全球碳减排进程及对策

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1、全球碳减排进程及对策摘要：矿业可持续发展是矿业高质量发展的本质要求。全球碳减排进程加速，气候变化的适应与应对，已成为全球各政治体和经济体共识。在新发展阶段，国家“碳中和”目标的提出，将成为矿业绿色、低碳、循环发展的内生动力。优化能源资源供给侧结构性改革， 构建多维协同发展路径，发挥矿业在碳减排中的“助推器”作用；积极推进矿业绿色发展， 实施矿业迹地生态修复重大工程，提升矿区生态系统固碳能力，有助于重塑矿业社会形象 和矿业产业结构转型升级。0 引言我国是世界上最大的能源生产国和消费国，也是全球最大的碳排放国。 2020年 9 月，我国 向国际社会作出“碳达峰、碳中和”郑重承诺，在气候雄心峰会上提

2、出了更加具体的目标。2021 年 3 月召开的中央财经第九次会议指出，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体 布局；推动绿色低碳技术实现重大突破，抓紧部署低碳前沿技术研究，加快推广应用减污 降碳技术。在此背景下，充分发挥矿业在国家能源资源结构调整中的重要作用，通过政策 引领和科技创新，加快矿业绿色发展转型升级，协同推进矿业经济高质量发展和生态环境 高水平保护，稳步实现“十四五”期间单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低 13.5%和 18%，非化石能源到 2030 年在一次能源消费中比重达到 25%左右的目标。1 主要国家和矿业企业的碳中和行动计划1.1 “碳中和”已经成为全球共识，全球碳

3、减排进程加速推进21 世纪以来，全球温度加速攀升，由此造成自然灾害日益频繁和环境恶化。2015 年 12 月，联合国气候变化公约近 200 个缔约方在巴黎气候变化大会上达成的巴黎协定，成 为继京都议定书之后第二份有法律约束力的全球气候协议，其核心目标就是要推动全 球尽早实现碳中和1.2 部分发达国家碳排放已经达峰，部分煤电大国作出“碳中和”承诺目前全球已经有 54 个国家的碳排放达到峰值，占全球碳排放总量的40%。1990 年、 2000年、 2010年和 2020 年碳排放达峰的国家数量分别为 18个、 31个、 50个和 54个，其中大 部分属于发达国家。根据 ECIU 数据，全球有 12

4、5 个国家或地区提出碳中和愿景，其中 6 个已实现立法， 5 个处于立法议案阶段， 13个已有相关政策文件， 99 个处于政策文件制定 讨论中。全球十大煤电国家中，中国、日本、韩国、南非、德国均已作出相应承诺，这五国煤电发电量在全球的占比超过 60%（表 1）1.3 国内外矿业企业积极行动，加快实施碳减排计划措施随着 2015 年巴黎协定设定 21世纪后半叶实现净零排放的目标，国际上众多能源资源 矿业巨头企业，如力拓、必和必拓、嘉能可、淡水河谷、巴里克、纽蒙特等公司都提出减 少碳排放的目标，并针对控制碳排放制定了雄心勃勃的行动计划。国内矿业企业也在切实 推进碳减排、碳中和工作，积极履行历史使命

5、与行业责任，促进矿业绿色转型、低碳发展。（ 参见表 2）尽管全球矿业公司碳减排行动计划呈现出不同形式，内容也各有侧重，但总的来说，还是 可以从中发现一些共同特点和规律。一是明确时间表和路线图。围绕既定的碳减排目标， 能源矿业公司明确了资金比例、投资数量、投资条件和程序等方面要求。为便于行动计划 的实施，通常附有配套的政策。二是内容全面、与时俱进。整体上看碳减排行动的内涵越 来越丰富，逐渐从节能低碳环保新技术、新工艺、新设备、新材料的应用与研发，推进能 源结构清洁化、低碳化等到减少运营链与产业链的碳足迹，以及能源数字经济平台的打造 发展，包含科技创新、设备更新、数字平台、权益保护等多个环节。三是

