全国碳市场扩容系列专题（二）：水泥熟料生产：固废利用释放绿色潜能

深度报告——碳排放 全国碳市场扩容系列专题（二）： 水泥熟料生产——固废利用释放绿色潜能 走势评级：CEA：震荡报告日期：2024年9月10日 ★水泥熟料行业的基准值测算 基于《企业温室气体排放核算与报告指南水泥熟料生产》（征求意见稿）的设定，水泥熟料生产过程的碳排放包括过程排放、化石燃料燃烧排放和电力消耗排放。过程排放即碳酸盐分解排放，可以使用缺省值或实测值，使用非碳酸盐原料可以获得排放因子扣减；化石燃料燃烧和电力消耗排放需使用实测值。经测算，我国硅酸盐水泥熟料的实际平均过程排放强度约0.5190-0.5243tCO2/t，化石燃 能料燃烧排放强度约0.3tCO2/t，电力消耗排放强度约0.0163tCO2/t。 源假定水泥熟料行业配额分配基准值依旧延续行业总体均衡原则，考与虑不同规模熟料生产线的基准值略有差异，硅酸盐水泥熟料的基准碳值或落在0.835-0.900tCO2/t的范围内。 中★部分水泥熟料生产企业配额盈缺情况 和我们收集整理了10家水泥集团企业的相关生产数据，据大致推算，行业配额盈余将主要集中于新天山水泥、海螺水泥、冀东水泥和华新水泥等集团企业，这些企业的优势主要在于较低的产品煤耗。其中，华新水泥和冀东水泥分别在燃料替代率和原料替代率方面具有明显的优势，其熟料产品碳排放强度远低于其他企业。此外，经测算，当熟料单位产品综合煤耗和电耗均达到国标规定的2级能耗等级以上水平时，大概率不会存在配额缺口或缺口较小。 ★水泥行业减排展望 由于近年需求的下降，我国水泥行业已经实现碳达峰，进入了新的绿色发展阶段。燃料替代和原料替代对水泥产品碳排放强度的下降具有较为明显的作用，基于现有的技术水平和资源状况，燃料替代具有较大的减排潜力，而原料替代的大范围推广则存在一定阻碍。此外，短期内水泥行业的总量减排也将得益于需求的进一步下降和低效产能的迅速淘汰。而在更远的未来，碳中和目标的实现或将依赖于CCUS技术的规模化、商业化应用。 ★风险提示 碳市场扩容进程缓慢，碳排放核算方式变化等。 金晓首席分析师（能源与碳中和）从业资格号：F3005393 投资咨询号：Z0012069 Tel:8621-63325888-2483 Email:xiao.jin@orientfutures.com 联系人： 张可可分析师（碳排放）从业资格号：F03117993 Email:keke.zhang@orientfutures.com主力合约行情走势图（碳排放） 重要事项：本报告版权归上海东证期货有限公司所有。未获得东证期货书面授权，任何人不得对本报告进行任何形式的发布、复制。本报告的信息均来源于公开资料，我公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证，也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。我们已力求报告内容的客观、公正，但文中的观点、结论和建议仅供参考，报告中的信息或意见并不构成交易建议，投资者据此做出的任何投资决策与本公司和作者无关。 有关分析师承诺，见本报告最后部分。并请阅读报告最后一页的免责声明。 目录 1、水泥行业概况5 2、水泥行业的能耗和温室气体排放7 2.1、水泥生产过程的主要能耗和排放环节7 2.2、我国水泥行业能耗现状9 3、水泥行业即将纳入全国碳市场14 3.1、水泥熟料生产温室气体排放核算浅析14 3.2、水泥熟料生产配额分配方案的设想18 3.3、部分水泥熟料生产企业配额盈缺情况21 4、水泥行业减排展望22 4.1、排放总量控制：从“去产量”到“去产能”22 4.2、降低熟料系数：提升固废利用水平23 4.3、燃料替代：挖掘RDF减排潜力25 4.4、原料替代：推广应用存在阻碍29 5、风险提示32 图表目录 图表1：2023年全球水泥产量分布5 图表2：2023年全球水泥熟料产能分布5 图表3：我国水泥及水泥熟料产量历史变动5 