中國工業部門中長期低碳發展路徑研究

劉俊伶，夏侯沁蕊，王 克，鄒 驥，孔 英

(1. 哈爾濱工業大學(深圳)經濟管理學院，廣東 深圳 518055；2. 清華—伯克利深圳學院 環境科學與新能源技術研究中心低碳經濟與金融風險分析研究實驗室，廣東 深圳 518055；3. 中國人民大學 環境學院，北京 100872；4.約克大學經濟系，加拿大 M3J1P3)

一、引言

工業作為中國國民經濟的核心支柱，2016年占全國終端部門能耗總量的65.77%[1]，二氧化碳排放的68.44%[2]，是最大的能源消耗和二氧化碳排放部門。世界主要發達國家工業領域排放在20世紀80年代初基本達到峰值[3]，而中國由于工業化進程的快速推進，1978—2010年工業年均增速達到11.50%[4]，與之相聯的碳排放仍呈現快速的增長趨勢。2015年，中國提交了國家自主貢獻(Nationally Determined Contribution, NDC)，明確提出2030年左右實現二氧化碳排放峰值并爭取早日達峰。工業部門若能順利完成低碳轉型并率先達峰，走上中長期低碳發展路徑，將對中國實現整體達峰目標和實施長期低碳發展戰略作出重要貢獻。

現有關于中國工業部門未來排放情景的研究，大致可以分為兩類。一類是從宏觀參數出發研究能源供需變化的“自上而下”模型，如郭朝先的經濟核算模型[3]、王文舉與向其鳳的動態投入產出模型[5]、梁俊的非徑向DEA模型[6]，也包括國際上常用的可計算一般均衡模型，如歐盟聯合研究中心(JCR)等機構聯合開發的GEM-E3模型[7]、世界經濟合作與發展組織(OECD)的GREEN模型[8]等。此類模型基于生產函數，以高度集約化的方式體現經濟部門、能源部門以及其他部門之間的聯系，適用于分析能源政策、環境政策與氣候政策等沖擊帶來的社會經濟影響。另一類是富含技術細節的“自下而上”模型，基于能源系統內各個部門的活動水平、技術組合與技術能效和排放系數得到未來能耗與排放的總體趨勢，將工業作為其中一個重要組分，如清華大學陳文穎教授的中國能源系統優化模型(China TIMES)[9]、王勇等的STIRPAT框架下的工業達峰預測模型[10]、佟賀豐等、李虹等的系統動力學模型[11-12]等，國際上的知名建模團隊如國際能源署(IEA)的WEM模型[13]、國際應用系統分析研究所(IIASA)的MESSAGE模型[14]。相比于“自上而下”模型，此類模型由于技術信息豐富，適合評估技術進步對能耗、排放和成本的影響，可以為政府低碳政策提供更具體的參考信息，因而為本文所采用。

縱觀現有文獻，主要有四方面不足：①聚焦于某工業子行業、某地區的發展路徑，對全國范圍整個工業低碳發展路徑的討論不夠充分。唐曉華[15]、曹植等[16]、佟賀豐等[9]的研究重點放在制造業、水泥行業上，而馮悅怡[17]、田立新[18]的模型假設基于特定地區的發展狀況，可推廣性不強。②未考慮工業與下游部門的關聯，且工業行業內技術信息不足，導致模型預測能力有限。李虹[12]、郭朝先[3]等的模型未將經濟社會驅動因子的相互影響納入模型，難以在全經濟領域背景下分析工業部門的發展路徑。③研究的時間尺度較短，有關工業部門低碳發展路徑的政策含義不明顯。眾多研究以2020、2030年為目標年[8,11,19]，僅考慮較為短暫的時間視野，缺乏分階段、中長期的戰略規劃，也缺乏針對技術路線、投資路線等工業部門發展路徑的具體政策建議。④國外學者對中國國情考慮不足，對工業未來產量假設過于簡單。IEA、IIASA[13-14]通常以發達國家人均工業產品產量為參照簡單假設中國未來工業產品需求，或者用計量方法做線性外推，未考慮中國產業結構特征，評估結果有很大的不確定性。本文構建了富含400多種技術的“自下而上”PECE-LIU2017模型，將工業部門納入包含社會經濟驅動因子、能源服務需求、技術、政策等的綜合分析框架中，為評估其未來碳排放趨勢和轉型路徑及其在實現中國NDC目標與2050年長期低碳發展戰略中的作用提供參考。