6、重视长效机制的 建立。部分矿业公司甚至将高管薪酬与气候变化目标进展相挂钩，这些都在一定程度上彰 显出应对碳减排策略方案的多元化。2 矿业实现“碳中和”甚至“负碳”的多路径方案2.1 降低资源开发过程的能源消耗强度，减少矿业活动的直接碳排放历史上，矿业作为传统高能耗产业，消耗大量能源并排出温室气体。按19982013 年的平均能源消耗强度分类，非金属矿采选业、黑色金属矿采选业、煤炭开采和洗选业、有色 金属矿采选业、石油和天然气开采业均属于高耗能产业，在38 个工业分行业中分别排名第 2 位、第 3 位、第 7 位、第 11 位和第 12 位据 2014 年的相关研究数据，我国矿业碳排放的行业分布

7、以煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业为主，前者占比在 40%- 55%之间波动，后者在2001年、2002年达到峰值后占比在逐步减小。黑色金属矿采选业碳排放比重逐步提高，但幅度较小。有色金属矿采选业 和非金属矿采选业碳排放比重较为稳定2.2 不断提高矿产资源综合利用水平，推进矿业绿色低碳发展实现“碳中和”目标不仅要优化能源结构、降低能源消耗强度，也要提高资源利用效率。 从资源开发环节看，就是要在采选环节提高“三率” （ 开采回收率、选矿回收率、综合利 用率）水平。原国土资源部自 201 2年开始陆续制定并颁布了 46种重要矿产的“三率”标 准。 2016年，关于推进矿产资源全面节约和高效利用

8、的意见矿产资源开发利用水平 调查评估制度工作方案等文件印发，对矿产资源节约管理的基本原则、管理内涵、管理 思路，以及开发利用水平调查评价等问题做了详尽部署。此外，系列批次的矿产资源节 约与综合利用先进适用技术推广目录，也在倡导使用先进技术提高资源利用水平。“十三五”期间，自然资源部发布有色、冶金、化工等 9 项行业绿色矿山建设规范，公告 首批 18个绿色勘查示范项目，遴选 1251 家矿山企业进入全国绿色矿山名录，确立 50 家 绿色矿业发展示范区2.3 推进矿业迹地生态修复，能有效提升矿区生态系统固碳能力历史上，长期采矿导致矿区出现植被损毁、土地破坏和生物多样性减少等严重生态问题， 使原生态

9、系统碳汇功能的急剧退化甚至完全丧失。据估算，19872020 年，我国煤矿开采破坏的土地面积达1.80 X 10“十三五”期间，国家开展了长江流域、京津冀和汾渭平原等重点区域历史遗留矿山生态 修复，治理修复矿点近 9000 个，面积约 2.5 万 hm2.4发挥碳捕获与封存(CCS)技术作用，让采掘过程中产生的二氧化碳重回地圈由于碳捕获与封存项目在物理上杜绝了排放，通常被视为最有效的固碳手段，其效率远远 高于转型新能源。碳捕获和封存或者碳捕获利用和封存技术是二氧化碳“净零”排放的必 要手段3 矿业助力实现碳减排3.1 大力推动煤炭供给侧结构性改革，推动煤炭高效清洁利用2 0 1 0 2 0 1

10、 9年，我国以煤炭消费年均增长 1.7%左右支撑了国民经济年均 7%的增长，万元 国内生产总值煤炭消费量由 2010 年的 0.85t 下降到 0.45t 。从国家能源消费需求与能源结 构优化调整方向看，“十四五”时期，我国煤炭消费总量将在40亿t42亿t的峰值区间波动。应当说，通过节能降低煤耗和控制煤炭消费总量，既具有较大潜力，也是碳减排 最重要的途径之一。“十三五”期间，国家实施系列措施推进煤炭供给侧结构性改革，从 2016年到 2018年底，煤炭行业累计化解过剩产能 8.1 亿 t ，提前完成去过剩产能目标任 务。2019年煤炭由“总量性去产能”全面转入“结构性去产能、系统性优产能”的新

