毛显强邢有凯高玉冰何峰等钢铁、水泥行业深度脱碳的协同控制效果评估与路径设计Co-controlEffectAssessmentofIndustrialDeepDecarbonization&Co-controlRoadmapforChina’sIronandSteelandCementSectors北京亚太展望环境发展咨询中心北京师范大学全球环境政策研究中心2020年10月Asia-PacificConsultingCenterforEnvironmentandDevelopmentCenterforGlobalEnvironmentalPolicy,BeijingNormalUniversityOctober,2020I目录执行摘要........................................................................................................................11.研究背景.............................................................................................................12.主要研究思路与内容.........................................................................................23.主要研究结论.....................................................................................................24.政策建议.............................................................................................................3ExecutiveSummary.......................................................................................................41.Background........................................................................................................42.Mainactivies......................................................................................................53.Basicconculsion................................................................................................64.Policyrecommendation.....................................................................................71研究背景....................................................................................................................91.1我国面临温室气体减排压力.........................................................................91.2协同控制已经融入宏观政策.......................................................................111.3深度脱碳的协同减排效益值得深入研究...................................................132研究思路与方法......................................................................................................142.1研究思路与技术路线图...............................................................................142.2协同控制评价方法体系...............................................................................162.2.1协同控制效应坐标系分析................................................................172.2.2协同效应系数....................................................................................182.2.3污染物减排量交叉弹性分析............................................................182.2.4协同控制减排当量............................................................................202.2.5单位污染物减排成本........................................................................212.2.6边际减排成本曲线（MAC）...........................................................222.3CGE-CIMS复合模型...................................................................................232.3.1CGE模型构建....................................................................................232.3.2CIMS-钢铁模型构建..........................................................................242.3.3CIMS-水泥模型构建..........................................................................27II2.3.4CGE-CIMS复合模型构建.................................................................282.3.5情景（碳税）设置............................................................................283钢铁行业深度脱碳的协同效果评估......................................................................303.1钢铁行业概况...............................................................................................303.2钢铁行业深度脱碳措施初步筛选...............................................................333.2.1措施筛选.............................................................................................333.2.3措施属性汇总.....................................................................................343.3钢铁行业深度脱碳措施的协同控制效果评估...........................................413.3.1协同控制效应坐标系.........................................................................413.3.2协同效应系数....................................................................................483.3.3污染物减排量交叉弹性分析.............................................................503.3.4单位污染物减排成本.........................................................................523.3.5边际减排成本曲线（MAC）............................................................543.3.6钢铁行业协同控制措施/技术直接减排效果小结............................604水泥行业深度脱碳的协同效果评价......................................................................634.1水泥行业概况...............................................................................................634.2水泥行业深度脱碳措施初步筛选...............................................................654.2.1措施筛选............................................................................................654.2.2措施属性汇总....................................................................................664.3水泥行业深度脱碳措施/技术的协同效果评估.........................................714.3.1协同控制效应坐标系........................................................................714.3.2协同效应系数....................................................................................784.3.3污染物减排量交叉弹性分析............................................................794.3.4单位污染物减排成本........................................................................814.3.5边际减排成本曲线（MAC）...........................................................824.3.6水泥行业协同控制措施/技术直接减排效果小结...........................885钢铁、水泥行业CGE-CIMS模拟分析................................................................915.1钢铁行业CGE-CIMS模拟结果分析.........................................................915.1.1钢铁行业发展规模及技术竞争........................................................91III5.1.2钢铁行业能源消费............................................................................925.1.3钢铁行业污染排放............................................................................935.2水泥行业CIMS模型模拟结果分析...........................................................955.2.1水泥行业发展规模及技术竞争........................................................955.2.2水泥行业能源消费............................................................................965.2.3水泥行业污染排放............................................................................976结论与促进钢铁行业、水泥行业温室气体与大气污染物协同控制措施建议..996.1结论...............................................................................................................996.2促进温室气体与大气污染物协同控制措施建议.....................................1006.3关于今后协同控制研究工作的思考.........................................................1011执行摘要1.研究背景为实现到2100年将全球气温上升控制在2℃以内的目标，2013年10月在联合国秘书长潘基文的倡议下，联合国可持续发展网络和法国可持续发展与国际关系研究所共同发起“深度脱碳路径”项目（DeepDecarbonizationPathwaysProject,DDPP），力图找到深度碳减排路径。中国是参与该项目的16个国家之一。随着工业化、城镇化建设持续推进、经济稳健增长，中国的能源消费量逐年增加，相应的温室气体排放量也逐年上升。为履行温室气体减排的大国责任，2015年6月30日，中国在向联合国气候框架公约秘书处提交的《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》中承诺了自主行动目标，即“二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰”。2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话。中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。在寻找深度脱碳路径的同时，中国也面临着改善空气质量的压力。能否实现深度脱碳与局地大气污染物减排的协同，是深度脱碳能否取得成功的关键。由此，采取温室气体与局地大气污染物排放协同控制策略，成为当前中国同时应对全球与国内环境问题的不二选择。工业是中国温室气体排放的重点领域，也是局地大气污染物排放的主要来源，具备协同控制的巨大潜力，其中，钢铁和水泥是工业领域中优先实施协同控制策略的代表性行业。因此，在钢铁、水泥行业开展深度脱碳协同控制评估与路径设计研究意义重大，可以为推动钢铁、水泥行业低碳、绿色发展提供管理决策技术支撑。受能源基金会（美国）北京办事处工业组委托，北京亚太展望环境发展咨询中心、北京师范大学全球环境政策研究中心联合开展了《钢铁、水泥行业深度脱碳的协同控制效果评估与路径设计》项目。该项目旨在研究分析中国钢铁、水泥行业深度脱碳措施协同控制局地大气污染物的效果，为在行业/企业实施协同控制策略提供备选措施、路径建议，为行业管理者和政策决策者开展协同控制效果评估工作提供技术支持，为制定相关政策提供参考依据。此外，本项目所采用的研究思路和方法可以为在其他行业开展类似工作提供借鉴。22.主要研究内容（1）依托行业协会访谈、企业调研、相关研究数据资料收集整理等方式，对中国钢铁、水泥行业深度脱碳措施/技术展开分析研究，按消费减量、结构调整、原（燃）料回收与替代、节能与能效提升、末端脱碳等类别，汇总整理形成深度脱碳措施/技术清单及其效能、成本、效益属性参数表。（2）采用协同控制效果评价方法体系（包括协同控制效应坐标系分析、协同效应系数、污染物减排量交叉弹性分析、协同控制减排当量、单位污染物减排成本等评估指标和方法）对中国钢铁、水泥行业深度脱碳（及末端减污）措施/技术协同控制局地大气污染物的效果进行量化评估；通过绘制边际减排成本曲线，设计中国钢铁、水泥行业协同控制路径；采用CGE-CIMS复合模型，对中国钢铁、水泥行业实施碳税政策协同控制温室气体和局地大气污染物的效果进行模拟分析。（3）结合量化评估结果，就促进钢铁、水泥行业局地大气污染物与温室气体协同控制提出相关建议。3.主要研究结论（1）绝大多数深度脱碳措施具有协同控制大气污染效果从协同控制效果评估结果来看，本研究所筛选的钢铁、水泥行业大多深度脱碳措施（包括需求减量、结构调整、原（燃）料回收和替代、节能及能效提升）都具有协同减排大气污染物的效果，其中需求减量和结构调整措施的协同控制效果显著，减排潜力较大。（2）优先选择节能及能效提升、原（燃）料回收和替代类措施从单位污染物减排成本来看，大多数节能及能效提升、原（燃）料回收和替代类措施，可以通过节能或燃料与原料替代带来收益（或降低成本），企业认可度较高。钢铁行业中，“高温高压干熄焦（T4）”的单位EReq减排成本最低，“烧结余热发电技术（T7）”“燃气轮机值班燃料替代（T13）”“大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术（T21）”等次之。水泥行业中，“水泥企业可视化能源管理系统（CT19）”“低温余热发电技术（CT8）”的单位EReq减排成本最低，“辊压机半终粉磨系统（水泥）（CT16）”“辊压机终粉磨系统（生料）（CT15）”“外循环生料立磨技术（CT17）”等次之。这些措施协同性较好，属于应优先选择的协3同控制措施。（3）碳税政策有助于推进钢铁、水泥行业协同控制从CGE-CIMS复合模型模拟结果来看，与BAU情景相比，实施碳税政策有助于优化钢铁和水泥行业发展规模，增强低碳技术的竞争力，提高其市场占比，促进钢铁、水泥行业结构调整，进而促进温室气体和局地大气污染物协同减排。（4）末端治理措施仍是实现大气污染物减排的必要措施末端减污类措施，例如钢铁行业的“超低排放改造（T29）”，水泥行业的“SCR（CT22）”“湿法脱硫（CT23）”措施，由于耗能会带来一定的温室气体增排，属于非协同减排措施，但是，这类措施能够快速、显著地降低局地大气污染物排放，是实现区域空气质量达标的必要措施。“十四五”时期及以后，可通过加强技术研发，以更低的处理成本和能耗实现更高的处理率，从总体上降低大气污染控制过程中温室气体排放的“代价”。4.政策建议（1）推动将钢铁、水泥行业协同控制写入相关规划2020年既是“十三五”的收官之年，也是“十四五”相关规划的筹备和前期研究之年，应对气候变化相关工作内容将成为《十四五生态环境保护规划》的重要组成部分。钢铁和水泥作为温室气体减排和大气污染控制的重点行业，将该两行业的协同控制要求写入生态环境保护规划，不仅对本行业温室气体和大气污染物协同控制具有指导意义，也可以为其他行业开展协同控制提供思路和参考。（2）全面推进钢铁、水泥行业协同控制措施在钢铁、水泥行业实施协同控制发展，应优先采用节能、能效提升、原（燃）料回收与替代措施，重点关注结构调整和需求减量化类措施，不断提升大气污染控制措施的能效和处理效率。（3）推动环境经济政策措施的出台和实施目前，钢铁、水泥行业均未纳入全国碳排放权交易体系，我国的碳税政策仍处于理论研究和探讨阶段。碳税等环境经济政策有助于将温室气体和大气污染物排放的成本内部化，以市场经济的手段加快淘汰高碳、高污染的落后产能，助推钢铁、水泥行业协同控制的发展。