二、方法和數據

1. PECE-LIU2017模型及其工業模塊

LEAP(Long-range Energy Alternatives Planning System)模型[20]是被廣泛應用于地區中長期能源環境規劃與溫室氣體減排評價研究中的能源-環境模型[19，21-23]。本文基于LEAP框架，構建出Programme of Energy & Climate Economics-LIU2017 (PECE-LIU2017)模型[2]，涵蓋了工業、建筑、交通、電力等能源系統所有部門，可對能源開采、加工轉換、運輸和最終使用的全流程進行完整的仿真模擬。模型機理為：由人口、GDP等社會經濟驅動因子決定各類能源服務需求，在不同情景下確定未來技術擴散率和技術組合，基于終端部門各技術的能源效率，加總得到終端能源消費量，再根據各加工轉換技術的效率獲得一次能源消費量。由于個別參數如熱力生產和消費數據統計資料少，根據建模時可獲得的最新能源平衡表，PECE-LIU2017模型以2013年為基準年；對于更新速度較快的其他參數，如電力裝機、發電和工業產品產量、增加值、能源強度，均更新到2015年，保證了模型的時效性；模型展望到2050年。

工業的基本框架如圖1所示。由于鋼鐵、水泥、電解鋁、石化和化工產品的能耗最為集中，占工業總能耗的69%，模型中進行了單獨建模分析。石化和化工業和其他工業采取常用的分析方法，基于人口、GDP、產業結構和發達國家人均產量相對水平預測未來產品產量和增加值水平。而對于鋼鐵、水泥、電解鋁等重要行業，則考慮到其同建筑、交通等行業的上下游關系，基于下游行業發展趨勢及驅動因子討論，如城鎮化趨勢和人口變動對建筑、交通能源服務需求(包括基礎設施建設、房屋建筑面積、汽車與家電保有量等)的影響，反向探討工業未來產量的變化趨勢。相比于基于發達國家人均產量水平的歷史經驗法，該方法考慮了中國實際消費需求和上下游結構，評估結果更符合中國國情，降低了模擬結果的不確定性。

圖1 PECE-LIU2017工業模塊結構注：能源服務是指消費者需要的由各類耗能技術和設備提供的服務，例如交通出行需求、建筑內供暖和制冷需求；在工業部門，由能滿足消費需求的耗能產品表示，包括工業各子行業高能耗產品和其他工業增加值。

為增強分析的精確性，PECE-LIU2017模型納入了豐富的技術運行參數與成本信息。工業部門包括鋼鐵燒結、球團、煉焦、煉鐵、煉鋼、水泥粉磨、煅燒等各道工序以及能效、能源結構調整和碳捕獲與封存(carbon capture and storage, CCS)等共154種技術，同時納入了技術的固定成本與可變成本。因為涉及的技術數量和參數類型多，數據需求和處理工作量大。

2.計算方法

本文中工業部門的排放量計算的基本原理為：對高耗能行業，總排放等于產品產量、各生產工序單位產品能源強度之和與燃料的排放因子三個部分；其他工業的排放由工業增加值、單位增加值能耗、燃料結構和各燃料排放因子匯總而成。令p為產品各道生產工序，n為燃料品種，則i子行業的碳排放可表達為：

(1)

為預估促進低碳技術應用的有效碳價水平和其變化的長期趨勢，模型計算了低碳技術全生命周期的邊際減排成本。借鑒財務分析方法，首先計算投資項目相比常規技術在全生命周期內的每年增量支出(包括新增固定成本、運營和維護成本)和增量收入(節約的燃料費用支出)的現金流，再參考國家發展和改革委員會的規定[24]，采取8%的貼現率換算出增量成本凈現值與增量收入凈現值。最后，用全生命周期新增成本凈現值(NPV1)與節約的燃料費用凈現值(NPV2)之差除以全生命周期內累計減排量(EmissionReduction)，得到邊際減排成本(Marginal Abatement Cost,MAC)：

(2)

