麦肯锡“中国加速迈向碳中和”系列文章7篇1目录说明.........................................................................................................................................................2“中国加速迈向碳中和”发轫篇：解锁产业绿色发展的密码........................................................3“中国加速迈向碳中和”钢铁篇：钢铁行业碳减排路径................................................................8“中国加速迈向碳中和”水泥篇：水泥行业碳减排路径..............................................................14“中国加速迈向碳中和”煤化工篇：煤化工行业碳减排路径......................................................22“中国加速迈向碳中和”油气篇：油气行业碳减排路径..............................................................31“中国加速迈向碳中和”电力篇——电力行业碳减排路径..........................................................38“中国加速迈向碳中和”之七：碳捕集利用与封存技术（CCUS）..............................................48资料来源...............................................................................................................................................572说明：自2021年1月，麦肯锡连续发布“中国加速迈向碳中和”系列文章，畅想2050年由电动汽车、氢气炼钢、风电光伏、绿色储能等新能源元素主导的碳中和世界。就重点产业脱碳（包括钢铁、煤化工、水泥、油气产业等）、电力行业脱碳及新型脱碳技术（碳捕集利用与封存、氢能等）展开深度论述。本文仅供学习、交流使用,不具有任何商业用途,版权归原作者所有,如有问题请及时联系我们以作处理。联系方式：微信（guanxin9618）3“中国加速迈向碳中和”发轫篇：解锁产业绿色发展的密码华强森（JonathanWoetzel），许浩，汪小帆，全亮，廖绪昌1月26日编者按让我们来畅想一个2050年的碳中和世界：走出家门，城市中的汽车变少了，人们出行更多选用便捷绿色的公共交通。穿梭于城市大街小巷的是没有尾气排放的电动汽车，甚至还有氢燃料汽车。钢铁中有相当部分以氢气炼制，而氢气则完全由绿色能源电解水生产而成；大漠戈壁建起了成排的集中式光伏发电站，广袤草原上成排的风机为农村、也通过特高压输配电网向远方的城市送去光明；城市建筑屋顶上、道路两旁电灯上是各式各样的分布式光伏和储能装置，千家万户的输配电系统彼此相连、互相支持……实现这样的愿景，也意味着到2030年全球人为造成的二氧化碳净排放量将较2010年降低约45%，到2050年达到“净零排放”，面对目标与时间的双重挑战，碳中和转型的道路亟待开启。碳中和是值得全人类共同奋斗的目标，各国已纷纷开展多项具体的研究与落地工作。欧盟委员会公布《欧洲气候法》草案，决定以立法的形式明确2050年实现碳中和的目标；美国宣布重返《巴黎协定》；日本、韩国等国也纷纷在近期就碳中和给予承诺；2020年，中国在第七十五届联合国大会一般性辩论中率先提出了“碳达峰、碳中和”目标。在此关键节点上，麦肯锡在中国区正式启动中国大规模碳中和转型研究公益项目，借助麦肯锡全球可持续发展研究的丰富经验，结合对中国社会、行业和企业的全面理解和深刻洞见，投入十亿级美元资源，动员全球百余人知识力量，开展横跨各大主要工业板块的碳中和转型趋势、对策和技术研究，希望能为中国早日达成碳中和目标略尽绵力。本文是“中国加速迈向碳中和”系列文章的开篇之作，接下来我们将陆续发布一系列文章以飨读者，内容涵盖钢铁、煤化工、水泥、油气、电力等行业，涉及脱碳路径剖析、新兴技术研讨、投资成本预测、国际实践分享等众多主题，也会探究传统脱碳工艺革新、碳捕集利用与封存（CCUS）、氢能等新型脱碳技术的最新趋势。在我们持续推进此项研究的过程中，非常欢迎各界专家同仁不吝赐教，在留言区提出宝贵意见，您也可直接与团队取得联系。我们期待与社会各界共同推进绿色中国碳中和转型之路。4实现2060年净零目标未来十年是制胜关键第一次工业革命以来，人类的碳排放已使气候变暖风险累积到了“积重难返”的程度，遏制进一步升温至关重要。在2018年，全球平均气温较前工业化时代（1850-1900年的平均值）上升了约1.0℃。中国是受到全球气候变化影响最大的国家之一，1901-2018年地表年平均气温已上升了1.5℃，预计到2100年将上升4.8℃。中国也是主要的二氧化碳排放国，自2004年以来，中国的碳足迹一直保持世界第一。2017年，中国二氧化碳排放量占全球总量的28.3%。气候变化可能会对社会经济系统造成灾难性影响。根据麦肯锡全球研究院（MGI）分析，气候变化将直接影响宜居性与宜业性、粮食系统、实物资产、基础设施服务以及自然资本。到2030年，中国可能有1,000至4,500万人面临极端高温和致命热浪的威胁；到2050年，该数字会攀升至1.1至2.5亿人。全球气候变暖导致格陵兰冰原、南极冰盖以及山地冰川加速融化，进而致使海平面上升、台风的强度和频率增加以及降雨增多，加剧沿海地区风暴潮、海岸侵蚀、洪涝、泥石流等灾害风险。若要避免气候变化带来的最严重冲击，气温上升须被控制在1.5℃内。要实现这一目标，就必须根本性地改变现状，迅速地以空前幅度减少二氧化碳、甲烷、一氧化氮等诸多温室气体排放。为应对时代危机，麦肯锡全球可持续发展研究团队历时两年打造了以将全球升温控制在1.5℃以内为目标的减碳路径模型，并得出至2050年全球二氧化碳排放量需控制在5,700亿吨以内的结论。在各转型路径中，我们认为最可行的当属未来十年减排速度较快的“有序转型”路径，这意味着截至2030年全球需减少50%~55%的排放量，破局就在未来十年。5中国的减排行动已大幕开启。碳中和目标已经被纳入“十四五”规划建议，并在2020年12月召开的中央经济工作会议上被作为2021年的重要任务进行部署。在实现碳中和的诸多路径中，如何选择并搭建具体执行过程至关重要，这也涉及行业、社会、企业、民众之间的相互关联和影响，其整体协同水平会直接影响措施的落地效果和净零目标的达成进度。学界业界多家机构也已积极开展中国低碳发展的路径调研工作，行业研究机构、院校、企业的碳中和研究百花齐放、各有所长，有些聚焦宏观经济规划，有些则更关注具体实施技术。麦肯锡致力于在2050年愿景的指引下，研究搭建一条充分考量技术发展、商业模式与社会效益的平衡路径，以有效推动各阶段的碳中和转型事业发展，构建中国的零碳联盟。同时，我们也充分意识到，要在2060年甚至更早实现碳中和，势必需要尽早达到碳峰值，越早制定明确且有共识的路径图，后续达成目标的可能性就越高，所需资源和经费也就越可控。所以，未来十年将是中国扩大脱碳规模、成功实践碳中和的关键破局期。中国产业碳中和转型路径概述据麦肯锡团队测算，工业排放约占中国目前总排放量的40%，工业产业也是中国最大的碳排放源，必将面临脱碳大环境的短期冲击与长期转型挑战。我们对钢铁、煤化工、水泥、油气、电力、新兴能源等重点板块开展研究，试图在碳中和目标、产业转型、社会变革、需求升级等各驱动力之间，寻找到能够为社会、政府、行业、企业和民众等各方接受的优化路径与方案抓手。钢铁当前中国钢铁行业的碳排放量相当于17亿吨二氧化碳当量，在升温不超过1.5℃的情境下，到2050年需减排98％。在我们的分析中，钢铁企业需要因地制宜，在能效变革、废钢再利用、碳捕捉技术和氢能炼钢技术中选择合适的脱碳抓手，不同区域也可建立脱碳自循环。碳捕捉与氢能炼钢等新兴技术的商业化进展能否有效弥补减排缺口，将是未来一大挑战。煤化工煤化工行业在2015年约占中国碳排放量的10%。因为资源禀赋，相比其他国家，中国的化工行业更多使用高碳排的煤炭。根据麦肯锡分析，为达成升温不超过1.5℃的目标，化工行业需要在2050年前将碳排降低90%以上。在需求降低、原料煤耗减少、燃料电气化、碳捕捉技术和电解制氢等脱碳抓手中，煤化工的最佳招数组合有进一步探讨空间。鉴于资源有限和利润缩减，行业可能需6要外部推动力来为减碳举措提供激励。水泥当前水泥产业每年约产生17亿吨二氧化碳当量，在升温不超过1.5℃的情景下，到2050年需减排71％。在水泥产业的减碳抓手中，能效提升与替代燃料是两大无悔举措，但更大的贡献来自于城市化放缓以及替代建筑材料技术出现所带来的需求下降。若要确保实现1.5℃情景，则需要超百亿美元的资本支出，政府与业界能否持续投入会是路径通达的挑战。油气在升温不超过1.5℃的情景下，油气全生命周期须在2050年减少95%的温室气体排放。疫情和低油价为油气行业敲响了一记警钟，也吹响了加快能源转型的号角。从长期需求来看，全球电气化与可再生能源的发展会进一步降低油气需求，我们也扫描了能效提升、电气化、碳捕捉与天然气替代等诸多脱碳抓手，描绘了中国的油气减排轨迹。针对石油化工排放，我们锚定了三种区域脱碳类型及各自路径。油气企业如何由传统油气资产基底转型构建适配的组织结构与业务模式，以及政府如何提供投资端与成本端的激励，也是亟需探讨的重要问题。