2015年3月25日，英国能源与气候变化部（DECC）与商业、创新和技能部门（BIS）联合发布《2050年工业脱碳和能源效率路线图》系列报告，对钢铁、化工、炼油、食品和饮料、造纸和纸浆、水泥、玻璃、陶瓷等8个能源密集型行业开展了路线图研究，分析了将英国八大行业的碳排放量从2012年的8100万吨CO₂减少到2050年的5800万吨、4200万吨和2200万吨三种路径的技术选择，评估了碳捕获、电网脱碳、生物质、能源效率和热回收、热电气化和集群六种技术/技术组合的潜在效益，并就确保英国在实现工业脱碳目标的同时保持行业竞争力的战略和政策设计提出了建议。中科院兰州文献情报中心战略情报人员对该报告的主要观点进行了整理，以供参考。 

　　一、研究背景与方法 

　　2013年，英国能源与气候变化部（DECC）和商业、创新和技能部（BIS）针对8大高能耗行业启动了路线图规划联合工作项目，其目的是在保持行业竞争力的基础上寻求可供行业选择的减少碳排放、提高能源效率的技术。项目研究主要围绕以下6方面问题展开：①目前，每个行业的排放情况以及能源使用情况如何；②每个行业的商业环境怎么样？相关公司的商业战略是什么？公司的商业战略如何影响低碳投资决策？③到2050年，每个行业的能源和排放基准线将如何变化？④到2050年，这些行业的减排潜力怎样？⑤到2050年，不同情景下每个行业的减排路径是什么？⑥在未来的减排工作中，政府和行业部门为克服障碍需采取什么措施？ 

　　每个行业的路线图绘制包括以下3个主要阶段： 

　　（1）收集相关技术的选择证据，以及确定行业脱碳的推动者和障碍。证据收集通过文献综述、分析公开获取的数据、访谈、研讨会以及对相关公司进行大量调查等方式进行。通过召开研讨会进行证据验证并讨论潜在的脱碳与能源效率技术选择。 

　　（2）绘制2050年脱碳和能源效率“路径”，识别和调查不同减排水平的技术组合。通过召开研讨会进行草案结果验证。 

　　（3）解释和分析技术与行业相关证据，得出结论并确定潜在的下一步措施。这些以证据和分析支撑的示例行动，可以协助克服在脱碳和能源效率提升中的技术障碍，并帮助行业和企业保持竞争力。 

　　路径分析描述了各行业如何从基准年（2012年）到2050年进行脱碳。本研究绘制的一系列路径有助于概览行业部门可能在未来几十年部署的一系列技术组合。每个路径包括在不同时空范围内实施的不同技术选择。每个行业绘制了5种路径，其中3种路径是描述到2050年在基准年基础上分别削减CO₂排放量的20%~40%、40%~60%、60%~80%的可能路径。另外2种路径分别评估了如果没有采取任何额外干预以实现加速脱碳的情况下将会发生什么（常规情景/BAU），和部门脱碳的最大技术潜力情景（Max Tech）。 

　　二、综合结果 

　　报告总结了钢铁、化工、炼油、食品和饮料、造纸和纸浆、水泥、玻璃、陶瓷8个不同行业在当前趋势情景下每种路径至2050年的脱碳潜力。这8个行业在常规情景（BAU）路径、中间路径和最大技术潜力（Max Tech）路径下的综合结果如下： 

　　（1）BAU路径，碳排放量从2012年的8100万吨CO₂减少到2050年的5800万吨CO₂。具有最大减排潜力的技术组为电网脱碳（相对2012基准年，占总减排量的61.6%），其次依次为能源效率（23.0%）、生物质能（7.3%）、碳捕获过程（2.6%）、材料效率（2.3%）、燃料转换（1.8%）、其他（1.3%）、热电气化（0.2%）和集群（0.0%）。 

　　（2）中间路径，碳排放量从2012年的8100万吨CO₂减少到2050年的4200万吨CO₂。具有最大减排潜力的技术组为电网脱碳（相对2012基准年，占总减排量的37.4%），其次依次为能源效率和热回收技术（22.6%）、碳捕获过程（18.3%）、生物质能（12.6%）、其他（3.1%）、热电气化（2.3%）、材料效率（1.7%）、燃料转换（1.0%）和集群（0.9%）。 

　　（3）Max Tech路径，碳排放量从2012年的8100万吨CO₂减少到2050年的2200万吨CO₂。具有最大减排潜力的技术组为碳捕获过程（相对2012基准年，占总减排量的36.5%），其次依次为电网脱碳（25.4%）、生物质能（15.7%）、能源效率（12.8%）、热电气化（4.3%）、其他（2.9%）、集群（1.1%）、材料效率（1.0%）和燃料转换（0.3%）。 