4ExecutiveSummary1.BackgroundInordertoachievethegoaloflimitingtheglobalwarmingto2℃by2100,inOctober2013,undertheinitiativeoftheUNSecretary-General,Mr.BanKi-moon,theUNSustainableDevelopmentNetworkandtheInstituteforSustainableDevelopmentandInternationalRelations(IDDIR,France)jointlylaunchedthe“DeepDecarbonizationPathwaysProject(DDPP)”,strivingtofindthedeepcarbondioxideemissionreductionpaths.Chinaisoneofthe16countriesinvoledinthisproject.AsthefastindustrializationandurbanizationprocessinChina,theeconomygrowssteadily,whichresultinincreasingenergyconsumptionandGHGsemissionsyearbyyear.TofulfilltheresponsibilityofamajorcountrytoreduceGHGsemissions,onJune30,2015,Chinasubmitted“EnhancedActionsonClimateChange:China’sIntendedNationallyDeterminedContributions”totheUNFCCCSecretariatandcommitted“toachievethepeakingofCO2emissionsaround2030andmakingbesteffortstopeakearly”.OnSep22,2020,whileaddressingthegeneraldebateofthe75thsessionoftheUnitedNationsGeneralAssemblyviavideo,PresidentXiJinpingannouncedthatChinaaimstohavecarbondioxideemissionspeakbefore2030andachievecarbonneutralitybefore2060.Whilelookingfordeepdecarbonizationpaths,Chinaisalsounderthepressureofimprovinglocalairquality.Co-controlofthedeepcarbondioxideemissionreductionandlocalairpollutantsemissionreductionisthekeytotheultimatesuccessofdeepdecarbonization.Therefore,adoptingco-controlstrategyofGHGsandlocalairpollutantsemissionshasbecomethebestchoiceforChinatocopewithglobalanddomesticenvironmentalissues.IndustryisthekeyareaofChina’sGHGsemissionsandthemainsourceoflocalairpollutantsemissions,whichhasagreatpotentialfortheco-control.Iron&steelandcementarethetypicalsectorstoprioritizetheimplementationofco-controlstrategies.Therefore,itisofgreatsignificancetocarryoutco-controleffectsevaluationforthedeepdecarbonizationmeasuresandpathdesignintheiron&steelandcementsectors,whichwillprovidecriticaltechnicalsupportformanagementanddecision-makingoflow-carbonandgreendevelopment.5CommissionedbyTheEnergyFundation,APED(Asia-PacificConsultingCenterforEnvironmentandDevelopment)andCGEP(CenterforGlobalEnvironmentalPolicy,BeijingNormalUnviersity)jointlycarriedouttheproject,Co-controlEffectAssessmentofIndustrialDeepDecarbonization&Co-controlRoadmapforChina’sIronandSteelandCementSectors.ThisprojectaimstoevaluatetheeffectsofthedeepdecarbonizationmeasuresinChina’siron&steelandcementsectorsontheco-controloflocalairpollutants.Itwasexpectedtoprovideindustrialpractitionersandpolicymakersthetechnicalsupportofco-controleffectevaluationanddesignofco-controlstrategiesforindustriesandenterprises.Inaddition,theexperiencesfromthisstudycanbeausefulreferenceforothersectors.2.Mainactivies(1)ThisstudyscreenedthedeepdecarbonizationmeasuresofChina’siron&steelandcementsectorsfirst,andthesemeasuresaredividedintoseveralcategoriesasconsumptionreduction,structuraladjustment,rawmaterial/fuelrecoveryandsubstitution,energysavingandenergyefficiencyimprovement,andend-of-pipedecarbonization.Basedonon-siteinvestigations,interviewswithindustryassociations,reportedcasestudiesandresearches,thisreportprovidesthelistofdeepdecarbonizationmeasures,andtheirCO2reductionandairpollutantsemissionreductionparametersandcostsandbenefitscacluationparameters.(2)Co-controlevaluationmethodologiesincludingco-controleffectscoordinatesystem,co-controleffectcoefficient,pollutantemissionreductionscross-elasticity,emissionreductionequivalence(EReq),unitcostofpollutantemissionreduction(UCER),wereappliedtoquantitativelyassessthelocalairpollutantsreductioneffectivenessofthescreeneddeepdecarbonizationmeasuresandalsotheend-of-pipepollutionreductionmeasuresinChina’siron&steelandcementsectors.Co-controlpathsforChina’siron&steelandcementsectorswereexploredbydrawingmarginalabatementcostcurves.ACGE-CIMShybridmodelwasappliedtosimulatetheeffectsofcarbontaxonco-controlofGHGsandlocalairpollutantsinChina’siron&steelandcementsectors.(3)Basedontheaboveresearchresults,thisstudyprovidedpolicyrecommendations6onpromotingtheco-controloflocalairpollutantsandGHGsintheiron&steelandcementsectors.3.Mainconculsions(1)Mostofthedeepdecarbonizationmeasureshavetheeffectofco-controloflocalairpollutants.Accordingtotheresultsoftheco-controleffectsevaluation,thedeepdecarbonizationmeasuresoftheiron&steelandcementsectors,includingdemandreduction,structuraladjustment,fuelandrawmaterialrecoveryandsubstitution,andenergysavingandenergyefficiencyimprovement,havetheeffectsofsynergisticemissionreductionofairpollutants.Co-controleffectsofdemandreductionandstructuraladjustmentmeasuresaresignificant,showinggreatpotentialofCO2andlocalairpollutantsemissionco-reduction.(2)Energysavingandenergyefficiencyimprovement,raw(fuel)materialrecoveryandsubstitutionaretheprioritizedmeasuresoftheindustry.Energysavingandenergyefficiencyimprovement,raw(fuel)materialrecoveryandsubstitutionmeasurescanbringbenefits(orreducescosts)andarehighlyrecognizedbyenterprises.Intheironandsteelindustry,theUCERof“High-temperature/High-pressureboilertechnologiesforCoke(T4)”isthlowest,followedby“sinteringwasteheatpowergenerationtechnology(T7)”,“GasTurbineFuelSubstitution(T13)”,and“Newenergy-savingtechnologyofhighthermalconductivityandhigh-densitysilicabrickforlargecokeoven(T21)”.Inthecementindustry,theUCERof"Visualizedenergymanagementsystem(CT19)"isthelowest,followedby"Lowtemperaturewasteheatforpowergenerationtechnology(CT8)","Rollerpresssemi-finalgrindingsystem(Cement)(CT16)","Rollerpressfinalgrindingsystem(rawmeal)(CT15)","externalcirculationrawmealverticalgrindingtechnology(CT17)".Thesemeasuresleadtherankingofco-controlcost-effectiveness.(3)Environmental-economicpolicymeasuressuchascarbontaxcanhelptopromoteco-controlintheiron&steelandcementsectors.SimulationresultsoftheCGE-CIMSmodelindicatesthat,theimplementationofthe7carbontaxpolicycanhelptooptimizethedemandandproductionscalesoftheiron&steelandcementsectors.Italsocanhelptoenhancethecompetitivenessoflow-carbontechnologies,increasetheirmarketshares,andpromotestructuraladjustmentsintheiron&steelandcementsectors,whichwillleadtoco-reductionofCO2andlocalairpollutants.(4)Theend-of-pipepollutionreductionmeasuresarestillnecessarytosubstantiallyreducelocalairpollutants.Althoughend-of-pipepollutantreductionmeasures(suchas"ultra-lowemissionretrofitting(T29)"intheironandsteelsector,"SCR(CT22)"and"wetfluegasdesulfurization"inthecementsector)haveincreasedenergyconsumptionandbroughtaboutgreenhousegasemissionsincrease,theycansignificantlyreduceairpollutantemissions.Duringthe"14thFive-YearPlan"period,itisnecessarytofurtherstrengthentheresearchanddevelopmentoftheend-of-pipetechnologiestoachievehigheremissionreductionefficiencywithlessenergyconsumptionandCO2emission.4.Policyrecommendations(1)Integrationoftheco-controlstrategyintothe14thFiveYearPlans.2020isthelastyearofthe“13thFive-YearPlan”and“14thFive-YearPlan”isunderpreparation.Dealingwithclimatechangeshouldbecomeanimportantpartofthe“14thFive-YearEcologicalandEnvironmentalProtectionPlan”.Co-controlrequirementsofiron&steelandcementsectors,whicharethekeysectorsofCO2emissionreductionandlocalairpollutioncontrol,shouldbeintegratedinto“EcologicalandEnvironmentalProtectionPlan”.Itwillhaveguidingsignificancefortheotherindustrialsectorstopromoteco-control.(2)Promotingco-controlmeasuresfortheiron&steelandcementsectorsCo-controlstrategiesintheiron&steelandcementsectorsshouldbeattacedtomoreemphasis,includingprioritizingenergysaving,energyefficiencyimprovement,andfuelandrawmaterialsubstitutionmeasures;focusingonstructuraladjustmentanddemandsidemeasures;andcontinuouslyimprovingtheenergyefficiencyandtheend-8of-pipetreatmentefficiency.(3)Promotingthefeasibilitystudyofenvironmentaleconomicpolicyinstruments.Atpresent,theiron&steelandcementsectorsarenotincludedinthenationalcarbonemissionstradingsystem,andChina’scarbontaxpolicyisstillatthestageoftheoreticalresearchanddiscussion.CarbontaxandotherenvironmentalandeconomicpoliciescanhelptointernalizethecostsofGHGsandairpollutantsemissions,tospeedupphasingouthigh-carbonandhigh-pollutionproductioncapacities,andtoencourageiron&steelandcementcompaniestopracticeco-controlstrategies.91研究背景1.1我国面临温室气体减排压力（1）中国是温室气体排放大国随着我国的工业化、城镇化建设持续推进、经济稳健增长、人民生活水平的不断提高，能源消费量逐年增加，相应的温室气体排放量也逐年增加。根据国际能源署（IEA）的统计，2018年我国的CO2排放量占世界排放总量的28%左右（图1-1）①②，是世界第一温室气体排放大国。中国温室气体减排将对全球能否实现碳达峰以及何时达峰起到至关重要的作用，因此，我国的温室气体减排一直是国内和国际社会关注的焦点。图1-12008-2018年间我国能源消费、CO2排放情况数据来源：国际能源署IEA公布的《GlobalEnergy&CO2StatusReport2018》指出：与2017年相比，2018年全球能源相关CO2排放增长1.7%，达到历史最高水平（33.1GtCO2）；中国、印度和美国占新增排放的85%③。近年来，在各项节能减排政策措施的大力推动下，我国的节能减排工作取得①IEA.CO2emissionsfromfuelcombustionhighlights2019[R]②IEA.GlobalEnergy&CO2StatusRepot2018[R]③IEA.GlobalEnergy&CO2StatusReport2018[R]0100,000200,000300,000400,000500,000600,000700,000800,000900,0001,000,00020082009201020112012201320142015201620172018能源消费总量(万tce)化石能源消费的CO2排放（万t）10了突出成效，单位GDP能耗整体呈现下降态势，2017年比1978年降低77.2%，年均下降3.7%①，相应的单位GDPCO2排放也快速下降（图1-2）。另一方面，我国单位GDP的CO2排放仍然比世界平均水平高出许多。从IEA的统计数据来看，2016年我国单位GDP的CO2排放是美国的1.6倍，欧盟的2.6倍，世界平均水平的1.6倍，我国依然面临着严峻的温室气体减排压力。图1-22010-2016年间各国及世界单位GDP的CO2排放情况数据来源：国际能源署（2）“深度脱碳”是温室气体减排的重要途径作为负责任的大国，我国一直在努力控制温室气体排放。2013年10月，在联合国秘书长潘基文的倡议下，联合国可持续发展网络和法国可持续发展与国际关系研究所共同发起“深度脱碳路径”项目（DeepDecarbonizationPathwaysProject,DDPP），对2℃目标和各国的深度减排路径问题开展技术性分析，我国是参与该项目的16个国家之一。2015年9月17日，联合国可持续发展网络与法国可持续发展与国际关系研究所正式发布“深度脱碳路径”项目（DDPP）2015年报告，首次从技术角度肯定了本世纪末控制全球升温在2℃以内的目标的可行性②。①人民网.改革开放40年节能降耗步履铿锵[EB/OL].2018-10-06.http://opinion.people.com.cn/n1/2018/1006/c1003-30326263.html②“深度脱碳路径”项目(DDPP)2015年报告称：2摄氏度目标或可实现.[EB/OL][2015-09-21]http://www.tanjiaoyi.com/article-12746-1.html00.10.20.30.40.50.60.72010201120122013201420152016kgCO2/2010USD中国美国欧盟28国世界112015年6月30日，我国发表了《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》，确定了到2030年的自主行动目标：到2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右，森林蓄积量比2005年增加45亿立方米，二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取早日实现①。随后，在2015年11月召开的气候变化巴黎大会达成了《巴黎协定》。《巴黎协定》进一步确定了以“国家自主贡献”目标为主体的国际应对气候变化机制安排，为2020年后全球应对气候变化行动作出了安排。（3）钢铁、水泥是温室气体减排重点行业钢铁、水泥行业既是我国的工业主导产业，同时也是能源消耗和温室气体排放的重点行业。2017年，中国钢铁工业CO2排放量约占中国总排放量的15%左右，在国内所有工业行业中位居第二位②；2017年中国水泥工业CO2排放量为12亿t，其中直接排放10.8亿t，间接排放1.2亿t，最终水泥单位产量CO2排放为0.5tCO2/t，低于世界平均水平（0.589tCO2/t）③。为了落实“自主贡献”目标，我国在《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》中还规划了详细的政策措施和实施路径，其中第四条为“形成节能低碳的产业体系”，并提出“通过节能提高能效，有效控制电力、钢铁、有色、建材、化工等重点行业排放”，可见钢铁和水泥都属于深度脱碳的重点领域。作为淘汰落后产能、推广节能减排新技术的重点行业，“十四五”及未来，钢铁、水泥行业存在着较大的温室气体减排潜力。1.2协同控制已经融入宏观政策考虑到温室气体排放与传统大气污染物之间存在广泛的同源性，以及二者的减排措施之间的协同性（同时也存在一定的非协同性），“协同控制温室气体与大气污染物”的战略思路应运而生，并已得到了广泛认同，融入了国家宏观政策中。（1）多项法律/规划提出协同控制理念政府在制定“十二五”时期国家政策层面的空气污染物减排规划时，已经逐①中央政府网站.强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献[EB/OL].[2015-06-30].http://www.gov.cn/xinwen/2015-06/30/content_2887330.htm②中国节能协会冶金工业节能专业委员会,冶金工业规划研究院.《中国钢铁工业节能低碳发展报告（2018）》，2018年10月.③高长明.我国水泥工业低碳转型的技术途径——兼评联合国新发布的《水泥工业低碳转型技术路线图》[J].水泥,2019(1):4-8.12渐从单一污染物控制转向多污染物协同控制，并且在“十二五”和“十三五”期间出台了一系列政策法规，引导、鼓励多种空气污染物协同控制工作的开展。《国家环境保护“十二五”规划》明确提出，实施多种大气污染物综合控制；开展多种污染物协同控制。《重点区域大气污染防治“十二五”规划》要求，实施SO2、NOx、烟粉尘等多污染物的协同控制，有效解决当前突出的大气污染问题。针对细颗粒物污染控制，必须实施多污染物协同控制政策，强化多污染源综合管理，开展区域联防联控。特别需要指出的是，2015年8月29日修订通过的《中华人民共和国大气污染防治法》中第二条提出：“对颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨等大气污染物和温室气体实施协同控制”，首次明确了对局地污染物与温室气体实施“协同控制”的要求。2016年10月27日发布的《“十三五”控制温室气体排放工作方案的通知》（国发〔2016〕61号）提出“加强碳排放和大气污染物排放协同控制”。