图表4：我国水泥熟料产能及产量5 图表5：2023年分省水泥产量结构6 图表6：2023年TOP6省份近年水泥产量变化6 图表7：水泥分类（按照水硬性矿物分类）6 图表8：水泥产业链7 图表9：新型干法水泥回转窑生产工艺流程图8 图表10：水泥生产流程简图及主要碳排放环节9 图表11：水泥熟料产能规模结构（截至2023年底）9 图表12：水泥熟料落后产能政策梳理10 图表13：水泥单位产品能源消耗限额等级11 图表14：部分地区水泥熟料生产线能耗分布情况11 图表15：部分地区水泥熟料生产线电耗分布情况11 图表16：部分地区水泥熟料生产线煤耗分布情况12 图表17：部分地区水泥企业水泥制备工段电耗分布情况12 图表18：2023年我国水泥行业能耗情况12 图表19：部分水泥上市公司水泥熟料生产碳排放强度13 图表20：水泥行业能效管理政策梳理13 图表21：2023年度水泥熟料行业能效“领跑者”企业14 图表22：水泥熟料生产温室气体排放核算边界15 图表23：化石燃料燃烧排放计算相关参数15 图表24：常用化石燃料相关参数缺省值16 图表25：过程排放计算相关参数16 图表26：熟料对应的过程排放因子的取值17 图表27：非碳酸盐替代原料对应的扣减系数17 图表28：硅酸盐水泥熟料生产不同原料/燃料替代水平对应碳排放强度18 图表29：其他碳市场水泥行业基准值设定19 图表30：部分水泥集团2023年光伏装机情况20 图表31：部分水泥集团2023年光伏发电量20 图表32：全国碳市场水泥行业基准值假设20 图表33：部分水泥生产集团配额盈缺情况21 图表34：配额盈亏平衡的标准情形22 图表35：北方地区水泥产量先于南方地区见顶22 图表36：水泥行业错峰生产政策23 图表36：低熟料系数水泥24 图表37：通用硅酸盐水泥的组分要求24 图表37：水泥行业主要替代燃料25 图表38：我国垃圾分类/固体废物管理体系相关政策文件26 图表39：我国SRF相关标准文件27 图表40：2018年部分国家和地区水泥熟料生产燃料结构情况28 图表41：水泥行业主要替代原料29 图表42：我国电石产能及产能利用率30 图表43：我国电石产能及产量增长率30 1、水泥行业概况 水泥是一种常用的基础建筑材料，广泛应用于各类工程建设当中。我国是全球最大的水泥生产国和消费国，水泥产量连续38年位居全球�一。2023年，我国水泥产量占全球的51%，水泥熟料产能占全球的53%。由于终端需求萎缩，水泥熟料产能利用率自2020年以来持续下滑，水泥及水泥熟料产量也不断减少，产能过剩问题日益凸显，水泥行业正面临长周期结构性调整。 图表1：2023年全球水泥产量分布图表2：2023年全球水泥熟料产能分布 资料来源：USGeologicalSurvey,CementStatisticsandInformation， 东证衍生品研究院 资料来源：USGeologicalSurvey,CementStatisticsandInformation， 东证衍生品研究院 图表3：我国水泥及水泥熟料产量历史变动图表4：我国水泥熟料产能及产量 资料来源：生态环境部环评中心，东证衍生品研究院 *2023年熟料产量为估计值 资料来源：数字水泥网，中国水泥协会，东证衍生品研究院 图表5：2023年分省水泥产量结构图表6：2023年TOP6省份近年水泥产量变化 资料来源：国家统计局，东证衍生品研究院资料来源：国家统计局，东证衍生品研究院 水泥行业是我国仅次于电力和钢铁行业的�三大碳排放行业，我国水泥行业能源消费约占建材行业的70%-80%，碳排放量超过全国碳排放总量的10%。由于近年产量的下降，水泥行业已经提前实现碳达峰，进入了新的绿色发展阶段。 按照水硬性矿物成分，水泥可分为通用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等，此外，根据具体的混合材料和技术特性可进一步细分。按照用途和特性，水泥也可以分为两大类，通用水泥和特种水泥，通用水泥即一般建筑工程通常采用的水泥，即通用硅酸盐水泥所包含的六类水泥。