　　三、跨行业技术 

　　报告总结了在路径中常见的6种主要的技术组。这6种技术组包括具有最大碳减排潜力的4种技术组合（碳捕获、电网脱碳、生物质、能源效率和热回收）和具有显著贡献的2种额外技术组合（热电气化和集群）。下面简要介绍了每一技术/技术组合（按相对贡献排序）对路径的重要性，以及加强有效部署的推动者和克服障碍的实例行动。 

　　1、碳捕获 

　　在综合结果中，碳捕获对脱碳的贡献最大，在2050年每年具有2300万吨CO₂的减排潜力（占所有行业最大技术总减排量的37%）。它在以下4个行业中是一项关键的脱碳技术：水泥（占行业最大技术总减排量的62%）、化工（43%）、钢铁（45%）和炼油（56%）。敏感性分析表明，如果没有碳捕获技术，预计减排量要小很多，且潜在的替代技术目前被认为是有限的。碳捕获还包括另外两个规模较小的评估：玻璃（39%）、陶瓷（17%）。在这两个行业中，电熔和电窑技术是最大技术路径中碳捕获的潜在替代技术。但应用碳捕获增加了行业的资本成本和运营成本，支持行业部署碳捕获的政策将促进脱碳的实施和避免英国工业在海外竞争中处于商业劣势。 

　　2、电网脱碳 

　　电网脱碳从两个方面影响路径：①从基准年开始对进口电力进行脱碳；②涉及电气化的选项部署。虽然电网脱碳不是直接控制行业，但国家电网的脱碳对整体脱碳的贡献相当大。对于最大技术路径的结果，2050年电网脱碳总共减少1600万吨CO₂（占所有行业最大技术路径总减排量的25%）。除炼油行业外，电网脱碳在所有进口大量电力的行业中产生重大影响。 

　　3、生物质能 

　　生物质能脱碳技术是使用生物材料提供燃料或原料来替换目前的化石燃料来源。生物质能使用可能是一个大的脱碳贡献者，在2050年每年达到1000万吨CO₂的总减排潜力（占所有行业最大技术总减排量的16%）。它在以下6个行业中是一项关键的脱碳技术：造纸（占行业最大技术总减排量的60%）、水泥（28%）、化工（37%）、玻璃（27%）、食品（22%）和陶瓷（7%）。本研究确定了生物质能作为燃料的三个主要用途：热电联产（CHP）、气化和热解，生物质也可以在化工和水泥行业用作替代原料。从一个行业的角度来看，将生物质能作为脱碳选项有许多复杂性：可用性（与争夺土地需求相关的问题）、质量、碳排放因素、价格和政策支持的一致性。 

　　4、能源效率和热回收 

　　这一技术组合包括通过投资最先进的设备、改进能源管理和提高热回收等一系列的选项来提高能源效率。在2050年，能源效率和热回收每年具有800万吨CO₂的减排潜力（占所有行业最大技术总减排量的13%）。根据路径分析，它在8个行业中都是一项关键的脱碳技术：造纸（占行业最大技术总减排量的41%）、炼油（43%）、食品（36%）、玻璃（16%）、化学物质（9%）、陶瓷（9%）、钢铁（7%）和水泥（5%）。企业投资新工艺设备来保持竞争力，新的先进设备通常比替换的设备能源效率更高。企业也有机会在现场更系统地管理能源。提高能源管理包括提高自动化和过程控制、监控、规划和维护。除了提高能源效率，这8个行业也可以通过增加热回收脱碳。 

　　5、热电气化 

　　热电气化每年具有300万吨CO₂的减排潜力（占所有行业最大技术总减排量的4%）。它在以下4个行业中是一项关键的脱碳技术：造纸（占行业最大技术总减排量的22%）、食品（45%）、玻璃（37%）和陶瓷（59%）。玻璃制造行业的电熔、陶瓷行业的电窑，以及通过电弧炉增加钢铁生产的比例是关键的脱碳技术。对于食品和造纸行业，热电气化也是一个重要的脱碳选项。在更换设备时，可以考虑热电气化，但对电气化技术的投资程度取决于企业对未来有安全、负担得起的脱碳电力的信心。 

　　6、集群 

　　集群对脱碳的好处是工业场所之间的整合可以节省能源。它可以通过优化资源的使用减少排放量（来自一个过程的CO₂等废弃物或副产物被另一过程所使用），而成本是共享的，热量使用得当，其他收益也增加。8个行业确定的许多脱碳选项（例如改善场所和行业整合、碳捕获和生物质能）都可以通过进一步的产业集群实施。集群是一个长期的、渐进的选项，需要鼓励新建或改建的工厂去定位集群效益可以实现的地方，并且现有工厂需要使当地集群效益最大化。集群的障碍通常与组织合作相关。通过分析，集群可以使造纸和化工行业显著脱碳，其他多数行业也将受益于新建的集群。 