电力电力脱碳是所有行业脱碳的基石。为实现2060年净零排放目标，电力行业需在2050年实现零碳排放。根据麦肯锡电力模型测算，中国电力系统即将发生发电装机容量和发电量显著增加、电力结构由燃煤发电转向可再生能源两大关键变革，随之而来的是系统灵活性管理、燃煤电厂逐步淘汰、太阳能与风能成本降低等落地实施挑战。我们正在积极研究电力行业由煤炭到清洁能源转型换档的临界点，并开展平衡用电需求、电气化程度提升与电力脱碳压力等各方利益路径的深度研究，希望就电力脱碳瓶颈与业界各方持续交流碰撞。新兴脱碳技术我们发现，即使各产业使用最优化的生产工艺和最先进的生产技术，仍有部分脱碳缺口需要使用颇为激进的新型脱碳技术来实现。在我们的测算中，到2050年需要新兴技术来弥补的脱碳缺口可高达33%。以碳捕集、利用与封存技术为例，由于经济效益与减排成本限制，各方尚未就如何搭建基础设施与生态圈达成共识。我们从目标深度拆解、商业监管机制、跨界生态打造等维度探讨了推动技术早日实现的关键条件，也充分意识到技术不是行业脱碳的最佳替代品，脱碳事业仍有赖供需两端的共同努力。7中国走向碳中和转型之路，仍须应对重重挑战。第一，由于缺少经验佐证用例，企业自主探索脱碳成本较高，缺乏持续投资研发的动力。第二，巨大的脱碳缺口带来了高昂的脱碳成本，企业在财务表现及绩效压力下自主应用新型脱碳技术的动力不足，需要补贴、税收优惠等进一步的政策支持。第三，由于各方未统一利益，脱碳举措尚未走出囚徒困境，企业自主开展脱碳行动将承受短期成本压力，此时若遭遇对手低价抢占市场，最终可能造成价值双输。成功实现中国脱碳转型，不仅需要在认识上警醒，更亟待在行动上落实，自上而下形成从中央到地方，再到行业协会、企业乃至投资者的合力，以构建“零碳社会”。然而挑战和机遇总是相伴相生，变革会催生新技术和新产业，从而带来新的增长动力和潜在商机。虽然未来道阻且长，我们相信中国可以把握时机，成为碳中和领域真正的领袖。结束语实现“零碳中国”，需要未来十年持之以恒的关键举措与实际行动。我们认为，碳中和转型早已不是“可选项”，而是如箭在弦的“必选项”。我们希望通过即将推出的一系列文章为尽快落实碳中和转型提供思路和洞见，触发更多思维激荡和观点碰撞，与社会各界协力构建零碳社区，推动各方共同努力实现深度变革。8“中国加速迈向碳中和”钢铁篇：钢铁行业碳减排路径华强森（JonathanWoetzel）、许浩、汪小帆和廖绪昌3月12日编者按在“中国加速迈向碳中和”系列的开篇文章中，我们畅想了2050年由电动汽车、氢气炼钢、光伏发电、绿色储能等新能源元素主导的碳中和世界，这一愿景的实现也意味着全球需要在2030年将人为造成的二氧化碳净排放量较2010年减少约45%，并于2050年达到“净零排放”。面对目标与时间的双重挑战，碳中和转型的道路亟待开启。在各国竞相开展具体的研究与落地工作之时，中国也在第七十五届联合国大会一般性辩论中率先提出了“碳达峰、碳中和”目标。联合国可持续发展目标13“气候行动”是麦肯锡中国区社会责任的关注重点之一。在此关键节点上，麦肯锡在中国区正式启动中国大规模碳中和转型研究公益项目，借助麦肯锡全球可持续发展研究的丰富经验，结合对中国社会、行业和企业的全面理解和深刻洞见，动员全球百余人知识力量，开展横跨各大主要工业板块的碳中和转型趋势、对策和技术研究，希望能为中国早日达成碳中和目标略尽绵力。作为该系列文章的第二篇，本文将以钢铁行业为样本继续展开碳中和转型研究。未来我们还将陆续发布一系列文章，内容涵盖煤化工、水泥、油气、电力等高碳排放行业，涉及碳减排路径剖析、新兴技术研讨、投资成本预测、国际实践分享等众多主题，也会探究传统碳减排工艺革新、碳捕集利用与封存（CCUS）、氢能等新型碳减排技术的最新趋势等。在持续推进此项研究的过程中，我们非常欢迎各界专家同仁不吝赐教，您可在留言区提出宝贵意见，也可直接与团队取得联系。我们期待与社会各界共同推进绿色中国碳中和转型之路。中国钢铁行业碳中和转型的必要性钢铁行业是我国工业的支柱性行业，约占我国GDP的5%。钢铁行业涉及面广、产业关联度高、消费拉动大，在经济建设、社会发展、就业稳定等方面发挥着重要作用。我国钢铁行业在全球也举足轻重，钢铁产量占全球总产量的半壁江山。然而，目前我国钢铁行业仍以碳排放强度高的长流程为主，粗钢产能约占90%。在碳中和承诺以及去产能的双重压力下，我国钢铁行业面临严峻挑战。目前，中国钢铁行业碳排放量约占中国碳排放总量的15%，是碳排放量最高的制造行业。全球9每年生产和使用高达18亿吨钢铁，其中将近50%的钢产于中国内地，中国钢铁行业碳排放量也约占全球钢铁行业碳排放总量的50%。根据麦肯锡测算，如果要实现本世纪末全球平均气温上升不超过1.5℃的情景，到2050年中国钢铁行业须减排近100％，这是极具挑战的目标，需要从钢铁消费、生产、技术、供应等多个关联领域共同推进零碳转型。中国钢铁行业碳中和转型路径综合考量成本、技术成熟度和资源可用性，我们认为需求减少、能效提升，以及废钢再利用、碳捕集利用与封存（CCUS）、氢气直接还原炼钢（H2-DRI-EAF）等技术的加速推动是中国钢铁行业碳中和的重要抓手。据此，我们绘制了中国钢铁行业从2020年到2030和2050年的减排路径图（见图1）。常规情形下的需求缩减（A）预计到2050年将贡献约35％的二氧化碳减排。对钢铁表观需求的影响因素来自于三方面：新增需求、替换需求及库存变化。随着城市化和建筑业增速的放缓（见图2），钢铁新增需求将较往年减少。此外，建筑行业材料效能提升（如使用高强钢）、新型替代材料的突破也将进一步削减钢铁的替换需求。随着国内供给侧改革去库存的进一步深化，钢铁企业高位库存减少也将带来表观需求的下降。展望未来，如果钢铁行业被纳入我国的碳价格体系（具体包括对钢铁企业碳排放进行收费、收税、排放交易等），将可能推动钢铁需求进一步下降。同时，随着欧盟排放交易体系（EUETS）等国际碳价格体系的加速推进，我国钢铁出口将面临更大的挑战，但也会给“低碳钢铁产品”带来新的市场机遇。加之国内大力控制钢铁产能产量的良性发展，我国钢铁产能将保持内需为主、出口为辅的局面。值得注意的是，当前的减排路径分析较大程度上取决于需求变化，这意味着碳中和转型的步伐将根据需求急剧加速（或放缓）。若企业追求持续的绿色增长，应当为碳中和转型工作做最充分的准备。10能效提升（B）是技术成熟的无悔之举，到2050年有约1.8亿吨二氧化碳的减排潜力；预计到2050年将贡献全行业15％的二氧化碳减排。能效变革有三大主要驱动因素：1产能升级和替换我们预计到2030年有约2000万吨碳减排潜力来自小型高炉-转炉（年均产能<1000万吨）向大型高炉-转炉（年均产能>2000万吨）的自然升级，共覆盖约2.5亿吨产能；2卓越运营钢铁企业始终不懈追求卓越运营，通过不断完善标准、提高标准化操作水平，同时将关键指标向下分解、将运营能力与绩效挂钩、改善运营流程，钢铁行业在过去十年实现了7.5％的能效提升。对标业内最佳能效水平，预计未来30年能效提升可达10％-15％；3原辅料优化企业因碳减排而在铁矿石、焦炭、熔剂等品类上优先利用高品质原料，实现长流程钢铁生产碳排放强度的降低。11电炉+废钢（C）是更优先、成熟且灵活的手段，钢铁制造过程中66%的碳排放来自于长流程（BF-BOF）中的高炉炼铁过程，而利用废钢则可以采用碳排放更低的电炉短流程（EAF）进行生产，并且通过绿电实现碳减排也更具有经济性。随着国内废钢供应量的上升，预计中国未来的电炉钢比例将由当前的约10%增加到2025年的15%，并且长流程废钢利用能力也可能进一步提升。我们预测，到2050年通过电炉+废钢替代长流程炼钢，可贡献钢铁行业二氧化碳累计减排量的20％。废钢有三大主要来源（如图3）：一是国内回收：鉴于废弃钢材的增加，特别是来自机械和汽车两大行业，预计80％的新增废钢供给将源于国内废钢回收；二是回收效率提升：政府持续引导废钢行业整合并出台利好的财务和税收政策，将促使钢铁企业主动使用废钢；三是放开进口废钢：2020年12月《再生钢铁原料》国家标准的批准和近期优质废钢进口的放开，预计将提高废钢整体供应并降低废钢成本。减排缺口（D）仍需由碳捕集利用与封存、氢气直接还原炼钢等成本更为高昂、尚在发展之中的手段来填补。氢气直接还原炼钢的成本主要来自于氢气生产，其核心是电价；碳捕集利用与封存则需要相匹配的地质条件，如靠近衰退期油田、盐水层等。因此我们认为具体技术部署应基于区域性评估，因地制宜选择方案。我们建议中国钢铁企业考虑以下四种路径弥补减排缺口：121碳捕集利用与封存规模化代表地区为环渤海地区（东北、津冀、山东）。其有集中化的钢厂，供应全国超过40%的钢铁产量，同时还有火电、油气、水泥等其他高碳排放强度的工业，有望实现碳捕集利用与封存规模化基础设施建设，摊薄资本支出成本（如管道等）。且其靠近衰退期油田，运输效率高，还可通过油获实现额外收益。2氢气直接还原炼钢试点代表地区为西南地区（四川、云南、重庆、贵州）。其拥有丰富的绿色电力和水资源，可能实现低成本的绿氢生产，经济性高。瑞典、德国、奥地利等国已有氢能炼钢项目投产，国内宝武、河钢、酒钢等钢铁企业也开始了氢能炼钢探索试点。3电炉+废钢的循环经济代表地区为沿海地区（浙江、福建、广东）。其特点是钢铁需求高，废钢供应充足，但区域长流程钢铁产能低，目前供应主要靠区域外输入。未来，废钢-电炉的循环经济模式可能成为区域钢铁供应的主要模式。在此基础上只要实现电力的低碳供应，即可很好地实现碳中和转型。4关注过渡性技术即不能实现钢铁碳中和但能显著降低碳排放强度的新技术，例如炉顶煤气循环、高炉喷吹氢气、直接熔融还原等；钢铁行业实现碳中和还需要30年的历程，过渡技术能够补足一部分减排缺口，给零碳钢铁技术的发展创造空间。