在本文的投資需求部分，所考慮的固定投資需求包括設備購入成本、安裝費用和基建費用，投資去向主要為能效技術與工業CCS技術。

3.數據來源

本文的數據分為社會經濟、技術、環境三個大類，數據分類及來源如表1。社會經濟的數據包含各年度GDP、產業結構、人口、城鎮化率、工業產量、工業增加值等基礎指標，來自《中國統計年鑒》[25]及中國國家統計局公布的部分公開數據。未來的經濟預測參考“十三五”規劃和國家“新時代社會主義現代化事業”發展戰略，結合主要發達國家的歷史經驗確定，人口假設來自聯合國《世界人口展望 2015》[26]，城鎮化率參考《國家新型城鎮化規劃2014—2020》[27]和發達國家現有水平。工業部門技術參數主要來自官方政府文件、行業協會、國際機構與文獻。從工業規劃和節能減排相關政策[28-32]獲取工業技術現狀，輔以王慶一的《能源數據》[33]校對基準年工業能耗情況；從國家發展和改革委員會[34-35]、工業和信息化部等[36]收集各行業分工序先進節能技術信息，從IEA-ETSAP[37]獲取CCS技術相關數據，從戴彥德、胡秀蓮所著《中國二氧化碳減排技術潛力和成本研究》[38]中補充了更多先進技術細節，共同作為未來工業技術進步潛力判斷依據和成本信息來源。環境方面，二氧化碳排放量由模型計算所得，其中使用的燃料排放因子來自LEAP技術數據庫[39]，為IPCC推薦參數。

表1 數據分類及來源

注：單位產品能耗的單位鋼鐵、水泥、石化和化工產品為kgce/t，電解鋁為kWh/t，工業其他行業為kgce/萬元。

三、情景設定

1.情景定義及描述

基于低碳發展情景設計的基本原則和方法，本文區分了基準情景(Business as usual, BAU)和低碳情景(Low Carbon, LC)，其中后者由能效提升(LC_EFF)、生產結構轉型(LC_PRO)、能源結構轉型(LC_ENE)、工業CCS應用(LC_CCS)四個子情景構成。子情景分別對應實現深度低碳化的四種主要措施，豐富了情景分析的內涵，同時方便后續針對技術路線圖的具體討論。各情景對工業的主要假設如表2所示。

表2 情景設置及描述

2.影響情景的關鍵參數假設

(1)經濟發展水平

黨的“十九大”明確了中長期發展目標：在2020全面建成小康社會的基礎上，于2035年基本實現社會主義現代化，2050年建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國[41]。依照發達國家的經驗和經濟增速緩慢下降的規律，假設兩種情景下2020—2030年GDP年均增速為5.50%，2030—2040年為4.50%，2040—2050年為3.50%。按此計算，2050年中國GDP總量將達到345.79萬億人民幣，人均GDP為25.65萬元，躋身發達國家行列。

(2)人口與城鎮化率

本文參考聯合國人口司發布的《世界人口展望 2015》，假設2030年前人口增速趨緩，2028年達到14.2億的峰值后開始下降，至2050年為13.5億。參考《國家新型城鎮化規劃2014—2020》中提出的“2020年城鎮化水平達到60%，2014—2020年新增1億左右城鎮常住人口”的目標，模型假設2030年前中國經歷快速的城鎮化過程，2030年城鎮化率達到70%，2050年達到78%。

(3)技術普及率

由于工業能效在減排當中發揮重要作用，高效率、低排放的技術設備的普及率對未來工業轉型和低碳發展影響重大。模型借鑒以往研究，結合領域內專家對行業發展趨勢的判斷，對重要技術的普及率作出如下假設(見表3)。

表3 關鍵技術普及率假設

(4)下游行業發展趨勢

工業部門的產量和規模很大程度上受下游消費行業的需求影響。PECE-LIU2017模型的其他版塊對未來建筑、交通的發展趨勢進行了詳細分析，將其結果應用于對工業產量的預測，增強了估計的準確性。

