【研报】环保行业碳中和系列报告之一：碳达峰全景图新目标、新结构、新机遇-210302（52页）.pdf

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1、碳达峰与碳中和涉及到国民经济的方方面面，牵一发而动全身。联合国气候变化框架公约下的IPCC 国家温室气体清单指南，将碳排放来源分为能源活动、工业生产过程、农业、林业和废弃物处理等五类。能源活动指，化石燃料的燃烧以及化石燃料开采时的温室气体逃逸排放，占比约为 85.5%。工业过程指，工业生产中能源活动温室气体排放之外的其他化学反应过程或物理变化过程的温室气体排放，如石灰石分解产生的碳排放（CaCO3=CaO+CO2），占比约为 15.4%。农业、林业和废弃物处理占比仅为-0.8%，表现为净吸收二氧化碳。1）发电业是目前最大的碳排放来源，实现碳中和需要使用光伏、风电、核电、水电等清洁能源完全替代火

2、电。发电业产生的碳排放约占总体碳排放的 37.6%，是最大的碳排放来源，也是实现碳中和的关键。2060 年，需要用清洁能源完全替代化石能源火力发电，其中光伏和风电的潜力最大，核电次之，水电的潜力相对较小。 2）由于电力的局限性（电池的能量密度、无法作为还原剂），部分场景无法使用电力供能，氢能源将作为重要补充。氢能源的燃烧只产生水，不产生任何温室气体，可以在部分场景作为电能的补充能源。一方面，电池的能量密度远低于化石燃料和氢能源，在商用车、航空、航运等领域很难使用电力作为能源，氢能源是最有可能的技术解决方案。另一方面，化石燃料除了燃烧以外，还在工业生产过程中承担还原剂的功能（如炼钢过程

3、中的焦炭还原反应 3C + 2Fe2O3 = 4Fe + 3CO2），电力只能提供能量，无法作为还原剂发生化学反应，因此也需要氢能源作为补充。目前，我国氢主要来自于工业副产物和煤炭制氢，但是这两种制氢过程均会产生碳排放，真正的绿色氢能应来自于光伏风电等清洁电力分解水。 3）除了能源生产端的清洁化，在能源使用端也需要改变生产工艺流程，尤其是在交通和工业领域使用电力和氢能源替代传统化石能源。在交通领域，预计汽车（乘用车、商用车）、火车、航空、航运行业，在工业领域，钢铁、有色、水泥、玻璃等行业从煤炭供能改为电力供能，并使用氢能作为还原剂。 4）石灰石（CaCO3）煅烧等部分工业过

4、程排放的碳来自于化石能源以外的矿物，难以通过以上方式实现脱碳，因此需要结合碳捕捉技术进行中和。水泥、玻璃等产品的工业生产过程涉及到石灰石的分解，石灰石本身即含有碳元素，即使生产过程全部使用清洁能源，也会排放二氧化碳。以目前的技术，还没有找到能够完全替代水泥玻璃的其他绿色建筑材料，因此 2060 年大概率还会有部分工业过程排放二氧化碳。实际上，碳中和并非完全禁止任何温室气体排放，只需要向空气中排放的二氧化碳和从空气中吸收的二氧化碳实现动态平衡即可。从空气中吸收二氧化碳主要包括植树造林和碳捕捉两种方法，但是因为地球土地资源有限，植树造林的空间有限，未来更多需要发展碳捕捉技术对冲无法脱碳的工业过程。碳捕捉就是在工厂烟囱等位置捕捉空气中的二氧化碳，将其压缩成固体后掩埋在地下。