　　四、跨行业战略结论 

　　路径分析和广泛的证据表明，行业、政府和其他人之间具有广泛的合作领域，在短期内采取措施可使行业在实现进一步减排的同时保持竞争力。该报告总结了以下8个战略结论： 

　　1、战略、领导和组织 

　　在国家层面，需要强调能源密集行业对国家经济的重要性，并在能源系统中不断引进技术革新（如电网脱碳）。此外，碳捕获等一些主要的技术组合，应因地制宜，不可能单靠行业自身推动发展。在行业层面，一些战略结论和技术将受益于明确的战略调整和引导政策（如与政府、其他行业或行业内部的合作）。 

　　2、业务壁垒 

　　主要技术的研究、开发、示范和商业部署都需要大量的资金投入，并且可能产生额外的运营成本。基于此，工业利益相关者报告了一系列实现能源效率和脱碳的障碍，包括投资回收期超过公司规定的上限、企业资金争夺和技术或管理资源的短缺。制造过程本身的技术风险也会阻碍项目实施（如对产量和产品质量的潜在负面影响）。因此将脱碳与其他商业利益（如产量和质量）相结合的项目会有更好的发展机会。 

　　3、未来能源成本、能源供应安全、市场结构和竞争 

　　所有行业都在不断发展的市场中运作，这些变化可以为每个行业的脱碳和能源效率带来更广泛的机遇和挑战（例如在线报纸减少对纸制品的需求，电动和混合动力汽车减少对油燃料的需求），但很多行业也因此面临更剧烈的竞争。英国企业的竞争力取决于一系列因素，包括但不限于能源成本和能源安全。英国政府已采取显著的行动，通过引入补偿方案来减少气候变化政策对能源密集型产业的成本影响，这一方案全面实施后，将覆盖该地区80%~85%的政策转嫁成本。虽然路线图涵盖的许多选项能提高能源效率，它也认识到其他选项将会导致更高的能源消耗并增加运营成本。与海外业务相比，任何额外的成本将降低行业整体的成本竞争力，除非作为多边行动或全球协议的结果，相同的措施发生在国际层面上。 

　　4、工业能源政策背景 

　　有行业担心英国能源和气候变化政策和法规的长期方向，可能使其在国际竞争力中处于风险地位。能源政策的不确定性削弱了投资者的信心，并减少对英国能源效率和脱碳技术进行投资的吸引力。需要加强政策设计工作以平衡行业规范和投资支持的双向需求。行业政策应强调长期的能源和气候变化政策框架应与支持行业竞争力的政策相一致，这对投资者的信心至关重要。 

　　5、生命周期核算 

　　所有行业使用的原材料来自于其他经济行业，并向其他经济部门提供产品。通过了解整个产品生命周期碳排放的标准化和可量化手段，可以使行业的生产和产品性能的生命周期（碳）效益变得有价值。开发标准化的方法将有助于学术界、产业界和政府的相关工作。 

　　6、产业价值链协作 

　　所有行业是产业价值链的一部分，不同行业通过原材料—产品、客户—消费者而相连接。通过完整的供应链分析，可以发现“碳排放热点”，进而支持脱碳技术的研发。因此，通过产业价值链条内不同行业的协作，可以显著增加脱碳和能源效率提高的机会。例如，探索使用较少的材料但对下游行业提供同等质量的服务（如钢铁、陶瓷和食品包装行业的轻量化）；在产业价值链内，实现废旧玻璃回收利用，为玻璃行业提供新的机会。 

　　7、研究、开发和部署（RD&D） 

　　为了实现40%~60%的减排量，创新技术的中长期部署是必要的。该报告的目的是行业发展路线图为政府和企业提供技术创新战略参考。不同行业的技术案例中均需要研发工作的支持：①碳捕获技术，在水泥、化工、钢铁和炼油行业适用于不同类型的排放，而在陶瓷和玻璃行业适用程度较小；②生物质技术，在陶瓷、化工、玻璃行业（包括先进的气化和原料更换）的研发和部署，以及在水泥、钢铁和炼油行业生物材料未来作用（从技术角度）的调查；③电气化，在陶瓷和玻璃行业适合高温电气化，在食品和造纸行业适合低温电气化；④能源效率和热回收，这是当前技术研发和部署的活跃领域，该技术组合在路径分析中得到广泛使用。 

　　8、人员和技能 

　　劳动力的老龄化和工程师的短缺被认为是一些行业面临的挑战，这可能为脱碳创新工作带来障碍。对低碳发展路径及其相关技术知识的缺乏也会对制定公司能源效率计划带来障碍。适应先进脱碳和能源效率技术新挑战的高素质员工的培训和队伍建设工作尤为重要。 

　　（中国科学院兰州文献情报中心）