11、阶段“十四五”期间，强化煤炭减量替代是国家统筹应对能源安全保障、生态环境保护和温室 气体减排的关键举措。煤炭领域供给侧结构性改革的重点和政策着力点集中在两个方面： 一是根据科学产能要求优化煤炭产能规模和生产布局。完善煤炭“科学产能”评价方法， 有效指导区域煤炭开发规模与布局，不断提升科学产能的比例。继续关闭淘汰落后小煤矿， 以及与保护区等生态保护红线冲突、安全事故多发的煤矿。以提高质量和效益为核心，发 展工艺先进、生产效率高、资源利用效率高、安全保障能力强、环境保护水平高的科学产 能，保障煤炭长期稳定供应。二是推动煤炭绿色开发和智能化生产，持续推动绿色矿山建 设。严格以绿色化无害生产和煤矿区生

12、态修复治理为标准，大力推进煤炭行业的绿色化生 产水平，高标准建设绿色矿山。建立煤矿清洁生产评价体系，因地制宜推广充填开采、保 水开采、煤与瓦斯共采等绿色开采技术。加强煤矿生产的智能化改造，建设智能矿山体系。 做好传统煤炭产业与新产业的转换衔接，推进采煤沉陷区治理利用，利用采煤沉陷区、关 闭退出煤矿工业场地发展现代农业、现代服务业等产业。3.2 保障清洁能源产业发展所需关键资源，稳步推进能源结构转型可再生能源将会是实现“碳中和”目标第一大贡献力量，中国对可再生能源的投资已经连 续五年超过 1000 亿美元，稳居全球第一。在较高强度的投入下，“十三五”时期，我国 可再生能源发电装机容量年均增长约1

13、2%其中风电年均新增约 3000万kW光伏年均新增约5000万kW（图2）。在各种可再生能源利用技术中，对 11 种矿产的需求量总体上有所增加，其中铁和铝的绝 对增加值最高，其次是铜和锌。随着未来气候政策和技术应用变化，上述矿产的需求量将 相对增加。据世界银行矿产品促气候行动：清洁能源转型的矿产消费强度报告，为满 足对清洁能源技术不断提高的需求，到 2050 年与清洁能源产业密切相关的矿产品 （ 如石墨、 锂和钻等）产量可能增加近500%若为实现将全球升温控制在 2C以内的目标部署所需要 的风能、太阳能等，将需要超过 30 亿 t 的矿产品和金属产品 （表 4）。虽然清洁能源技术需 要更多矿产

14、品，但矿产品生产的碳足迹 （从开采到最终使用 ）只有化石燃料技术产生的温室 气体排放量的 6%3.3 通过能量存储与转化，提高可再生能源转化能力能量存储与转化大概有三种形式：一是化学电池储能，可分为移动式和固定式。移动式储 能主要为汽车提供动力，目前所用电池多为铅酸电池和锂离子电池。固定式储能电池目前 以锂离子电池为主导，氧化还原液流电池是固定式储能领域的新兴技术。电池的阴阳极及 电解液需要多种矿产，包括锂、钴、铝、铅、锰及石墨等。二是燃料电池储能。燃料电池 分各种子技术，包括使用由铂或钌制成催化剂的子技术，电池的阳极、阴极和电解质中使 用钇、锆、镧和钐等矿产。三是空间储能。利用废弃矿井进行压

15、缩空气储能可以削峰填谷、 消纳弃光弃风，为电网的稳定和风、光发电的健康发展提供关键支撑。据估计，截至2019年，若能利用全国已退役的 30%废弃矿井的地下空间建设压缩空气储能机组，每对矿井可 利用地下 5 万 m碳达峰、碳中和”必将加快推动风电、太阳能发电等新能源的跨越式发展。同时，高比例可再生能源对电力系统灵活调节能力将提出更高要求，给储能技术发展带来新机遇。由 于我国资源禀赋和用能负荷不均衡，加之新能源的时空不匹配，风电、光电大规模接入电 网，其波动性和间歇性给电网带来的影响也被日趋放大。储能技术在发电时储存电能，然 后根据需要进行调度，可为电力系统的安全稳定和高效运行提供支撑，同时移动储

