金融驱动重工业行业低碳转型

金重融工驱业动行业低碳转型 2023.12 关于落基山研究所(RMI) 落基山研究所(RMI),是一家于1982年创立的专业、独立、以市场为导向的国际智库。我们与政府部门、企业、科研机构及创业者协作,推动全球能源变革，以创造清洁、安全、繁荣的低碳未来。落基山研究所致力于借助经济可行的市场化手段，加速能效提升,推动可再生能源取代化石燃料的能源结构转变。落基山研究所在北京、美国科罗拉多州巴索尔特和博尔德、纽约市、加州奥克兰、华盛顿特区及印度尼西亚设有办事处。 关于气候债券倡议组织（ClimateBondsInitiative） 气候债券倡议组织（ClimateBondsInitiative）是一个致力于调动全球资本以应对气候变化的国际非营利机构。气候债券倡议组织关注的重点是帮助降低大型气候相关基础设施项目融资成本，并为希望通过加大资本市场投资而实现气候目标的政府部门提供支持。气候债券倡议组织开展市场分析、政策研究、市场开发工作，为政府和监管机构提供建议，并在全球范围内进行绿色债券的认证机制。 金融驱动重工业行业低碳转型2 落基山研究所：李抒苡，李威，路舒童，王珮珊，薛雨军，闫榕，张博雅气候债券倡议组织：谢文泓，徐小云 作者姓名按姓氏首字母顺序排列。 路舒童，llu@rmi.org 版权与引用 李抒苡，李威，路舒童等，金融驱动重工业行业低碳转型，落基山研究所，气候债券倡议组织，2023，https://rmi.org.cn/insights/transition-finance-report/ 落基山研究所重视合作，旨在通过分享知识和见解来加速能源转型。 因此，我们允许感兴趣的各方通过知识共享CCBY-SA4.0许可参考、分享和引用我们的工作。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ 除特别注明，本报告中所有图片均来自iStock。 作者们感谢以下个人与组织在报告撰写过程中给予的重要贡献与帮助：陈金龙，联合赤道绿色金融事业部总经理助理 邓曼姝，气候债券倡议组织 刘淑娟，中国建筑材料工业规划研究院高级工程师，结构工程与生态环境材料研究中心副主任刘斯博，联合赤道绿色金融事业一部总经理助理国际业务负责人 罗子萱，清华四川能源互联网研究院绿氢技术经济研究所研究员高级工程师MatthewMacGeoch，气候债券倡议组织 倪清，普华永道中国ESG可持续发展市场主管合伙人秦丹 岳勇，德龙钢铁集团绿色低碳研究院院长石佳，气候债券倡议组织 王芳，中国能源研究会能效与投资评估专委会副主任王海洋，北京建龙重工集团有限公司董事长秘书 王集杰，中国科学院大连化学物理研究所研究员翁慧，中国石油和化学工业联合会高级工程师 夏凌风，中存大数据科技有限公司工业智能技术中心主任本报告所述内容不代表以上专家和所在机构的观点。 金融驱动重工业行业低碳转型3 5 8 8 10 13 16 16 19 23 25 27 27 28 31 金融驱动重工业行业低碳转型4 一、背景 重工业的低碳转型对于在全球范围内实现《巴黎协定》中设定的温控目标至关重要。为实现比工业化前水平高2℃以内并尽量限制在1.5℃以内的温控目标，需要在不长期依赖土地利用领域的碳抵消的情况下，实现CO2的净零排放。未来十年，重工业领域的减碳行动至关重要，既要降低其自身的CO2排放量、实现早期减排，又要为其他领域在本世纪中期实现净零排放奠定基础。 目前，钢铁、水泥、化工三个行业的CO2排放约占全球总排放的18%，总耗能约为33亿吨标煤i，与美国全国一次能源需求总量相当。其中化石燃料消耗27亿吨标煤，占比约为82%1。不难看出，重工业领域对化石燃料的严重依赖加大了该领域实现转型的难度。 从转型所需投入的角度看，重工业低碳转型主要面临以下挑战： 较长的资产寿命提升了由快速转型带来的资产搁浅风险。工业资产一般有较长的使用寿命，通常在30~40年左右。在快速转型的要求下，提前淘汰现有产能将产生巨大经济成本。