国外双碳政策梳理与技术现状研究

国外双碳政策梳理与技术现状研究I知领报告2021年李春萌冶金工业信息标准研徐亮冶金工业信息标准研 13 21 25 29 i届一般性辩论大会上，习近平总书记力度，采取更加有力的政策和措施，值，争取在2060年前实现碳中和”。在全球低碳发展的背景下，习近平总书记的承诺为全球应对气候变化及钢铁工业绿色低碳发展明确了方向，工钢铁、化工是我国国民经济的重要基础产业，是建设现代化强国的重要支撑，也是实现绿色低碳发展的重要领域。钢铁、化工的碳排放绝大部分来自生产过程中的直接排放，无论是应对全球气候变化，还是支撑中国制造高质量发展，都需要加快低碳转标约束下，要尽早达到碳排放峰值，并为最终实现碳中和而持续推动深度降碳。推进钢铁、化工以及制造业碳达峰进而实现碳中和工作是关系到行业长期健康发展的系统工程，需要全行业及全社会的共同努力，这将是一本报告的撰写，旨在充分发挥中国工程知识中心信息资源、技术与人才优势，准确把握重大战略相关领域科技发展方向，做好国家重大战略的服务工作，为行业提供集成的、全方位的学科化、专业化、个性化的综合信息服务。提供国外双碳政策与技术发展跟踪和深度分析，同时为我国钢铁、化工领域双碳工作提供一定可借鉴的经验。从信息情报角度，为我国重大战略领域科技发展接轨国际水平发挥助推作用。通过为重大战略领域大型企业集团，提供全面、有效、专本报告采用的研究方法是文献调研分析法与案例分析法。通过文献计量分析工具和专利分析工具，检索美国、欧盟、日本等国外大型化工和钢铁工业的行业政策，低碳技术发展的相关科技论文和专利等技术文献，进通过梳理国外碳中和战略、政策体系、技术进展，得出以下可以支持我国钢铁、化工领域双碳工作稳步推太阳能等清洁能源在钢铁与化工行业的使用规模。政策方面，制定工业脱碳科技创新专项行动计划，构建清洁工业市场机制，配套跨价值链的协调政策，加强国内和国际协同合作，参与全球工业脱碳网络构建等，都将有利于我国钢铁、化工行业的双碳工作国外碳中和战略、政策体系现状1.国外碳中和战略、政策体系现状二氧化碳排放导致的温室气体过度排放带来的全球气候变暖问题已成为不争的系列关于“双碳”的政策措施，旨在促进节能减（58.84亿吨自此之后，其二氧化碳排放量总体呈下降趋势，在全球排放量工厂中温室气体的排放，该法案一直沿用至今。1973年石油危机之后，美国国会和联邦政府相继出台了一系列促进清洁能源发展的法律法规，主要有《1978年大气洁净法案》是《1977年大气清洁法案》的修正案，主要目的是减少大气11国外碳中和重点工业领域技术现状大大增加，国际社会在应对气候变化的问题上有可能将遏制温室气体排放继续增长的态势。2008年确定了以总量减排方式为美国设定了温室气体减排的具体目标和时间表，计划到2020年把美国的温室气体排放22国外碳中和战略、政策体系现状《清洁能源革命与环境正义计划》目标在于确保美国在2050年之前实现100%施与公平清洁能源未来计划》对原始气候计划进行了更新，提出到2035年实现的行政命令》将应对气候变化上升为国策，明确提出“将气候危机置于美国外交政策与国家安全的中心”。拜登新气候计划旨在发动一项全国性的努2021年美国政府宣布重返巴黎协定，制定一系列行业措施应对气候变化并推动碳中和进程，承诺到2050年实现“碳中和”。国际上基本都比较欢迎美国公33国外碳中和重点工业领域技术现状2017年，RGGI参与州计划在2020-2030年间将电力部门二氧化碳排放量缩减44国外碳中和战略、政策体系现状交易量骤降而“名存实亡”，于2010年被洲际交易所收购。