未来随着能效要求的进一步提升,以IGBT为核心的变频领域前景广阔
2.5、工业过程脱碳与工艺变革
工艺变革
除了能源使用(主要是化石燃料燃烧及电力/热力使用),工业过程碳排放也是重要的二氧化碳来源,2017年占比13%。工业过程碳排放与各个行业采用的生产工艺直接相关。
(1)如钢铁行业:含碳原料(电极、生铁、直接还原铁)和溶剂的分解和氧化;
(2)电解铝:碳阳极消耗、阳极效应导致全氟化碳排放;
(3)水泥:污水污泥等废弃物里所含有的非生物质碳的燃烧、原材料碳酸盐分解产生的二氧化碳排放、生料中非燃料碳煅烧。
相比于“能源碳”,“过程碳”的去除更加困难。原因在于:
(1)生产工艺深度整合,对工艺过程的某一部分的改变都伴随着过程其他部分的改变;
(2)生产设施的使用寿命很长,通常超过50年(定期维护)。改变现有场地的工艺需要昂贵的重建或改造;
(3)大宗商品全球交易,水泥、钢铁、氨和乙烯是大宗商品,在采购决策中,成本是决定性因素。除水泥外,这些产品都在全球范围内进行交易。一般来说,在所有四个部门中,外部性都没有被考虑在内,而且还没有为可持续或脱碳产品支付更多费用的意愿。
随着“碳中和”的推进,短流程钢的产量占比将逐步提升。对于剩余长流程钢来说,可以采用基于工艺改造的脱碳路线,如基于氢气的直接还原铁(DRI)、电解法炼钢、生物质炼钢、碳捕集与封存(CCS)。
水泥生产过程中,由于石灰石分解产生的二氧化碳排放占到总量的60%,因此将不可避免用到碳捕集与封存(CCS)。其次,原料替代(粉煤灰、钢渣)等替代品已被广泛使用,其他如氧化镁、碱/地质聚合物粘合剂等同样具备潜力。
2.6、CCUS:零排放“兜底”技术
由于工艺替代的困难,“物质碳”在一定程度上不可避免,特别是在水泥、钢铁、化工等重工业领域。也即如果不采用CCUS,这些行业几乎不可能实现净零排放。
二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)是指将二氧化碳从排放源中分离后或直接加以利用或封存,以实现二氧化碳减排的工业过程。
碳捕集的主要应用领域包括:
(1)煤气化制氢以及甲烷重整制氢过程;
(2)工业部门的化石燃料燃烧过程;
(3)化工原料相关碳排放和水泥生产的过程排放等;
(4)电力部门中的应对短期和季节性峰值的火力发电。
2019年中国共有18个捕集项目在运行,二氧化碳捕集量约170万吨;12个地质利用项目运行中,地质利用量约100万吨;化工利用量约25万吨、生物利用量约6万吨。
在CCUS捕集、输送、利用与封存环节中,捕集是能耗和成本最高的环节。二氧化碳排放源可以划分为两类:
一类是高浓度源(如煤化工、炼化厂、天然气净化厂等),另一类是低浓度源(如燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂等)。高浓度源的捕集成本大大低于低浓度源。
捕集环节:典型项目(低浓度燃煤电厂)的成本约在300-500元/吨;
运输环节:罐车运输成本约为0.9-1.4元/吨/公里,管道运输成本约为0.9-1.4元/吨/公里;
利用封存环节:驱油封存技术成本约在120-800元/吨,同时可以提高石油采收率。咸水层封存的成本约为249元/吨。
3、投资观点:快与慢、短与长
通过构建“碳中和”实现框架,我们跟随全社会碳足迹,总结出各个领域的不同的路径。当然,由于技术、成本、实施条件的差异,不同的路径之间成熟度差异较大。
目前比较成熟的路径有:工业领域的钢铁电炉、废钢利用、水泥协同处置、再生铝等,道路交通领域的电动车与充电桩,能源领域的清洁能源,建筑领域的电气化与空气热泵、装配式建筑等,以及消费侧的绿色出行、垃圾分类等;
处于起步阶段的路径有:工业领域的压减、转移产能,交通领域的燃料电池、氢能、电池回收等,能源领域的智慧电网、弃风弃光利用、火电产能压减等;
“排碳限制”的本质,是一种发展权的限制;而“碳关税”的本质,是应对贸易劣势的一种手段,而这种劣势,可能一部分是由实施碳减排后成本增加而造成的。站在我国的角度:“碳关税”既是贸易壁垒“压力”,也是产业结构升级的“动力”。
1、碳中和:大重构
1.1、发展的权利:大国博弈与利益统一
站在全球视角,我们认为中国加快“碳达峰、碳中和”主要基于以下三方面推动:
(1)“碳中和”是中国经济的内在需求——能源保障、产业转型
在能源保障方面:2020年底,我国原油进口依赖度达73%,天然气进口依赖度也在40%以上;基于能源保障考虑,发展新能源具有必要性。与此同时,我国已在新能源领域建立起全球优势。根据麦肯锡测算,我国在太阳能电池板领域的国家表现远超美国,在所有行业对比中位列第一。
在产业转型方面:虽然“新冠疫情”对全球经济的负面影响正在逐步消除,但是仍有流动性泛滥、债务问题等未来潜在的风险点;中国经济已经取得了长足的进度,然而面对比如贸易摩擦、技术封锁等复杂的国际形势,做好自己显得尤为重要,科技创新和产业升级将是未来重要的发展方向,加快新产业的战略布局,产业结构调整的力度前所未有,步伐明显加快,在能源与资源领域、网络信息领域、先进材料与制造领域、农业领域、人口健康领域等出现科技革命的可能性较大。
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