2016年11月24日，国务院印发的《“十三五”生态环境保护规划》（国发〔2016〕65号）中多次提到协同控制/减排：“实施多污染物协同控制，提高治理措施的针对性和有效性”“推动行业多污染物协同治污减排”“以燃煤电厂超低排放改造为重点，对电力、钢铁、建材、石化、有色金属等重点行业，实施综合治理，对二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘以及重金属等多污染物实施协同控制”“强化挥发性有机物与氮氧化物的协同减排”。环保部还于2017年9月发布了《工业企业污染治理设施污染物去除协同控制温室气体核算技术指南（试行）》（环办科技〔2017〕73号），开始主动引导协同控制工作在工业领域的开展。2018年6月27日，《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》（国发〔2018〕22号）提出了明确目标：“经过3年努力，大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排放，进一步明显降低细颗粒物（PM2.5）浓度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气质量，明显增强人民的蓝天幸福感”。（2）机构改革为协同控制提供机制保障2018年3月21日印发的《深化党和国家机构改革方案》第二十五条提出组13建生态环境部，整合相关部门职责：“为整合分散的生态环境保护职责，统一行使生态和城乡各类污染排放监管与行政执法职责，加强环境污染治理，保障国家生态安全，建设美丽中国，将环境保护部的职责，国家发展和改革委员会的应对气候变化和减排职责，国土资源部的监督防止地下水污染职责，水利部的编制水功能区划、排污口设置管理、流域水环境保护职责，农业部的监督指导农业面源污染治理职责，国家海洋局的海洋环境保护职责，国务院南水北调工程建设委员会办公室的南水北调工程项目区环境保护职责整合，组建生态环境部，作为国务院组成部门。”随着“应对气候变化和减排职责”纳入新组建的生态环境部，温室气体与大气污染物减排同属生态环境部主管，以往由于管理部门职能分割所造成的“协同”管控障碍将得到消除。当前的政策形势下，探索温室气体与大气污染物的协同控制已经成为生态环境部的工作职责，未来应该进一步探讨的是如何落实协同控制策略，如何获得最大的综合减排效应。1.3深度脱碳的协同减排效益值得深入研究除工艺过程排放外，由于温室气体和大气污染物很大程度上都来自于化石燃料燃烧，二者之间的“同源性”也使得其控制措施的作用相互交织、相互影响。温室气体控制措施会影响大气污染物的排放，大气污染物减排措施也会影响温室气体排放。如果不能协同两个控制目标，将两类控制措施有机结合，则可能造成措施之间以及措施效果之间的不协同，从而导致资源配置的重复甚至冲突。如果能够有效协同两类措施、协同达成两个目标，则可能达到“事半功倍”的效果。“协同控制”的理念正是在此基础上产生，它意味着制订具体行动计划、采取具体行动措施，力图实现温室气体减排和大气污染物减排的“协同效益”①。钢铁行业和水泥行业既是能源消费和温室气体排放大户，同时也是大气污染物减排的重点部门。在钢铁、水泥行业实施深度脱碳措施的同时，对其协同控制大气污染物的效果及潜力值得深入研究。①毛显强,邢有凯,胡涛,曾桉,刘胜强.中国电力行业硫、氮、碳协同减排的环境经济路径分析[J].中国环境科学,2012,32(04):748-756.142研究思路与方法2.1研究思路与技术路线图本研究所评估的温室气体为CO2，大气污染物包括：SO2、NOx、PM。深度脱碳措施/技术主要分为消费减量、结构调整、原（燃）料回收和替代、节能及能效提升、末端脱碳五个类别，此外本研究还将大气污染治理的末端治污措施纳入评估。本研究的研究思路如下，包括两个部分：（1）钢铁、水泥行业深度脱碳的温室气体与大气污染物协同控制效果核算首先，以国家发改委发布的《国家重点节能低碳技术推广目录》、《重塑能源》、行业专家访谈调研、国内外最新的理论研究和技术创新等资料为基础，建立钢铁、水泥行业深度脱碳措施清单数据库（含成本、节能、减排、推广潜力等参数）。其次，采用协同控制效应坐标系分析、协同效应系数、污染物减排量交叉弹性分析、协同控制减排当量、单位污染物减排成本等方法，对钢铁、水泥行业深度脱碳措施进行协同效应综合评价。第三，在协同效应评价的基础上，将各项措施按照单位污染物减排成本由低到高进行排序，并结合未来市场占比，计算减排潜力，绘制污染物边际减排成本（MAC）曲线，从而为决策者规划协同控制减排路径提供参考。（2）钢铁、水泥行业大气污染物与温室气体协同控制路径设计首先，采用CGE模型模拟我国经济系统的未来发展情况，输出BAU情景和碳税情景下各时间节点的钢铁行业和水泥行业的发展规模。其次，建立“CIMS-钢铁”和“CIMS-水泥”模型，将CGE模型所预测的基准情景和碳税情景下钢铁行业和水泥行业总体规模分别输入CIMS模型，通过模拟各种技术的市场竞争，获得各时间节点不同技术所占的市场份额以及相应的能源消耗和污染物排放结果。第三，综合钢铁、水泥行业协同控制效果核算和CGE-CIMS复合模型模拟结果，分析两个行业温室气体和大气污染物协同减排效果及减排成本效益情况，提出我国钢铁和水泥行业温室气体与大气污染物协同控制的政策路径建议。15图2-1本研究技术路线图钢铁、水泥行业协同控制措施库《重塑能源》等相关研究成果专家访谈、国内外最新理论研究和实践应用成果《国家重点节能低碳技术推广目录》钢铁、水泥行业深度脱碳措施清单数据库（含成本、节能、减排、推广潜力等参数）消费减量结构调整原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端减污是否协同？协同效应系数污染物减排量交叉弹性分析减排效果归一化谁更协同？单位污染物减排成本(位于第一象限)(Ela/b＞0)(ER-eq＞0)(ElLAPs/GHG越大)(与横轴夹角越大)(距离原点越远)(UCPR越小)(ER-eq越大)协同控制坐标系分析(协同效应系数＞0)(协同效应系数越大)措施协同性评价(ElGHG/LAPs越大)边际减排成本（MAC）曲线钢铁、水泥行业深度脱碳的大气污染协同控制效果核算基于相关规划、行动计划等确定各措施的推广潜费用效益、费用-效果分析钢铁、水泥行业大气污染物与温室气体协同控制路径设计CGE模型CIMS模型行业规模、结构行业能耗、污染排放政策措施末端脱碳162.2协同控制评价方法体系北京师范大学等单位在总结国内外协同效应、协同效益评价方法的基础上，提出了协同控制评价方法体系①②，大体可分为两类：一类是用于评价减排效果的物理协同性评价方法，另一类是用于评价减排经济性的成本有效性评价方法。物理协同性评价方法包括：协同控制效应坐标系分析、协同效应系数、污染物减排量交叉弹性分析。其中“协同控制效应坐标系”能够较为直观地反映减排措施对于不同污染物的减排效果及协同程度，“协同效应系数”能够反应减排单位温室气体的同时能够减排局地大气污染物的量，“污染物减排量交叉弹性”则进一步以“敏感性”或“弹性”的方式表达协同减排效果及协同程度。评价减排经济性的成本有效性方法为“单位污染物减排成本”“边际减排成本曲线（MAC）”分析。其中，“单位污染物减排成本”是将减排措施的减排效果和减排成本结合起来考察的量化评估指标；MAC可以在坐标系中表达一系列减排措施的边际及累计减排成本与相应的减排量之间的关系。为了反映某一减排措施对于局地大气污染物和温室气体的综合减排效果，特别设计了减排效果归一化指标“协同控制减排当量ER-eq”，试图将传统局地大气污染物和温室气体以适当的权重统一折合为“当量”，并以权重因子反映不同的局地污染物与温室气体的环境、健康、社会、经济成本，并可反映出人们基于既有的科学知识和环境意识，对于不同污染物相对危害性和总体危害性的认识程度和主客观评价。此外，为了推进协同控制策略落地，为决策者提供决策依据，在绘制污染物边际减排成本曲线（MAC）的基础上，进一步开展协同控制路径设计与规划研究，构建我国钢铁行业和水泥行业温室气体与局地大气污染物及综合污染物减排指标ER-eq协同减排路径③④⑤⑥。①毛显强,曾桉,胡涛等.技术减排措施协同控制效应评价研究[J].中国人口•资源与环境,2011,21(12):1-7.②毛显强,曾桉,刘胜强,等.钢铁行业技术减排措施硫氮碳协同控制效应评价研究[J].环境科学学报,2012,32(5):1253-1260.③毛显强,邢有凯,胡涛,等.中国电力行业硫、氮、碳协同减排的环境经济路径分析[J].中国环境科学,2012,32(4):748-756.④刘胜强,毛显强,胡涛,等.中国钢铁行业大气污染与温室气体协同控制路径研究[J].环境科学与技术,2012,35(7):168-174.⑤MaoXQ,ZengA,HuT,etal.Co-controloflocalairpollutantsandCO2fromtheChinesecoal-firedpowerindustry[J].JournalofCleanerProduction,2014,67:220-227.⑥XianqiangM,AnZ,TaoH,etal.Co-controlofLocalAirPollutantsandCO2intheChineseIronandSteelIndustry[J].EnvironmentalScienceandTechnology,2013,47(21):12002-12010.172.2.1协同控制效应坐标系分析在二维或多维欧氏空间坐标系中，以不同的坐标表达某技术减排措施对于不同污染物的减排效果，这种分析方法称为“协同控制效应坐标系分析”。某技术减排措施在坐标系中所处的空间位置，可以直观地反映其减排效果及其“协同”状况。以二维坐标系为例（如图2-2所示）：横坐标表示技术减排措施对温室气体的减排效果，纵坐标表示对某种大气污染物的减排效果。坐标系中的每个点分别对应一项技术减排措施，各点的横、纵坐标则直观地表达了该措施对温室气体和大气污染物的减排效果，详见表2-1。图2-2减排措施协同控制效应坐标系示意图表2-1减排措施代表点位分布的含义位置含义第一象限可同时减排温室气体和局地大气污染物第二象限减排局地大气污染物但增排温室气体第三象限同时增排温室气体和局地大气污染物第四象限减排温室气体但增排局地大气污染物原点对温室气体和局地大气污染物均无影响横坐标正半轴减排温室气体，对局地大气污染物排放无影响横坐标负半轴增排温室气体，对局地大气污染物排放无影响纵坐标正半轴减排局地大气污染物，对温室气体排放无影响纵坐标负半轴增排局地大气污染物，对温室气体排放无影响18在第一象限中，某点到原点连线与横坐标的夹角越大，表明该点所代表的措施在减排等量温室气体的同时，对大气污染物的减排效果越好（如图2-2中点E所代表的措施优于点A所代表的措施），或协同性较好；该连线与横坐标夹角相同时，距原点越远则表明该措施对温室气体和大气污染物的减排强度越大（如图2-2中点N所代表的措施优于点M所代表的措施），协同性较好。2.2.2协同效应系数“协同效应系数”①②是指某项措施在减排单位温室气体的同时所能带来的其他某种大气污染物的减排量，这一指标能够比较直观的反映措施的协同减排效果，其计算公式如下：𝑅𝑖=𝑄𝑖，𝑗𝑄𝑖，𝐶（1）其中：𝑅𝑖——措施i的协同效应系数；𝑄𝑖,𝑗——措施i对污染物j的减排量；𝑄𝑖,𝐶——措施i对温室气体（CO2）的减排量。2.2.3污染物减排量交叉弹性分析污染物减排量交叉弹性用于评价技术减排措施对温室气体和大气污染物减排的协同程度，记为bals/E，下标a、b分别代表不同的污染物。与协同控制效应坐标系一样，这一指标也能够反映各项技术减排措施对于不同污染物是否具有协同控制效应及其“协同程度”。大气污染物减排量交叉弹性的计算公式举例如下：E𝑙𝑠𝑆𝑂2/𝐶𝑂2=∆𝑆𝑂2/𝑆𝑂2∆𝐶𝑂2/𝐶𝑂2（2）E𝑙𝑠𝑁𝑂𝑥/𝐶𝑂2=∆𝑁𝑂𝑥/𝑁𝑂𝑥∆𝐶𝑂2/𝐶𝑂2（3）E𝑙𝑠𝑃𝑀/𝐶𝑂2=∆𝑃𝑀/𝑃𝑀∆𝐶𝑂2/𝐶𝑂2（4）①李丽平,周国梅,季浩宇.污染减排的协同效应评价研究——以攀枝花市为例[J].中国人口·资源与环境,2010,20(5):91-95.②李丽平,姜苹红,李雨青,廖勇,赵嘉.湘潭市“十一五”总量减排措施对温室气体减排协同效应评价研究[J].环境与可持续发展,2012(1):36-40.19E𝑙𝑠𝑙𝐴𝑃𝑠/𝐶𝑂2=∆𝐿𝐴𝑃𝑠/𝐿𝐴𝑃𝑠∆𝐶𝑂2/𝐶𝑂2（5）其中：E𝑙𝑠𝑎/𝑏——污染物减排量交叉弹性；∆𝐶𝑂2/𝐶𝑂2——CO2减排率；∆𝑆𝑂2/𝑆𝑂2——SO2减排率；∆𝑁𝑂𝑥/𝑁𝑂𝑥——NOx减排率；∆𝑃𝑀/𝑃𝑀——PM减排率；∆𝐿𝐴𝑃𝑠/𝐿𝐴𝑃𝑠——大气污染物减排当量（LAPs）减排率。（2）式表示技术减排措施对SO2和CO2减排的交叉弹性；（3）式表示技术减排措施对NOx和CO2减排的交叉弹性；（4）式表示技术减排措施对PM和CO2减排的交叉弹性；本研究构建了大气污染物减排当量（LAPs）将SO2、NOx、PM等不同的大气污染物归一化，（5）式表示技术减排措施对LAPs和CO2减排的交叉弹性。表2-2协同控制交叉弹性值的含义E𝑙𝑠𝑎/𝑏计算值含义E𝑙𝑠𝑎/𝑏>0（且分子、分母均为正值）对a、b均有减排作用，具有协同控制效应E𝑙𝑠𝑎/𝑏≤0对一种污染物有减排作用而对另外一种污染物没有减排作用E𝑙𝑠𝑎/𝑏=1对a、b两种污染物的减排程度相同0<E𝑙𝑠𝑎/𝑏<1对b的减排程度高于aE𝑙𝑠𝑎/𝑏>1对a的减排程度高于bE𝑙𝑠𝑎/𝑏分子、分母均为负值时同时增排两类污染物，为“反协同”措施需要特别指出的是，当CO和CO2排放均来源于化石燃料中碳元素的氧化时，二者数量之间存在此消彼长的关系，故E𝑙𝑠𝐶𝑂2/𝐶𝑂指标不适用于评估提高燃烧效率（以及具有相似效果）措施。202.2.4协同控制减排当量不同措施的减排效果差异较大：为了合理评价这类措施，我们需要将多种污染物的减排效果统一到同一尺度上，以综合评价协同控制措施对多种污染物的协同控制效应。因此，需要采用归一化方法量化多污染物协同控制效应。本研究构建了协同控制减排当量ER-eq（Co-controlEmissionReductionEquivalent），用以反映温室气体与大气污染物协同减排的总体效果，其归一化计算公式如下：𝐸𝑅−𝑒𝑞=RGHGs∙ΣQGHGs+RLAPs∙ΣQLAPs𝐸𝑅−𝑒𝑞=RGHGs∙(α𝑄𝐶𝑂2+⋯)+RLAPs∙(β𝑄𝑆𝑂2+γ𝑄𝑁𝑂𝑋+δ𝑄𝑃𝑀+⋯)(6)式中：ER-eq——协同控制减排当量；RGHGs、RLAPs——温室气体和大气污染物权重系数，体现温室气体与大气污染之间的相对权重比较；QGHGs、QLAPs——温室气体和大气污染物减排量；α⋯——温室气体(CO2…)当量权重系数；β,γ,δ⋯——大气污染物(SO2、NOX、PM…)当量权重系数。需要特别强调的是：当量系数（权重值）的取值有多种方法，可以是基于污染物的化学、物理、生物、健康等影响大小；也可以是基于外部性影响的价格化评价值；甚至是决策者对污染物控制的紧迫性的认识和判断等等。较为理想的情况下，我们希望以权重因子反映不同的温室气体与局地污染物的环境、健康、社会、经济成本，并可反映出人们基于既有的科学知识和环境意识，对于不同污染物相对危害性和总体危害性的认识程度和主客观评价。权重因子的取值，可以对多污染物，特别是温室气体与局地大气污染物，进行协同控制的决策倾向进行充分反映。从操作层面看，尽管中国尚未开征碳税，但碳排放权交易试点工作已开展多年，碳交易价格在一定程度上可以反映政府、企业、社会公众对于减排温室气体的环境效益的评价值。《环境保护税法》规定的环境保护税税率（即过去的污染物排污费价格）能够在一定程度上反映不同局地污染物对环境、健康、社会等方面的综合影响。税21率越高，说明这种污染物的综合影响越大，理应赋予这种污染物的权重也越高。以该税率为依据获得污染物的权重值，具有较好的法律基础。综合温室气体和不同大气污染物的货币化价格，即可得到各自的归一化权重，详见表2-3。表2-3大气污染物和温室气体归一化权重值权重参数建议取值来源备注RGHGs0.00372碳交易价格。当局地大气污染物当量为1时，CO2-eq的相对权重因子为0.00372。2013-2017年，全国碳排放权交易试点平均价格为22.33元/吨CO2①。RLAPs1《中华人民共和国环境保护税法》中税收项目和税率表，局地大气污染物当量的相对权重因子取值为1。大气污染物的税率在1.2元/kg污染当量至12元/kg污染当量之间。在本研究中，本报告使用6.0元/kg污染当量（或6,000元/t污染当量）。二氧化碳当量权重CO2α1IPCC第五次评估报告的GWP100值⋯⋯大气污染当量权重①SO2β1/0.95《中华人民共和国环境保护税法》所附《应税污染物和当量值表》①根据大气污染当量数计算公式（大气污染当量数=大气污染物排放量÷污染当量值），在此β、γ、δ等取相应污染物的污染当量值的倒数；②PM取“烟尘”数据；NOxγ1/0.95PMδ1/2.18②⋯⋯将上表中各权重值应用于公式(6)，可得出协同控制减排当量计算公式如下：ER−eq=0.00372×∙(1∙QCO2+⋯)+1×(QSO20.95⁄+QNOX0.95⁄∙+QPM2.18⁄+⋯)(7)2.2.5单位污染物减排成本综合考虑减排措施的财务成本和环境效益、直接减排效果和间接减排效果，使用“单位污染物减排成本”指标对减排措施进行成本有效性评价。单位污染物①碳交易网.截至2017年12月31日，全国配额累计成交4.70亿吨，成交总额达到104.94亿元.[EB/OL][2018-01-29]http://www.tanpaifang.com/tanjiaoyi/2018/0129/61449.html22减排成本的计算公式如下：ii,ji,jCC-MBCQi=(8)式中：ji,C——减排措施i减排单位污染物j的成本；iCC——减排措施i的污染物控制成本（包括建设成本和运行成本）；iMB——减排措施i的节能增效收益；ji,Q——减排措施i对污染物j的减排量。单位污染物减排成本将减排措施的减排效果和减排成本综合考虑，反映了减排单位量的污染物所必须付出的经济代价。单位污染物减排成本较低的措施成本有效性较好，在进行措施选择时应具有较高的优先度；单位污染物减排成本较高的措施成本有效性较差，优先度较低。2.2.6边际减排成本曲线（MAC）基于措施的减排潜力和单位污染物减排成本的排序结果，可以绘制污染物边际减排成本（MAC）曲线。减排潜力反映了减排措施能够实现的最大减排量，计算公式如下：iiijRQMaxQ)(MAX0EM−=(9)ijEMMAX——减排措施i对污染物j（或协同控制减排当量ER-eq）的减排潜力；iMaxQ——减排措施i能够实现的最大市场占有量；0Q——减排措施i在基准年已实现的市场占有量；iR——减排措施i对污染物j（或协同控制减排当量ER-eq）的减排率（单位市场占有量的减排水平）。减排潜力对应着减排措施的最大可实现减排量和最大减排成本，其大小取决于该减排措施的剩余市场容量及其对污染物的减排率。MAC曲线反映了减排单位污染物的边际成本，减排量越大，污染物边际减排成本越高。绘制MAC曲线时要特别注意，有些减排措施的减排潜力之间存在23交叉重叠，为避免重复计算应扣除重叠的部分。MAC曲线的示意图如下：图中，横坐标代表不同的减排措施及其减排潜力，纵坐标代表污染物边际减排成本（对某一种措施来说是平均减排成本）。图中每个矩形代表一种减排措施，矩形的长度（在横坐标上的长度）代表该项减排措施对某种污染物的减排潜力，矩形的宽度（在纵坐标上的高度）代表该项减排措施的污染物边际减排成本（单位污染物减排成本），矩形的面积代表该减排措施实现减排潜力时的减排成本。2.3CGE-CIMS复合模型在进行协同控制路径设计时，需要借助能源-环境-经济模型（Energy-Economic-Environment，3E模型）的支持。本研究将自上而下的CGE模型和自下而上的CIMS模型采用“软连接”的方式构建了“CGE-CIMS复合模型”。2.3.1CGE模型构建本研究构建了中国单区域开放的60部门递归动态CGE模型。在进行动态模拟时，主要考虑了以下情景设置条件：（1）保持经济中高速增长：根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》，在“十三五”期间（2016-2020年）GDP增长率达到6.5%，考虑到中国经济体量的不断增大，经济结构转型的压力以及欧美发达国家的发展历史轨迹，2021-2050年间中国经济将保持中高速增长。（2）经济结构逐步转型：中国正处于经济结构调整的关键时期，深入推进供给侧结构性改革是未来中国改革发展的重要内容，中国政府将采取经济手段（如提高减排潜力污染物边际减排成本A1A2A3图2-3边际减排成本(MAC)曲线24税收水平）与行政命令手段（如淘汰落后产能、提高排放标准、限制工作时间等）对钢铁、水泥等重点行业尤其是过剩产能行业规模进行控制。CGE模型的操作界面如图2-4所示。图2-4CGE模型的GAMS软件操作界面2.3.2CIMS-钢铁模型构建本研究根据《中国钢铁工业年鉴》、钢铁行业现状、相关发展政策文件以及CIMS模型特点，构建中国钢铁行业CIMS模型框架，分生产环节对不同生产工艺和技术的市场竞争进行模拟分析。详见表2-4和图2-5。表2-4中国钢铁行业CIMS模型技术分类产品分类设备名称序号技术名称技术代码焦炭焦炉1炭化室高度>6.25mOven>6.25m24.3m<炭化室高度<6.25m4.3m<Oven<6.25m3炭化室高度<4.3mOven<4.3m熄焦4湿法熄焦Coke_Wet_Quenching25产品分类设备名称序号技术名称技术代码5干法熄焦Coke_Dry_Quenching铁矿石烧结矿6烧结机≥130m2Sintering≥130m2790m2＜烧结机＜129m290m2＜Sintering＜129m2836m2＜烧结机＜89m236m2＜Sintering＜89m29烧结机≤35m2Sintering≤35m2球团矿10球团机Pellet_ore铁水高炉炼铁11高炉容积>3000m3Blast_furnace＞3000m3122000m3<高炉容积<3000m32000m3＜Blast_furnace＜3000m3131200m3<高炉容积<2000m31200m3＜Blast_furnace＜2000m314450m3<高炉容积<1200m3450m3＜Blast_furnace＜1200m315高炉容积<450m3Blast_furnace≤450m3钢水转炉16转炉容积≥300tonsConverter≥300t17200t＜转炉容积＜299t200t＜Converter＜299t18120t＜转炉容积＜199t120t＜Converter＜199t1950t＜转炉容积＜119t50t＜Converter＜119t20转炉容积≤49tConverter≤49t电炉21电炉容积≥100tElectricfurnace≥100t2250t＜电炉容积＜99t50t<Electricfurnace<99t23电路容积≤49tElectricfurnace≤49t钢坯铸造机24模铸钢锭Mouldedingot25连铸坯Continusouslycaststeel钢材产品热轧26热轧机Hot_rolled冷轧27冷轧机Cold_rolled涂镀28涂镀机Cladandcoated26图2-5中国钢铁行业CIMS框架图272.3.3CIMS-水泥模型构建本研究根据《中国钢铁工业年鉴》、水泥行业现状、相关发展政策文件以及CIMS模型特点，构建中国水泥行业CIMS模型框架，详见表2-5和图2-6。