此外，钢铁行业也在持续推动超低二氧化碳排放炼钢工艺（ULCOS）技术的发展，包括生物质炼钢、新型直接还原工艺（ULCORED）、新型熔融还原工艺（HISarna）和电解铁矿石工艺（ULCOWIN/ULCOLYSIS）。这些探索距离工业化还有一定距离，但随着技术不断发展成熟，未来有可能更好地支持钢铁行业碳中和转型。对钢铁企业的启示1大刀阔斧,建立流程碳排基线，寻找碳减排机会深入理解“十四五”时期国家碳中和目标对钢铁产业链的影响，根据企业目前碳排情况制定减排目标，并在资产层面制定具体减排措施，计算其减排潜力和投资回报情况，即经济效益、投资成本、运营成本和风险预估，从中找出最可行、最经济的碳减排路径。132伺时而动，分析碳中和转型对需求的影响，抓住增长客户群体评估主要下游客户在低碳环境下的需求变化，找到低碳增长点。对新增长机会，分析潜在收益来确定重点发展方向，并制定进入方案。例如，提前布局废钢回收企业以确保废钢供应，在产能升级置换过程中对选择长、短流程的科学评估，特钢企业可探索“零碳钢铁产品”带来的新出口机遇，等等。3未雨绸缪,预测碳中和转型对钢铁产业链的影响，提前布局潜在机遇对于钢铁企业来说，从中长期看需要因地制宜地评估未来碳捕集或氢能炼钢技术的产业布局。钢铁行业领先的头部企业也可考虑进入新能源、电动车、氢能、生物质能及碳捕捉等新兴领域，率先投资未来十年低碳技术的新浪潮。结束语实现“零碳中国”，需要未来十年持之以恒的关键举措与实际行动。我们认为，碳中和转型早已不是“可选项”，而是如箭在弦的“必选项”。我们希望通过近期推出的一系列文章为尽快落实碳中和转型提供思路和洞见，触发更多思维激荡和观点碰撞，与社会各界协力构建零碳社区，推动各方共同努力实现深度变革。14“中国加速迈向碳中和”水泥篇：水泥行业碳减排路径华强森（JonathanWoetzel）、许浩、汪小帆和廖绪昌4月2日编者按在“中国加速迈向碳中和”系列的开篇文章中，我们畅想了2050年由电动汽车、氢气炼钢、光伏发电、绿色储能等新能源元素主导的碳中和世界，这一愿景的实现也意味着全球需要在2030年将人为造成的二氧化碳净排放量较2010年减少约45%，到2050年达到“净零排放”。面对目标与时间的双重挑战，碳中和转型的道路亟待开启。在各国竞相开展具体的研究与落地工作之时，中国也在第七十五届联合国大会一般性辩论中率先提出了“碳达峰、碳中和”目标。联合国可持续发展目标13“气候行动”也是麦肯锡中国区社会责任重点之一，在此关键节点上，麦肯锡在中国区正式启动中国大规模碳中和转型研究公益项目，借助麦肯锡全球可持续发展研究的丰富经验，结合对中国社会、行业和企业的全面理解和深刻洞见，动员全球百余人知识力量，开展横跨各大主要工业板块的碳中和转型趋势、对策和技术研究，希望能为中国早日达成碳中和目标略尽绵力。作为该系列文章的第三篇，本文将以水泥行业为样本继续展开碳中和转型研究。未来我们还将陆续发布一系列文章，内容涵盖煤化工、油气、电力等高碳排放行业，涉及碳减排路径剖析、新兴技术研讨、投资成本预测、国际实践分享等众多主题，也会探究传统碳减排工艺革新，以及碳捕集利用与封存（CCUS）、氢能等新兴碳减排趋势等。在推进此项研究的过程中，我们非常欢迎各界专家同仁不吝赐教，您可在留言区提出宝贵意见，也可直接与团队取得联系。我们期待与社会各界共同推进绿色中国碳中和转型之路。中国水泥行业碳中和转型的必要性水泥行业是我国国民经济的重要基础产业，也构成了现代城市建筑的躯干。放眼全球，水泥行业贡献了碳排放总量的7%。如果将全球水泥行业看作一个国家，那么它将是仅次于中国和美国的第三大碳排放国。我国生产全球近六成水泥，水泥行业碳排放量也逾全球水泥产业碳排放总量的一半。水泥生产过程中的二氧化碳排放主要源于熟料生产过程（见图一），其中石灰石煅烧产生生石15灰的过程所排放的二氧化碳，约占全生产过程碳排放总量的55-70%；高温煅烧过程需要燃烧燃料，因此产生的二氧化碳，约占全生产过程碳排放总量的25-40%。目前，中国水泥行业碳排放量占全国碳排放总量的约9%，是制造业中主要的二氧化碳排放源。中国是全球水泥制造第一大国，2019年全球水泥产能为37亿吨，中国约占其中60%。根据麦肯锡测算，要实现全球升温不超过1.5℃的情境，到2050年中国水泥行业碳减排需达70％以上。中国水泥行业碳减排路径综合考量碳减排成本、技术可行性、资源可用性，我们认为需求下降、能效提升、替代燃料、碳捕捉技术的加速推动是中国水泥行业碳减排的重要抓手。据此，我们绘制了中国水泥行业从2020年到2030和2050年的碳减排路径图（见图二）。16综合能源转型委员会（ETC)、国际能源署(IEA)、麦肯锡全球水泥需求预测模型以及中国水泥行业专家的意见，我们预计常规情形下的需求下降到2050年将贡献中国水泥行业约27％的碳减排，其主要动因是城市化和建筑业的增速放缓。随着我国城市化率趋于稳定，GDP驱动的水泥需求预计会进一步下降，现有建筑的维修和更新将逐渐主导未来的水泥需求。此外，混凝土的替代建材（例如钢、预制材料、交错层积木材等）也将进一步降低水泥需求。然而，需求预测的准确性受城市化和建筑业发展实际情况的影响，若需求下降不及预期，则需要依靠其他抓手推动碳减排，特别是碳捕集与封存（CCS）。能效提升是技术成熟的无悔之举，到2050年可为水泥板块贡献约5%的碳减排。水泥行业的能效变革包括两大方面：一是节电的减排贡献（包括原料研磨、预分解炉、水泥车间用电等），为避免双重计算，我们将这部分潜力放在电力行业碳减排分析中另行展开；二是节省燃料的减排贡献，预计到2030年燃料消耗可节省5%，到2050年可节省14%。替代燃料是更优先、更具成本效益的手段，到2050年可推动行业约10%的碳减排。如果我们逐个分析可为水泥生产供热的主要燃料，会发现可再生废弃物是最可行的煤炭替代燃料：17煤炭：目前为逾95％的水泥生产供热，是现阶段石灰石煅烧使用的主要燃料源。由于煤炭价格低廉，煤炭燃料不太可能被完全取代，但会在燃料结构改善过程中不断降低份额，预计在2050年煤炭在水泥生产所使用燃料中占比20-30%。生物质：目前为不足1%的水泥生产供热，被认为是无排放的清洁资源，并且搭配碳捕获技术可能产生净负排放。但中国生物质资源整体紧张，且多个行业均出现需求显著增长的可能，目前行业内仍没有公司用生物质为水泥车间供热。考虑到生物质供给端的不确定性，预计在2050年生物质构成水泥生产所使用燃料的5-10%。废弃物：目前废弃物为不到5%的水泥生产供热，我们认为废弃物是更好的潜在碳减排资源。一方面有机废弃物可作为燃料，另一方面固体废弃物可代替熟料，减少石灰石的使用，从而进一步减少生产过程中的碳排放。同时，废弃物利用在我国有着政策利好、供应量相对持续、垃圾分类状况不断改善三方面支撑。预计在2050年废弃物构成水泥生产所使用燃料的55-75%。电力加热：对于水泥生产来说，采用电加热无论从技术要求（需要较高温度和功率）、设备改造还是运营经济性上看均不具备很高的可行性，未来可能不会成为重要的减排手段。天然气：天然气虽不能帮助水泥行业实现燃料的零碳排放，但可以显著降低燃料的碳排放强度，因此可能在未来的碳减排中扮演重要的过渡技术角色；同时，天然气作为替代燃料也面临成本上升、设备技改等挑战。本文暂未对天然气在未来水泥行业碳减排路线图中的作用进行定量分析。在需求下降、能效提升、替代燃料三大抓手均发挥作用的情况下，预计可产生的碳减排成效与1.5℃情景下的碳减排目标之间仍有较大缺口，还需要新兴技术的支持。鉴于水泥生产中熟料工艺排放的特点，在没有新兴技术大规模代替熟料的情况下，碳捕集与封存（CCS）将成为水泥行业实现碳中和的唯一选择，预计到2050年需要贡献行业约50%的碳减排。CCS需要相匹配的地质条件，如靠近衰退期油田、盐水层等；且由于水泥厂规模较小、地点分散，单个企业难以承担大规模CCS基础设施建设，因此可考虑参与“CCS工业园区”模式，与其他需要依赖CCS技术减排的行业（如钢铁、煤电等）组团开展试点，例如可以从行业集中度较高的河北或山东开始试验。国内某水泥生产头部企业在2018年下半年推出了中国首个水泥CCS示范项目（如图三），目前也是国内唯一的水泥企业CCS项目。该CCS项目投资逾5000万元人民币，每年捕获二氧化碳约5万吨，捕集率约为1/30，是一个小规模的试点项目。未来水泥行业CCS试点的重点将聚焦于捕集技术的创新突破、捕集规模的大幅提升，以及CCS产业链的逐步搭建。18此外，水泥行业也一直在推动二氧化碳养护混凝土等新兴水泥替代技术的发展（如图四）。碳养护混凝土技术是通过二氧化碳与混凝土中钙、镁组分之间的矿化反应，同时实现温室气体的封存以及混凝土强度和耐久性的提升，从而降低水泥使用量。然而该技术仍处在试点阶段，有待进一步规模化推广。另外，基于非碳酸钙的替代熟料技术也是行业未来技术创新的关注重点。19目前我国水泥熟料比为0.67,低于全球平均值0.74。一个值得注意的政策趋势是，根据2019年10月1日起开始实施的GB175-2007《硅酸盐通用水泥》国家标准第3号修改单，复合硅酸盐水泥32.5强度等级（PC32.5R）将取消，修改后将保留42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。此举旨在提高水泥行业产能利用率和产品质量，但也会提升水泥行业的熟料使用比例，进而增加单位二氧化碳排放强度。要应对这一挑战，需要在满足建筑施工技术要求的前提下，综合考量碳排放强度和熟料总用量之间的平衡关系，通过技术创新和突破来解决。我们深知水泥行业是高减排难度（hard-to-abate）的主要工业行业之一，这不仅是因为水泥有固定的工艺过程排放，更是由于水泥行业整体体量大但单体规模小，且因绝对价格较低而难以承受很高的减排成本，这些都为水泥行业CCS规模化和新兴水泥替代技术的大幅突破增加了难度。