建筑業包括房屋建筑和基礎設施兩部分。城鎮住房面積和公共建筑面積隨農村人口轉移會繼續快速增長，同時考慮中國房屋平均壽命和舊房屋拆遷改造[45]，預計新增建筑面積在2031—2040年達到增長高峰，年均新增65億平方米，2050年總面積達1077億平方米。根據交通運輸部“十三五”規劃目標，2020年中國公路總里程將突破500萬公里，鐵路總里程達到15萬公里，城市軌道建設達到6000公里以上。利用機動車保有量模型Gompertz，中國的汽車保有量預計從2013年的1.27億輛增長到2050年的6.05億輛，每千人汽車保有量達到歐洲國家平均水平，由此引致的城市基礎設施建設和耐用消費品生產將對上游工業產品的產量和結構造成影響。除此之外，模型對占家電鋼材消費74%的冰箱、洗衣機、空調和微波爐的保有量也進行了估計，同上述結果總結如表4所示。

表4 下游行業發展主要假設

四、情景分析結果

1.工業部門發展現狀及基年能耗校準

工業部門是中國最大的能耗與排放部門，2013年工業終端能耗占全國總量的68%，且高度依賴化石燃料，共消費煤炭及煤制品、天然氣、石油及石油制品11.22億、2.21億與1.97億噸標準煤，占終端分品種能源消費的79.38%、60.10%和29.31%。整體而言工業行業單位產品能耗與排放水平參差不齊，低碳技術創新水平同發達國家仍有較大差距。2013年工業二氧化碳排放占中國終端部門排放總量的71.00%，所有部門碳排放總量的43.95%，是低碳轉型亟需重視的領域。

鋼鐵是工業中能耗與排放最高的子行業，占工業能耗的33.53%與碳排放的48.54%。目前中國鋼鐵行業噸鋼綜合能耗與國際先進水平約有10%的差距[46]，導致其排放系數較高。水泥行業消耗了工業13.62%的能源并產生16.16%的排放，是工業中第二大能耗與排放子行業。中國是世界第一大水泥生產和消費國，噸水泥綜合能耗在2013年達到125千克標準煤/噸[29]，與國際先進水平已基本持平，但仍存在產能過剩等問題[47]。石油化工消耗了工業部門5.48%的能源，但由于其排放系數比煤炭低，僅產生2.42%左右的工業排放。其中乙烯作為基礎有機化學原料，國內供不應求，2014年乙烯衍生產品進口量1226萬噸近乎趕上國內乙烯產量1697萬噸。合成氨、燒堿、純堿等基礎無機化學原料普遍存在產能過剩問題，產能利用率在75%左右，價格持續下降，產量基本達到或接近飽和，人均產量也已達到或接近發達國家水平。其他工業由于分類較為復雜，各子行業在能耗與排放中占比也較小，未在本模型中具體區分，統一以工業增加值表示。這些產業在2013年占工業增加值比重75%，隨著未來產業結構的調整轉型，相對比重有提高的趨勢。

2.工業部門產量變化趨勢

基于上述分析，中國仍將經歷建筑、交通、電力等部門的擴張發展，從而引發對工業生產與建設的需求。將下游行業的未來發展速度輸入LEAP模型，綜合得到兩種情景下各主要工業產品的發展趨勢如圖2。由于短期內基礎設施建設與終端消費需求維持在較高水平，水泥和鋼鐵的產量將在2040年前持續上升，之后迅速下降，產量峰值分別為25.07億噸與8.80億噸。隨著未來汽車、電子產品和家電的不斷增長，電解鋁產量將快速提高，從2014年28.66億噸增加到2050年46.48億噸。以乙烯為代表的有機化學行業目前供不應求，而合成氨等無機化學行業產能過剩，兩者綜合導致石化和化工產業規模未來穩步增長，其中乙烯產量占比明顯增加。考慮到中國工業結構本身的高能耗、高排放特點，以碳生產力或單位產品的碳排放指標來評價，工業的低碳轉型與工業自身的轉型升級方向是一致的。

圖2 工業部門主要行業產量變化趨勢注：石化和化工行業包含產品為：乙烯、合成氨、燒堿和純堿。

3.工業部門二氧化碳排放趨勢

2012年《工業領域應對氣候變化行動方案(2012—2020年)》明確提出控制工業領域溫室氣體排放、發展綠色低碳工業既是中國應對氣候變化的必然要求，也是中國工業可持續發展的必然選擇[27]。然而，在基準情景下，工業的高碳能源結構和生產方式維持不變，能效緩慢提高，碳排放絕對量持續增長，2041年達到峰值59億噸，其后無明顯下降趨勢。此情景下全社會碳排放不斷攀升，在2050年總排放高達176億噸，近2013年的2倍，距離實現2030年碳排放達峰和21世紀末2℃溫升目標(1)按照有關研究對滿足450ppm濃度要求(即以66%以上的可能性實現2℃目標)下中國未來CO2排放水平分析，到2050年中國CO2排放應低于40億噸[48-49]。有很大差距。