表2-5中国水泥行业CIMS模型技术分类技术名称技术代码熟料生产新型干法8000t/d以上NSP＞8000t/d5000~8000t/d（含）5000t/d＜NSP≤8000t/d2500~5000t/d（含）2500t/d＜NSP≤5000t/d2000~2500t/d（含）2000t/d＜NSP≤2500t/d2000t/d（含）以下2000t/d≤NSP协同处置固体废物协同处置生活垃圾Co-processingofdomesticwaste协同处置城市污泥Co-processingofsewagesludge协同处置危废Co-processingofhazardouswaste水泥粉磨Cementgrinding图2-6中国水泥行业CIMS框架图282.3.4CGE-CIMS复合模型构建本研究将自上而下的CGE模型和自下而上的CIMS模型采用“软连接”的方式构建了“CGE-CIMS复合模型”，框架见前文图2-7。2.3.5情景（碳税）设置我国尚未实施碳税政策，但已有大量的理论研究积累。自2013年“两省五市”碳排放权交易试点至2017年底全国碳排权交易体系建设（仅电力行业），为促进温室气体减排发挥了重要作用，但目前包括钢铁、水泥在内的多个重点行业尚未进入全国碳排放权交易体系。2011年国家发改委发布《碳排放权交易试点工作通知》，启动了7个国内碳排放权交易试点。截至2017年12月31日，全国配额累计成交4.70亿t，成交总额达到104.94亿元①。折合22.33元/tCO2。《2019年中国碳价调查》②显示“全国碳市场的平均碳价预期为：2020年为人民币43元/tCO2。碳税情景设置：综合根据我国碳排放权交易现状及预测，本研究假设自2021年起在中国钢铁、水泥行业征收碳税，税率为50元/tCO2。模拟时间段：本研究以2017年基准年，模拟时间段为2017-2050年。①碳交易网.截至2017年12月31日，全国配额累计成交4.70亿吨，成交总额达到104.94亿元.[EB/OL][2018-01-29]http://www.tanpaifang.com/tanjiaoyi/2018/0129/61449.html②Slater,H.,DeBoer,D.,钱国强,王庶.《2019年中国碳价调查》,2019年12月,中国碳论坛,北京.29图2-7CGE-CIMS复合模型框架CGECIMS-钢铁1、技术竞争2、能源消耗3、温室气体及大气污染物排放CIMS-水泥政策（碳税）冲击303钢铁行业深度脱碳的协同效果评估本研究中所核算的钢铁行业的能耗与排放，主要涵盖长流程工艺的炼焦、烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等环节与短流程工艺的电炉炼钢的能耗与排放。由于国内大型钢铁企业普遍拥有焦化厂，因此所核算的钢铁行业的能耗与排放也包括炼焦部分的能耗与排放。本研究的比较基线为2015年，减排潜力按各项措施或技术2025年相比2015年的市场份额、生产规模等变化确定。3.1钢铁行业概况（1）近年来钢铁产量反弹上升钢铁行业是国民经济的重要部门，是国家工业化的重要标志，在经济建设中起着举足轻重的作用。2018年我国粗钢产量达到9.28亿t，约占世界总产量的51.3%①。图3-1全国粗钢产量变化图数据来源：国家统计局①世界钢铁协会.《世界钢铁统计数据2019》https://www.worldsteel.org/zh/media-centre/press-releases/2019/world-steel-in-figures-2019.html010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00080,00090,000100,000万t312015年，我国钢铁企业分布情况见图3-2，可以看出，我国每个省份都有钢铁企业，尤其在华北地区和东南沿海地区更是分布密集。图3-22015年我国钢铁企业分布情况数据来源：worldsteelassociation（2）能源消耗、温室气体与大气污染物排放概况钢铁行业是典型的能源密集型工业，根据煤炭工业协会发布的《2018煤炭行业发展年度报告》，2018年钢铁行业耗煤6.2亿t①，仅次于电力行业位居第二；钢铁行业目前年总用电量约4000亿kWh②。另一方面，钢铁行业通过实施节能减排，吨钢综合能耗显著下降。根据《钢铁行业“十三五”煤控中期评估与后期展望》，重点统计钢铁企业平均吨钢综合能耗从2010年的599kgce下降至2015年的572kgce，2018年进一步下降至555kgce，提前完成《工业绿色发展规划（2016-2020年）》吨钢综合能耗降低至560kgce的规划目标。①煤炭工业协会.《2018煤炭行业发展年度报告》.②“十三五”工业节能依然“压力山大”工信部推出多项技术解决方案[EB/OL][2018-04-24]http://www.sohu.com/a/229306664_11862232图3-32000-2018年我国钢铁行业总能耗与吨钢综合能耗变化情况来源：中国钢铁工业协会.《钢铁行业“十三五”煤控中期评估与后期展望》,2019.大量的能源消费导致钢铁行业成为我国工业部门中的二氧化碳和大气污染物排放大户。2017年，钢铁工业能源消耗占全国能源消耗比重为11%。中国钢铁工业CO2排放量约占全球钢铁工业的51%，占中国CO2排放总量的15%左右，在国内所有工业行业中位居第二位①。2015-2017年重点环保统计钢铁企业大气污染减排情况见表3-1。提前3年实现《钢铁工业调整升级规划（2016-2020年）》中提出的2020年吨钢SO2排放削减目标。表3-12015-2017年重点环保统计钢铁企业大气污染排放情况年度吨钢颗粒物排放(kg)吨钢SO2排放(kg)吨钢NOx排放(kg)2015年0.810.881.052016年0.750.691.062017年0.590.540.89数据来源：黄导,《2017年中国钢铁行业节能环保进展报告》.①中国节能协会冶金工业节能专业委员会,冶金工业规划研究院.《中国钢铁工业节能低碳发展报告（2018）》，2018年10月.33（3）钢铁行业超低排放改造2019年4月22日，生态环境部、发展改革委、工业和信息化部、财政部、交通运输部联合制定的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气〔201９〕35号）提出了主要目标“全国新建（含搬迁）钢铁项目原则上要达到超低排放水平。推动现有钢铁企业超低排放改造，到2020年底前，重点区域钢铁企业超低排放改造取得明显进展，力争60%左右产能完成改造，有序推进其他地区钢铁企业超低排放改造工作；到2025年底前，重点区域钢铁企业超低排放改造基本完成，全国力争80%以上产能完成改造。”3.2钢铁行业深度脱碳措施初步筛选3.2.1措施筛选根据《重塑能源：面向2050年能源消费和生产革命路线图.中国.工业卷》，《国家重点节能低碳技术推广目录》，行业协会专家访谈调研，钢铁行业相关规划、研究成果等资料，初步筛选出29项节能减排措施/技术，见表3-2。各项措施/技术有按类型和按环节两个分类维度：表3-2钢铁行业初步筛选节能减排措施/技术分类类别所处环节措施/技术名称序号消费减量消费减量减少不合理钢铁消费需求T1结构调整结构调整先进产能代替落后产能T2结构调整增加短流程炼钢比例T3原（燃）料回收和替代炼焦高温高压干熄焦T4炼焦炼焦煤调湿风选技术T5炼焦焦炉荒煤气显热回收利用技术T6烧结烧结余热发电技术T7烧结烧结余热能量回收驱动技术（SHRT技术）T8烧结烧结废气余热循环利用工艺技术T9炼铁提高高炉入炉球团比T10炼铁高炉冲渣水直接换热回收余热技术T11炼铁燃气-蒸汽联合循环发电技术（CCPP）T12炼铁燃气轮机值班燃料替代技术T13炼铁煤气透平与电动机同轴驱动高炉鼓风机技术（BPRT技术）T14炼钢转炉煤气干法回收技术T1534类别所处环节措施/技术名称序号节能及能效提升炼焦大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术T16烧结环冷机液密封技术T17球团蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术T18炼铁高炉鼓风除湿节能技术T19炼铁基于炉腹煤气量指数优化的智能化大型高炉节能技术T20炼铁旋切式高风温顶燃热风炉节能技术T21炼钢冷捣糊整体优化成型筑炉节能技术T22炼钢钢水真空循环脱气工艺干式（机械）真空系统应用技术T23炼钢加热炉黑体强化辐射节能技术T24整体节能钢铁行业能源管控技术T25整体节能高辐射覆层技术T26末端脱碳末端脱碳二氧化碳捕集与封存（CCS）T27二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）T28末端减污末端减污超低排放改造T293.2.3措施属性汇总各项措施/技术的2015年、2020年市场占比数据来自《重塑能源：面向2050年能源消费和生产革命路线图.中国.工业卷》、《国家重点节能低碳技术推广目录（2015年本，节能部分）》、相关规划、文献等，2025年市场占比数据为参考2015-2020年的推广比例变化情况，估算而来。根据项目组实地调研所收集的数据资料，结合国内外措施/技术的典型应用、统计数据、相关学术研究成果等资料，可计算出2025年各项措施/技术的减排潜力，详见下表。35表3-3钢铁行业各节能减排措施/技术综合减排潜力表类型所处环节措施/技术名称序号减排潜力（2025年，万t/a）大气污染物温室气体GHGER-eqSO2NOxPMLAPsCO2消费减量消费减量减少不合理钢铁消费需求T17.448.876.8420.3113288.2569.74结构调整结构调整先进产能代替落后产能T24.605.484.2312.558213.0343.10增加短流程炼钢比例T315.3418.3014.1241.8927414.19143.87原（燃）料替代炼焦高温高压干熄焦T40.010.010.000.0323.840.12炼焦煤调湿风选技术T50.130.950.461.351230.915.93焦炉荒煤气显热回收利用技术T60.730.831.842.49570.984.61烧结烧结余热发电技术T70.130.110.030.26231.281.13烧结余热能量回收驱动技术（SHRT技术）T80.140.130.030.30259.431.26烧结废气余热循环利用工艺技术T90.560.720.601.63272.862.65炼铁提高高炉入炉球团比T100.330.090.140.501038.414.37高炉冲渣水直接换热回收余热技术T111.511.743.835.171187.319.59燃气-蒸汽联合循环发电技术（CCPP）T121.281.130.262.652315.7611.27燃气轮机值班燃料替代技术T130.080.070.020.17151.020.73煤气透平与电动机同轴驱动高炉鼓风机技术（BPRT技术）T140.470.410.090.97849.384.13炼钢转炉煤气干法回收技术T150.240.210.050.50434.152.1136能效提升炼焦大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术T160.050.350.170.50453.012.18烧结环冷机液密封技术T170.010.010.000.0323.860.12球团蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术T181.887.671.4810.731261.0815.42炼铁高炉鼓风除湿节能技术T190.090.020.040.14280.521.18基于炉腹煤气量指数优化的智能化大型高炉节能技术T200.560.150.240.861768.307.43旋切式高风温顶燃热风炉节能技术T210.250.070.110.38784.833.30炼钢冷捣糊整体优化成型筑炉节能技术T223.302.920.666.855982.2129.10钢水真空循环脱气工艺干式（机械）真空系统应用技术T230.680.781.722.32533.704.31加热炉黑体强化辐射节能技术T240.390.150.060.60719.333.27整体节能钢铁行业能源管控技术T250.110.130.100.29191.491.00高辐射覆层技术T262.933.492.697.995230.6027.45末端脱碳末端脱碳二氧化碳捕集与封存（CCS）T27-0.041-0.036-0.008-0.085542.871.93二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）T28-0.041-0.036-0.008-0.085466.481.65末端减污末端减污超低排放改造T2913.2622.0912.7843.08-1108.8238.95合计56.4076.8352.57164.3674610.27441.9137图3-4钢铁行业按类型分措施/技术的减排潜力占比从图3-4可以看出：（1）按照措施/技术的类型分：⚫CO2减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的47.75%；其次为节能及能效提升型措施/技术，占23.09%；第三为需求减量型措施/技术，占17.81%。末端减污型措施/技术会带来微量的增排，占-1.49%。⚫SO2减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的35.35%；其次为末端减污型措施/技术，占23.51%；第三为节能及能效提升型措施/技术，占18.15%。末端脱碳型措施/技术会带来微量的增排，占-0.15%。⚫NOx减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的3830.96%；其次为末端减污型措施/技术，占28.75%；第三为节能及能效提升型措施/技术，占20.48%。末端脱碳型措施/技术会带来微量的增排，占-0.09%。⚫PM减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的34.91%；其次为末端减污型措施/技术，占24.32%；第三为原（燃）料回收与替代型措施/技术，占13.97%。末端脱碳型措施/技术会带来微量的增排，占-0.03%。⚫ER-eq减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的42.31%；其次为节能及能效提升型措施/技术，占21.45%；第三为需求减量型措施/技术，占15.78%。ER-eq均为正值，说明各类型措施/技术的综合减排效果为正，没有增排。（2）按照措施/技术的环节分：⚫CO2减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的47.75%；其次为需求减量型的措施/技术，占17.81%；第三为炼铁工序的措施/技术，占11.23%。末端减污型措施/技术会带来微量的增排，占-1.49%。⚫SO2减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的35.35%；其次为末端减污型措施/技术，占23.51%；第三为需求减量型的措施/技术，占13.18%。末端脱碳型措施/技术会带来微量的增排，占-0.15%。⚫NOx减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的30.96%；其次为末端减污型措施/技术，占28.75%；第三为需求减量型的措施/技术，占11.55%。末端脱碳型措施/技术会带来微量的增排，占-0.09%。⚫PM减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的34.91%；其次为末端减污型措施/技术，占24.32%；第三为需求减量型措施/技术，占13.02%。末端脱碳型措施/技术会带来微量的增排，占-0.03%。⚫ER-eq减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的42.31%；其次为需求减量型的措施/技术，占15.78%；第三为炼铁工序的措施/技术，占9.50%；第四为末端减污型措施/技术，占8.81%；最小的为末端脱碳的措施/技术，占0.81%。各类型措施/技术的ER-eq均为正值，说明其综合减排效果为正，没有增排。39图3-5钢铁行业按环节分措施/技术的减排潜力占比表3-4钢铁行业各节能减排措施/技术实现综合减排潜力成本表类型所处环节措施/技术名称序号实现减排潜力成本（万元）消费减量消费减量减少不合理钢铁消费需求T10.00结构调整结构调整先进产能代替落后产能T2-138,521.88增加短流程炼钢比例T36,105,000.00原（燃）料替代炼焦高温高压干熄焦T4-37,363.46炼焦煤调湿风选技术T5-59,634.82焦炉荒煤气显热回收利用技术T6-103,559.51烧结烧结余热发电技术T7-147,146.2540类型所处环节措施/技术名称序号实现减排潜力成本（万元）烧结余热能量回收驱动技术（SHRT技术）T8-157,805.07烧结废气余热循环利用工艺技术T9-156,241.65炼铁提高高炉入炉球团比T10443,432.18高炉冲渣水直接换热回收余热技术T11-83,613.65燃气－蒸汽联合循环发电技术（CCPP）T12-50,001.85燃气轮机值班燃料替代技术T13-93,589.18煤气透平与电动机同轴驱动高炉鼓风机技术（BPRT技术）T14-521,921.63炼钢转炉煤气干法回收技术T15-158,510.48能效提升炼焦大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术T16-81,440.00烧结环冷机液密封技术T17-8,821.47球团蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术T18-380,177.74炼铁高炉鼓风除湿节能技术T19-39,157.86基于炉腹煤气量指数优化的智能化大型高炉节能技术T20-454,424.44旋切式高风温顶燃热风炉节能技术T21-384,463.94炼钢冷捣糊整体优化成型筑炉节能技术T22-2,253,820.25钢水真空循环脱气工艺干式（机械）真空系统应用技术T23-112,351.30加热炉黑体强化辐射节能技术T24-147,651.61整体节能钢铁行业能源管控技术T25-97,189.20高辐射覆层技术T26-81,953.79末端脱碳末端脱碳二氧化碳捕集与封存（CCS）T27271,008.40二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）T28198,406.00末端减污末端减污超低排放改造T2924,580,992.40合计25,849,477.94表3-4展示了各措施/技术实行的成本数据，可以看出“增加短流程炼钢比例（T3）”“提高高炉入炉球团比（T10）”“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”“超低排放改造（T29）”5项措施/技术的成本为正值，高于其他措施/技术，其中“超低排放改造（T29）”的成本最高，远高于其他措施/技术。413.3钢铁行业深度脱碳措施的协同控制效果评估3.3.1协同控制效应坐标系3.3.1.1CO2-SO2二维坐标图：图3-6钢铁行业CO2与SO2协同控制效应二维坐标系及局部放大图从图3-6可以看出：从象限位置来看：“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”位于第四象限，SO2增排，说明不具备协同减排CO2、SO2的能力。“超低排放改造（T29）”位于第二象限，CO2增排，不具备协同减排CO2、SO2的能力。另外26项措施/技术（T1-T26）均位于第一象限，T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26T27T28T29-20002004006008001,000-5.00E+050.00E+005.00E+051.00E+061.50E+062.00E+06SO2（g/t钢）CO2（g/t钢）消费减量结构调整原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端脱碳末端减污T5T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T19T20T21T22T23T24T25T26T29-50100150200250-2.00E+048.00E+041.80E+052.80E+05SO2（g/t钢）CO2（g/t钢）原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端减污42说明可以同时减排SO2与CO2。从点距原点的距离来看，消费减量型的“减少不合理钢铁消费需求（T1）”距离远点最远，表明其对CO2和SO2的减排效果都最明显，综合来看在各措施/技术中协同减排效益最大，其次为结构调整型的“增加短流程炼钢比例（T3）”。分环节CO2和SO2坐标系分布如下图所示：(a)(b)(c)(d)(e)(f)图3-7钢铁行业分环节CO2与SO2协同控制效应二维坐标系从图3-7分环节CO2和SO2坐标系分布情况来看：⚫从（a）可知，消费减量型措施/技术的协同效益大于结构调整型措施/技术，结构调整型措施/技术优于整体节能型措施/技术。T1T2T3T25T26-1002003004005006007008009001,000110010,0001,000,000SO2（g/t产品）CO2（g/t产品）消费减量结构调整整体节能T4T5T6T16051015202530354045020000400006000080000100000炼焦T7T8T9T17T181101001,0001001,00010,000100,0001,000,000SO2（g/t产品）CO2（g/t产品）烧结球团T10T11T12T14T19T20T2111010010,000100,0001,000,000SO2（g/t产品）CO2（g/t产品）炼铁T15T22T23T240102030405060708090050,000100,000150,000SO2（g/t产品）CO2（g/t产品）炼钢43⚫从（b）可知，炼焦环节4项技术中，“大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术（T16）”的协同减排效益相对最优。⚫从（c）可知，球团环节的“蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术（T18）”的协同效益大于烧结环节的技术，烧结环节4项技术中“烧结废气余热循环利用工艺技术（T9）”的协同减排效益最大。⚫从（d）可知，炼铁环节的“基于炉腹煤气量指数优化的智能化大型高炉节能技术（T20）”的协同减排效益最大。⚫从（e）可知，炼钢环节的“冷捣糊整体优化成型筑炉节能技术（T22）”的协同减排效益最大。⚫从（f）可知，“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”位于第四象限，SO2增排，说明不具备协同减排CO2、SO2的能力。“超低排放改造（T29）”位于第二象限，CO2增排，不具备协同减排CO2、SO2的能力。3.3.1.2CO2-NOx二维坐标图：从图3-8可以看出：从象限位置来看：“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”位于第四象限，NOx增排，说明不具备协同减排CO2、NOx的能力。