特种水泥是指具有特殊性能和用途的水泥，适用于不同的特定的工程项目建设。在我国，特种水泥仅占全部水泥产量的1-2%。 图表7：水泥分类（按照水硬性矿物分类） 种类 主要水硬性矿物 具体类型 特性/用途 通用硅酸盐水泥 硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰 质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥 适用于一般建筑工程 铝酸盐水泥 铝酸钙 - 早强、耐热、抗硫酸盐腐蚀等 硫铝酸盐水泥 无水硫铝酸钙、硅酸二钙 - 早强、抗渗、抗冻、耐蚀等 铁铝酸盐水泥 无水硫铝酸钙、铁铝酸钙、 硅酸二钙 - 快硬、早强、抗渗、抗冻、耐蚀耐磨等 氟铝酸盐水泥 氟铝酸钙、硅酸二钙 - 快硬、抗渗、抗冻、长期强度稳定等 资料来源：GB/T4131-2014，GB175-2023，GB/T20472-2006，公开资料整理，东证衍生品研究院 水泥产业链上游主要是石灰石等原材料以及煤炭和电力等动力来源。石灰石约占生产原材料的80%，生产一吨水泥熟料大约需要1.3-1.5吨石灰石、0.3-0.4吨粘土以及少量其他 原料。水泥的生产过程可以简称为“两磨一烧”，即生料粉磨、回窑煅烧、熟料粉磨。原料掺混粉磨得到水泥生料，生料在水泥窑中煅烧成熟料，其中，燃煤燃烧后排出的粉煤灰也可以作为水泥熟料生产的原料。水泥熟料中加入适量石膏和其他混合材料粉磨即得到水泥，熟料是主要的水硬性胶凝物质，石膏用于调节水泥的凝结时间，而混合材用于调节水泥某些方面的性质。水泥下游需求主要来自于基建、房地产开发和农村建设。 图表8：水泥产业链 资料来源：公开资料整理，东证衍生品研究院 2、水泥行业的能耗和温室气体排放 2.1、水泥生产过程的主要能耗和排放环节 水泥生产过程的能耗主要是化石燃料和电力，温室气体排放则主要来自于燃料燃烧的直接排放和主要冶炼过程中化学反应的直接排放，电力消耗产生的间接排放占比较小。 目前水泥生产所广泛使用的工艺是新型干法水泥生产工艺，该工艺以悬浮预热和预分解技术为核心，采用新型原料、燃料预均化技术和节能粉磨技术及装备，实现水泥生产过程的自动化、高效、低耗和环保。目前我国新型干法水泥占比已接近100%。 以新型干法水泥回转窑生产工艺为例，主要的电耗系统包括原料预处理系统（破碎、均化、粉磨等）、煤粉磨系统以及水泥粉磨系统等。化石燃料消耗主要用于回转窑内的熟料煅烧过程，其产生的热量可分为三部分，一部分是系统的表面散热，主要有预热器系统、窑系统、篦冷机等，一部分用于熟料烧成，该过程会产生大量的二氧化碳排放，还有一部分废气带走，主要是窑头和窑尾排出的中低温废气，这部分废气可进行余热回收发电，目前我国水泥熟料生产线余热发电系统已达到可装生产线的95%以上。 图表9：新型干法水泥回转窑生产工艺流程图 资料来源：知识贝壳 1.过程排放 过程排放即回转窑中煅烧过程的碳酸盐分解产生的二氧化碳排放，这是水泥生产过程中排放量最大的环节，占总排放量的60%左右。石灰石的主要成分是CaCO3，在熟料煅烧过程中，石灰石受热分解，生成CaO并释放出CO2。石灰石中伴生有白云石，其化学成分为CaMg(CO3)2，是熟料中MgO的主要来源。 �𝑎��3=�𝑎�+��2� �𝑔��3=�𝑔�+��2� 根据GB175-2023规定，硅酸盐水泥熟料中硅酸钙矿物含量（质量分数）不小于66%，CaO与SiO2质量比不小于2.0，则每生产1吨水泥熟料理论上排放大约0.53kgCO2。 2.化石燃料燃烧排放 我国水泥行业92%以上的热量由烟煤及以烟煤为主的混煤提供。此外，在水泥窑点火时也会使用少量柴油或燃料油。每次水泥窑点火升温需要3-5吨柴油，每年每条线约点火 2-10次，北方近年来错峰生产较多，点火次数也较多。化石燃料燃烧排放占生产过程总排放量的35%左右。 3.电力消耗排放 大部分水泥生产企业综合电耗在65-95kWh/t，其中熟料生产