16、能可为 电动汽车提供动力。根据 IEA 预测， 2050 年对储能的相对需求，特别是运输部门储能的相 对需求将大幅上升。例如，在将全球升温控制在2C以内情景下，储能需求将从 2025年的4108GWI上升到 2050 年的 22270GWh3.4 推广“地热能 +”利用模式，多能互补助力能源结构调整地热资源集水、矿、热于一身，是一种绿色低碳、可循环利用的可再生资源，具有储量大、 分布广、清洁环保、稳定可靠等特点，是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源我国地热能开发利用已走在世界前列，地热年利用率、直接利用量、浅层地热能供暖面积 等指标连续多年位居全球第一。据调查，我国 336 个地级以上城市规划

17、区浅层地热能资源 年可开采量折合标准煤 7 亿 t ，可实现建筑物供暖制冷面积 320 亿 m4 碳中和导向下矿业转型与政策行动方向4.1 构建应对气候变化的统一理念，引领全球矿业“碳中和”行动应对气候变化正在从一个科学议题向一种价值观演变4.2 分类制定清洁能源转型所需关键矿产战略，确保应对气候变化行动所需资源安全矿产特别是关键矿产将成为能源转型的重要基础之一。根据世界银行测算，尽管清洁能源 技术各不相同，但其共同点是：与化石燃料发电相比，原材料耗用强度更大。要实现将全 球变暖控制在2C或以下，无论基于哪种技术缓解情景，可再生能源的快速和大规模部署 都将导致矿产需求显著增加。对于能源转型所需

18、关键矿产战略应分类开展研究，分别制定 战略措施。开展关键矿产国际合作战略的相关研究，依托国际平台和国家战略进行学术合 作，探讨国际矿产资源合作机制，防止突发事件导致资源短缺。依托上海期货交易所，研 究中国关键矿产资源期货定价和现货定价机制。对关键矿产资源开发利用过程中造成的生 态环境影响进行评估，并同步评估配套产业和环保政策。4.3 加大绿色矿业开发科技创新，拓展低碳技术路径依托国家工程技术研究中心、重点实验室及各级科技创新平台，支持和鼓励矿山企业、科 研院所、高校等产学研有机融合，大力研发先进技术以适应碳中和目标的需要。在煤炭资 源绿色开发、天然气水合物探采、油气与非常规油气资源开发、金属资

19、源清洁开发等方面， 突破并掌握一批核心关键技术。建立矿产资源节约和高效利用先进适用技术推广平台，畅通矿山企业获取先进技术信息渠道，引导研发单位指导矿山企业应用先进适用技术，实施技术工艺和设备升级改造，提高机械化、信息化、智能化水平。把促进清洁能源消纳、推动绿色低碳发展作为市场建设的关键目标，扩大市场主体范围，全面放开重点行业用户进 入市场，研究打破省际壁垒，循序渐进形成统一市场规则，积极稳妥推进现货交易试点， 努力构建清洁低碳、安全高效的能源体系。4.4 通过“造链、补链、延链、强链”，打造新型矿业全产业绿色发展链条在矿产资源开发利用的全产业链条中，应以新技术、新业态、新模式为支撑，通过“造链、补链、延链、强链”，构筑资源绿色评价、绿色勘查、矿山规划建设、资源开采与综合利用、矿山环境生态保护与修复等生命周期的全链条。科学合理地进行资源产业链的国土空 间布局，构建资源节约与循环综合利用、清洁生产相协调的矿业产业发展体系，推动矿业 产业结构更加优化、产品结构绿色高端，产业链、价值链从中低端向中高端迈进。