“超低排放改造（T29）”位于第二象限，CO2增排，不具备协同减排CO2、NOx的能力。另外26项措施/技术（T1-T26）均位于第一象限，说明可以同时减排NOx与CO2。从点距原点的距离来看，消费减量型的“减少不合理钢铁消费需求（T1）”对CO2和NOx的减排效果都较明显，综合来看在各措施/技术中协同减排效益最大，其次为结构调整型的“增加短流程炼钢比例（T3）”。能效提升型的“蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术（T18）”的NOx减排效果最优，但CO2减排效果稍弱。44图3-8CO2与NOx协同控制效应二维坐标系及局部放大图从图3-9分环节CO2和NOx坐标系分布情况来看：⚫从（a）可知，消费减量型措施/技术的协同效益大于结构调整型措施/技术，结构调整型措施/技术优于整体节能型措施/技术。⚫从（b）可知，炼焦环节4项技术中，“大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术（T16）”的协同减排效益最大。⚫从（c）可知，球团环节的“蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术（T18）”的协同效益大于烧结环节的技术，烧结环节4项技术中“烧结废气余热循环利用工艺技术（T9）”的协同减排效益最大。⚫从（d）可知，炼铁环节的“燃气-蒸汽联合循环发电技术（T12）”的协同减排效益最大。⚫从（e）可知，炼钢环节的“冷捣糊整体优化成型筑炉节能技术（T22）”的协同减排效益最大。T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26T27T28-200.000.00200.00400.00600.00800.001,000.001,200.001,400.001,600.00-5.00E+050.00E+005.00E+051.00E+061.50E+062.00E+06NOx（g/t钢）CO2（g/t钢）末端减污消费减量结构调整原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端脱碳T5T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T19T20T21T22T23T24T25T26-50100150200250300350400-5.00E+045.00E+041.50E+052.50E+05NOx（g/t钢）CO2（g/t钢）末端减污原（燃）料回收和替代节能及能效提升45⚫从（f）可知，“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”位于第四象限，NOx增排，说明不具备协同减排CO2、NOx的能力。“超低排放改造（T29）”位于第二象限，CO2增排，不具备协同减排CO2、NOx的能力。(a)(b)(c)(d)(e)(f)图3-9钢铁行业分环节CO2与NOx协同控制效应二维坐标系T1T2T3T25T26-2004006008001,0001,200-500,0001,000,0001,500,0002,000,000NOx（g/t产品）消费减量结构调整整体节能T4T5T6T1601020304050607080020000400006000080000100000NOx（g/t产品）CO2（g/t产品）炼焦T7T8T9T17T1801101001,00010,0001001,00010,000100,0001,000,000NOx（g/t产品）CO2（g/t产品）烧结球团T10T11T12T14T19T20T2111010010,000100,0001,000,000NOx（g/t产品）CO2（g/t产品）炼铁T15T22T23T2401020304050607080050,000100,000150,000NOx（g/t产品）CO2（g/t产品）炼钢463.3.1.3CO2-PM二维坐标图：从图3-10可以看出：“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”位于第四象限，PM增排，说明不具备协同减排CO2、NOx的能力。“超低排放改造（T29）”位于第二象限，CO2增排，不具备协同减排CO2、PM的能力。另外26项措施/技术（T1－T26）均位于第一象限，说明可以同时减排PM与CO2。从点距原点的距离来看，消费减量型的“减少不合理钢铁消费需求（T1）”对CO2和PM的减排效果最明显，综合来看在各措施/技术中协同减排效益最大，其次为结构调整型的“增加短流程炼钢比例（T3）”。原（燃）料替代的“高温高压干熄焦（T4）”的PM减排效果虽然很大，但CO2减排效果较差。图3-10钢铁行业CO2与PM协同控制效应二维坐标系及局部放大图T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26T27T28T29-100.000.00100.00200.00300.00400.00500.00600.00700.00800.00900.00-5.00E+050.00E+005.00E+051.00E+061.50E+062.00E+06PM（g/t钢）CO2（g/t钢）消费减量结构调整原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端脱碳末端减污T5T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T19T20T21T22T23T24T25T26T29-50050100150200250300350-5.00E+040.00E+005.00E+041.00E+051.50E+052.00E+05PM（g/t钢）CO2（g/t钢）原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端减污47(a)(b)(c)(d)(e)(f)图3-11钢铁行业分环节CO2与PM协同控制效应二维坐标系从图3-11分环节CO2和PM坐标系分布情况来看：⚫从（a）可知，消费减量型措施/技术的协同效益大于结构调整型措施/技术，结构调整型措施/技术优于整体节能型措施/技术。⚫从（b）可知，炼焦环节4项措施/技术中，“大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术（T16）”的协同减排效益最大。⚫从（c）可知，球团环节的“蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术（T18）”的协同效益大于烧结环节的措施/技术，烧结环节4项措施/技T1T2T3T25T26-100200300400500600700800900-500,0001,000,0001,500,0002,000,000PM（g/t产品）CO2（g/t产品）消费减量结构调整整体节能T4T5T6T16020406080100120020000400006000080000100000PM（g/t产品）CO2（g/t产品）炼焦T7T8T9T17T1801101001,0001001,00010,000100,0001,000,000PM（g/t产品）CO2（g/t产品）烧结球团T10T11T12T14T19T20T2101101001,00010,000100,0001,000,000PM（g/t产品）CO2（g/t产品）炼铁T15T22T23T24020406080100120050,000100,000150,000PM（g/t产品）CO2（g/t产品）炼钢48术中“烧结废气余热循环利用工艺技术（T9）”的协同减排效益最大。⚫从（d）可知，炼铁环节的“基于炉腹煤气量指数优化的智能化大型高炉节能技术（T20）”的协同减排效益最大。⚫从（e）可知，炼钢环节的“冷捣糊整体优化成型筑炉节能技术（T22）”的协同减排效益最大。⚫从（f）可知，“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”位于第四象限，PM增排，说明不具备协同减排CO2、NOx的能力。“超低排放改造（T29）”位于第二象限，CO2增排，不具备协同减排CO2、PM的能力。3.3.2协同效应系数根据2.2.2节“协同效应系数”计算公式，分别计算SO2、NOx和PM相对于CO2的协同效应系数，结果见下表。表3-5钢铁行业节能减排措施/技术协同效应系数表类型所处环节技术名称序号消费减量消费减量减少不合理钢铁消费需求T15.60E-046.68E-045.15E-044.11E-01结构调整结构调整先进产能代替落后产能T25.60E-046.68E-045.15E-044.11E-01增加短流程炼钢比例T35.60E-046.68E-045.15E-044.11E-01原（燃）料替代炼焦高温高压干熄焦T45.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01炼焦煤调湿风选技术T51.04E-047.75E-043.73E-042.95E-01焦炉荒煤气显热回收利用技术T61.27E-031.46E-033.23E-031.17E+00烧结烧结余热发电技术T75.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01烧结余热能量回收驱动技术（SHRT技术）T85.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01烧结废气余热循环利用工艺技术T92.07E-032.65E-032.21E-031.61E+00炼铁提高高炉入炉球团比T103.19E-048.30E-051.34E-041.30E-01炼铁高炉冲渣水直接换热回收余热技术T111.27E-031.46E-033.23E-031.17E+00炼铁燃气－蒸汽联合循环发电技术（CCPP）T125.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01炼铁燃气轮机值班燃料替代技术T135.51E-044.88E-041.10E-043.08E-0149类型所处环节技术名称序号炼铁煤气透平与电动机同轴驱动高炉鼓风机技术（BPRT技术）T145.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01炼钢转炉煤气干法回收技术T155.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01能效提升炼焦大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术T161.04E-047.75E-043.73E-042.95E-01烧结环冷机液密封技术T175.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01球团蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术T181.49E-036.08E-031.17E-032.29E+00炼铁高炉鼓风除湿节能技术T193.19E-048.30E-051.34E-041.30E-01炼铁基于炉腹煤气量指数优化的智能化大型高炉节能技术T203.19E-048.30E-051.34E-041.30E-01炼铁旋切式高风温顶燃热风炉节能技术T213.19E-048.30E-051.34E-041.30E-01炼钢冷捣糊整体优化成型筑炉节能技术T225.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01炼钢钢水真空循环脱气工艺干式（机械）真空系统应用技术T231.27E-031.46E-033.23E-031.17E+00炼钢加热炉黑体强化辐射节能技术T245.41E-042.09E-048.20E-052.22E-01整体节能钢铁行业能源管控技术T255.60E-046.68E-045.15E-044.11E-01整体节能高辐射覆层技术T265.60E-046.68E-045.15E-044.11E-01末端脱碳末端脱碳二氧化碳捕集与封存（CCS）T27-7.55E-05-6.68E-05-1.51E-05-4.21E-02二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）T28-8.78E-05-7.78E-05-1.76E-05-4.90E-02末端减污末端减污超低排放改造T29-1.20E-02-1.99E-02-1.15E-02-1.04E+01从Ra/b正负来看，末端脱碳的“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”和末端减污类措施中的“超低排放改造（T29）”的各项污染物协同效应系数为负值，说明T27、T28、T29为弱协同或非协同措施。其他26项措施/技术属于强协同措施/技术。从Ra/b值来看，“烧结废气余热循环利用工艺技术（T9）”“蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术（T18）”“焦炉荒煤气显热回收利用技术（T6）”“高炉50冲渣水直接换热回收余热技术（T11）”“钢水真空循环脱气工艺干式（机械）真空系统应用技术（T23）”的/Rab值相对较大，说明其具有较好的协同减排效应。LAPs和CO2协同效应来说，𝑅𝐿𝐴𝑃𝑠/𝐶𝑂2最大的技术为“蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术（T18）”，其次为“烧结废气余热循环利用工艺技术（T9）”，由于其对大气污染物减排效果明显。3.3.3污染物减排量交叉弹性分析节能减排措施/技术污染物减排量交叉弹性分析的结果如下表所示：表3-6钢铁行业节能减排措施/技术污染物减排量协同度结果汇总类型所处环节技术名称序号ElsSO2/CO2ElsNOx/CO2ElsPM/CO2ElsLAPs/CO2消费减量消费减量减少不合理钢铁消费需求T11.061.061.061.06结构调整结构调整先进产能代替落后产能T21.061.061.061.06增加短流程炼钢比例T31.061.061.061.06原（燃）料替代炼焦高温高压干熄焦T425.830.700.901.41炼焦煤调湿风选技术T54.891.123.031.35焦炉荒煤气显热回收利用技术T659.552.1026.215.37烧结烧结余热发电技术T71.300.210.150.35烧结余热能量回收驱动技术（SHRT技术）T81.300.210.150.35烧结废气余热循环利用工艺技术T94.891.123.031.82炼铁提高高炉入炉球团比T107.181.644.464.25炼铁高炉冲渣水直接换热回收余热技术T1128.6228.85106.9038.24炼铁燃气－蒸汽联合循环发电技术（CCPP）T1212.429.633.6510.05炼铁燃气轮机值班燃料替代技术T1312.429.633.6510.05炼铁煤气透平与电动机同轴驱动高炉鼓风机技术（BPRT技术）T1412.429.633.6510.05炼钢转炉煤气干法回收技术T151.040.770.230.79能效提升炼焦大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术T164.891.123.031.35烧结环冷机液密封技术T171.300.210.150.3551类型所处环节技术名称序号ElsSO2/CO2ElsNOx/CO2ElsPM/CO2ElsLAPs/CO2球团蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术T184.891.123.031.36炼铁高炉鼓风除湿节能技术T197.181.644.464.25炼铁基于炉腹煤气量指数优化的智能化大型高炉节能技术T207.181.644.464.25炼铁旋切式高风温顶燃热风炉节能技术T217.181.644.464.25炼钢冷捣糊整体优化成型筑炉节能技术T221.040.770.230.79炼钢钢水真空循环脱气工艺干式（机械）真空系统应用技术T232.402.316.613.01炼钢加热炉黑体强化辐射节能技术T241.020.330.170.57整体节能钢铁行业能源管控技术T251.061.061.061.06整体节能高辐射覆层技术T261.061.061.061.06末端脱碳末端脱碳二氧化碳捕集与封存（CCS）T27-0.14-0.11-0.03-0.11二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）T28-0.17-0.12-0.04-0.13末端减污末端减污超低排放改造T29-22.56-31.50-23.63-26.84从Elsa/b正负来看，末端脱碳的“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”，末端减污类措施中的“超低排放改造（T29）”的各项污染物协同效应系数为负值，说明T27、T28、T29为弱协同或非协同措施/技术。其他26项措施属于强协同措施/技术。从Elsa/b值来看：（1）“焦炉荒煤气显热回收利用技术（T6）”“高炉冲渣水直接换热回收余热技术（T11）”的ElsSO2/CO2相对较大，说明其具有较好的SO2与CO2协同减排效应。（2）“高炉冲渣水直接换热回收余热技术（T11）”“燃气－蒸汽联合循环发电技术（CCPP）（T12）”、“燃气轮机值班燃料替代技术（T13）”、“煤气透平与电动机同轴驱动高炉鼓风机技术（BPRT技术）（T14）”的ElsNOx/CO2相对较大，说明其具有较好的NOx与CO2协同减排效应。52（3）“焦炉荒煤气显热回收利用技术（T6）”“高炉冲渣水直接换热回收余热技术（T11）”的ElsPM/CO2相对较大，说明其具有较好的PM与CO2协同减排效应。（4）从LAPs和CO2协同效应来说，𝐸𝑙𝑠𝐿𝐴𝑃𝑠/𝐶𝑂2最大的技术为“高炉冲渣水直接换热回收余热技术（T11）”，其次为“燃气-蒸汽联合循环发电技术（CCPP）（T12）”“燃气轮机值班燃料替代技术（T13）”“煤气透平与电动机同轴驱动高炉鼓风机技术（BPRT技术）（T14）”，由于这4项措施/技术对大气污染物，尤其是NOx、PM减排效果明显。3.3.4单位污染物减排成本各措施的单位污染物减排成本及优先度排序结果如下图所示。从各项措施成本-效果评价的结果来看，各措施对CO2、SO2、NOx、PM的单位减排成本区间分别为-1.57元/kg~0.50元/kg、-2842.93元/kg~1853.46元/kg、-5901.31元/kg~5144.30元/kg、-14214.64元/kg~3176.56元/kg。从综合减排成本来看，单位ER-eq减排成本区间为-322.11元/kg~631.07元/kg。“高温高压干熄焦（T4）”成本最低，综合排序最为靠前，“炼焦煤调湿风选技术（T5）”次之。而“超低排放改造（T29）”的成本最高。图3-12钢铁行业节能减排措施单位CO2减排成本及优先度排序-2.00-1.50-1.00-0.500.000.50T1T2T3T4T7T13T14T8T9T15T6T11T5T12T10T25T21T22T17T18T20T23T24T16T19T26T28T27需求减量结构调整原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端脱碳元/kgCO253图3-13钢铁行业节能减排措施单位SO2减排成本及优先度排序图3-14钢铁行业节能减排措施单位NOx减排成本及优先度排序-3,000-2,500-2,000-1,500-1,000-50005001,0001,5002,000T1T2T3T4T7T13T14T8T15T5T6T9T11T12T10T16T21T25T20T22T17T19T24T18T23T26T28需求减量结构调整原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端减污元/kgSO2-6,000-4,000-2,00002,0004,0006,000T1T2T3T4T7T13T14T8T15T9T6T5T11T12T10T21T20T19T24T22T25T17T16T23T18T26T28消费减量结构调整原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端减污元/kgNOx54图3-15钢铁行业节能减排措施单位PM减排成本及优先度排序图3-16钢铁行业节能减排措施单位ER-eq减排成本及优先度排序3.3.5边际减排成本曲线（MAC）根据节能减排措施的单位污染物减排成本的排序结果和减排总量，分别绘制针对CO2、SO2、NOx、PM和ER-eq的单污染物边际减排成本（MAC）曲线示意图。-16,000-14,000-12,000-10,000-8,000-6,000-4,000-2,00002,0004,000T1T2T3T4T7T13T14T8T15T9T12T5T6T11T10T21T22T17T24T20T19T25T16T18T23T26T28消费减量结构调整原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端减污元/kgPM-400-2000200400600800T1T2T3T4T7T13T14T8T15T9T6T5T11T12T10T21T25T22T17T20T24T16T19T23T18T26T28T27T29需求减量结构调整原（燃）料回收和替代节能及能效提升末端脱碳末端减污元/kgER-eq553.4.5.1CO2边际减排成本曲线图3-17钢铁行业节能减排措施CO2单位(边际)减排成本曲线示意图注：紫色为消费减量类；黄色为结构调整类；橘色为原（燃）料回收和替代类；灰色为节能及能效提升类；深蓝为末端脱碳类；浅绿为末端减污类。除未计入“超低排放改造（T29）”增排CO2量以外，其他各措施（T1－T28）每年的CO2减排潜力约为75,719.08万t/a，其总成本为126.85亿元/a（平均减排成本为16.75元/tCO2）①，其中，“增加短流程炼钢比例（T3）”“提高高炉入炉球团比（T10）”“二氧化碳捕集与封存（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”的成本为正，分别为610.5亿元/a、44.34亿元/a、27.1亿元/a、19.84亿元/a；其他24项措施/技术由于节能可带来收益，成本均为负值，共有-574.94亿元/a。各措施中CO2减排潜力最大的为“增加短流程炼钢比例（T3）”，其CO2减排潜力为27,414.19万t/a；单位CO2减排成本最低的为“高温高压干熄焦（T4）”，其单位CO2减排成本为-1.57元/kg。①按2018年可比价格计。-2-1.5-1-0.500.51单位减排成本（元/kg）减排潜力（t/a）T1T2T3T4T7T13T14T8T9T15T6T11T5T12T10T25T21T22T17T18T20T23T24T16T19T26T28T27T1563.4.5.2SO2边际减排成本曲线图3-18钢铁行业节能减排措施SO2单位(边际)减排成本曲线示意图注：紫色为消费减量类；黄色为结构调整类；橘色为原（燃）料回收和替代类；灰色为节能及能效提升类；深蓝为末端脱碳类；浅绿为末端减污类。