因此目前较新的工业产能具有“锁定”效应，除非进一步加大投资进行改造。 重工业深度减排需要投资大量减碳新技术。与建筑、交通和一般的工业行业不同，重工业可通过电气化和电力清洁化实现的减排潜力有限，其深度减排需要依靠更多颠覆性的技术。然而，目前这些颠覆性减碳技术尚处于较早期开发阶段，尚未经过充分的盈利能力验证，因此缺少投资吸引力，最主要体现在： 重工业用能的革命性转变需要大量投资新能源技术才能实现。重工业的许多工艺需要高温热能，最高温度可达到1500℃，几乎完全由化石燃料提供，因为目前的技术还较难实现大规模的高温电气化，且电气化成本较高。此外，生物质燃料的可用性问题限制了其应用能力，其他新型能源如绿色氢能则尚处于早期发展阶段。 过程排放较难消除，且需要对碳捕集等负碳技术及新工艺、新产品进行投资。一些工业的化学反应过程中会产生CO2排放，例如水泥熟料煅烧会产生大量二氧化碳，占该行业直接排放量的三分之二左右。解决方案之一是生产新产品或使用新工艺流程，但此类新技术的应用能力尚未证实。在不改变工艺的情况下，大量投资负碳技术依然是必要的。 低碳工业产品生产在短中期内的绿色溢价仍然较高。和传统路径相比，目前生产零碳工业产品的成本溢价率达20~100%（图表1）；而多数工业产品具有市场竞争充分、利润率低的特点，下游产业承受高溢价能力有限。由于目前碳市场制度尚未完备，生产商在不被压价的情况下转向更昂贵的低碳生产路径需要面临较大挑战。此外，较低的利润率也降低了重工业企业及金融机构投资早期低碳转型的意愿。 i据IEA，总耗能23亿吨标油。按1吨标准煤等于0.7吨标准油折算。https://www.iea.org/articles/the-challenge-of-reaching-zero-emissions-in-heavy-industry 金融驱动重工业行业低碳转型5 图表1生产主要零碳工业原材料的溢价率（基于中国情形预测） 0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%120.0% 钢材 水泥 铝材 塑料 来源：本课题组 零碳生产溢价率（2020年）零碳生产溢价率（2050年） 中国工业部门约占全国能源总消费量的66%ii；占总CO2排放量的近40%2；若含间接排放，则占到全国总CO2量64%左右。其中仅钢铁、水泥、石化和化工、铝四类重工业行业的碳排放总计约占全国总排放的52%。可见重工业低碳转型对中国实现双碳目标至关重要。 自“十四五”以来，国家部委相继发布了一系列文件，形成了碳达峰、碳中和“1+N”政策体系，明确提出工业是我国推进碳达峰、碳中和的重点领域。之后，政府又相继发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》3（以下简称《指南》）、《工业领域碳达峰实施方案》4（以下简称《方案》）等文件，对工业行业低碳发展提供了进一步指引。与此同时，中国重工业行业的脱碳也面临一些重要挑战： 产能体量较大：钢铁、水泥、电解铝的生产和消费均占到全球50%以上，主要基础化工产品的产量和消费量也位居全球首位，且产能具有重资产、高能耗的特征，转型任务艰巨。 原料、燃料结构高碳：基于我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋，重工业生产的主要原料高度依赖以煤为代表的化石原料。此外，重工业生产过程中多采用高温高压工艺，其中，以煤为主的化石能源提供了主要的燃料来源。燃料的低碳化面临来自技术、经济性、地理空间方面的较大阻力。例如，国内90%以上的钢铁生产是基于以焦炭为还原剂的高炉-转炉长流程，煤占据了水泥生产过程中95%以上的热量来源，而在化工生产中，煤在合成氨、甲醇的原料中占比近80%。 资产运行时间较短：我国重工业产能主要在过去30年间建成5，其中大多数产能仍处于使用早中期。在双 碳要求下，国内工业资产面临加快退出和资产搁浅的风险，对企业财务和金融机构收益带来负面压力。 