近日，发改委等五部门联合印发了《工业重点领域能效标杆水平和基准水平（2023年版）》，意味着工业领域将加快节能降碳步伐！

工业领域碳排放现状如何，排放来源哪里，有哪些降碳路径，在降碳过程中又面临哪些挑战？今天的文章将为大家详细解读以上问题。

01工业碳排放来自哪里

根据丁仲礼副委员长领导的团队所做的研究，目前我们国家的碳排放大概是100亿吨，其中排在第一位的是电力，其次是工业，占了39%。

如果将工业进一步细分，大体上可以分为钢铁、有色、化工、建材这四大块。工业为什么会排放这么多二氧化碳呢？下面，让我们一同追寻工业的碳足迹。

▲ 吨钢CO₂排放1.8-2.2t

首先是钢铁行业，炼铁的过程可以理解为把三氧化二铁（Fe₂O₃）里面的氧去掉，然后得到金属铁。传统的高炉炼铁方式是用碳跟氧结合，这样就会产生二氧化碳。

按照方程式的理论计算，每吨铁的二氧化碳排放大概在1.18吨。但制作钢铁的实际过程比这个复杂的多，是一个很长的流程。

像上图所显示的，我们炼铁需要1600度的高温，升温通常需要通过碳加热来实现，所以实际上会多消耗一些。高炉炼铁的这个过程可能需要排放1.3吨，但我们还要做些原料准备，还要进行转炉炼钢等，所以一吨钢的总体碳排放量就达到1.8-2.2吨。

▲ 吨铝CO₂排放16.6t

再来看看有色，有色的碳排放主要是由电解铝造成的，电解铝的过程其实也是把氧化铝（Al₂O₃）中的氧去掉。这时候仅仅靠碳就不够了，还需要电，整个过程的理论电耗大概在6300度左右。如果按照图中的公式进行计算，理论上说制作1吨铝可能需要排放7.6吨的二氧化碳。

与钢铁一样，它是一个很长的流程，实际的二氧化碳排放在16吨左右。

▲ 吨熟料CO₂排放 0.89t

建材中最重要的是水泥。烧水泥的过程基本上就是氧化钙（CaO）跟二氧化硅（SiO₂）反应生成硅酸钙。从方程式上看，其实没有二氧化碳的参与，但氧化钙的生产过程会放出二氧化碳。所以按照方程式计算，碳酸钙分解氧化钙的过程大约会排放0.53吨的二氧化碳。根据这个流程，1吨水泥熟料烧下来大概会排放0.9吨二氧化碳。

接下来看化工，化工的产品特别多，所以我以合成氨为例和大家介绍一下。为什么选合成氨？因为我认为它是对人类影响最大的化工产品。由于合成氨的发明，我们的粮食产量得到大幅增加。

▲ 左图：中美化肥使用量与粮食总产量对比

左图中的红线代表着我国的粮食总产量。在过去的几十年里，它差不多翻了3倍，其中合成氨功不可没。合成氨也得过3次诺贝尔奖，它的开创者哈伯被认为是“从空气中发明面包的魔术师”。

▲ 合成氨碳排放

合成氨的化学反应看起来比较简单：氢气加氮气生成氨，所以这个方程式里面也没有二氧化碳。但是制造氢气的过程会产生二氧化碳，我们一般把这种氢气称为灰氢。

按照方程式来看，制造1吨氨气需要排放二氧化碳1.9吨。虽然方程式很简单，但是合成氨的过程非常复杂，最终我们可能需要排放4-5吨的二氧化碳。

02工业领域降碳三大路径

路径一：全面调整或者优化工业结构和布局

梳理已有的工业低碳转型政策，可以发现，调整或者优化工业结构是工业低碳转型的重要路径。

我国将主要从推动绿色新产业的发展和推进传统产业升级两方面推进工业结构调整。

在促进绿色新产业发展方面，具体包括三条路径：

1、加大绿色低碳产品和低碳环保装备的供给

包括新能源汽车、光伏光热产品、绿色建材等低碳产品；绿色消费类电器电子产品和节能、节水、高效、安全的绿色智能家电等消费品；高效加热、余能利用的工业节能装备；污水、烟气、固废处理等工业环保装备；源头分类、过程管控、末端治理等工艺装备；生物质供能和农膜污染治理等农村节能环保装备等。

2、打造绿色消费场景

例如，推动电商平台设立绿色低碳产品销售专区，鼓励企业组织开展绿色低碳相关公众开放日活动等，鼓励地方采取补贴、积分奖励等方式促进绿色消费，引导建立绿色生产消费模式。