除“二氧化碳捕集与封存（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”增排SO2未计入外，其他各措施（T1－T26、T29）每年的SO2减排潜力约为56.48万t/a，实现全部减排潜力的总成本为2,538亿元/a，其中，“增加短流程炼钢比例（T3）”“提高高炉入炉球团比（T10）”“超低排放改造（T29）”的成本为正，分别为610.5亿元/a、44.34亿元/a、2,458.1亿元/a；其他24项措施/技术由于节能可带来收益，成本均为负值，共有-574.94亿元/a。各措施中SO2减排潜力最大的为“增加短流程炼钢比例（T3）”，其SO2减排潜力为15.34万t/a；单位SO2减排成本最低的为“高温高压干熄焦（T4）”，其单位SO2减排成本为-1,114.84元/kg。573.4.5.3NOx边际减排成本曲线图3-19钢铁行业节能减排措施NOx单位(边际)减排成本曲线示意图注：紫色为消费减量类；黄色为结构调整类；橘色为原（燃）料回收和替代类；灰色为节能及能效提升类；深蓝为末端脱碳类；浅绿为末端减污类。除“二氧化碳捕集与封存（T27）”增排NOx未计入外，其他各措施（T1-T26、T28）的NOx减排潜力约为76.90万t/a，实现全部减排潜力的总成本为2,538亿元/a，其中，“增加短流程炼钢比例（T3）”“提高高炉入炉球团比（T10）”“超低排放改造（T29）”的成本为正，分别为610.5亿元/a、44.34亿元/a、2458.1亿元/a；其他24项措施由于节能可带来收益，成本均为负值，共有-574.94亿元/a。各措施中NOx减排潜力最大的为“超低排放改造（T29）”，其NOx减排潜力为22.09万t/a；单位NOx减排成本最低的为“旋切式高风温顶燃热风炉节能技术（T21）”，其单位NOx减排成本为-5,901.31元/kg。583.4.5.4PM边际减排成本曲线图3-20钢铁行业节能减排措施PM单位(边际)减排成本曲线示意图注：紫色为消费减量类；黄色为结构调整类；橘色为原（燃）料回收和替代类；灰色为节能及能效提升类；深蓝为末端脱碳类；浅绿为末端减污类。除“二氧化碳捕集与封存（T27）”增排PM未计入外，其他各措施（T1-T26、T28）每年的PM减排潜力约为52.44万t/a，实现全部减排潜力的总成本为2,538亿元/a，其中，“增加短流程炼钢比例（T3）”“提高高炉入炉球团比（T10）”“超低排放改造（T29）”的成本为正，分别为610.5亿元/a、44.34亿元/a、2,458.1亿元/a；其他24项措施由于节能可带来收益，成本均为负值，共有-574.94亿元/a。各措施中PM减排潜力最大的为“增加短流程炼钢比例（T3）”，其PM减排潜力为14.12万t/a。593.4.5.5ER-eq边际减排成本曲线图3-21钢铁行业节能减排措施ER-eq单位(边际)减排成本曲线示意图注：紫色为消费减量类；黄色为结构调整类；橘色为原（燃）料回收和替代类；灰色为节能及能效提升类；深蓝为末端脱碳类；浅绿为末端减污类。各措施（T1-T29）每年的ER-eq减排潜力约为441.91万t/a，实现全部减排潜力的总成本为2,584.95亿元/a，其中，“增加短流程炼钢比例（T3）”“提高高炉入炉球团比（T10）”“二氧化碳捕集与封存（CCS）（T27）”“二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS-EOR）（T28）”“超低排放改造（T29）”的成本为正，分别为610.5亿元/a、44.34亿元/a、27.1亿元/a、19.84亿元/a、2,458.1亿元/a；其他24项措施由于节能可带来收益，成本均为负值，共有-574.94亿元/a。各措施中ER-eq减排潜力最大的为“增加短流程炼钢比例（T3）”，其ER-eq减排潜力为143.87万t/a；单位ER-eq减排成本最低的为“高温高压干熄焦（T4）”，其单位ER-eq减排成本为-322.11元/kg。603.3.6钢铁行业协同控制措施/技术直接减排效果小结钢铁行业2015年CO2和大气污染物的直接排放量与2025年预测的直接排放量见下图。图3-22钢铁行业2015年排放量、2025年协同减排量、2025年预测排放量注：这里的“协同减排量”指“直接减排量”，未涵盖因节电等带来的“间接减排”；当“减排量”为“负值”时，表示事实上的“增排”。可以看出，2015年CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq的直接排放量分别为13.34亿吨/a、70.74万吨/a、84.40万吨/a、65.11万吨/a、689.55万吨/a。根据预测2025年钢铁产量（8.45亿吨）和2015年钢铁行业排放系数，估算2025年CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq的基线直接排放量分别为14.03亿吨/a、74.36万吨/a、88.72万吨/a、68.44万吨/a、724.87万吨/a。29项措施/技术2025年的CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq直接协同减排潜力分别为6.56亿吨/a、51.44万吨/a、72.63万吨/a、13.347.476.56051015CO2CO2亿t/a2015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量70.7422.9251.44020406080SO2SO2万t/a2015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量84.4016.0972.63020406080100NOxNOx万t/a2015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量65.1116.4252.0301020304050607080PMPM万t/a2015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量689.55326.38398.490100200300400500600700800ER-eqER-eq万t/a2015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量6153.03万吨/a、398.49万吨/a。在采取系列协同控制措施/技术后，即减去直接协同减排潜力后，2025年CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq预测直接排放量分别为7.47亿吨/a、22.92万吨/a、16.09万吨/a、16.42万吨/a、326.38万吨/a。2025年29项措施/技术分类型的ER-eq直接协同减排潜力见下图，消费减量的ER-eq直接协同减排潜力为69.74万t/a，结构调整为186.98万t/a，原（燃）料回收和替代为27.14t/a，节能与能效提升为65.55万t/a、末端脱碳为4.31万t/a，末端减污为38.95万t/a。图3-23钢铁行业2025年分措施/技术类型的ER-eq直接协同减排潜力69.74186.9827.1465.554.3138.95-50050100150200万t/aPMNOxSO2CO2622025年分措施类型的CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq直接协同减排潜力见下图：图3-24钢铁行业2025年分措施类型CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq直接协同减排潜力634水泥行业深度脱碳的协同效果评价4.1水泥行业概况（1）水泥行业产量、产能水泥工业是我国国民经济发展的重要基础原材料工业。2011年以来在经济放缓大背景下，需求增速总体放缓。2014年水泥生产达到24.8亿t的高峰。2015年首次出现5%的负增长。此后，在去产能行动的影响下，水泥产量继续受到抑制，但年产量仍保持在22亿t以上。截至2018年底，全行业共有水泥企业3,336家，其中只生产熟料的企业46家，生产熟料和水泥企业1,234家，水泥粉磨站企业2,056家。全国熟料设计产能18.2亿t，实际产能20.2亿t，水泥产能约38.0亿t。①近年来，水泥窑协同处置取得突破进展，协同处置生产线稳步推进。截止2018年底，全国已建成水泥窑协同处置线近150条，其中生活垃圾处置线51条、年处置能力约578万t；污泥处置线45条、年处置能力约325万t；具有水泥窑协同处置危废资质的企业52家，核准年处置能力约341万t。协同处置生产线合计约占全部新型干法水泥生产线的10%。②图4-12010年以来全国水泥与水泥熟料产量变化图数据来源：中国水泥协会①煤控研究项目水泥课题组.水泥行业“十三五”煤控中期评估及后期展望[R].2019.05.②中国煤炭消费总量控制方案和政策研究项目水泥课题组.水泥行业“十三五”煤控中期评估及后期展望[R]2019.0618.720.922.124.324.823.524.023.222.111.513.213.313.914.213.313.714.014.20.05.010.015.020.025.030.0201020112012201320142015201620172018亿t水泥产量水泥熟料产量64图4-22010年以来全国水泥熟料新增产能和新增生产线数①（2）能源消耗、CO2排放和大气污染排放状况“十二五”期间，通过加快推广粉磨新技术、高能效烧成系统技术、大型高效袋式除尘技术等，全国水泥生产平均可比熟料综合能耗小于114kgce/t，水泥综合能耗小于93kgce/t。大型水泥熟料生产线安装脱硫脱硝综合治理设施和大型高效袋式除尘设施等，主要污染物排放浓度及强度明显下降，脱硝水泥熟料产能占比达90%以上。余热利用水平进一步提高，水泥余热发电普及率达80%以上，吨熟料余热发电量进一步提高②。“十三五”以来，中国水泥工业能耗继续呈逐年下降趋势，煤炭消耗总量从2016年的1.71亿tce下降到2018年的1.56亿tce。表4-1水泥工业“十三五”以来能耗统计表年份201620172018煤耗（亿吨标准煤）1.711.571.56电耗（亿千瓦时）2,0201,9501,860数据来源：中国煤炭消费总量控制方案和政策研究项目水泥课题组，《水泥行业“十三五”煤控中期评估及后期展望》。①煤控研究项目水泥课题组.水泥行业“十三五”煤控中期评估及后期展望[R].2019.05.②中国水泥协会.《水泥工业“十三五”发展规划》（中水协字[2017]49号）05010015020025005,00010,00015,00020,00025,00030,000201020112012201320142015201620172018条万t/a新增熟料产能（万吨/年）新增生产线（条）652017年，中国和世界水泥工业CO2排放情况见下表。表4-22017年中国和世界水泥工业CO2排放情况表指标世界所有国家(含中国)中国水泥产量（亿t）41.7724CO2排放量（亿tCO2）24.612吨水泥CO2排放（tCO2/t）0.5890.500吨水泥CO2直接排放（工艺加燃煤）（tCO2/t）0.5290.450吨水泥CO2间接排放（电耗）（tCO2/t）0.0600.050CO2直接排放总量（亿tCO2/a）22.110.8CO2间接排放总量（亿tCO2/a）2.501.20数据来源：高长明.我国水泥工业低碳转型的技术途径——兼评联合国新发布的《水泥工业低碳转型技术路线图》[J].水泥,2019(1):4-8.表4-32012-2017年中国水泥行业污染物的排放量污染物种类单位201220132014201520162017氮氧化物（NOx）万吨222196.9191.7170.6139128二氧化硫（SO2）万吨3538474117.317颗粒物（PM）万吨61.764.995.883.636.835数据来源：中国煤炭消费总量控制方案和政策研究项目水泥课题组.水泥行业“十三五”煤控中期评估及后期展望[R]2019.05.4.2水泥行业深度脱碳措施初步筛选4.2.1措施筛选根据《重塑能源：面向2050年能源消费和生产革命路线图.中国.工业卷》、《国家重点节能低碳技术推广目录》、相关行业规划等资料，行业协会专家访谈调研，筛选出了24项水泥行业节能减排措施/技术，见表4-4。66表4-4水泥行业节能减排措施/技术筛选类别环节技术名称编号消费减量消费减量水泥消费减量CT1结构调整结构调整压减和置换水泥熟料产能CT2水泥企业错峰生产CT3原（燃）料回收与替代原（燃）料回收与替代工业废渣替代技术CT4水泥窑协同处置城市生活垃圾技术CT5水泥窑协同处置危险废物技术CT6水泥窑协同处置污泥技术CT7低温预热发电技术CT8节能与能效提升原料预热分解与水泥熟料烧成高能效水泥预热分解技术CT9大力多通道燃烧节能技术CT10高效低氮燃烧器CT11富氧燃烧技术CT12第四代温流行进式水泥熟料冷却技术CT13水泥窑新型耐火材料成套技术CT14生料与水泥粉磨辊压机终粉磨系统（生料）CT15辊压机半终粉磨系统（水泥）CT16外循环生料立磨技术CT17能源管理优化新型干法水泥窑生产运行节能监控优化系统技术CT18水泥企业可视化能源管理系统CT19末端脱碳末端脱碳水泥碳捕集、利用与封存（CCUS）CT20水泥碳捕集与封存（CCS）CT21末端减污末端减污（超低排放）选择性催化还原技术（SCR）CT22湿法脱硫技术CT23高效布袋除尘技术CT244.2.2措施属性汇总各项技术措施的2015年、2020年市场占比数据来自《重塑能源：面向2050年能源消费和生产革命路线图.中国.工业卷》、《国家重点节能低碳技术推广目录》（2015-2018）、《水泥行业“十三五”煤控中期评估及后期展望》、《水泥行业大气污染物与温室气体协同控制研究》（生态环境部经济政策研究中心）、相关规划、文献等，2025年市场占比数据为参考2015-2020年的推广比例变化情况，估算而来。根据项目组实地调研所收集的数据资料，结合国内外措施/技术的典型应用、统计数据、相关学术研究成果等资料，可计算出2025年各项措施/技术的减排潜力，详见表4-5。67表4-5水泥行业各节能减排措施/技术减排潜力表类型措施/技术名称序号直接减排潜力2025(t/a)间接减排潜力2025(t/a)减排潜力2025(t/a)CO2SO2NOxPMER-eqCO2SO2NOxPMER-eqCO2SO2NOxPMER-eq需求减量水泥消费减量CT11100377554091817083483552670563600170733082930662291961160394634422617376484213699759结构调整压减和置换水泥熟料产能CT228802972309721293094154529492045427902504221850122099333457623347613152642046317019水泥企业错峰生产CT31764228086560327389787999105402896224985304469810614681018604530670907278594890601100838原（燃）料替代工业废渣替代技术CT422007158183416109813148-16458-9-8-2-8021842578093408109613068水泥窑协同处置城市生活垃圾技术CT5137033814736152197614031-271475-150-133-30-1321109886313246019194712710水泥窑协同处置危险废物技术CT6154827116646945223115845-254508-140-124-28-1238129376315236821220314607水泥窑协同处置污泥技术CT7132764514265953191313584-488655-269-239-54-237783898911575715185911207低温预热发电技术CT8000008398764462941009264085783987644629410092640857原料预热分解与水泥熟料烧高能效水泥预热分解技术CT944201984753198445919450507635244213738437145183722517420217600448764大力多通道燃烧节能技术CT105304238570423813710354060000005304238570423813710354060高效低氮燃烧器CT112449526263410997328024965000002449526263410997328024965富氧燃烧技术CT1240172234320180355380409439311605134551034530494838348331849054824547368类型措施/技术名称序号直接减排潜力2025(t/a)间接减排潜力2025(t/a)减排潜力2025(t/a)CO2SO2NOxPMER-eqCO2SO2NOxPMER-eqCO2SO2NOxPMER-eq成第四代温流行进式水泥熟料冷却技术CT1338897744183174635209396445090162812485624764398790446317711526542120水泥窑新型耐火材料成套技术CT1429467993169132293946300336786883743317533023625487354313561402133335生料与水泥粉磨辊压机终粉磨系统（生料）CT15000006745735371832937443281667457353718329374432816辊压机半终粉磨系统（水泥）CT16000008097172446339538933939080971724463395389339390外循环生料立磨技术CT1700000593852327290652889593852327290652889能源管理优化新型干法水泥窑生产运行节能监控优化系统技术CT18628546667592821890666435899135354648410948237276819730528702917569181水泥企业可视化能源管理系统CT19000001397249770682154679713972497706821546797末端脱碳水泥碳捕集、利用与封存（CCUS）CT203572203688211469-3979-2-2-0-193532413486211449水泥碳捕集与封存（CCS）CT21178610184411734-1989-1-1-0-10176620174310725末端减污（超低排放）选择性催化还原技术（SCR）CT22009218400970358-702442-387-343-77-3417-702442-387921497-77966941湿法脱硫技术CT23-22386021755400228172-250266-138-122-28-1217-474126217416-122-28226954高效布袋除尘技术CT2400020842956013573875661566013573875662085710221注：负数代表对应大气污染物或CO2的增排。69图4-3水泥行业各类节能减排措施/技术的减排潜力占比29.10%55.02%3.46%12.54%0.13%-0.26%-20.00%0.00%20.00%40.00%60.00%CO210.38%24.51%1.56%8.47%0.01%55.07%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%NOx10.58%24.96%2.26%10.27%0.01%51.92%0.00%20.00%40.00%60.00%SO229.41%45.79%2.80%14.73%0.01%7.25%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%PM18.34%37.15%2.42%10.48%0.06%31.55%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%ER-eq70图4-3为各措施/技术的减排潜力占比，可知：⚫CO2减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的55.02%；其次为需求减量型措施/技术，占29.10%；第三为能效提升与节能型措施/技术，占12.54%；末端减污型措施/技术减排潜力为负值，即增排CO2。⚫SO2减排潜力最大的是末端减污型措施/技术，其减排潜力占总潜力的51.92%；其次为结构调整型措施/技术，占24.96%；第三为需求减量型措施/技术，占14.73%。⚫NOx减排潜力最大的是末端减污型措施/技术，其减排潜力占总潜力的55.07%；其次为结构调整型措施/技术，占24.51%；第三为需求减量型措施/技术，占10.38%。⚫PM减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的45.79%；其次为需求减量措施/技术，占29.41%；第三为能效提升与节能型措施/技术，占14.73%。⚫ER-eq减排潜力最大的是结构调整型措施/技术，其减排潜力占总潜力的37.15%；其次为末端减污型措施/技术，占31.55%；第三为需求减量型措施/技术，占18.34%。表4-6展示了各措施/技术实行的成本数据，其中水泥窑协同处置城市生活垃圾技术（CT5）、水泥窑协同处置污泥技术（CT7）、水泥碳捕集与封存（CCS）（CT21）、选择性催化还原技术（SCR）（CT22）、湿法脱硫技术（CT23）、高效布袋除尘技术（CT24）五项措施/技术实现综合减排潜力成本为正值；其他各项措施（除CT1和CT3）成本均为负值，即产生经济效益。选择性催化还原技术（SCR）（CT22）实现综合减排潜力成本最大，为86.65亿元；压减和置换水泥熟料产能（CT2）实现综合减排潜力成本最小，即产生经济效益最大，为112.48亿元。71表4-6各措施/技术实现综合减排潜力成本表分类技术名称技术编号实现减排潜力成本（万元/a）需求减量水泥消费减量CT10.00结构调整压减和置换水泥熟料产能CT2-1124760.00水泥企业错峰生产CT30.00原（燃）料替代工业废渣替代技术CT4-17889.04水泥窑协同处置城市生活垃圾技术CT525651.20水泥窑协同处置危险废物技术CT6-55444.00水泥窑协同处置污泥技术CT7234788.64低温预热发电技术CT8-616029.60原料预热分解与水泥熟料烧成高能效水泥预热分解技术CT9-74548.80大力多通道燃烧节能技术CT10-160320.00高效低氮燃烧器CT11-40213.60富氧燃烧技术CT12-152998.72第四代温流行进式水泥熟料冷却技术CT13-56913.60水泥窑新型耐火材料成套技术CT14-146960.00生料与水泥粉磨辊压机终粉磨系统（生料）CT15-367934.40辊压机半终粉磨系统（水泥）CT16-468936.00外循环生料立磨技术CT17-32331.20能源管理优化新型干法水泥窑生产运行节能监控优化系统技术CT18-171034.72水泥企业可视化能源管理系统CT19-133600.00末端脱碳水泥碳捕集、利用与封存（CCUS）CT20-3553.76水泥碳捕集与封存（CCS）CT214342.00末端减污（超低排放）选择性催化还原技术（SCR）CT22866529.60湿法脱硫技术CT23413826.00高效布袋除尘技术CT2429124.804.3水泥行业深度脱碳措施/技术的协同效果评估4.3.1协同控制效应坐标系节能减排措施/技术的协同控制效应二维坐标系如下图所示：4.3.1.1CO2-SO2二维坐标图：多数措施位于第一象限，说明这些措施/技术可以同时减排CO2与SO2。