本文在基準情景的基礎上，逐漸累加能效提升、生產結構轉型、能源結構轉型、工業CCS應用四個低碳子情景的減排行動，可以使工業部門2050年二氧化碳排放降低為21億噸，比基準情景下降64%。此條件下，工業部門將于2020年率先達峰，峰值排放水平約43億噸CO2，隨后以年均1.69%的速度降低。工業部門達峰為全社會盡早碳排放達峰奠定了堅實的基礎。在低碳情景下，交通和建筑未來排放隨居民消費水平提高還將在一段時間內持續上升，但是在工業部門和電力部門率先達峰作用下，全社會能源相關CO2排放有望在2020—2025年之間達峰，提前完成氣候變化目標。

4.工業部門低碳發展技術路線圖

從實現工業部門低碳轉型的各項技術路徑來看(見圖3)，在高效節能技術推廣、工業能效達到世界領先水平的能效提升情景下，2050年碳排放可大幅降低至43億噸，相對基準情景減排27.12%。中國盡管在噸水泥綜合能耗、噸鋼可比能耗、單位電解鋁交流電等技術上已接近國際先進水平，但以乙烯、合成氨為代表的石化和化工行業、造紙等行業的單位產品能耗比國際先進水平高出37-81%，仍有很大的能源效率提升空間。在低碳情景下，以工業技術創新作為一個重要著力點，補足短板，趕超國際先進水平，有望在2030年實現能耗下降48%，2050年下降70%，碳排放累計減少240億噸。

工業生產結構作為影響單位產品能耗的重要因素，可降低2050年排放至39億噸。中國長流程煉鋼為主的鋼鐵生產結構導致鋼鐵行業能源消耗水平較高，2013年占工業煤炭和焦炭消費的45%。與之相比，電爐煉鋼技術以廢鋼為主要原材料，用電爐代替高爐和轉爐，在替換能源類型的同時避免了中間過程的能耗。2012年中國電爐煉鋼產量占比僅為8.33%，但考慮到未來建筑壽命到期以及拆遷重建，廢鋼供應量快速增加，為電爐煉鋼的普及提供條件。模型預計2050年電爐煉鋼的產量將達到33.44%，提供93億噸累計額外減排量。

圖3 工業部門技術路線圖

擺脫高煤炭依賴、促進能源結構轉型是工業低碳發展的一大任務，有望使2050年排放量減少5億噸。通過采取天然氣作為替代燃料，將落后的燃煤小鍋爐或壽命到期的大型燃煤鍋爐在能源供應充足的條件下替換為燃氣鍋爐，降低鋼鐵、水泥等行業的煤炭消費比例，并提高終端電力消費水平，可在2030年將工業煤炭控制到38%，2050年控制到28%，燃氣消費翻番至22%，電力比重增加到32%，同時避免114億噸累計二氧化碳排放。

上述三類措施可使工業碳排放于2050年降低至34億噸，但仍難以達到2℃目標的要求。在第四種子情景下，2030年開始在鋼鐵和水泥領域開展CCS示范項目，進行深度脫碳，同時積累經驗，在2050年實現67%鋼鐵產量與80%水泥產量配備CCS設備。該措施的效果僅次于能效提升，可進一步降低2050年工業碳排放至21億噸左右，提供累計減排量128億噸。但需要指出的是，由于CCS屬于新興技術，在中國尚未起步，面臨的風險較前三類措施更大，因而該子情景的減排效果也具有更大的不確定性。