但同时，由于当前供给侧改革成效显著，水泥企业整体利润水平良好，行业整合度提升，正处于健康发展期，有能力未雨绸缪、大刀阔斧地推动技术创新，把握低碳转型机遇期。20对水泥企业的启示1捕捉低碳大势带来的商业模式变革机会，主动适应下游趋势水泥企业应重新思考产品结构、合作关系和自身在整个建筑行业的价值位，评估建筑开发商等主要下游客户在低碳环境下的需求变化，对新增长机会尽早布局。例如，水泥企业可考虑推进替代建材领域的技术研发与企业收购，针对下游建筑商方面可能出现的新型建筑材料、建筑信息模型，以及预制化、模块化建筑解决方案进行提前布局，将生产与建筑信息模型结合，向下游拓展更多商业可能性。针对未来可持续燃料资源的获取（例如生物质能），水泥企业应当根据地区特征尽早布局，因为其他行业也将参与这场碳中和竞赛，也希望通过可持续燃料实现碳减排目标。2在“十四五”高质量发展的主题下，大力推动“低碳+数字化”的运营转型，将效率提升做到极致深入理解“十四五”期间国家碳减排目标对水泥产业链的影响，主动开展端到端的碳足迹评估和减排成本曲线评估；将数字化运营与低碳转型相结合，利用人工智能和机器学习等手段在生产过程中减少波动、提高能效，在持续改善经营效率的同时降低企业的能耗和碳排放。例如，一家欧洲水泥生产商通过创建窑炉热曲线的自学习模型优化窑炉火焰的形状和强度，节省了6％的燃料。未来的领先水泥企业可通过“低碳+数字化”的运营超越竞争对手。3关注低碳大势对水泥产业生态的中长期影响，探索可能的绿色增长新机遇对新材料、新工艺和新减排技术等领域保持追踪，在有条件的前提下进行试点，获取行业发展的先行者优势。对于产业链上新兴绿色产品可能出现的“绿色溢价”，通过开发相应的“低碳、零碳产品线”，在具有环保意识的客户那里赢得口碑。未来水泥行业的生态可能会被碳中和大势重塑，提前布局创新技术才是转危为机之道。对政策制定者的建言鉴于水泥行业碳减排技术选项少，且成熟技术（如替代燃料）和新兴技术（如CCS）之间过渡21难度大，因此该行业的碳减排路径亟需强有力的政策支持。总体而言，首先是要有明确的方向和目标；其次是要尽快推出并落实将水泥纳入碳价格体系的政策；第三是加强对于新兴技术的定向研发和财务激励。如此一来，便可吸引更多资本的关注和支持，推动形成绿色水泥产业联盟，帮助水泥这一传统行业焕发新活力，支持中国碳中和旅程行稳致远。结束语实现“零碳中国”，需要未来十年持之以恒的关键举措与实际行动。我们认为，碳中和转型早已不是“可选项”，而是如箭在弦的“必选项”。我们希望通过近期推出的一系列文章为尽快落实碳中和转型提供思路和洞见，触发更多思维激荡和观点碰撞，与社会各界协力构建零碳社区，推动各方共同努力实现深度变革。22“中国加速迈向碳中和”煤化工篇：煤化工行业碳减排路径华强森（JonathanWoetzel）、洪晟、许浩、汪小帆和廖绪昌4月13日编者按在“中国加速迈向碳中和”系列的开篇文章中，我们畅想了2050年由电动汽车、氢气炼钢、光伏发电、绿色储能等新能源元素主导的碳中和世界，这一愿景的实现也意味着全球需要在2030年将人为造成的二氧化碳净排放量较2010年减少约45%，到2050年达到“净零排放”。面对目标与时间的双重挑战，碳中和转型的道路亟待开启。在各国竞相开展具体的研究与落地工作之时，中国也在第七十五届联合国大会一般性辩论中率先提出了“碳达峰、碳中和”目标。联合国可持续发展目标13“气候行动”也是麦肯锡中国区社会责任重点之一，在此关键节点上，麦肯锡在中国区正式启动中国大规模碳中和转型研究公益项目，借助麦肯锡全球可持续发展研究的丰富经验，结合对中国社会、行业和企业的全面理解和深刻洞见，动员全球百余人知识力量，开展横跨各大主要工业板块的碳中和转型趋势、对策和技术研究，希望能为中国早日达成碳中和目标略尽绵力。作为该系列文章的第四篇，本文将以煤化工行业为样本继续展开碳中和转型研究。随后我们还将陆续发布一系列文章，内容涵盖油气、电力等高碳排放行业，涉及碳减排路径剖析、新兴技术研讨、投资成本预测、国际实践分享等众多主题，也会探究传统碳减排工艺革新、碳捕集利用与封存（CCUS）、氢能等新型碳减排技术的最新趋势等。在持续推进此项研究的过程中，我们非常欢迎各界专家同仁不吝赐教，您可在留言区提出宝贵意见，也可直接与团队取得联系。我们期待与社会各界共同推进绿色中国碳中和转型之路。中国煤化工行业碳减排的必要性煤化工行业一直是煤炭产业链上的碳排放大户，在2015年约贡献了中国碳排放总量的10%。由于资源禀赋，相比其他国家，中国的化工行业更多使用高碳排放的煤炭作为原料。以合成氨和甲醇为例，天然气是大多数国家合成氨和甲醇的主要原料，而在中国约80%的合成氨和甲醇是由煤炭制成(图1)，这就导致中国煤化工行业的碳强度高于其他国家。煤制氢1公斤（合成氨和甲醇原料气）会排放约11公斤的二氧化碳，如果是天然气制氢，碳排放将减少一半。根据麦肯锡内部分析，23为达到1.5摄氏度温控目标，化工行业需要在2050年之前将碳排放量降低90%以上。近年来，传统煤炭企业向煤化工转型，中国煤化工产业规模稳步增长。因为中国特色的能源结构以及经济考量，煤炭在化工领域短期内很难被完全取代，所以煤炭清洁高效利用就成了重中之重。煤化工行业要实现高碳能源的低碳化利用，优化并减少下游产品需求，降低能耗煤耗，提高能源电气化水平，发展洁净能源技术，抢占低碳技术战略制高点，以科技进步推动工业结构全面转型升级。中国煤化工行业碳减排路径在煤化工行业，我们重点分析了煤耗最多的两个产品——合成氨和甲醇，这两个产品占到2019年煤化工行业煤耗的一半以上。合成氨和甲醇的碳排放来自于煤气制氢过程中的副产二氧化碳和燃煤燃烧，根据我们的计算，1吨合成氨在全生命周期排放约4.9吨二氧化碳（见图2），1吨甲醇约产生4.4吨二氧化碳。24针对合成氨碳减排，终端需求下降是最大抓手，预计最高可贡献40%的二氧化碳减排；在供给侧减排抓手中，生产能效提高（包括通过工艺和运营优化减少碳排放）贡献约15%，燃煤电气化贡献约30%，剩下5%-10%的碳减排缺口则需要通过碳捕集利用与封存（CCUS）以及绿氢等新兴技术来解决(见图3)。25甲醇的碳减排抓手与合成氨相似，能效提高和燃煤电气化可分别将碳排放量降低15%和20%。但因为在建筑、化工上的广泛使用，甲醇终端需求在未来30年预计会持续增长，所以更大的碳减排缺口仍需要新兴技术解决。我们预计在2050年，80%以上的甲醇生产需要使用CCUS或绿氢，才能实现1.5摄氏度温控路径下甲醇行业全面碳减排的要求（见图4）。26举例：合成氨碳减排路径因为生产流程相似、减排抓手重合，我们在本篇文章将以合成氨为例来进一步阐明每个碳减排抓手。1需求侧管理合成氨主要下游用途为氮肥生产，约90%的合成氨会被加工为氮肥。预计到2050年，中国的氮肥用量有潜力下降40%，这是由耕地减少和化肥使用效率提高共同驱动的。a耕地减少我国总体耕地面积预计未来将延续下降趋势，从20亿亩降低到接近18亿亩，预估下降10%。长期过度耕种导致耕地土质下降，当前我国20亿亩耕地中已有19.4%污染耕地、17.8%低等耕地和8000多万亩不稳定耕地，休养生息、退耕还林还草、轮作休耕势在必行。同时，伴随着城镇化进程，未来农村人口预计将进一步迁出，导致部分耕地荒置。b化肥使用效率提高在不影响产量的前提下，我们预计中国的每公顷每年氮肥用量有潜力在2050年下降30%（见图5）。中国农场的人均耕地面积远低于西方国家，小农户缺乏科学使用化肥的知识，导致中国存27在化肥过量使用、盲目使用的问题，中国的农作物公顷均氮肥用量为306公斤,远高于世界平均水平,是美国的两倍以上。近年来这个问题有所改善，在“十三五”时期，政府通过农民教育和地方监管，积极控制化肥施用量。未来，随着土地所有权整合，大农场预计会逐渐代替个体农户成为主流农场模式。大农场主的每公顷氮肥施用量远远低于小农场主；同时，大农场主也更愿意采用优化的耕种技巧，例如使用有机化肥、缓释化肥等新式化肥，进一步提高化肥使用效率。2现有减碳技术新兴气化炉和燃料电气化技术已经成熟，如果在行业广泛应用，可以有效降低超过50%的碳排放，但是会产生额外的资本支出和运营成本。由于煤化工行业整体利润水平较低，因此需要外部推力来将碳排放的外部成本内部化，才能提高这两项技术在行业的应用空间。a新兴气化炉我国现有气化炉仍以老旧固定床为主，其单炉生产能力低、污染处理困难，已普遍为国外现代煤化工行业所淘汰。随着碳排放要求提高，煤化工企业需要积极置换产能，淘汰升级高煤耗的老旧固定床气化技术，使用新兴高效率的粉煤气化等技术。预计在2030年，通过升级煤气设备，行业28单位煤耗有潜力减少30%，从而将碳排放量降低约15%。b燃料电气化燃煤电气化可以消除燃煤碳排放（占总体的50%），这项技术已经成熟，但是在高温流程中会显著提高运营成本，预计减排1吨二氧化碳的成本超过100美元。3新兴碳减排技术CCUS和电解氢这两个新兴技术，是解决合成氨行业碳减排最后一里路的抓手，这两项技术都可以将合成氨生产过程中的碳排放降低超过80%，但目前仍处于技术探索阶段。a碳捕集利用与封存(CCUS)CCUS同煤化工的发展具有很好的耦合性，因为二氧化碳浓度高，捕集成本远低于其他行业。据我们估计，合成氨行业每吨二氧化碳捕获成本约80元人民币，而其他行业（如水泥、电力）则超过200元人民币。该技术可以优先在华北、东北、内蒙古等靠近油田的地方利用起来，通过二氧化碳进行驱油降低碳排放成本。未来30年，如果CCUS发展程度提高，建设运输管道及储存设施，与其他高碳产业形成产业协同，则有望进一步扩大行业内应用。29b电解氢使用电解氢生产合成氨代替煤制氢，这个技术已经成熟，但由于当前成本较高，还未能在合成氨行业应用。根据我们的测算，假设以工业电价0.6元每度计算，电解氢制合成氨的成本是煤制氢的3倍以上。