3、发展绿色低碳服务产业

培育绿色制造、低碳发展、数字孪生、第三方认证评估等领域的服务产业，提供咨询、计量、监测、过程管理、分析、评估、检验、认证、审计、培训等类型的服务。

在促进传统行业的绿色化和高端化升级方面，具体包括两条路径：

1、继续淘汰落后产能

对于高耗能、高排放且产能过剩的行业，通过加强能效设计要求、严控产能和落实能耗“双控”等方式，坚决遏制其盲目发展。

2、鼓励部分高耗能产业，如电解铝、工业硅等，转移至可再生能源富集、资源环境承载力强的地区，提升绿色能源资源的供给能力，引导生态脆弱地区发展与资源环境适宜的特色产业和生态产业。

路径二：节约和循环利用两手抓，促进工业能效提升

通过科技创新推进节能工作并强化循环利用，是对传统工业低碳转型路径的深化和延展，具体措施包括以下三方面。

1、继续深度改善工艺流程，加强原有产业的节能降碳改造升级

具体措施包括加快重点用能行业的节能技术装备创新和应用，提升工业窑炉、锅炉、电机、泵、风机、压缩机等重点设备的能效水平，降低数据中心、移动基站功耗；

利用大数据、人工智能等技术优化典型工艺流程，加强高温和中低温的余能回收利用等，探索尾矿、粉煤灰、煤矸石、冶炼渣、工业副产石膏、赤泥、化工渣等大宗工业固废规模化综合利用，强化企业、园区、产业集群之间资源的循环链接，提高综合资源利用效率。

2、提高循环综合利用水平

全面推进再生资源的循环利用，包括废钢铁、废有色金属、废塑料、废旧轮胎、废纸、废弃电器电子产品、废旧动力电池、废油、废旧纺织品等；高价值废弃物资源进口也逐步放开；不断培育、提升再生资源的加工处理工艺水平，改变“小作坊”模式，形成规模化、技术化的再生资源加工处理产业，补齐短板。

3、用好数字化手段

加强对再生资源全生命周期数据的智能化采集、管理与应用；支持采用物联网、大数据等信息化手段开展信息采集、数据分析、流向监测、财务管理，推广“工业互联网+再生资源回收利用”新模式。大力发展高端智能再制造；重点发展工程机械、重型机床、内燃机等再制造装备。

路径三：加强完善绿色制造体系，全方位改变传统制造业运用模式，可打造可持续的工业低碳转型路径。

具体措施包括建设绿色工厂，开展绿色制造技术创新及集成应用；打造绿色园区，通过“横向耦合、纵向延伸”，构建园区内绿色低碳产业链条，促进园区内企业采用能源资源综合利用的生产模式；

构建绿色供应链，支持龙头企业在供应链整合、创新低碳管理等关键领域发挥引领作用，将绿色低碳理念贯穿于产品设计、原料采购、生产、运输、储存、使用、回收处理的全过程，形成贯通绿色供应链管理体系，最终实现绿色产品的充足供应。

03工业领域降碳五大挑战

尽管我国既有的节能降耗工作基础比较扎实，已出台的工业低碳转型政策文件覆盖范围比较广泛，但目前我国工业低碳转型仍面临着材料工艺基础相对薄弱、企业主流商业模式不适应、技术创新仍存短板、法律及标准缺乏和公正转型压力大等挑战。这些都是我国未来工业低碳转型过程中需高度重视解决的事项。

挑战一：我国工程材料工艺基础相对薄弱，深度改善工艺流程和开展绿色设计面临一些挑战。

目前绿色低碳材料在快消品、包装等领域的应用快速增加，但是在工程领域的替代仍然缓慢。发达国家二百余年的工业化进程，积累了大量关于原料性能、工艺流程、关键参数选择方面的基础理论和经验知识。

究其原因是我国工业企业对原材料认知的积累相对不足，未来需高度重视其对未来工业低碳转型的影响。

挑战二：企业商业模式仍以降成本为主，企业加大创新及创造绿色新产品面临挑战。

低成本一直是我国产品国际竞争优势的主要来源，久而久之，大部分市场主体都把千方百计降低成本作为提升企业竞争力的主要方向。

然而，市场主体过于强化“降本增效”的经营策略，产品利润率过低，则限制了低碳转型的潜力。在没有行政手段的干预下，面向终端市场的企业，即使是只少量抬升成本的低碳转型方案也难以付诸实施。