重工业的低碳转型迫切需要大规模资金支持。为实现低碳转型目标，重工业企业必须从现在开始采取行动，应用已经成熟的转型技术，开启设备升级改造工作。然而，由于重工业以重资产为产业基石，设备升级改造涉及大规模设备和基础设施的更新和替代，需要巨额的资本投入。除此之外，单纯依靠现有成熟技术是远远不够的，不管是短期的突破性目标还是长期的可持续目标，都需要大量资源和资金在布局技术的创新与推广。若将化石能源替换为清洁能源，重工业新型技术路线普遍与现有技术路线区别较大，具有研发成本高、前期投资需求大、技术不确定性强、投资回报期长的特点。在新旧技术路线交替过程中，资产搁浅风险也需被格外关注，需要大量资金与金融工具来缓解与分担此类风险。 ii国家统计局：2020年，中国能源消费总量为49.8亿吨标煤，其中工业部门消耗约33亿吨标煤，占比66% 金融驱动重工业行业低碳转型6 在能源危机和全球经济低迷的背景下，重工业企业已经普遍面临着较大的资金压力。在运营资金承压的情况下，重工业企业的自有资金很难满足低碳转型的需求，急需外部资金的支持。以钢铁行业为例，根据中国钢铁工业协会统计，2022年对标钢铁企业炼焦煤采购成本比上年上升24.9%、喷吹煤采购成本上升24.3%，重点钢铁企业营业收入比上年下降6.35%，利润下降72.27%6。 近年来中国绿色金融快速发展，市场规模不断扩大，为整个市场的转型提振信心。2023年6月末，21家主要银行绿色信贷余额达25万亿元，规模居世界首位，是低碳转型重要的外部资金来源7。然而，绿色金融相关投资大量集中于清洁能源、绿色交通、绿色建筑等“纯绿”且技术成熟度高的项目，对于重工业这类高碳排放行业或技术处于相对早期的项目，资金的支持力度仍然不足，难以满足行业转型需求。如何更好地设计融资机制，以引导更多资金流向重工业低碳转型领域，尤其是针对创新技术的研发和推广，将成为实现重工业低碳转型的重要机遇和关键挑战。 金融驱动重工业行业低碳转型/7 二、中国重工业的低碳转型路径 2.1钢铁行业 中国是全球最大的钢铁生产国和消费国，2020年国内粗钢产量为10.65亿吨，占全球56.4%8，钢材消费量为9.95亿吨，占全球的56.2%。2020年，中国钢铁行业碳排放约占全国15%，占全球钢铁碳排放总量的60%以上9。目前，国内钢铁生产仍以长流程为主，其吨钢生产碳排放为短流程的三倍左右。未来，国内的钢铁生产需要向低碳冶金等方向转型，其碳减排手段则包含能效提升、废钢短流程、氢冶金工艺和碳捕集等。 钢铁生产中的能效提升主要包含余热余压利用、分布式能源耦合等。过去十年，中国钢铁行业在能效提升方面发展迅速，重点钢企吨钢能耗从2010年的600千克标准煤降至2020年的545千克标准煤。但在对比同样的工艺流程时，中国的吨钢碳排放和能耗与先进国家仍有差距，我国能效水平还存在一定提升空间。 废钢短流程是以废钢为原料、利用电炉生产粗钢，是未来钢铁低碳转型的主要方向之一。现阶段，受制于国内废钢资源和电炉产能不足，短流程钢产量约占全国粗钢的10%。未来，随着社会废钢和进口废钢资源的逐步扩大和回收体系的完善，短流程工艺得益于其自身在降低对进口铁矿石的依赖、大幅减少吨钢碳排放方面的关键作用，将在中国钢铁产业结构中占据重要的位置。 氢冶金主要分为高炉喷吹氢气和氢气直接还原铁。其中，高炉喷吹氢气可对现有的高炉资源进行有效利用，从而避免年轻资产大规模搁浅，并通过使用氢气替代部分喷吹煤和焦炭来降低碳排放。而直接还原铁的减碳潜力大，氢气可将球团矿直接还原成固态海绵铁，在使用绿氢的情况下，减排潜力可达到95%。短期内，高炉喷吹氢气将是行业的发展重点，而直接还原铁目前尚处于试点阶段，预见将在中长期实现更大规模投产。 碳捕集在钢铁行业的主要应用场景是对高炉-转炉路径中生成的二氧化碳进行捕集用于利用或封存。钢铁行业受其自身工艺特点影响，排放源较多且浓度较低，碳捕集的难度和成本高。高炉气的二氧化碳含量相对转炉等其他工序较高，可优