随着电解氢转化效率进一步提高以及新能源电价下降，在部分可再生能源余裕的区域，电解氢未来成本可以会低于煤制氢。如果成本优势明显，合成氨产业厂集群有可能逐渐向该区域转移，下游生产尿素所需的二氧化碳可以从周边高碳企业捕集的二氧化碳中获取。对煤化工企业的启示1转危为机，提前锁定下游需求，寻找未来商机评估主要下游客户在低碳环境下的需求变化，找到低碳增长点。面对新增长机会，分析潜在收益来确定重点发展方向，并制定进入方案。例如，合成氨行业的农业需求会大幅下降，可以通过进入下游化肥行业或醇氨联产等方式来降低碳减排对未来盈利的影响。2当机立断，对于生产流程主动出击，寻找碳减排机会深入理解“十四五”期间国家碳减排目标对煤化工产业链的影响，根据企业目前碳排放情况制定碳减排目标，并在资产层面制定具体减排措施，计算其减排潜力和投资回报情况，即经济效益、投资成本、运营成本和对应风险的预估，从中找出最可行、最经济的碳减排路径。煤化工企业可主动排查并关闭低附加值产品生产线，通过数字化建立精细化工生产管控能力，也可升级为更成熟的新兴气化炉和燃料电气化技术，从而降低煤耗水平。3先人一着，关注零碳转型对煤化工全产业链的影响，提前布局对CCUS、可再生能源代替煤制氢等新兴技术进行定期追踪，在有条件的前提下加速小规模试点。同时研判建立多个未来情景，预测行业在零碳环境下的产业链最终形态，为未来的产品和服务升级以及业务转型做好准备。我们看到碳中和转型目标，企业、行业和地方都需要因地制宜采取最适合本地的碳中和转型路径。从相关产业政策、煤控规定、监督方法方式、以及本地环境承载力，逐步制定并推进“煤电一体化”发展，可以借鉴现代煤化工为核心的“油气化电”多联产新模式，探索化工与煤炭、冶金、电力、纺织等产业融合发展，进而提高产业竞争力与整体效益。逐步淘汰低附加值的落后煤化工制品，大力发展精细化工产业，在提高地方产业竞争力的同时降低整体碳排放。同时，探寻责任、绩效考核，30政策措施、试点经验等方面对于绿色低碳转型的促进作用，引导企业和社会对碳减排技术和零碳行业加大资金投入。对于经济效益低的碳减排抓手投资主动给予有针对性的补贴支持，例如新技术的研制和试点落地、绿色债券和补贴等。引导资本对核心碳减排技术进行布局，成立绿色产业联盟，扩大规模效应，降低企业使用碳减排技术的边际成本。鼓励企业对于核心碳减排技术主动投入研发，在合适时机可以走出国门、走向世界，打造绿色“中国创造”名片。结束语实现“零碳中国”，需要未来十年持之以恒的关键举措与实际行动。我们认为，碳中和转型早已不是“可选项”，而是如箭在弦的“必选项”。我们希望通过即将推出的一系列文章为尽快落实碳中和转型提供思路和洞见，触发更多思维激荡和观点碰撞，与社会各界协力构建零碳社区，推动各方共同努力实现深度变革。31“中国加速迈向碳中和”油气篇：油气行业碳减排路径洪晟、汪小帆、廖绪昌和陈持平4月22日编者按在“中国加速迈向碳中和”系列的开篇文章中，我们畅想了2050年由电动汽车、氢气炼钢、光伏发电、绿色储能等新能源元素主导的碳中和世界，这一愿景的实现也意味着全球需要在2030年将人为造成的二氧化碳净排放量较2010年减少约45%，到2050年达到“净零排放”。面对目标与时间的双重挑战，碳中和转型的道路亟待开启。在各国竞相开展具体的研究与落地工作之时，中国也在第七十五届联合国大会一般性辩论中率先提出了“碳达峰、碳中和”目标。联合国可持续发展目标13“气候行动”也是麦肯锡中国区社会责任重点之一，在此关键节点上，麦肯锡在中国区正式启动中国大规模碳中和转型研究公益项目，借助麦肯锡全球可持续发展研究的丰富经验，结合对中国社会、行业和企业的全面理解和深刻洞见，动员全球百余人知识力量，开展横跨各大主要工业板块的碳中和转型趋势、对策和技术研究，希望能为中国早日达成碳中和目标略尽绵力。作为该系列文章的第五篇，本文将以油气行业为样本继续展开碳中和转型研究。随后我们还将陆续发布一系列文章，内容涵盖电力行业碳减排路径剖析、新兴技术研讨、投资成本预测、国际实践分享等众多主题，也会探究传统碳减排工艺革新、碳捕集利用与封存（CCUS）、氢能等新型碳减排技术的最新趋势等。在持续推进此项研究的过程中，我们非常欢迎各界专家同仁不吝赐教，您可在留言区提出宝贵意见，也可直接与团队取得联系。我们期待与社会各界共同推进绿色中国碳中和转型之路。中国油气行业碳减排的必要性作为传统化石能源，石油和天然气一向是碳排放“大户”。国际能源署（IEA）统计数据显示，2019年全球二氧化碳排放量为330亿吨，主要源于煤、石油和天然气等一次能源的使用，其中石油和天然气的碳排放量达到182亿吨，占比55%。油气行业全价值链从开采、运输、储存到终端应用都会产生大量碳排放，全链温室气体排放量达到全球总量的40%以上——其中生产阶段的排放占20%，使用阶段的排放占80%（见图一）。要实现碳中和目标，油气行业势必成为减排主体。32从长期需求来看，全球电气化与可再生能源的发展会进一步降低油气需求（见图二）。麦肯锡全球分析指出，在实现1.5摄氏度控温目标的情景下，油气需求在总能源需求中所占比例需要从目前的55%降至2050年的15%，这对油气行业影响极大。中国的情景与之相仿，国家能源研究所与麦肯锡分析均指出，到2050年中国的石油需求预计将下降70%-85%。因此，能源转型已成为不可逆转的趋势和志在必胜的竞赛，油气行业需要有破釜沉舟的勇气，在碳中和大势下寻求撬动转型的后发力量。33此外，资本市场也会给油气企业施加减排压力。投资者对环境问题日趋敏感，国外也出现过股东以维权、撤资等方式要求石油巨头企业加强环境气候相关数据和风险的披露，并制定针对性能源转型和减排计划的情况。在2018年，全球可持续投资联盟（GSIA）调查显示，全球五大市场的可持续投资资产规模达到了30.7万亿美元，占资产管理总规模的三分之一。截至2019年，宣布要不同程度撤资传统化石能源行业的投资基金逾1000家，资产管理总规模达12万亿美元。在中国，有32家银行、基金、保险企业加入了联合国负责任投资原则组织(PRI)，该组织要求在投资过程中考虑环境、社会与治理（ESG）因素，并及时披露气候变化相关风险。中国油气行业碳减排路径根据麦肯锡分析，在1.5摄氏度控温情景下，到2050年油气全生命周期需减少95%的温室气体排放。在我们制定的路径中，油气终端需求下降是最大抓手，将贡献80%的温室气体减排；中国油气行业产业链（包括采油、运输和化工）的碳减排措施将贡献约15%的减排。油气行业的温室气体排放主要包括二氧化碳与甲烷两类，二氧化碳排放主要由供热与供能需求产生，如使用天然气作为燃料供热及产生蒸汽、自备电厂发电等带来的尾气排放等。以20年为尺34度，甲烷的增温潜势约为二氧化碳的86倍，是需要优先控制的一类温室气体。在油气产业链贡献的15%温室气体减排量当中，超过60%来自甲烷减排，剩下40%来自二氧化碳减排；其中上游采油减排占比约10%，下游炼油减排占比约30%。（见图三）1处理甲烷排放是无悔抓手，可以通过在日常流程应用新技术来减排现有技术可以解决70%的甲烷逃逸，但因为监管法律有待完善、高投资回报率要求以及对常规采油操作的打扰，甲烷减排技术尚未大规模应用。现有可供选择的技术包括：更换高排放器件：通过更换高排放泵、压缩机密封件、压缩机密封杆、仪表空气系统和电动机等控制甲烷高排放环节，可贡献甲烷总减排量的30%。然而替换设备质量的不稳定性可能会导致减排量出现一定程度的偏差。安装排放控制装置：通过安装蒸汽回收装置、排污捕获单元、柱塞、火炬燃烧等对甲烷排放环节加以控制，从而减少甲烷排放，占甲烷总减排量的7%。然而排放控制设备（尤其是汽油油气回收系统）质量的不可靠，以及在安装、使用新排放控制设备方面的经验不足会影响总减排量。此外，火炬燃烧是通过燃烧将甲烷转化成二氧化碳，一定程度上还是产生了温室气体。泄漏检测和修复（LeakDetectionandRepair,简称LDAR）：通过使用红外摄像头等技术定位和修35复全价值链泄漏，占甲烷总减排量的26%。然而，由于LDAR提供商的服务质量和专业知识参差不齐，需要定期跟踪泄漏情况，因此劳动强度相对较大。其他新兴技术：如数字传感器、预测分析、应用卫星以及无人机检测泄漏、压缩及液化甲烷气副产物的微技术、减少甲烷的催化剂等，占甲烷总减排量的4%。然而这些新技术需要较高的安装成本和人力资本，企业缺乏在这一领域进行投资和创新的动力。2在油气产业链上游，海上油田贡献了约80%的二氧化碳排放。上游行业的减排主要依赖流程优化，即提高流程中的能效，并降低化石燃料占比超过90%的陆上油田已通过电网来为采油设备供电，采油操作本身只在供暖部分排放少量二氧化碳。但是，海上油田仍然燃烧石油和天然气并产生二氧化碳。能效提高是降低海上油田排放的无悔抓手，也是技术成熟度与资源可用性最高的方式。通过改进设备和流程的设计，并购买节能设备等来提高能效，海上油田的碳排放量有潜力降低15%。针对剩余排放，可以通过海底电缆供电解决，相对海上碳捕集封存，海底电缆供电是技术成熟且较为经济的碳减排手段。但是海底电缆造价昂贵，就近海油田而言，减排每吨二氧化碳的成本逾100美元。在低油价环境下，油气企业需要外部激励来推动他们开展行动。除去海底电缆，海上风能发电也是一种潜在电气化方式，尤其适用于远海油田。3在油气产业链下游的炼油和化工领域，碳减排则需要依靠战略层面布局新兴技术来实现如塑料回收、碳捕集利用与封存（CCUS）和设备电气化等。然而，这些高潜力碳减排抓手技术尚未完全成熟，因此需要根据地区资源禀赋有针对性地选取并采用。我们建议中国炼油化工企业可考虑以下三种区域类型，进行针对性布局以填补碳减排缺口：CCUS规模潜力区：代表地区为东北、华北、西北和华东，如黑吉辽、京津冀、长三角、新疆和陕西。这些地区靠近油田及其他高碳排放行业，二氧化碳运输、储存成本较低，易与周边产业协同形成规模效应并降低资本开支，因此推荐优先使用CCUS。