其中，“水泥消费减量（CT1）”的协同减排效应最优，其次为“水泥企业错峰生产（CT3）”“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”。“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”位于第三象限，说明该措施/技术同时增排CO2与SO2。“湿法脱硫（CT23）”位于第二象限，说明该措施增排CO2，减排SO2。72图4-4水泥行业CO2与SO2协同控制效应二维坐标系及局部放大图-0.050.000.050.100.150.200.250.300.35-0.200.000.200.400.600.801.00SO2（kg/t熟料）CO2（t/t熟料）CT1CT2CT3CT4CT5CT6CT7CT8CT9CT10CT11CT12CT13CT14CT15CT16CT17CT18CT19CT20CT21CT22CT23CT24-0.010.000.010.010.020.020.030.030.04-0.010.000.010.010.020.020.030.030.04SO2（kg/t熟料）CO2（t/t熟料）CT5CT6CT9CT10CT11CT12CT13CT14CT15CT16CT17CT18CT19CT20CT21CT2273（a）预热分解及熟料烧成阶段预热分解及熟料烧成阶段多数措施/技术均位于第一象限，说明可以同时减排CO2与SO2。“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”位于第三象限，说明该措施/技术同时增排CO2与SO2。“湿法脱硫（CT23）”位于第二象限，说明该措施/技术增排CO2，减排SO2。（b）粉磨阶段粉磨阶段措施/技术均位于第一象限，说明可以同时减排CO2与SO2。其中，“辊压机半终粉磨系统（水泥）（CT16）”协同减排效应较好。（c）其他其他措施/技术均位于第一象限，说明可以同时减排CO2与SO2。其中，“水泥消费减量（CT1）”的协同减排效应最优，其次为“水泥企业错峰生产（CT3）”“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”。“高效布袋除尘技术（CT24）”的协同减排效应最小。图4-5水泥行业分环节CO2与SO2协同控制效应二维坐标系744.3.1.2CO2-NOx二维坐标图：多数措施/技术位于第一象限，说明这些可以同时减排CO2与NOx。其中，“水泥消费减量（CT1）”的协同减排效应最优，其次为“水泥企业错峰生产（CT3）”“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”。“高效布袋除尘技术（CT24）”的协同减排效应最小。“湿法脱硫（CT23）”位于第三象限，说明该措施/技术同时增排CO2与NOx。“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”位于第二象限，说明该措施/技术增排CO2，减排NOx。图4-6水泥行业CO2与NOx协同控制效应二维坐标系及局部放大图-0.200.000.200.400.600.801.001.201.40-0.200.000.200.400.600.801.00NOx（kg/t熟料）CO2（t/t熟料）CT1CT2CT3CT4CT5CT6CT7CT8CT9CT10CT11CT12CT13CT14CT15CT16-0.020.000.020.040.060.080.100.120.14-0.010.000.010.010.020.020.030.030.04NOx（kg/t熟料）CO2（t/t熟料）CT6CT9CT11CT12CT13CT14CT15CT16CT17CT18CT19CT20CT21CT23CT2475（a）预热分解及熟料烧成阶段预热分解及熟料烧成阶段多数措施/技术均位于第一象限，说明可以同时减排CO2与NOx。“湿法脱硫（CT23）”位于第三象限，说明该措施/技术同时增排CO2与NOx。“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”位于第二象限，说明该措施/技术增排CO2，减排NOx。（b）粉磨阶段粉磨阶段措施/技术均位于第一象限，说明可以同时减排CO2与NOx。其中，“辊压机半终粉磨系统（水泥）（CT16）”协同减排效应较好。（c）其他其他措施/技术均位于第一象限，说明可以同时减排CO2与NOx。其中，“水泥消费减量（CT1）”的协同减排效应最优，其次为“水泥企业错峰生产（CT3）”“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”。“高效布袋除尘技术（CT24）”的协同减排效应最小。图4-7水泥行业分环节CO2与NOx协同控制效应二维坐标系764.3.1.3CO2-PM二维坐标图：多数措施/技术位于第一象限，说明可以同时减排CO2与PM。其中，“水泥消费减量（CT1）”的协同减排效应最优，其次为“水泥企业错峰生产（CT3）”“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”。“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”“湿法脱硫（CT23）”位于第三象限，说明其同时增排CO2与PM。图4-8水泥行业CO2与PM协同控制效应二维坐标系及局部放大图-0.100.000.100.200.300.400.500.600.70-0.200.000.200.400.600.801.00PM（kg/t熟料）CO2（t/t熟料）CT1CT2CT3CT4CT5CT6CT7CT8CT9CT10CT11CT12CT13CT14CT15CT16CT17CT18CT19CT20CT21CT22CT23CT24-0.010.000.010.010.020.020.030.030.040.04-0.010.000.010.010.020.020.030.030.04PM（kg/t熟料）CO2（t/t熟料）CT5CT6CT9CT10CT11CT12CT13CT14CT15CT16CT17CT18CT19CT20CT21CT22CT2377（a）预热分解及熟料烧成阶段预热分解及熟料烧成阶段多数措施/技术均位于第一象限，说明可以同时减排CO2与PM。“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”“湿法脱硫（CT23）”位于第三象限，说明其同时增排CO2与PM。（b）粉磨阶段粉磨阶段措施技术均位于第一象限，说明可以同时减排CO2与PM。其中，“辊压机半终粉磨系统（水泥）（CT16）”协同减排效应较好。（c）其他其他措施/技术均位于第一象限，说明可以同时减排CO2与PM。其中，“水泥消费减量（CT1）”的协同减排效应最优，其次为“水泥企业错峰生产（CT3）”“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”。图4-9水泥行业分环节CO2与PM协同控制效应二维坐标系784.3.2协同效应系数根据2.2.2节“协同效应系数”计算公式，分别计算SO2、NOx和PM相对于CO2的协同效应系数，结果见下表。表4-7水泥行业各措施协同效应系数表措施𝑹𝑺𝑶𝟐/𝑪𝑶𝟐𝑹𝑵𝑶𝒙/𝑪𝑶𝟐𝑹𝑷𝑴/𝑪𝑶𝟐𝑹𝑳𝑨𝑷𝒔/𝑪𝑶𝟐CT13.81E-041.50E-037.26E-046.21E-01CT21.82E-047.14E-045.54E-043.22E-01CT36.07E-042.39E-031.16E-039.89E-01CT41.09E-034.58E-031.47E-031.78E+00CT51.20E-035.48E-031.77E-032.11E+00CT61.18E-035.27E-031.70E-032.03E+00CT72.63E-051.30E-044.22E-054.94E-02CT82.06E-051.83E-054.13E-061.15E-02CT99.98E-043.90E-031.16E-031.53E+00CT101.08E-034.49E-031.34E-031.74E+00CT111.08E-034.49E-031.34E-031.74E+00CT129.77E-043.74E-031.11E-031.47E+00CT131.01E-034.03E-031.20E-031.57E+00CT149.77E-043.74E-031.11E-031.47E+00CT155.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01CT165.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01CT175.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01CT181.00E-033.94E-031.26E-031.56E+00CT195.51E-044.88E-041.10E-043.08E-01CT209.57E-052.43E-045.88E-051.03E-01CT219.57E-052.43E-045.88E-051.03E-01CT22////CT23////CT245.51E-044.88E-041.54E-011.92E+0179“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”“湿法脱硫技术（CT23）”二者均对CO2有增排作用，因此，在进行协同效应系数分析的过程中将这两类措施剔除。具有协同效应措施Ra/b的值均为正，不具有协同效应措施Ra/b的值均为负。从Ra/b正负来看，所有措施/技术（除CT22和CT23外）的Ra/b均为正值，说明这些措施/技术均具有协同控制效应。SO2和CO2协同效应来说，𝑅𝑆𝑂2𝐶𝑂2⁄较大的措施/技术有“水泥窑协同处置城市生活垃圾技术（CT5）”“水泥窑协同处置危险废物技术（CT6）”“工业废渣替代技术（CT4）”“高效低氮燃烧器（CT11）”“大力多通道燃烧节能技术（CT10）”。NOx和CO2协同效应来说，𝑅𝑁𝑂𝑥/𝐶𝑂2较大的措施/技术有“水泥窑协同处置城市生活垃圾技术（CT5）”“水泥窑协同处置危险废物技术（CT6）”“工业废渣替代技术（CT4）”“高效低氮燃烧器（CT11）”“大力多通道燃烧节能技术（CT10）”。PM和CO2协同效应来说，𝑅𝑃𝑀/𝐶𝑂2较大的措施/技术有“高效布袋除尘技术（CT24）”“水泥窑协同处置城市生活垃圾技术（CT5）”“水泥窑协同处置危险废物技术（CT6）”“工业废渣替代技术（CT4）”“高效低氮燃烧器（CT11）”。LAPs和CO2协同效应来说，𝑅𝐿𝐴𝑃𝑠/𝐶𝑂2较大的措施/技术有“高效布袋除尘技术（CT24）”“水泥窑协同处置城市生活垃圾技术（CT5）”“水泥窑协同处置危险废物技术（CT6）”“工业废渣替代技术（CT4）”“高效低氮燃烧器（CT11）”。4.3.3污染物减排量交叉弹性分析节能减排措施/技术污染物减排量交叉弹性分析的结果如下表所示：表4-8水泥行业各措施/技术污染物减排量协同度结果汇总措施𝐄𝒍𝒔𝑺𝑶𝟐/𝑪𝑶𝟐𝐄𝒍𝒔𝑵𝑶𝒙/𝑪𝑶𝟐𝐄𝒍𝒔𝑷𝑴/𝑪𝑶𝟐𝐄𝒍𝒔𝑳𝑨𝑷𝒔/𝑪𝑶𝟐CT11.001.001.001.00CT20.480.480.760.52CT31.591.591.591.59CT42.853.062.032.87CT53.163.662.443.4080措施𝐄𝒍𝒔𝑺𝑶𝟐/𝑪𝑶𝟐𝐄𝒍𝒔𝑵𝑶𝒙/𝑪𝑶𝟐𝐄𝒍𝒔𝑷𝑴/𝑪𝑶𝟐𝐄𝒍𝒔𝑳𝑨𝑷𝒔/𝑪𝑶𝟐CT63.093.522.343.27CT70.070.090.060.08CT80.060.010.010.02CT92.662.542.532.56CT102.872.932.932.92CT112.872.932.932.92CT122.602.442.422.46CT132.712.622.622.64CT142.612.442.432.47CT151.001.000.020.26CT161.001.000.020.26CT171.001.000.020.26CT182.632.631.742.50CT191.450.330.150.50CT200.260.160.130.17CT210.260.160.130.17CT221.47-855.220.24-622.02CT23-1222.890.170.13-217.40CT241.450.33211.7230.98“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”“湿法脱硫技术（CT23）”二者均对CO2有增排作用，这两个措施/技术的污染物减排量交叉弹性（𝐄𝒍𝒔𝑺𝑶𝟐/𝑪𝑶𝟐、𝐄𝒍𝒔𝑵𝑶𝒙/𝑪𝑶𝟐、𝐄𝒍𝒔𝑷𝑴/𝑪𝑶𝟐、𝐄𝒍𝒔𝑳𝑨𝑷𝒔/𝑪𝑶𝟐）分析为不协同措施技术。从bals/E的值来看：SO2和CO2协同效应来说，E𝑙𝑠𝑆𝑂2/𝐶𝑂2较大的技术有“水泥窑协同处置城市生活垃圾技术（CT5）”“水泥窑协同处置危险废物技术（CT6）”“高效低氮燃烧器（CT11）”“大力多通道燃烧节能技术（CT10）”“工业废渣替代技术（CT4）”。81NOx和CO2协同效应来说，E𝑙𝑠𝑁𝑂𝑥/𝐶𝑂2较大的措施/技术有“水泥窑协同处置城市生活垃圾技术（CT5）”“水泥窑协同处置危险废物技术（CT6）”“工业废渣替代技术（CT4）”“高效低氮燃烧器（CT11）”“大力多通道燃烧节能技术（CT10）”。PM和CO2协同效应来说，E𝑙𝑠𝑃𝑀/𝐶𝑂2较大的措施/技术有“高效布袋除尘技术（CT24）”“高效低氮燃烧器（CT11）”“大力多通道燃烧节能技术（CT10）”“第四代温流行进式水泥熟料冷却技术（CT13）”“高能效水泥预热分解技术（CT9）”。LAPs和CO2协同效应来说，𝐸𝑙𝑠𝐿𝐴𝑃𝑠/𝐶𝑂2较大的措施/技术有“高效布袋除尘技术（CT24）”“水泥窑协同处置城市生活垃圾技术（CT5）”“水泥窑协同处置危险废物技术（CT6）”“高效低氮燃烧器（CT11）”“大力多通道燃烧节能技术（CT10）”。4.3.4单位污染物减排成本各措施/技术的单位污染物减排成本及优先度排序结果如下图所示（若某措施/技术对单位污染物的作用是增排，则对该措施进行剔除）。从各项措施成本－效果评价的结果来看，各措施对CO2（剔除CT22、CT23）、SO2（剔除CT22）、NOx（剔除CT23）、PM（剔除CT22、CT23）的单位减排成本区间分别为-0.96元/kg~2.80元/kg、-1734.76元/kg~3892.86元/kg、-1958.60元/kg~4395.16元/kg、-8673.78元/kg~4182.30元/kg。从综合减排成本来看，单位ER-eq减排成本区间为-196.55元/kg~209.51元/kg。而“水泥企业可视化能源管理系统（CT19）”“低温余热发电技术（CT8）”“辊压机半终粉磨系统（水泥）（CT16）”“辊压机终粉磨系统（生料）（CT15）”“外循环生料立磨技术（CT17）”单位ER-eq减排成本为负值，且较低，综合排序最为靠前；“水泥窑协同处置污泥技术（CT7）”“水泥碳捕集与封存（CCS）（CT21）”“高效布袋除尘技术（CT24）”“水泥窑协同处置城市生活垃圾技术（CT5）”单位ER-eq减排成本为正值，且较高，综合排序最为靠后。82（a）CO2（b）SO2（c）NOx（d）PM（e）ER-eq图4-10水泥行业各措施/技术单位污染物减排成本及优先度排序（RMB/kg）4.3.5边际减排成本曲线（MAC）根据节能减排措施的单位污染物减排成本的排序结果和减排总量，分别绘制针对CO2、SO2、NOx、PM和ER-eq的边际减排成本（MAC）曲线示意图。834.3.5.1CO2单位(边际)减排成本曲线各措施/技术（CT1-CT21，CT24）的CO2减排潜力约为39,993.17万t/a，同时能够获得经济收益332.96亿元/a，主要是节能带来的收益（CT20、CT21包括CO2产品收益）。污染物减排（末端减污）措施/技术“高效布袋除尘技术（CT24）”的CO2减排潜力为13.57万t/a，能够获得收益2.91亿元/a，平均CO2减排成本为2,145.67元/t。相比之下，深度脱碳措施/技术（CT1-CT21）的CO2减排潜力为39,979.60万t/a，能够获得收益335.87亿元/a，平均CO2减排成本为-80.95元/t，说明深度脱碳类的措施/技术在CO2减排潜力和减排成本方面具有优势，而污染物减排措施/技术对CO2有增排作用。各措施/技术中CO2减排潜力最大的为“水泥行业错峰生产（CT2）”，其CO2减排潜力为18,604.53万t/a；单位CO2减排成本最低（单位CO2减排效益最高）的为“水泥企业可视化能源管理系统（CT19）”，其单位CO2减排成本为-956.16元/t；CO2减排成本最低（CO2减排效益最高）的为“水泥行业错峰生产（CT2）”，其CO2减排成本为-112.48亿元/a。图4-11水泥行业节能减排措施/技术CO2单位(边际)减排成本曲线示意图844.3.5.2SO2单位(边际)减排成本曲线各措施/技术（CT1-CT21，CT23、CT24）SO2减排潜力约为41.85万t/a，同时能够获得收益291.57亿元/a，主要是节能带来的收益（CT20、CT21包括CO2产品收益）。污染物减排（末端减污）措施/技术“湿法脱硫技术（CT23）”“高效布袋除尘技术（CT24）”的SO2减排潜力为21.75万t/a，单位SO2减排成本为20.37元/kg，实现SO2减排潜力付出成本44.30亿元/a。相比之下，深度脱碳措施/技术（CT1-CT21）的SO2减排潜力为20.10万t/a，能够获得收益355.87亿元/a，平均SO2减排成本为-167.07元/kg，说明深度脱碳类的措施/技术在SO2减排成本方面具有优势，污染物减排措施/技术在SO2减排潜力方面具有优势。各措施/技术中SO2减排潜力最大的为“湿法脱硫技术（CT23）”，其SO2减排潜力为21.74万t/a；单位SO2减排成本最低（单位SO2减排效益最高）的为“水泥企业可视化能源管理系统（CT19）”，其单位SO2减排成本为-1,734.76元/kg；SO2减排成本最低（SO2减排效益最高）的为“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”，其SO2减排成本为-112.48亿元/a。图4-12水泥行业节能减排措施/技术SO2单位(边际)减排成本曲线示意图854.3.5.3NOx单位(边际)减排成本曲线各措施/技术（CT1-CT22、CT24）的NOx减排潜力约为167.33万t/a，同时能够获得收益246.30亿元/a，主要是节能带来的收益（CT20、CT21包括CO2产品收益）。污染物减排（末端减污）措施“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”“高效布袋除尘技术（CT24）”的NOx减排潜力为92.16万t/a，单位NOx减排成本为9.72元/kg，实现NOx减排潜力付出成本89.57亿元/a。相比之下，深度脱碳措施/技术（CT1-CT21）的NOx减排潜力为75.18万t/a，能够获得收益335.87亿元/a，平均NOx减排成本为-44.68元/kg，说明深度脱碳措施/技术在NOx减排潜力和减排成本方面具有优势。各措施/技术中NOx减排潜力最大的为“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”，其NOx减排潜力为92.15万吨t/a；单位NOx减排成本最低（单位NOx减排效益最高）的为“水泥企业可视化能源管理系统（CT19）”，其单位NOx减排成本为-1,958.60元/kg；NOx减排成本最低（NOx减排效益最高）的为“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”，其NOx减排成本为-112.47亿元/a。图4-13水泥行业节能减排措施/技术NOx单位(边际)减排成本曲线示意图864.3.5.4PM单位(边际)减排成本曲线各措施/技术（CT1-CT21、CT24）的PM减排潜力约为28.64万t/a，同时能够获得收益332.96亿元/a，主要是节能带来的收益（CT20、CT21包括CO2产品收益）。污染物减排（末端减污）措施/技术“高效布袋除尘技术（CT24）”的PM减排潜力为2.09万t/a，单位PM减排成本为13.96元/kg，实现PM减排潜力付出成本2.91亿元/a。相比之下，深度脱碳措施/技术（CT1-CT21）的PM减排潜力为26.56万t/a，能够获得收益335.87亿元/a，平均PM减排成本为-126.47元/kg，说明深度脱碳措施/技术在PM减排潜力方面具有优势和减排成本方面具有优势。各措施/技术中PM减排潜力最大的为“水泥行业错峰生产（CT3）”，其PM减排潜力为8.91万t/a；单位PM减排成本最低（单位PM减排效益最高）的为“水泥企业可视化能源管理系统（CT19）”，其单位PM减排成本为-8,673.78元/kg；PM减排成本最低（PM减排效益最高）的为“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”，其PM减排成本为-112.48亿元/a。图4-14水泥行业节能减排措施/技术PM单位(边际)减排成本曲线示意图874.3.5.5ER-eq单位(边际)减排成本曲线各措施/技术（CT1-CT24）的ER-eq减排潜力约为381.61万t/a（CO2占38.87%、SO2占11.53%、NOx占46.15%，PM占3.44%），同时能够获得收益204.92亿元/a，主要是节能带来的收益（CT20、CT21包括CO2产品收益）。污染物减排（末端减污）措施/技术“选择性催化还原技术（SCR）（CT22）”“湿法脱硫技术（CT23）”“高效布袋除尘技术（CT24）”的ER-eq减排潜力为120.41万t/a（CO2占-0.32%、SO2占18.98%、NOx占80.55%，PM占0.79%），单位ER-eq减排成本为10.88元/kg，实现ER-eq减排潜力付出成本130.95亿元/a。相比之下，深度脱碳措施/技术（CT1－CT21）的ER-eq减排潜力为261.20万t/a（CO2占55.94%、SO2占8.10%、NOx占30.30%，PM占4.66%），平均ER-eq减排成本为-12.86元/kg，实现ER-eq减排潜力能够获得收益335.87亿元/a，说明深度脱碳类的措施/技术在ER-eq减排潜力方面具有成本－效益优势。各措施/技术中ER-eq减排潜力最大的为“水泥行业错峰生产（CT3）”，其ER-eq减排潜力为110.08万t/a；单位ER-eq减排成本最低（单位ER-eq减排效益最高）的为“水泥企业可视化能源管理系统（CT19）”，其单位ER-eq减排成本为-196.55元/kg；ER-eq减排成本最低（ER-eq减排效益最高）的为“压减和置换水泥熟料产能（CT2）”，其ER-eq减排成本为-112.48亿元/a。