我国水泥行业绿色低碳发展的进程和下一步工作建议

近二十年来，我国水泥市场需求持续快速上涨，2020年熟料产量规模达到历史最高值15.8亿t，水泥产量达到23.8亿t，行业CO2排放量高达13.6亿t，占全国碳排放总量的13%以上。作为CO2排放大户，国家碳达峰、碳中和目标的提出对我国水泥工业产生深远影响，控制水泥产量规模和实现水泥生产应用过程的绿色低碳转型，是我国践行生态文明理念、如期实现“双碳”目标的重点工作之一。进入“十四五”以来，国务院、国家发改委、工信部、生态环境部等相继发布了《“十四五”节能减排综合工作方案》《“十四五”工业绿色发展规划》《“十四五”原材料工业发展规划》等政策文件，对水泥行业绿色低碳发展做出了一系列工作部署，充分展现了政府层面推进水泥行业转型升级的决心和力度。1、水泥行业绿色低碳转型进展1.1能效水平持续提升行业平均能耗水平方面，熟料综合能耗由2016年的117kgce/t下降到2022年的107kgce/t，降幅达8.6%。当前我国水泥（熟料）单位产品能耗指标已处于世界先进水平。能源消耗总量方面，2020年以后，随着熟料产量的下滑和单位产品能耗的持续降低，水泥行业煤炭和电力消耗量均出现明显缩减。初步统计，2022年全行业生产用煤炭消耗约1.4亿吨标准煤，生产用外购电量约1 130亿kWh（不含水泥窑余热发电量），分别比2020年下降12%、11.5%。2020年不同国家每吨熟料用于热能的能源消耗对比（国际能源署数据）见图1。图1不同国家每吨熟料用于热能的能源消耗对比（GJ/t）1.2碳减排工作成效显著碳排放强度方面，随着近年来国家对重点行业节能降碳要求的趋严，全行业以提升能效和能源替代为主流的技改工作扎实推进，推动单位产品（尤其是熟料）碳排放强度不断降低。目前，我国吨熟料生产的平均CO2排放量已由2015年的0.87t下降至2022年的0.84t。碳排放总量方面，2022年水泥行业CO2排放约12亿t，与2020年相比减排约1.6亿t。减排的主要动力是熟料产量的显著下滑。另外，单位产品碳排放强度的降低也有一定贡献。“十三五”以来我国水泥行业碳排放量趋势见图2。图2“十三五”以来我国水泥行业碳排放量趋势1.3污染物排放减量明显进入“十三五”后，我国水泥行业以中央环保督察为契机，不断提升污染物排放控制标准，各地政府也相继通过出台严苛的地方标准、支持政策及处罚措施等手段，加快推进水泥行业超低排放改造工作。目前多数水泥企业大气污染物排放强度低于2013年12月生态环境部发布的《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915—2013）。2022年，我国水泥行业NOx（氮氧化物）排放量87.5万t，SO2排放量16.7万t，颗粒物/烟粉尘排放量25.4万t，分别比2020年减排12.6万t、2.4万t、5.4万t。1.4绿色低碳技术不断推广近年来，水泥行业重点围绕加大技术改造力度、推进产业结构调整、寻求清洁能源替代等方面发力，推动行业向低碳化、智能化方向发展。目前，生料磨改辊压机节能改造、预热器节能降阻改造、篦冷机节能升级改造、水泥磨辊压机节能升级改造等相对成熟的节能降碳技术逐渐普及应用；新型低碳胶凝材料、水泥窑炉烟气CO2催化转化利用等节能降碳新技术的应用示范进入实质阶段；数字工厂、智慧物流、无人驾驶、数字矿山、AI窑磨专家系统等智能化技术应用比例不断提升。2、行业面临的问题和挑战近年来我国水泥行业绿色低碳转型发展虽取得了令人瞩目的成绩，但也面临着越来越严峻的挑战。2.1产能过剩态势愈演愈烈自“十二五”以来，尽管我国淘汰落后和化解过剩水泥产能超过4亿t，但水泥行业供需失衡的态势并没有出现根本性扭转。据中国水泥协会统计，水泥行业2022年熟料设计产能约18.4亿t/a，实际产能高达20亿t/a以上，以实际产能测算的产能利用率仅为65.7%左右，比2021年下降6.8个百分点。