例如，陕西的炼油产业拥有与煤化工产业的碳减排协同效应，可优先试点开展CCUS规模化。我们预计CCUS规模化每年将为中国油气产业带来约2000万吨二氧化碳减排。36电气化试点代表区：代表地区为华中和西南，如湖北、四川等。这些地区拥有丰富的清洁能源，且电价较低，可降低电气化试点的电力成本。例如，四川拥有中国排名第一的水电装机容量，太阳能和风电的总装机容量为250万千瓦；湖北拥有中国排名第三的水电装机容量，可再生能源的总装机容量超过1000万千瓦，可优先试点开展电气化。我们预计电气化试点规模化每年将为中国油气产业带来约200万吨二氧化碳减排。因地制宜战略区：如山东，该地区既拥有来自太阳能、风能的丰富而廉价的电力，可以进行电气化试点，也靠近油田（如胜利油田），便于开展CCUS规模化，因此对于碳减排手段的选择需一事一议、具体分析。对油气企业启示1制定目标，未来已来深入理解“十四五”时期国家碳减排目标与宏观经济形势对中国油气产业链的影响，并结合企业业务现状、碳排放现状，发掘高吸引力的碳减排机会，从而制定未来3-5年、5-10年乃至到2050年的具体碳减排和转型目标。2设定战略，危中有机分析传统油气资产在低碳环境下的风险，巩固优化油气资产质量，最小化碳减排对盈利能力的影响。对于在海外有上游或下游资产的油气企业，更要尽早厘清企业在当地的碳排放水平以及可能对应的碳税。对于新增长机会，要通过分析潜在收益来确定重点发展方向，并制定进入方案或提速扩张方案。对于前景明确的新技术、新方案，加速布局，联动战略、运营、市场和组织，赢得先机；对前景尚未明朗的颠覆性技术（如可控核聚变），紧密团结生态圈开展系统性研究，研判下一代科技对行业整体和企业本身的影响，为能源未来做好准备。在投资战略方向上，需自上而下开展管理，确保投资组合与战略计划紧密结合，并明确投资绩效目标和管理机制，推动资产配置优化提升。3运营策略，效益为先为了实现碳减排目标，在资产层面制定具体减排措施，并计算其减排潜力和投资回报情况，即经济效益、投资成本、运营成本和对应风险的预估，形成边际减排成本曲线，并找出最可行、最经济的碳减排路径，同时积极为参与碳交易市场做好准备。在日常管理中，评估气候风险对公司的潜在影响，并设立管理机制应对气候风险。374赋能转型，管理支撑为长效持续推进减排优化，油气企业对内需将目标下放，提升转型能力，拥抱革新思维，对外需释放转型信号。首先，企业要在部门层面制定明确的碳减排目标和里程碑，保证上下思维一致，确保战略落地执行。第二，在各部门提高企业转型能力，包括制定高质量人才管理机制，以获得市场化、创新型、国际化的人才储备。第三，利用组织架构调整和企业文化升级双管齐下，平衡新老业务之间的冲突，激发员工变革热情。第四，制定企业宣传策略，对外体现碳减排的产品差异化，以合理角度来说服投资者、客户及政府支持减排计划，向国际社会展现中国油气企业的碳减排决心，让民众了解企业的社会责任实践。企业、行业和地方都应基于对油气行业全价值链的通盘考量制定碳中和转型目标。由于各环节的资产、市场或运营情况存在差异，因此在不同环节有必要采取不同的政策路径。低碳技术的研发和储备，如新一代清洁高效可循环生产工艺、节能减碳及二氧化碳循环利用技术、化石能源清洁开发转化与利用技术等如果能获得支持，企业就有动力增加科技创新投入。在合适的区域，应大力推进二氧化碳捕集、驱油和埋存先导性工程示范，推广绿色产品、绿色工厂和绿色园区，鼓励企业开发优质耐用可循环的绿色石化产品，开展生态产品设计，制定低碳标准，提高低碳化原料比例，减少产品全生命周期碳足迹，带动上下游价值链碳减排。应加强行业内的监督与对比分析，对于业内标杆企业、先进转型行动主动给予有针对性的补贴支持；同时应突出地方责任、强化绩效考核，完善政策措施、探索试点经验。若当地油气产业及炼化、电力、水泥等碳排高、难排减的行业较为发达，可试点布局开展CCUS驱油大型园区，扩大规模效应，在降低当地企业使用碳减排技术边际成本的同时创造工业发展的新引擎，在全国形成先行示范效应。结束语实现“零碳中国”，需要未来十年持之以恒的关键举措与实际行动。我们认为，碳中和转型早已不是“可选项”，而是如箭在弦的“必选项”。我们希望通过即将推出的一系列文章为尽快落实碳中和转型提供思路和洞见，触发更多思维激荡和观点碰撞，与社会各界协力构建零碳社区，推动各方共同努力实现深度变革。38“中国加速迈向碳中和”电力篇——电力行业碳减排路径华强森（JonathanWoetzel），汪小帆，廖绪昌和吉雅图9月14日编者按在“中国加速迈向碳中和”系列的开篇中，我们畅想了2050年由电动汽车、氢气炼钢、光伏发电、绿色储能等新能源元素主导的碳中和世界。要实现这一愿景，全球需要在2030年将人为二氧化碳净排放量在2010年的基础上减少约45%，到2050年达到“净零排放”。面对时间紧、任务重双重挑战，中国在第75届联合国大会一般性辩论上率先提出“碳达峰、碳中和”目标。麦肯锡将联合国可持续发展目标第13项列为公司社会责任重点内容。作为麦肯锡全球六个大区之一的中国区，已正式启动大规模碳中和转型研究公益项目。我们希望借助麦肯锡全球可持续发展研究的丰富经验，结合对中国社会、行业和企业的全面理解和深刻洞见，开展横跨各大主要工业板块的碳中和转型趋势、对策和技术研究，为中国达成碳中和目标作出应有的贡献。本文以电力行业为研究样本，为“中国加速迈向碳中和”系列第6篇。我们热忱欢迎各界专家、同仁不吝赐教，您可在留言区提出宝贵意见，也可直接与团队联系。我们期待与社会各界一道推进绿色中国碳中和转型之伟业。中国电力行业碳减排的必要性电力行业是碳减排的关键所在。无论是需求端的改变，生活供电和供能方式的革新，还是碳管理行业的发展，都与电力行业息息相关。基于麦肯锡全球碳中和模型的测算，为达成1.5摄氏度控温目标，全球电力行业需要在2050年前减少99%以上的碳排放，这意味着电力行业几乎要达到“净零排放”。我们认为，这一目标虽富于挑战，但仍可实现。碳中和之路上的中国电力需求电力总需求是碳中和的重要话题。除经济发展带来的需求增长外，在减碳目标下，各行业大规模电气化以及电解制氢的普及，将推动电力需求的进一步提升。长期来看，中国电力需求将以年均~2%的速度增长，2050年的电力总需求将是2020年的2倍左右。直接电力需求将在2030年前稳步39增长，主要受三大动因驱动：工业生产活动增加、建筑楼宇电气化、电动汽车的推广。而在2030～2050年间，工业用电和建筑楼宇用电需求的增速将放缓，交通运输业的用电需求则因电动车的加速推广将呈现更快的增长态势（见图1）。应用碳捕集与封存（CCS）技术的电力结构基于电力总需求的预测，麦肯锡全球能源洞见电力模型测算了1.5℃情境下，2030年和2050年应用碳捕集与封存技术的电力结构。电力总装机容量将从2020年的约2,000GW增加到2050年的约8,700GW，其中约71%将由可再生的光伏和风电贡献，而基于CCS技术的煤电，则可能在2030～2050年间降至总发电容量的6%（见图2）。同时，水电、核电、燃气轮机和电力储存装机将承担基荷，并保证电力系统的灵活性。此外，2050年各区域的电力结构也将更多样化，西北、东北以及40华北等区域的电力装机将明显集中于光伏（40%以上为光伏装机量），而华东则更加倾向于风电（61%为风电装机量）。风电和光伏的发电比例，将在2030年和2050年分别达到62%和83%（见图3）。在应用碳捕集与封存技术情境下的测算表明，从以煤炭为主的电力系统转向以风、光等可再生能源为主的电力系统，对于中国的碳中和探索之路而言至关重要。41电力转型的潜在挑战与应对措施实现电力“零碳化”任重而道远。麦肯锡认为，要实现1.5℃情境下成本最优的电力结构，中国电力行业需要克服三大挑战。我们相信，在政府和企业的通力合作下，定能有效加以应对。挑战一：提升电力系统灵活性光伏和风电将在2050年成为主要能源，占全社会发电量的83%，而鉴于光伏和风电都有连续性较差、存在地理限制、容易出现短期内过剩或短缺等特点，将使得电力系统的灵活性受到进一步威胁。麦肯锡认为，应通过建设以下三方面的能力来提升电力系统灵活性（见图4）。42提升电网输配能力：在成本最优的情境下，2050年总输电容量需从2019年的约150GW提升至约600GW，而新增输电容量将主要应用于连接华北与华东、华南与华东的跨区域供电，以满足沿海地区的电力需求。这就需要中央政府制定政策，做好顶层规划，平衡多方利益，为跨省电网的大43规模发展提供支持，加强跨省统筹合作；同时持续推动配电改革，加速增量配电网建设。近期，国家发改委在《<关于进一步完善落实增量配电业务改革政策的八条建议>回函》中，进一步明确了增量配电网的行政地位，允许可再生能源、分布式电源以适当电压等级就近接入增量配电网，此举既可有效助力可再生能源的消纳，也解决了增量配电网“缺电”的实际困难，大大提振了相关开发者的信心。同时，业界也应积极应用智能电网技术，实现对电网运输实时数据的收集和管理，提升电网系统的能级。这不仅需要大力发展电网数字化技术，也需要加快推广电力行业的市场机制。优化电力储能技术：能源储存技术已经广泛应用于电力行业价值链的各个环节。为应对系统灵活性的挑战，到2050年，整体储能系统的累计装机量需要从2019年的约32GW提升至约1,400GW；其中，除抽水蓄能等传统储能方式外，电池技术的应用极为关键。考虑到各类储能技术的特点，锂电池储能因其运营成本低、所需空间小、循环周期长，成为短期内的应用首选。纵观以锂电池为代表的电池储能技术的发展，有三大痛点亟需解决。首先是成本，当前电化学储能成本较高，但麦肯锡预计，随着核心技术的发展，以锂电池为代表的电池储能技术成本可在2030年降至煤电发电成本的水平，到2050年甚至比后者更低；政府和业界应通力合作，进一步拓宽电池技术的研究，使其惠及电动车与可再生能源行业。