綜合四個子情景，在低碳情景下，工業充分發揮減排潛力，在2020年即達到碳排放峰值43億噸，隨后排放繼續下降，至2050年排放21億噸，相當于基準情景的35.59%。能效提升對減排貢獻最大，其次是工業CCS、能源結構與生產結構轉型。根據《工業綠色發展規劃(2016—2020年)》，中國2020年規模以上單位工業增加值能耗需比2015年下降18%，單位工業增加值二氧化碳排放量比2015年下降22%。而模型中基準情景工業增加值能耗預期下降15%，碳排放量下降18%，均難以達到國家要求。在低碳情景下，能耗降低18%，碳排放降低22%，剛好能彌補行動差距，可見模型中低碳情景所對應的行動和路徑具有一定的現實參考價值。由于工業部門巨大的體量，其可累計貢獻中國2020年前碳減排量的28.62%、2030年前的23.42%、2050年前的25.62%，是實現低碳發展目標中非常重要的一環。

4.工業部門分技術減排成本

模型根據工業部門各減排技術的固定成本、運營和維護成本、運營期內節約的燃料支出和全壽命周期內減排量計算了各技術的邊際減排成本。

如圖4所示，在低碳情景下，大部分工業減排技術的邊際減排成本為負，這類技術節約的能源費用可以彌補新增投資，帶來凈收益，因此較低的碳價就能起到鼓勵該部分能效技術推廣的作用。另一方面，2030年后減排的主要技術鋼鐵CCS與水泥CCS面臨很高的減排成本，分別為699元/噸二氧化碳與455元/噸二氧化碳，需要通過額外的支持才能吸引到投資。

2017年12月19日，中國碳排放交易體系正式啟動，中國碳定價制度取得了突破性進展。在建立最初，全國碳市場以發電行業為突破口，但隨著條件成熟，未來有可能將工業納入進來，因而有效的碳價對工業減排至關重要。作為影響技術應用潛力的重要因素，技術的邊際減排成本可用于評估碳市場的有效性——有效碳價至少應達到低碳技術的邊際減排成本。例如，碳價低于200元/噸二氧化碳時，就工業而言，可對邊際減排成本低于200元/噸二氧化碳的大部分技術起到激勵作用，而需要對機械行業節能技術、水泥CCS、電爐煉鋼、鋼鐵CCS等高成本技術給予額外的支持和補貼。本文的邊際減排成本計算結果可以作為未來國家碳市場價格監管與中長期建設的參考依據。

圖4 2050年主要工業技術邊際減排成本注：本圖僅匯總了2050年前減排潛力超過1000萬噸二氧化碳的部分技術，其中其他工業是對各子行業的所有技術的成本與節能信息匯總后計算得到的綜合減排成本和減排潛力。

圖5 工業低碳發展投資需求

5.工業部門分時期投資需求

本文計算了工業部門低碳發展所需的固定投資規模，結果如圖5所示。按照低碳情景的設定，2050年前工業部門低碳轉型共需資金22074億元(2)此小節所有投資需求均為以2013年為基年折現后的結果。，相當于基準情景的2倍。盡管在總的固定投資中工業并不占據很大比重，即在2020年前、2021—2030年、2031—2050年期間分別占總資金需求的3.4%、5.8%、9.1%，卻呈現占比遞增的趨勢。考慮到21世紀中葉電力和交通兩大行業的基礎設施需求逐漸被滿足，工業脫碳將是重要的投資領域。

具體來看，工業投資主要集中在能效提升和水泥與鋼鐵CCS兩個子情景。2020年前，CCS尚未起步，低碳情景下能效提升共需4897億元，人均年度新增投資(相對于基準情景)僅13.6元。2021—2030年，鋼鐵和水泥兩大領域開展CCS技術示范，其中鋼鐵CCS投資470億元，水泥CCS投資141億元，兩者之和占十年間總投資需求的9.0%。2031—2050年，CCS技術進行大規模應用與推廣，資金需求約5526億元，占工業投資需求的53.0%，占全部CCS總投資的59%，人均年度新增投資26.4元。2050年前工業部門低碳轉型共需資金22074億元，占GDP比重僅0.14%，可見工業部門能夠以相對較低的成本，貢獻2050年近30%的減排量，具有較高的成本收益性。

五、結論

本文基于LEAP模型框架，構建了包含工業模塊的“自下而上”能源系統模型PECE-LIU2017，設置多個低碳技術發展情景，根據下游行業和社會經濟發展驅動因子確定2050年前主要工業行業的產量和產值，并從碳排放、技術、成本、投資四個角度探討工業部門低碳轉型的可能性與必要性。本文的主要結論如下：