水泥产能过剩愈演愈烈的原因包括：一方面，受房地产开发和基础设施建设日趋饱和、国际国内经济持续下行等形势影响，国内水泥需求已进入下行通道，且未来水泥需求持续下滑概率不断增大；另一方面，减量置换政策在执行中存在诸多乱象，部分企业受到近年火热市场形势的影响，积极投建水泥项目，甚至在产能置换中进行各种违规操作，加之部分地区行业管理部门监管不严，导致产能置换后实际熟料产能不降反增。据不完全统计，2022年行业熟料产能比2020年增长了1 000万t/a左右。2.2利润下滑掣肘绿色转型近几年来煤炭和电价大幅上涨，同时，针对水泥行业的能耗、安全、环保、碳减排要求不断提高，倒逼水泥企业不断加大技改投入，以上主要因素显著推高了水泥产品制造成本；而另一方面，越来越严峻的产能过剩形势带来产品价格的下行压力。2022年，水泥行业利润额由2020年的1 833亿元下降至686亿元，吨水泥利润由77.10元下降至32.39元，反馈出行业盈利能力的剧烈滑坡，行业经济运行不断承压。“十三五”以来水泥行业经济运行情况见表1。预判未来走势，随着“双碳”工作的推进和生态文明理念的深入贯彻，水泥企业不仅需要加大生产线的节能降碳、超低排放技改资金投入，还将面临碳交易带来的生产成本提升。在效益持续下滑的悲观预期下，企业的绿色低碳转型将面临更大资金压力。表1“十三五”以来水泥行业经济运行情况2.3节能降碳空间逐渐收窄十余年来，我国水泥行业通过各项转型发展策略的实施，工艺、装备、节能、环保均已在全球达到较先进水平。随着节能降耗和终端排放上的不断挖潜，依靠技改升级可提升的空间越来越小。回顾既往工作成效，2020年我国水泥行业熟料单位产品综合能耗为108kgce/t，相比2016年的117kgce/t下降了9kgce/t，降幅达7.7%。但2022年熟料单位产品综合能耗为107kgce/t，2021、2022年期间仅下降1kgce/t。《“十四五”原材料工业发展规划》提出：“十四五”期间水泥产品单位熟料能耗降低3.7%，测算的吨熟料综合能耗需下降4kgce，但以实际进展来看，目标的如期实现很有压力。3、下一步的工作开展建议从国家发展大局看，“十四五”和“十五五”是我国深入打好污染防治攻坚战的关键期，也是实现工业领域碳达峰的窗口期。作为在全国工业领域排碳量前三、建材领域排碳量第一的水泥行业，减污降碳是行业在这一时期内不可懈怠的重要工作。以笔者在水泥行业工作多年的经验总结，对未来十年水泥行业的绿色低碳发展提出建议如下。3.1深化行业结构调整目前，我国水泥市场的供需矛盾日益突出，行业竞争不断加剧，缓解产能严重过剩形势成为解决行业困境的首要任务。重点工作包括：坚定供给侧结构性改革主线，以末位淘汰等方式有序引导落后产能退出；从严落实“错峰生产”和“产能置换”政策，国家层面抓紧制定错峰生产实施细则，严肃查处批小建大、虚假置换、重复置换等违规置换行为；加大力度整顿市场竞争秩序，严惩恶性竞争、市场垄断等行为，重塑企业家信心与市场预期。3.2推动能源结构转型降低化石能源使用率，并建立起相应的支撑体系。一方面，深入挖掘替代燃料的应用潜力，推动固废预处理和垃圾衍生燃料（RDF）生产技术尽快走向成熟与标准化；另一方面，鼓励企业加快建设分布式光伏发电，逐步增强绿电自给能力。3.3推动技术结构优化升级鼓励企业结合自身实际，以“一企一策”原则制定技改方案，从提高系统效能、关键设备升级改造入手，提升产线用能效率，争创能效标杆企业。同时，鼓励企业通过信息系统的综合应用，实现生产线的数字化“双碳”管控，提升节能降碳效果。3.4水泥的集约化、精细化使用减少水泥产量对行业降碳具有立竿见影的效果。一方面，可通过提高水泥利用效率、提升建筑寿命等路径减少对普通水泥的市场需求；另一方面，提升砂石生产整体技术水平，严格控制砂石骨料生产质量，可显著减少混凝土中的水泥用量。据调研，部分企业通过改善砂石骨料质量，已将C30混凝土的水泥用量降至150~180kg/m3。3.5绿色低碳关键技术产业化攻关围绕可再生能源、储能、氢能、CCUS、碳汇等领域强化科技攻关，争取“十五五”末绿色低碳关键技术，如水泥窑炉烟气CO2捕捉