其次是电池的安全性，政府与业界应高度重视电池设计、生产和使用等环节的安全问题，在电池技术的应用中尽可能减少因电池引发的安全事故。最后一个痛点是电池的资源回收再利用，由于电池寿命通常为5~8年，回收是一个不可避免的话题，当下相关方仍在寻找两全之策，以期最大限度实现电池的回收再利用，同时尽可能降低其对环境造成的负担。各地政府应制定政策，规范回收行业，同时提供补贴，支持可持续电池回收解决方案的推广。业界则应优化运营，推动电池回收规范的落地。加强需求侧管理与响应：除提升供给侧的灵活性之外，需求侧的改革也是降低储能系统成本、提升电力系统稳定性的有效手段。当前的需求侧改善手段主要包括需求侧响应（部分用户自主进行负荷调节）及需求侧管理（覆盖大量用户的统一用电行为调整），两者均可降低社会高峰用电需求（见图5）。这两类技术广泛应用于北美以及欧盟多数国家在中国，以上海等区域为试点的小型需求侧响应项目尚处于测试阶段。基于海外发达国家应用需求侧响应技术的历史经验，需求侧响应通常可有效降低4%~6%的容量储备需求。44着眼未来，需求侧响应技术在中国的应用，可结合电动车、楼宇等创新型场景，实现远超历史数据的高峰用电需求削减。需求侧响应的推广需要政府、企业和其他利益相关方共同发力，着力解决以下五大问题：一是明确需求侧响应的战略地位，达成全社会对需求侧改革重要性的共识；二是推动电力市场化机制，由政府牵头加速电力现货市场的试点；三是加强需求响应基础设施的建设，发电和用电双方都需要本地化程度更高的电网体系，同时应用智能电网技术进行动态调控；四是加强对需求侧响应的补贴，在中短期，补贴仍然是需求侧响应的主要工具，各地政府需要制定清晰的规划，以最佳方式为企业提供相关激励；五是助推电力聚合行业的兴起，随着需求侧改革的深入，聚合行业将自然而然成为供电方和用电方之间的媒介，但这需要政府的引导和支持。45挑战二：加速淘汰煤电存在实际困难若电力行业碳排放需在2050年“清零”，燃煤电厂将不可避免地退出历史舞台。中国目前的燃煤发电装机容量达1,100GW，超过50%需在2040年前逐步淘汰。虽然中央及各省正陆续出台逐步淘汰燃煤电厂的政策，但落地过程中不仅面临着供电稳定性挑战，也一定程度影响了煤炭高度依赖区域的短期经济增长。麦肯锡将中国各省按煤炭依赖程度和可再生能源的丰富程度进行了划分（见图6），对于不同类型的区域，应采取不同的煤电退出路径。46煤炭依赖度高，可再生资源丰富度低：这类区域的能源转型将面临严峻挑战，应考虑实施“软着陆”。为保障能源安全，可稳步退役不盈利的落后煤电产能，同步投资CCS技术及其基础设施建设，促进煤电清洁化，同时将本地可再生能源发电与能源输入相结合，优化能源结构。为保障经济发展不受影响，各地应着力提升当地的能源利用效率，由政府牵头协助退役煤电厂修整与再开发，推动相邻低碳产业的发展，并通过拨款和培训等赋能当地社区，做好职工的再就业工作。煤炭依赖度高，可再生资源丰富度高：该类区域可再生资源丰富，但需大规模退役煤电厂，可谓机会与挑战并存，应加快转型。在能源安全方面，应为所有煤电装机容量制定退出计划，用可再生能源替代退役的煤电产能，并投资储能技术，以确保供电稳定性。煤炭依赖度低，可再生资源丰富度高：该类区域自然禀赋高，应作为“排头兵”引领中国可再生能源的发展。各地应积极制定政策，加快可再生能源建设，与政府和电网公司协作促进跨区域的电力运输。同时，在经济发展方面，应加快当地经济的电气化，成为能源密集型行业的工业基地，并提供新的就业机会吸引高质量人才。煤炭依赖度低，可再生资源丰富度低：该类区域受电力系统转型影响更小，更应着眼未来，积极转向使用可再生能源电力，并因地制宜，制定符合当地经济发展规划的能源战略。挑战三：可再生能源成本依然偏高相较上述两类挑战，可再生能源在成本方面的挑战影响相对较小。得益于良好的本地供应链，国内集中式陆上风电及光伏已开始进行平价竞标上网，分布式及海上风电预计不久后也将进入零补贴时代。沿着当前的技术发展轨迹，可再生能源度电成本将持续下降，到2030年，在全国范围内，风电和光伏的成本将有望全面低于煤电。随着平价时代加速到来，大部分可再生能源项目的投资回报率逐年降低；同时，为了响应国家号召，大量其他行业的龙头企业也积极参与到可再生能源的投资、建设中来。这虽然大大激发了市场活力，但同时也加剧了可再生能源的行业竞争，进一步压缩了相关企业的利润空间。企业一方面可通过持续优化风、光电厂全生命周期（前期开发、建设、运维周期等）的运营表现来提高盈利能力，一方面可通过市场手段来提高整体回报：参与绿色电力证书交易。中国绿证体系始于2017年，数年下来，机制日益完善。随着可再生能源平价上网和“强制绿证”的推进，未来发电、电网、售电、用户等执行主体均有获取绿证的需求，将大幅拉升整体需求量；绿证价格和碳汇价格如形成联动，也有助于价格机制的进一步完善。对于可再生能源企业来讲，绿证或将成为增加项目收益的重要途径。参与碳交易。当前，可再生能源企业可通过国家核证自愿减排量（CCER）的交易进入碳市场，重点排放单位可通过向可再生能源企业购买CCER，用以抵扣不超过5%的经核查碳排放量。虽然CCER47备案工作从2017年开始已暂停，但长期来看，CCER（或形式类似的产品）与绿证的有机结合，势必将成为补贴可再生能源发展的重要手段。运用金融手段提升盈利能力。对于已有可再生能源资产的企业，可以预期收入为基础资产发行债券产品，快速回笼资金，加速新项目投资。由于过去已投运的电厂通常享有较高补贴的电价，利润空间通常较好，企业也可考虑收购已建成的可再生能源资产，以提高整体资产的盈利能力。48“中国加速迈向碳中和”之七：碳捕集利用与封存技术（CCUS）华强森，汪小帆，克林特·伍德，阿拉什戴尔·汉密尔顿和廖绪昌11月12日编者按在“中国加速迈向碳中和”系列文章中，我们畅想了2050年由电动汽车、氢气炼钢、光伏发电、绿色储能等新能源元素主导的碳中和世界。这一愿景的实现意味着全球需要在2030年将人为产生的二氧化碳净排放量较2010年减少约45%，到2050年达到净零排放。面对目标与时间的双重挑战，碳中和转型如箭在弦。在各国竞相开展相关研究与落地工作之时，中国在2020年9月举行的第七十五届联合国大会一般性辩论上提出了碳达峰碳中和目标。近日，两份纲领性文件《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》与《2030年前碳达峰行动方案》接连发布，中国“双碳“行动路线图逐步明确。这两个文件重申了中国此前承诺的2030年碳达峰、2060年碳中和的双碳目标，并提出具体的实施路径和阶段目标。在此大背景下，麦肯锡中国区启动了大规模碳中和转型研究，联合国可持续发展目标13“气候行动”也被麦肯锡中国区纳入履行社会责任的重点内容。基于麦肯锡全球可持续发展研究的丰富经验，结合对中国社会、行业和企业的全面理解和深刻洞见，动员全球百余名专家的知识力量，开展横跨各大主要工业板块的碳中和转型趋势、对策和技术研究，我们希望通过种种努力，能为中国早日达成碳中和目标略尽绵力。这是本系列的第七篇文章，我们将探究碳捕集利用与封存（CCUS）技术对中国碳中和转型的意义，后续还将发布有关氢能的专题研究。我们非常欢迎各界专家同仁不吝赐教，您可在留言区提出宝贵意见，也可直接与团队取得联系。我们期待与社会各界共同推进绿色中国碳中和转型之伟业。推广CCUS势在必行为实现1.5摄氏度的温控目标，到2050年全球二氧化碳减排必须达到80%以上。碳捕集利用与封存（CCUS）是实现这一目标的必要技术手段，预计到2050年CCUS将抵消当前全球碳排放量的10%-20%。过去十年间，CCUS产能规模翻了一番。当前全球产能达到4000万吨，约半数集中在美国。CCUS产能目前主要用于天然气加工，自然界天然气矿床可能含有大量二氧化碳，有些浓度甚49至高达90%，在天然气出售或进一步加工成为液化天然气之前，必须使用CCUS技术将二氧化碳分离出来。未来将有约35个CCUS项目计划在2030年前建成。如能按期建成达产，CCUS产能将较当前增加两倍。CCUS是中国实现1.5摄氏度温控目标的关键技术抓手，可广泛应用于各行各业，特别是占中国二氧化碳排放量的60%-75%的电力行业及减排较难的工业部门，CCUS更是不可或缺的技术手段（见图1）。综合考量麦肯锡1.5摄氏度情景分析的排放总额，以及其他抓手潜在的最大排放量，我们发现这些难减行业减排目标的35%-40%需要依靠CCUS等尚不成熟的技术加以解决。如果其他减排抓手的应用速度与规模不理想，就更需要CCUS来填补碳中和缺口。到2050年，CCUS年减排量要达到约14亿吨二氧化碳，而当前产能仅100万吨，应加快探索大规模应用手段。根据我们的分析，到2050年，中国二氧化碳年度减排量需达14亿吨，累计减排量约为190亿吨。目前CCUS有三种推广设想：1，匀速推广，即保持均匀的增长速度推广；2，有序过渡，即在2030年留出50%的缓冲，之后扩大规模；3，先慢后快，即在2030年留出75%的缓冲，之后扩大规模。50我们认为“先慢后快”可能是目前最合适的推广路径。在这样的情景下，未来十年是规模化推广CCUS应用的关键时期，在不超过碳排放预算的前提下争取平稳顺利推广，最终实现累计捕集约190亿吨的二氧化碳。短期来看，各行各业应当积极探索提高能效等经济效益更好的抓手，将CCUS作为最后的手段。我们也需要明确一个重要却容易被忽视的事实，即如果2030年各种负排放技术依然未见成熟，则需要更多地依靠CCUS来实现碳中和目标。CCUS技术全链条和实施成本分析CCUS全链条由二氧化碳来源、捕集、运输、利用/封存这四个环节构成。我们分析了各个环节的主要技术及其可行性，并以封存为例，对CCUS全链条的实施成本进行拆解。