5 万吨 CO2 减排）、热轧轧线过程控制（每年 2.0 万吨 CO2 A. 湖北亚东水泥厂技术措施：用立式辊磨机代替球磨机 工业碳排放第一位的位置； 减排）、安装润滑系统（每年 0.7 万吨 CO2 减排）。这些技术对 （每年 3000 吨 CO2 减排）、高压辊压机配球磨机（每年 2800 吨 ● 如果不采取措施，钢铁行业碳排放在 2022 年前不会达峰， 于武汉钢铁行业都是经济有效的； 而是会持续增长，到2030年前趋于稳定； ● 如采取以下措施，武汉市钢铁行业的碳排放将在 2020 年 B. 系统优化：利用大数据、物联网等的整体系统管理优化， 可以带来10-15%的能源节约； 品比重；提高生产流程能效；生产过程煤改气。四大行动领域 2 措施分别会为钢铁行业带来 1377 万吨、-736 万吨、984 万吨、 年间，将累计带来 1840 万吨 CO2 减排量。主要达峰措施包括： 控制钢铁总产量，特别是粗钢产量；提高钢铁深加工高端产 ● 能效提高 CO2 减排）、低温余热回收发电（每年 2800 吨 CO2 减排）、使用 替代能源（每年5000吨CO2减排）； B. 武汉亚鑫水泥厂技术措施：用立式辊磨机代替球磨机 （每年1700吨CO2减排）、低温余热回收发电（每年800吨CO2 达峰，峰值为 3015 万吨 CO2。四大行动领域措施在 2015-2020 石化行业 ● 石化行业是武汉碳排放第二大的工业行业，2015 减排）、校正主管线分配管道中的过度压降（每年 41.1 万吨 产量，105.8 万吨年碳排放）、武汉亚鑫水泥厂（ 134 万吨年 ● 如果不采取措施，水泥行业碳排放在 2022 年前不会达峰， A. 技术措施：烧结余热回收（每年 12.1 万吨 CO2 减排）、转 CO2 减排）、按照需求要求进行空气处理（每年 42.9 万吨 CO2 CO 2 减排）、通过压力优化 / 控制 / 存储消除人工需求（每年 在不同的行业，四大行动领域对碳减排贡献各不相同，达峰前后也会有所变化。 钢铁行业 （每年 49.7 万吨 CO2 减排）、安装变速驱动器（每年 46.8 万吨 ● 武汉现有两家水泥厂——湖北亚东水泥厂（ 482 万吨年 而是会持续增长，2030年前趋于稳定； 1 5 2021 年达峰，达峰后碳排放下降的主要驱动力是节能减碳技 E. 系统优化：利用大数据、物联网等的整体系统管理优化， 减排）、使用替代能源（每年1400吨CO2减排）； C. 粉磨厂技术措施：用立式辊磨机代替球磨机（每年 经济成本和社会影响 ● 在工业领域采取达峰行动可能对就业环境带