但从2003年成立到55国外碳中和重点工业领域技术现状氧化碳排放量达到峰值，为46.56亿吨，此后二氧化碳排放处于缓慢下降趋势。统（EUETS）是欧盟应对气候变化政策的有效减少碳排放的关键工具。该体系66国外碳中和战略、政策体系现状生产提供投资，满足欧盟国家对清洁氢能的需求。虽然欧盟近期推出了“公平过提出的《欧洲绿色协议》的核心部分，将2050年达成“气候中和”规定为具有法措施以及成员国措施的评估、公众参与、授权立法的制定以及对《2018/1999条77国外碳中和重点工业领域技术现状除下一年的减排配额。这样的交易制度可确保以低成本发放配额总量合计配额20.58亿超过实际排放吨二氧化碳，绝大减排气体：二氧化量，使碳排放权价格额碳，免费配额的比减排范围不断入碳储存概念以拍卖作为默认分配配额的方法（约占拍卖配额总量的则适用于免费配额由国家分配改为欧盟统一制有的免费分配方式向拍卖形88国外碳中和战略、政策体系现状排放配额的总数以每年1.74%的速度万吨二氧化碳）降用抵消机制更际社会在应对全球气候变化问题上进行国际合作的一个基本框架。如今，已有公约》第一次缔约方大会的授权（柏林授权缔约国经过3年谈判，于1997正式运行，林业碳汇市场将不断发展，林业碳汇为减少因使用化学能源的温室气体排放，1997年《关于促进新能源利用措99国外碳中和重点工业领域技术现状得通过并实施，将使日本环境领域的市场规模从2006年的70万亿日元增加到国外碳中和战略、政策体系现状将研发税收减免额度从企业税额的25％提高到30%将氢能源评估为无碳能源，建立可将氢能源评估为无碳能源，建立可在全国范围内建立可再生能源并网根据《防止海洋污染法》等，明确放置大型风力涡轮机的“浮体”安全民用蓄电池寿命的性能标签的开发易在碳排放上限确定的基础上，通过通过国际合作，以确保与不愿采取国外碳中和重点工业领域技术现状措施应对全球变暖的国家的国际贸易国外碳中和重点工业领域技术现状2.国外碳中和重点工业领域技术现状利用可再生能源氢的氢能炼铁等未来系统。采用CCU和无二氧化碳氢基炼铁的钢铁行业的工艺流程，主要是短流程，氢能炼钢碳排放被捕集技术（包括CCS来自大约30家综合钢铁厂，这些工厂生产的钢铁几乎占到了欧洲钢铁总量的三国外碳中和重点工业领域技术现状其余的钢铁企业则主要采用电炉短流程工艺，电炉短流程工艺受制于废钢的可获得性，无北海油气田，或者用作燃料或生物质。其主要工序包括燃烧后/燃烧前捕集和压国外碳中和重点工业领域技术现状成“直接还原铁”（DRI或海绵铁而不使用焦炭这样的碳还原剂。竖炉是一种利用气体还原剂制造DRI的炉型。操作温度可以很低，在800℃左右。然后将路的过渡技术，它也可以以“热压铁”（HBI）的形式装入高炉，这是一种高质量方法和HYL工艺。不过，氢气直接还原炼钢技术的发展很大程度上依赖氢能经济，氢气产量必须达到规模化，并且要求成本更国外碳中和重点工业领域技术现状发展。Car-bon2Chem项目是利用钢厂废气中含有的化工原材料，比如以一氧化化石原料。因此，Car-bon2Chem不仅可转化钢厂废气中的二氧化碳，同时也节省了生产此类合成气体的碳资源使用量。2018年9月份，蒂森克虏伯森克虏伯宣布，目前全世界大约有50家钢厂符合济团体联合会的加盟团体制定了环境自主行动计划（全球变暖对策确定针对国外碳中和重点工业领域技术现状年温室气体排放相比2013财年减排26%的目标，到2050财年减排80%的长远目标。