我们认为，未来需要进一步探索降本抓手和收益机制，加快推动CCUS扩大部署。捕集技术—排放源浓度碳排放源的二氧化碳浓度决定了捕集化学方法，随着二氧化碳浓度升高，捕集成本随之降低。目前各类技术提供商正在加紧研发低浓度点源与直接空气捕获等化学方法。技术最为成熟的高浓度点源（50%-90%浓度的烟气）主要来自乙醇、氨和天然气加工的排放，无需化学方法，可通过脱水和压缩设备实现碳捕集；低浓度点源(5%-15%浓度的烟气)，主要来自于大型减排难行业的点源，如发电厂和水泥厂，可通过化学溶剂、固体材料吸附剂、膜分离等捕集方法，其中化学溶剂捕集方法较为成熟；直接空气捕获是实现“负排放”必需的技术手段，从大气环境中捕获低浓度二氧化碳，可通过高温碱性水溶液吸收再生、低温固体吸附剂（TSA）再生、低温液体溶剂（MSA）再生，目前技术尚不成熟（见图2）。捕集技术—捕集成本捕集成本与二氧化碳排放源浓度成反比，目前仅5%的排放量同时具备技术和经济可持续性，需要激励措施与技术提升。高浓度点源在当前激励政策下已具备经济可持续性，但它们的排放量小于5%；低浓度点源在不断出台的激励措施下将具备经济可持续性；直接空气捕获将需要激励措施以及技术提升才能实现经济可持续性。捕集技术—生产阶段根据碳排放源的不同，可以在生产过程的不同阶段捕集二氧化碳。以发电厂为例，可通过燃烧51前、燃烧后与富氧燃烧的方式段捕集二氧化碳。燃烧前捕集过程将燃料转化为氢气和二氧化碳的气体混合物，促进清洁燃烧，并使二氧化碳被压缩后能够运输；燃烧后捕集过程将二氧化碳从尾气中分离，使用液体溶剂捕集二氧化碳；燃烧后捕集过程中的富氧燃料使用氧气而非空气作为燃料，使废气中产生高浓度的二氧化碳，便于分离。运输技术管道是当前大量运输二氧化碳最主要的选择。在一定运输距离（650公里）内，管道运输具有成本优势。美国拥有约6500公里二氧化碳管道，约占全球总长度的85%，而这一长度远不足以满足减排目标下的CCUS管道运输需求。预计到2050年，所需的CCUS二氧化碳运输管道长度大约是当前的100倍。预计未来通过一体化CCUS项目，可建立起囊括多个排放点源、汇集点和封存点的二氧化碳运输网络。一旦形成规模经济效应，可降低单个参与项目的门槛与成本。当前，美国正在研究将自身现有的天然气、合成氨、乙醇等基础设施与未来建设的二氧化碳管道相结合可能释放的潜力。船舶运输是长距离运输的一种新兴替代选择，当前主要应用于食品级液态二氧化碳的运输。铁路与卡车可用于少量运输二氧化碳，其较大的应用潜力在于将二氧化碳配送到终端市场。所有的运输方式都需将二氧化碳加压压缩，当前液态和超临界流体二氧化碳运输正在成为远距离储存获取的手段。利用技术降低CCUS技术实施成本的关键在于找到合适的利用技术。我们分析了各类CCUS利用技术可能实现的二氧化碳减排量（见图3），包括提高石油采收率技术（Enhancedoilrecovery,EOR，当前主要应用在陆上）、化学利用技术和生物利用技术。目前行业正在衍生新的技术发展趋势，包括诸如在离岸海上油田中开发EOR项目和利用二氧化碳直接合成淀粉等。在各类利用技术的应用上，我们的主要判断如下：EOR具有经济价值，因而被认为是短期内更可行的方案。然而油价下行压力可能影响相关需求，预计EOR需求会在2035-2040年达到顶峰，随后下降。化学利用技术包括在化工生产过程中使用二氧化碳，如有机碳酸盐、煤化工等，对二氧化碳终态浓度的要求较低（约40%），因而成本更低，有进一步研发的潜力；我们也观察到化学利用技术的需求正在逐步增加，但仍无法充分消化大量的二氧化碳排放。生物利用技术将二氧化碳用于食品和饮料生产，但由于对二氧化碳终态浓度的要求较高（浓度约90%以上），因而成本更高、需求较少。封存技术无法被利用的二氧化碳，则需要通过封存技术进行埋存。然而就目前来看，封存技术对于企业52来说成本极为高昂，且没有经济价值，需要政府出台相关政策进行激励。同时，实施封存需要合适的地质条件，因此合适的封存地点以及容量可能是天然限制因素。我们分析了可能的封存地点，枯竭油田封存、枯竭气田封存和陆上咸水层封存是潜力相对较高的选几个选项。其中，枯竭油田封存和枯竭气田封存地点多集中于中国北部和东部地区，且油田和气田大多相邻，预计封存总容量是CCUS总需求量的30%。枯竭油田封存以及枯竭气田封存实施额外成本较少，是较成熟的技术流程，在运用EOR技术充分捕获采收潜力后，EOR现场最终往往留作直接封存，且油气公司为相关地块和设施的所有者，易于施行管理。然而需要注意的是，油气田封存可能存在一定的泄漏风险，多是由于油气田的设计和开采方式所致，例如油井、裂缝可能发生泄漏。陆上咸水层封存空间更大、更分散，在西南、中国中部等地区应用潜力更大，同时可能更适合布局分散的行业板块，例如水泥行业。陆上咸水层封存具有广阔的应用潜力，预计封存总容量是CCUS总需求量的50-70倍。然而陆上咸水层封存不确定性也更高，运输和封存设施可能需要第三方运营商进行投资和管理；同时，土地用于高浓度二氧化碳封存的相关法规和申报流程复杂，当前在中国仅有一项试点。另外，陆上咸水层封存需要考虑地质构造稳定性，不同地区的封存适宜程度存在差异，适宜性高的地区泄漏风险相对较低。53降本抓手我们的成本拆解分析发现，CCUS的成本主要集中在捕集环节，且随着需求量的扩大，2030年后成本将会大幅上升。为扩大CCUS的应用规模，亟需进一步研究降本抓手，包括开发第二代碳捕集技术、降低电力成本、形成规模经济效应、优化封存点规划、合理利用社会资源等。其中，我们认为潜力最大的降本抓手为降低电力成本、提高能源效率和利用规模经济，通过降低单位二氧化碳耗电量和用电成本，实现在捕集环节显著降本；同时利用规模经济效应优化封存点规划，能够进一步降低运输和封存成本。在相对乐观的情景预测下，CCUS成本可能降低30%-40%。5455CCUS技术在中国的投资在中国投资布局的CCUS主要分为三种类型：具有经济价值的EOR项目、“绿色煤电”试点项目和新兴技术试点项目。当前CCUS项目已在中国落地近30项，其中大部分是以油气公司为投资主体的EOR项目。如当前在建的齐鲁石化—胜利油田CCUS项目为全国首个百万吨级CCUS项目，预计2021年底投产，建成后齐鲁石化可将捕集的二氧化碳运送至胜利油田进行驱油与封存。当前一系列CCUS试点项目正在涌现，如绿色煤电试点项目的投资主体主要为中国大型发电集团及其所属的投资机构，如2021年年初刚建成受电的由国家能源集团投资的国华锦界电厂15万吨/年的碳捕集与封存的全流程示范项目，目标是使煤炭发电达到二氧化碳和污染物的近零排放，并提高“绿色煤电”系统的技术经济性，为商业化做技术准备。新兴技术项目投资主体更为多样化，当前仍处于研究阶段，尚不具有经济性，主要为未来投资主体自身的碳中和转型进行技术试点，或为二氧化碳的下游应用做技术试点与研究。例如海螺集团芜湖白马山水泥厂5万吨/年的CCUS项目将生产高浓度二氧化碳产品，应用于焊接、食品保鲜、干冰生产、激光、医药等领域。此外，中国科学院天津工业生物技术研究院近日也公布了以二氧化碳为原料，不依赖植物光合作用，直接人工合成淀粉的成功实验。CCUS技术的宏观实施路径我们认为，未来CCUS可能成为碳中和转型下的一项必不可少的技术选项，需要政策激励，与企业产生合力、加速推广。我们分析了美国如何建立推广CCUS价值链的应用案例，希望可以为中国业界提供有效参考（见图4）。56在美国应用案例中，燃煤电厂等二氧化碳排放方致力于建设大规模碳捕集设施，以期获得政府提供的碳税抵免；油田等碳封存点通过收集二氧化碳进行EOR/封存部分减免税款从而获益。此外，政府还对管道等基础设施投资以及CCUS技术研发提供补贴，并设计合适的监管框架以推动CCUS项目的开展。企业和外部投资者则可通过投资CCUS项目，换取税收抵免等稳定收益。参考美国的应用案例，我们为全国范围的CCUS推广设计了“三步走”路径：行业试点期（2021-2030）：适当的政策机制（例如补贴及碳税）和切实的经营环境保障，可为CCUS项目创造经济激励和可持续的商业前景。同时，相关部门应基于2050年减排目标，评估CCUS设施和研发方面所需的投资，尽早开展资源规划与铺排。地区推广期（2031-2040）：各地区根据行业结构和可用资源，制定自己的CCUS发展路线图；同时，对于CCUS的应用加大相关支持（例如，补贴、政策支持），推动应用提速。全国应用期（2041-以后）：企业识别潜在的资源整合机会（例如CCUS企业、输送管道等）后，向价值链外围延伸拓展以捕获成本协同效益；在逐步取消部分CCUS补贴后，应学习其他地区商业模式的成功经验，并有序推动CCUS在全国的部署。57在中国未来的CCUS生态系统中，各方应通力合作、持续探索与调整校准适合中国的成本实施路径，推动CCUS大规模落地（见图5）。首先，应根据本地适宜的地质条件确定具体CCUS实施路径。其次，应建立多种机制协同各部门为CCUS的有序实施铺路。例如，建立商业机制如CCUS专项补贴、碳税和安全法规等其他支持机制为CCUS的部署营造良好的环境；同时可通过碳市场调节对于企业排放配额的分配和交易，对于CCUS项目的实际减排量计入信用在碳市场上交易。征收碳税有助于将减排成本转移至制造环节，从而为上游减碳提供激励。最后，建立跨行业、跨国界合作的CCUS生态圈，使政策制定者与企业开展有效对话；联合各方，集中资源，实现协同增效。可以积极与欧洲及美国相关部门和企业开展合作交流，共同促进CCUS的成本降低以及碳中和目标的实现。企业则需要在政策框架下密切关注CCUS相关政策动向与技术进展，积极探索二氧化碳利用的新商业模式，在碳中和转型大势中先人一步抓住机会。对于有一定资金基础的大型电力、油气企业，应积极与高校和科研单位开展CCUS试点，力争成为国际一流的CCUS服务提供商。资料来源：麦肯锡公众号58