图4-15水泥行业节能减排措施/技术ER-eq单位(边际)减排成本曲线示意图884.3.6水泥行业协同控制措施/技术直接减排效果小结水泥行业2015年CO2和大气污染物的直接排放量与预测的2025年直接排放量见下图。图4-162015年排放量、2025年协同减排量、2025年预测排放量注：这里的“协同减排量”指“直接减排量”，未涵盖因节电等带来的“间接减排”。1,170,000,000819,637,191351,335,6980200,000,000400,000,000600,000,000800,000,0001,000,000,0001,200,000,0001,400,000,000t/aCO22015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量1,706,00057,3421,650,0760500,0001,000,0001,500,0002,000,000t/aNOx2015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量410,00018,339392,0020100,000200,000300,000400,000500,000t/aSO22015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量836,000555,603281,0920200,000400,000600,000800,0001,000,000t/aPM2015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量6,963,2553,383,5783,585,46701,000,0002,000,0003,000,0004,000,0005,000,0006,000,0007,000,0008,000,000t/aER-eq2015年基准排放量2025年预测排放量2025年协同减排量89可以看出，2015年CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq的直接排放量分别为11.70亿t/a、41.00万t/a、170.60万t/a、83.60万t/a、696.33万t/a。根据预测2025年水泥熟料产量（13.36亿t）和2015年水泥行业排放系数，估算2025年CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq的基线直接排放量分别为11.71亿t/a、41.03万t/a、170.74万t/a、83.67万t/a、696.90万t/a。24项措施/技术2025年的CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq直接协同减排潜力分别为3.51亿吨/a、39.20万t/a、165.01万t/a、28.11万t/a、358.55万t/a。在采取系列协同控制措施/技术后，即减去协同减排潜力后，2025年CO2、SO2、NOx、PM、ER-eq预测排放量分别为8.20亿t/a、1.83万t/a、5.73万t/a、55.56万t/a、338.36万t/a。2025年24项措施/技术分类型的ER-eq直接协同减排潜力见下图，消费减量的ER-eq直接协同减排潜力为670,563t/a，结构调整为1,348,948t/a，原料燃料替代为56,608t/a，能效提升为299,055t/a、末端脱碳为2,203t/a，末端减污为1,208,090t/a。图4-17水泥行业2025年措施/技术分类型ER-eq直接协同减排潜力2025年24项措施/技术分类型的ER-eq综合协同减排潜力见下图，消费减量的ER-eq直接协同减排潜力为699,759t/a，结构调整为1,417,857t/a，原料燃料替代为92,449t/a，能效提升为399,791t/a、末端脱碳为2,174t/a，末端减污为1,204,116t/a。670,5631,348,94856,608299,0552,2031,208,090-200,0000200,000400,000600,000800,0001,000,0001,200,0001,400,0001,600,000t/aCO2SO2NOxPM90图4-18水泥行业2025年分类型措施/技术ER-eq综合协同减排潜力699,7591,417,85792,449399,7912,1741,204,116-200,0000200,000400,000600,000800,0001,000,0001,200,0001,400,0001,600,000t/aCO2SO2NOxPM915钢铁、水泥行业CGE-CIMS模拟分析5.1钢铁行业CGE-CIMS模拟结果分析5.1.1钢铁行业发展规模及技术竞争根据CGE模型模拟结果，2017-2050年中国粗钢产量预测结果见图5-1。图5-12020-2050年粗钢产量预测结果从图5-1可以看出：（1）粗钢产量：2017-2050年期间，BAU情景和碳税情景下我国粗钢产量均呈先增后减趋势，2020年产量均为10.20亿t（较2017年增长22.69%），2025年产量分别为8.45亿t（较2017年增加1.68%）和7.91亿t（较2017年减少4.81%），2050年产量分别为6.70亿t钢（较2017年减少19.41%）和5.75亿t（较2017年减少30.87%），其中2050年碳税情景下粗钢产量较BAU情景减少14.22%。（2）各环节主要产品产量技术竞争：①BAU情景下和碳税情景下，电炉炼钢占比均不断提高，从2017年的9.32%均逐步提高至2025年的30%、2050年的50%；钢铁行业各环节来看，随着产能的优化调整，落后产能逐步退出市场，钢铁产业清洁生产水平进一步提高，2025年炭化室高度＜4.3m、高炉容积<450m3、烧结机≤35m2、转炉容积≤49t退出市场；2030年50＜转炉容积＜119tons退出市场；2035年450m3<高炉容积<1200m3、0.002.004.006.008.0010.0012.00BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO220172020202520302035204020452050亿t92电炉容积≤49tons退出市场。②与BAU情景相比，碳税情景下对同一中间产品而言，大规模（如炭化室高度>6.25m和高炉容积>3000m3）的生产线市场占比略有提高。5.1.2钢铁行业能源消费2020-2050年钢铁行业煤炭、电力消费预测结果见图5-2。（a）煤炭消费量（b）电力消费量图5-22020-2050年钢铁行业能源消费预测结果0.001.002.003.004.005.006.007.008.00BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO220172020202520302035204020452050亿t05001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,5005,000BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO220172020202520302035204020452050亿kWh93从图5-2可以看出：（1）BAU情景下，在规模削减、结构优化、技术进步的共同作用下，钢铁行业煤炭、电力消费量均逐渐减少，2025年煤炭、电力消费量分别为4.65亿t和3,536.43亿kWh，较2017年分别减少25.03%和11.59%；2050年煤炭、电力消费量分别为2.25亿t和2,104.22亿kWh，较2017年分别减少63.64%和47.39%；（2）碳税情景下，钢铁行业煤炭、电力消费量均有小幅下降，2025年煤炭、电力消费量分别为4.35亿t和3,313.09亿kWh，较BAU情景分别减少6.40%和6.32%；2050年煤炭、电力消费量分别为1.93亿t和1,805.30亿kWh，较BAU情景分别减少14.23%和14.21%。5.1.3钢铁行业污染排放2020-2050年钢铁行业CO2和大气污染物排放预测结果见图5-3。从图5-3可以看出：（1）受粗钢产量增长影响，2020年钢铁行业温室气体和大气污染物排放量略有增加，2020年CO2、SO2、NOx、PM排放量分别为14.79亿t、48.38万t、82.04万t、51.40万t，分别比2017年增长7.19%、7.77%、10.88%、4.79%；相应的2020年ER-eq排放量为711.17万t，较2017年增长7.58%。（2）BAU情景下，2021-2050年间在规模削减、结构优化、技术进步的共同作用下，钢铁行业温室气体和大气污染物排放量均逐渐减少，2025年CO2、SO2、NOx、PM排放量分别为9.33亿t、29.64万t、52.61万t、32.82万t，分别比2017年削减69.10%、71.02%、67.59%、63.07%，相应的2025年ER-eq排放量为448.66万t，较2017年削减32.13%，从削减贡献来看CO2占78.33%、SO2占7.56%、NOx占10.60%、PM占3.51%；2050年CO2、SO2、NOx、PM排放量分别为4.26亿t、13.01万t、23.98万t、18.12万t，分别比2017年削减69.10%、71.02%、67.59%、63.07%，相应的2050年ER-eq排放量为205.88万t，较2017年削减68.85%，从削减贡献来看CO2占77.94%、SO2占7.37%、NOx占11.57%、PM占3.12%。（2）与BAU情景相比，碳税情景下钢铁行业温室气体和大气污染物排放量均进一步削减，2025年CO2、SO2、NOx、PM排放量分别为8.74亿吨、27.77万吨、49.25万吨、30.74万吨，分别比BAU情景削减6.29%、6.28%、6.38%、6.33%，94相应的2025年ER-eq排放量为420.40万t，较2017年削减36.40%，从削减贡献来看CO2占78.20%、SO2占7.49%、NOx占10.82%，PM占3.49%，较BAU情景进一步削减6.30%；2050年CO2、SO2、NOx、PM排放量分别为3.66亿t、11.15万t、20.57万t、15.53万t，分别比BAU情景削减14.22%、14.29%、14.24%、14.29%，相应的2050年ER-eq排放量为176.58万t，较2017年削减73.29%，从削减贡献来看CO2占77.89%、SO2占7.33%、NOx占11.61%，PM占3.17%，较BAU情景进一步削减14.23%。（a）CO2（b）SO2（c）NOx（d）PM（e）ER-eq图5-32020-2050年钢铁行业CO2和大气污染物排放预测结果955.2水泥行业CIMS模型模拟结果分析5.2.1水泥行业发展规模及技术竞争根据CGE模型模拟结果，2020-2050年中国水泥行业熟料产量及构成预测结果见图5-4。图5-42020-2050年水泥行业技术竞争预测结果从图5-4可以看出：（1）熟料产量：2020年以前在经济社会发展和“新基建”等因素的共同的驱动下，水泥熟料产量呈增加趋势，2020年产量达到15.20亿t，较2017年增加8.57%；此后受产业结构调整等因素影响，BAU情景和碳税情景水泥行业熟料产量均将呈逐步减少趋势，2025年BAU情景和碳税情景下产量为13.26亿t和12.96亿t，分别较2017年减少4.59%和7.42%，其中2050年碳税情景下熟料产量较基准情景减少2.97%；2050年BAU情景和碳税情景下产量为7.00亿t和6.11亿t，分别较2017年减少50.00%和56.36%，其中2050年碳税情景下熟料产量较基准情景减少12.72%。（2）技术竞争：①BAU情景下，水泥窑协同处置固体废物占比逐步提高，由2017年的5.66%提高至2030年的30%和2050年的50.07%；新型干法生产线向大型化发展，2025年“2000t/d（含）以下新型干法生产线”完全淘汰，2035年“2000-2500t/d（含）0246810121416BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO220172020202520302035204020452050熟料产量(亿t)新型干法8000t/d以上新型干法5000-8000t/d（含）新型干法2500-5000t/d（含）新型干法2000-2500t/d（含）新型干法2000t/d（含）以下协同处置生活垃圾协同处置城市污泥协同处置危废96新型干法生产线”基本退出市场；“8000t/d以上新型干法生产线”有较大幅度增长，2050年市场占比为43.44%。②与BAU情景相比，碳税情景下水泥窑协同处置固体废物占比进一步提高，2025年和2050年分别为32.51%和56.32%（分别较BAU情景提高2.51个百分点和6.25个百分点）；新型干法8000t/d以上因单位产品CO2排放强度较低具有较强的竞争优势，2050年碳税情景下市场份额占比为44.66%（较BAU情景提高1.21个百分点）。5.2.2水泥行业能源消费2020-2050年水泥行业煤炭、电力消费预测结果见图5-5。（a）煤炭消费量（b）电力消费量图5-52020-2050年水泥行业能源消费预测结果0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO220172020202520302035204020452050亿tce05001,0001,5002,000BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO2BAUSCO220172020202520302035204020452050亿kWh97从图5-5可以看出：（1）BAU情景下，在规模削减、结构优化、技术进步的共同作用下，水泥行业煤炭、电力消费量均逐渐减少，2025年煤炭、电力消费量分别为1.45亿tce和1,791.98亿kWh，较2017年分别减少7.66%和8.10%；2050年煤炭、电力消费量分别为0.74亿tce和924.85亿kWh，较2017年分别减少52.95%和52.57%。（2）与BAU情景相比，碳税情景下水泥行业煤炭、电力消费量均进一步减少，2025年煤炭、电力消费量分别为1.41亿tce和1,736.68亿kWh，较BAU情景分别减少2.76%和3.09%；2050年煤炭、电力消费量分别为0.65亿tce和805.47亿kWh，较BAU情景分别减少11.77%和12.91%。5.2.3水泥行业污染排放2020-2050年水泥行业CO2和大气污染物排放预测结果见图5-6。从图5-6可以看出：（1）BAU情景下，在规模削减、结构优化、技术进步的共同作用下，水泥行业温室气体和大气污染物排放量均逐渐减少，2025年CO2、SO2、NOx、PM排放量分别为9.77亿t、12.27万t、107.22万t、18.29万t，分别比2017年削减9.50%、27.85%、16.23%、47.74%，相应的2025年ER-eq排放量为497.77万吨，较2017年削减12.74%，从削减贡献来看CO2占52.50%、SO2占6.86%、NOx占30.10%、PM占10.55%；2050年CO2、SO2、NOx、PM排放量分别为4.89亿t、5.41万t、50.26万t、4.91万t，分别比2017年削减54.71%、68.18%、60.73%、85.96%，相应的2050年ER-eq排放量为242.81万t，较2017年削减57.43%，从削减贡献来看CO2占67.09%、SO2占3.72%、NOx占24.98%、PM占4.21%。（2）与BAU情景相比，碳税情景下水泥行业温室气体和大气污染物排放量均进一步削减，2025年CO2、SO2、NOx、PM排放量分别为9.49亿t、11.73万t、102.72万t、17.45万t，分别比BAU情景削减2.94%、4.39%、4.20%、4.59%，相应的2025年ER-eq排放量为481.38万t，比2017年削减15.61%，从削减贡献来来看CO2占54.85%（较BAU情景提高2.36个百分点）、SO2占6.23%、NOx占29.88%，PM占9.04%，较BAU情景进一步削减3.29%；2050年CO2、SO2、NOx、PM排放量分别为4.29亿t、4.55万t、42.34万t、4.77万t，分别比98BAU情景削减12.20%、15.89%、15.75%、2.88%，相应的2050年ER-eq排放量为211.31万t，比2017年削减62.96%，从削减贡献来来看CO2占67.38%（较BAU情景提高0.3个百分点）、SO2占3.65%、NOx占25.11%，PM占3.86%，较BAU情景进一步削减12.97%。（a）CO2（b）SO2（c）NOx（d）PM（e）ER-eq图5-62020-2050年水泥行业CO2和大气污染物排放预测结果996结论与促进钢铁行业、水泥行业温室气体与大气污染物协同控制措施建议6.1结论（1）绝大多数深度脱碳措施/技术具有协同控制大气污染效果从协同控制效果评估结果来看，本研究所筛选的钢铁行业、水泥行业大多深度脱碳措施/技术（包括节能及能效提升、结构调整、需求减量、原（燃）料回收和替代等）都具有协同减排大气污染物的效果（钢铁行业CCS、CCUS-EOR和超低排放改造措施除外，水泥行业SCR、湿法脱硫措施除外），其中需求减量和结构调整措施的协同控制效果显著，减排潜力较大。（2）优先选择节能及能效提升、原（燃）料回收和替代类措施从单位污染物减排成本来看，大多数节能及能效提升、原（燃）料回收和替代类措施/技术，可以通过节能或燃料与原料替代带来收益（或降低成本），企业认可度较高。钢铁行业中，“高温高压干熄焦（T4）”成本最低，综合排序最为靠前，“烧结余热发电技术（T7）”、“燃气轮机值班燃料替代（T13）”、“大型焦炉用新型高导热高致密硅砖节能技术（T21）”等次之。水泥行业中，“水泥企业可视化能源管理系统（CT19）”“低温余热发电技术（CT8）”成本最低，综合排序最为靠前，“辊压机半终粉磨系统（水泥）（CT16）”“辊压机终粉磨系统（生料）（CT15）”“外循环生料立磨技术（CT17）”等次之。这些措施协同性较好，属于应优先选择的协同控制措施。（3）碳税政策有助于钢铁、水泥行业协同控制发展从CGE-CIMS复合模型模拟结果来看，与BAU情景相比，实施碳税政策既有助于优化钢铁和水泥行业发展规模，也有助于增强低碳技术的竞争力，提高其市场占比，促进钢铁行业、水泥行业结构调整，进而促进温室气体减排；此外，在规模效应、结构和技术效应（低碳技术大多为新技术或大规模生产线，具备低碳、低污染排放效果，其市场占比提高可带来结构和技术效应）共同作用下，可以实现钢铁和水泥行业的大气污染物协同减排。（4）末端大气污染控制措施/技术仍是现阶段的必要措施/技术深度脱碳措施/技术可以在一定程度上实现钢铁和水泥行业的大气污染物协100同减排，但钢铁和水泥行业都是能源和原材料消耗较多的行业，大气污染物排放节点较多，排放量较大。因此，尽管脱硫、脱硝、除尘等末端大气污染控制措施/技术针对单一大气污染物有显著的减排效果（尽管与深度脱碳措施/技术相比，由于末端污染物治理设备增加了能耗，带来了一定的温室气体增排，例如钢铁行业“超低排放改造（T29）”和水泥行业“湿法脱硫技术（CT23）”，而且减排成本高，协同控制效果弱），但在现阶段仍是钢铁、水泥行业实现大气污染控制目标、促进区域空气质量达标的必要措施/技术。6.2促进温室气体与大气污染物协同控制措施建议（1）推动将钢铁、水泥行业协同控制写入相关规划2020年既是“十三五”的收官之年也是“十四五”相关规划的筹备和前期研究阶段，2018年国务院机构改革将应对气候变化职能纳入了生态环境部，为协同控制工作的深入开展提供了体制机制保障，应对气候变化相关工作内容将成为《十四五生态环境保护规划》的重要组成部分。钢铁和水泥作为温室气体减排和大气污染控制的重点行业，将该两行业的协同控制要求写入生态环境保护规划，不仅对本行业温室气体和大气污染物协同控制具有指导意义，也可以为其他行业开展协同控制提供思路和参考。（2）优先选择节能和能效提升、原（燃）料回收与替代类措施/技术钢铁、水泥行业大多数节能和能效提升、原（燃）料回收与替代类措施/技术，可以通过节能或燃料与原料替代带来收益（或降低成本），企业认可度较高。从MAC曲线上可以看出，节能与能效提升类措施/技术的经济效益比较好，污染物和温室气体协同减排效果也比较好，但是与结构调整和需求减量措施/技术相比，节能与能效提升类类措施/技术的减排潜力相对较小，可选择单位ER-eq减排成本相对适中且减排潜力大的协同控制措施/技术加以补充。具体建议如下：①企业优先选择单位ER-eq减排成本较低能效提升类措施/技术，并根据国家政策和企业自身情况，选择适合的末端治理措施/技术，因地制宜进行超低排放改造。②国家继续推行和推进结构调整类措施/技术（压减和置换水泥熟料产能、水泥行业错峰生产等），提升水泥行业总体协同减排效果。③建议大力提供水泥协同处置垃圾、协同处置污泥等措施/技术的政策支持，101保证水泥企业协同处置垃圾、污泥的可持续性。（3）重点关注结构调整和需求减量化类措施/技术虽然结构调整和需求减量化类深度脱碳措施/技术的单位ER-eq减排成本较高，排序相对靠后，但是减排潜力巨大，仍然是钢铁行业、水泥行业应该重点关注的协同控制措施/技术。钢铁行业：T1（减少不合理钢铁消费需求）、T2（淘汰落后产能）、T3（增加短流程炼钢比例）、T4（提高高炉入炉球团比）等。水泥行业：CT1（水泥消费减量）、CT2（压减和置换水泥熟料产能）、CT3（水泥行业错峰生产）。（4）不断提高大气污染控制措施/技术的能效和处理效率钢铁行业超低排放标准已经发布并实施，尽管国家层面尚未正式发布水泥行业超低排放标准，但河北、四川、河南等地已经出台了地方标准并逐步在当地企业推广实施。为满足新的超低排放要求，脱硫、脱硝、除尘等末端治理措施仍是钢铁、水泥行业必不可少的。“十四五”时期及以后，可通过加强大气污染控制措施/技术的研发与实践，以更低的处理成本和更低的能耗实现更高的处理效率，进而可以提高大气污染控制措施/技术协同减排温室气体的效果。（5）推动环境经济政策措施的出台和实施目前，钢铁、水泥行业均未纳入全国碳排放权交易体系，我国的碳税政策仍处于理论研究和探讨阶段。碳税等环境经济政策有助于将温室气体和大气污染物排放的成本内部化，以市场经济的手段淘汰高碳、高污染的落后产能，促使钢铁、水泥企业实施节能、减碳、大气污染控制等措施/技术，助推钢铁、水泥行业的协同控制发展。6.3关于今后协同控制研究工作的思考目前，协同控制的理念已经得到广泛的认可，相关研究主要聚焦于温室气体（以CO2为主）和大气污染物（以SO2、NOx和PM常规大气污染物为主）之间的协同控制。但协同控制的对象温室气体不应局限于CO2，对象污染物也不应仅限于大气污染物。协同控制的研究范围应及时拓展，如温室气体应扩展到CH4、N2O、碳黑等；大气污染物应将VOC（O3前体物之一）、CO、NH3、重金属（如102Hg）等纳入；另外，还应涵盖废水及水污染指标（COD、氨氮），固废（含一般工业固体废物、危险废物），乃至各类资源，如水资源、土地资源等。这样，才能够适应更复杂的应对气候变化和生态环境保护工作要求，为政策制定者提供更好的决策支持服务。
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