遵照《巴黎协定》，2018年日本铁钢连盟提出2100年挑战“零碳钢”的目进行开发：1）减少二氧化碳排放；2）二氧化碳分离和回收；3）二氧化碳循环参与环境和谐型炼铁工艺技术开发项目COURSE50：该项目旨在通过开发在高炉炼铁还原过程中使用氢气的技术和采用化学吸收法以低成本分离和回收国外碳中和重点工业领域技术现状程零排放的技术，包括使用氢气还原炼铁技术、以及CCS、CCU技术。氢还原产对氢气的一个重要要求是稳定的低成本供应。此外，实施CCS除了需要开发“零碳钢”，不仅要开发与钢铁行业相关的技术，还需要开发社会公共基础技术，二氧化碳捕集与封存/利用技术等。国外碳中和重点工业领域技术现状冶炼技术，并将其作为国家核心产业技术加紧研发。其中，“以高炉副产煤气制备氢气”和“用替代型铁原料电炉炼钢”两项关韩国的氢还原冶炼技术研发计划在2017-2020年进行实验室开发，在2024该技术开发课题由韩国金属材料研究合作社（KOMERA，韩国钢铁协会研项目。为减少钢铁工业的CO2排放，该项目计划在高炉（第一部分，浦项钢铁元）三大领域分别进行技术开发。其中，第一部分的关键技术为氢气应用技术，国外碳中和重点工业领域技术现状事实上，关于2030年温室气体减排目标，韩国工业部也意识到了现实的问题，并公开表示，政府将根据项目的成败与否，对2030年的减排目标进行调整，同利用生物质为目标的研究，正在启动名为低排放综合炼钢工艺（ISP）的项目。试验厂。这是澳大利亚力拓公司开发的HlsConverterFurnace）的发展型。已经在试验厂进行了5次试验，2020年实现商俄罗斯主要钢铁制造商对钢铁用煤的依赖意味着其将无法尽快停止使用煤耶弗拉兹目前的环境战略目标是吨钢二氧化碳排放量不超过2吨（2019年2020国外碳中和重点工业领域技术现状通过在俄罗斯、加拿大和美国的电弧炉（合计产能300万吨/年）中增加废将其用于其他作业。此举减少了4万吨二氧化碳当量。NTMK还开始利用转炉NLMK计划投资4.2亿美元到2023年在俄罗斯西部的新利佩茨克钢铁厂启该公司还正在投资研究在炼钢过程中使用氢气以及领域积极努力，从而实现绿色钢铁生产。NLMK希望欧盟制定的碳边界调整机制（CBAM）是基于每家公司的排放量，而不是基于特定地区的平均排放量。NLMK表示，对于钢铁的竞争性产品，如铝、混凝土和聚合物等，应收取相同实施的减少或吸收排放量的所有项目。2121国外碳中和重点工业领域技术现状本次专利分析，利用orbit数据库中的高级检索和语义检索功能，通过梳理低碳领域相关IPC/CPC分类号，以及低碳清洁能源相关关键词，并结合语义检到2021年10月15日的专利进行了检索，得到钢铁工业领域碳中和相关专利下图中给出了国际低碳钢铁工业技术专利逐年申请的数量，统计时间为公开具有一定迟滞性，2020年和2021年部分专利2222国外碳中和重点工业领域技术现状申请人国别统计可以看出该国在相关领域从事研究的活跃度以及技术研发实力。下图统计了不同国家/地区/组织碳中和技术领域专利的申请数量，其中中其中美国和日本在2001年率先引领了低碳钢铁工业技术的研发探索，并且有了成为全球粗钢产量第一的国家，同时从2010年起，加大了对于低碳技术的研发2323国外碳中和重点工业领域技术现状2424国外碳中和重点工业领域技术现状源之一。