单纯倚靠市场机制而忽视政府引导的作用，我国市场主体难以全面、有效推进工业低碳转型。

挑战三：原创技术和关键设备仍大量依赖国外，低碳科技创新面临多方挑战。

我国已高度重视先进可再生能源、安全高效核能、绿色高效化石能源开发利用、能源数字化智能化的技术研发，但在推动传统高耗能行业的转型升级、战略新兴产业的加快发展、构建清洁低碳安全高效能源体系方面，仍存在大量技术短板。

《“十四五”能源领域科技创新规划》指出，一是关键零部件、专用软件、核心材料等大量依赖国外，二是能源领域原创性、引领性、颠覆性技术偏少。唯有持续加大有效科技投入，才能促使工业低碳转型蓬勃发展。

挑战四：法规和标准严重缺乏，阻碍了转型的规范化、制度化和程序化。

目前我国在碳达峰碳中和立法中，缺乏工业低碳转型的专门法律法规；在标准方面，碳清除标准子体系和市场化机制标准子体系还很不健全，主要行业碳核算核查标准尚未实现全覆盖。

2023年，国家标准委等部门发布《碳达峰碳中和标准体系建设指南》，但是标准体系的建立健全尚需一定时间。

挑战五：传统涉煤行业体量庞大，低碳转型面临社会影响复杂度高的挑战。

目前，我国的工业体系建立在以煤为主体的能源系统之上。煤炭开采、运输和加工转换体系构成了我国保障能源和电力系统安全运行的基础。煤炭的退出，这些既有基础设施会成为沉默成本。

若没有相应措施，无疑会增加全社会用能成本上升的风险，特别是煤炭资源型城市难以及时培育新的经济增长点，可能面临经济衰退风险。因此，在替代煤炭的过程中，如何实现相关产业和就业人员的平稳转型，促进社会稳定，仍面临艰巨挑战。

04工业领域降碳五大建议

1、加快推进工程材料的绿色转型

工业绿色转型需要推动更多绿色低碳材料对传统材料的替代。为弥补我国对于材料性能研究积累不足的缺陷，我国可更好利用大数据、人工智能等技术，以少量的实测数据为基础，通过计算机仿真等做法，完成对各类工程材料的各种工艺性能的模拟。

建议加大对相关材料性能大数据分析、计算机仿真工作的政策支持，为工程材料的绿色转型打下坚实基础。

2、利用碳交易市场推动企业商业模式的变换

我国除发电企业已进入国家碳排放权交易市场外，还有石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸等传统高碳排放的工业在等待进入。碳定价可有效推进这些产业低碳转型，并形成长期减排的预期，我国可尽快把这些行业纳入碳交易。

对于无法纳入国家碳市场的工业企业，可鼓励其开发出具有额外性的碳减排量，参与碳信用交易。这方面，需要我国加快自愿碳交易机制的建立，为更广泛的工业企业自发开展绿色低碳转型奠定良好的制度环境。

3、优化低碳科技创新的模式

低碳创新需要新材料、新工艺，需要借助数字技术等，都对跨学科创新提出了新要求，为此可探索加强“双碳”领域国家实验室和全国重点实验室布局建设，推动跨领域的“双碳”重大科技专项。

集合企业、高校、研究机构和金融的多方面优势力量，按照需求导向的原则，加快突破多能融合关键技术，超前布局前沿技术和颠覆性技术，加强基础研究。

4、健全法律法规和相关标准

出台《工业绿色低碳转型条例》《碳排放权交易管理》《碳税征收管理条例》《碳汇建设和碳清除条例》等行政法规，结合风力发电、光伏发电发展的时代趋势，结合氢能源及相关产业的发展趋势，修订《可再生能源法》等法律法规，促进工业低碳转型的规范化。

在标准方面，建议按照《碳达峰碳中和标准体系建设指南》的规定，按期补足碳减排标准子体系、碳清除标准子体系、市场化机制标准等子体系，为全国开展工业领域的碳减排、碳交易或者征收碳税，奠定核算方法、核算规则、交易规则等标准基础。

5、把公正转型的能力作为工业低碳转型节奏的上限

考虑到煤炭对我国工业体系的支撑能力，工业低碳转型目标不能过激，需要稳妥设置工业低碳发展的政策目标。同时，积极扩大转型中的技术正外部性，尽量做大工业转型的经济增量，探索找到用正外部性效应抵消转型成本的路径。