根据国际能源署数据，2018年全球生产初级化学品直接产生的二氧化将会持续增长，二氧化碳排放量会在几年内达到巅峰后随之开始下降，预计到2030年，二氧化碳排放将降至目前水平的90%左右。从重点区域来看，欧洲属于化工行业比较发达的区域，2020年欧洲化学品行业的碳排放量占欧盟排放交2525国外碳中和重点工业领域技术现状场份额有很大可能提高。整体来看，碳中和将利好开发利用、改善生产工艺流程、生物质燃料、绿色制氢、C美国化工行业的碳减排之路包括CCS/CCUS项目的开发建设，以及化工企业的一系列碳减排计划与举措。目前美国的CCS/CCUS项目数量占全世界的一售商之一，在全球共有21家炼厂，2020年炼油能力总计达到2.39亿吨/年，其品约2.45亿吨，其中汽油、石脑油为9970万吨；煤油、柴油为8755万吨；航从2000年起，埃克森美孚陆续通过开发应用热电联产装置、全球能源管理2626国外碳中和重点工业领域技术现状欧盟的碳减排之路也包括CCS/CCUS技术、化工企业的一系列碳减排举措等：欧盟的CCS/CCUS等项目的建设依旧停留在沿海地区，导致内陆地区度所导致。截至2020年底，欧洲有13个商业CCUS项目正在运行，其中爱尔即到2030年，将二氧化碳排放量显著减少25%（以2018年为基准到2050量。由于收购了索尔维聚酰胺业务，巴斯夫的二氧化碳排放量相比2019年有所能源，一套生产装置的副产品也可用作其它装置的原料。2020年，巴斯夫热电联产及综合能源一体化体系“Verbund”帮助减少了620万吨的碳排放。能源项目生产的绿色清洁电力。此外，巴斯夫与瑞典国有能源供应商Vattenfall达成一项大型交易：巴斯夫收购了荷兰创纪录的海上风电场项目HollandseKust2727国外碳中和重点工业领域技术现状提升能源利用。目前巴斯夫全球大多数生产装置都在进行数字化升级，至少有巴斯夫的一系列碳减排举措不仅为欧洲各大化工企业起到了良好的表率作还将是日本首家以生物碳氢化合物工业规模生产可再生料，从2021年晚些时候起取代大阪裂解装置使用的部分化石原料。不过，该公造工艺创新和业务组合转型，特别是制氢技术和二氧化碳吸附/利用技术，有望2828国外碳中和重点工业领域技术现状能小组，制定到2050年实现碳中和的计划。近期，住友化学宣布，将推动有关划引入了内部碳定价(ICP)系统。帝人公司表示，将通过ICP机制量化二氧化碳日本化工行业在CCS/CCUS方面由于地理条件限制的原因，没有可用于二2020年，日本政府宣布了2050年净零排放的目标。同年，议会通过了成长近几年来日本政府已经将CCUS的研究重点逐步从碳捕集转移到二氧化碳2929国外碳中和重点工业领域技术现状下图中给出了国际碳中和化工领域专利逐年申请的数量，统计时间为2001球碳中和化工技术领域专利申请数量整体呈现增长趋势，其中2001-20123030国外碳中和重点工业领域技术现状优先权分析通常能够获知某个国家或地区在相关下图中统计了不同国家/地区/组织化工领域碳中和技术优先权专量，其中中国大陆专利数量最多，达到112005件，下图中汇总了不同国家/地区或组织化工领域碳中和技术的优先权专利逐年申请状况，图中数据显示，2001年，日本在碳中和技术领域优先权专利接近三千项，美国为695项，德国同期为320项，中国大陆则仅为236项，此后在对缓慢。2011年以后，中国在碳中和化工3131国外碳中和重点工业领域技术现状请数量大幅度攀升，2016年以后远远超出其他各国优先权专利申请数量，显示数据显示