第一，工業部門產量將在短期內繼續上升，是其他部門發展的重要支撐。伴隨城鎮化進程與現代化建設，下游基礎設施建設和能源服務需求在近期維持在較高水平，使得水泥、鋼鐵等行業產量持續增加，直至2040年達到產量峰值；電解鋁產量快速提高，石化和化工產業規模穩步增長。整體而言，在相當長的一段時間內，工業仍是中國實體經濟發展的重要支柱，支撐交通、建筑等終端部門持續增長的消費需求，產量削減空間小。但是，綠色低碳是工業的重要轉型方向，以碳生產力或單位產品的碳排放指標來評價，工業的低碳轉型與工業自身的轉型升級方向是一致的。

第二，通過采取有效手段，工業部門有望在2020年率先達到碳排放峰值，并推動實現中國NDC中碳排放盡早達峰的目標。低碳情景下，通過充分發揮減排潛力，工業部門可將其碳排放峰值提前21年，先于交通和建筑部門達峰，2050年排放量由基準情景的59億噸削減至21億噸。工業可貢獻2050年前全國累積減排量的25.62%，推動全社會碳排放在2020—2025年達峰，提前實現NDC目標。同時，低碳情景更好地符合現有工業規劃的綠色發展要求，順應國家的低碳轉型趨勢。

第三，能效提升是工業部門低碳轉型最主要的減排來源，工業CCS應用將在2030年后發揮重要作用。中國有望在2030年實現能耗下降48%，2050年下降70%，能效提升貢獻累計減排量240億噸，占總工業減排的42%。工業生產結構調整和能源結構轉型分別可貢獻93億噸與114億噸減排量，將2050年碳排放降低至34億噸，但仍不足以滿足2℃目標的要求。2030年后，在鋼鐵和水泥行業推廣和應用CCS技術，可額外貢獻22%的減排量，在本世紀中期實現深度脫碳目標。

第四，工業部門的技術普遍比較成熟，2050年邊際減排成本較低，投資回報率高。以HTL粉煤加壓氣化技術、大推力多通道燃燒器等為代表的大部分工業減排技術凈排成本為負，節約的能源費用可以彌補新增投資，帶來凈收益，有良好的市場推廣潛力。同時，鋼鐵與水泥CCS、電爐煉鋼等技術仍面臨高成本的問題，投資需求大，需要在政府的支持下發展。如果未來全國碳市場進一步納入工業行業，工業各項低碳技術的邊際減排成本可以作為碳市場價格有效性及變化趨勢的重要參考。

第五，工業部門能夠以相對較低的成本實現近30%的減排量，低碳發展前景良好。2030年前以能效投資為主，資金需求為11652億元，2030年后著力推廣鋼鐵和水泥行業的CCS應用，能效投資需求降低。2050年前工業部門低碳轉型共需資金22074億元，占總資金需求不超過10%，占GDP比重僅0.14%，不會給經濟發展帶來較大壓力，同時也能為中國的新舊動能轉換進程作出貢獻。

面對全球碳排放容量約束，中國工業部門應走上一條率先達峰及深度脫碳的轉型路徑。從排放路徑來看，工業部門在能源系統各個部門中應發揮先鋒帶頭作用，爭取在2020年左右達到二氧化碳排放峰值，達鋒后繼續以年均1.69%的速率快速下降，到2050年將CO2排放控制在2013年的50%，為其他快速發展的部門提供排放空間，同時為國家提前實現二氧化碳峰值目標奠定基礎；從技術路徑來看，鋼鐵、水泥、石化、電解鋁等高能耗工業產品能效達到世界領先水平，單位工業增加值能耗在2030年相比2013年下降48%，2050年下降70%，同時加快燃煤替代與工業能源結構調整，實現2030年與2050年碳強度分別下降57%和87%。從政策路徑來看，應按照循序漸進的原則，綜合運用市場與管理手段，推動技術創新。在近中期應以市場手段為主，結合碳市場，優先推廣減排貢獻大、邊際減排成本為負即投資帶來凈收益的能效技術；在中長期加大對先進低碳技術的研發和投資，推動CCS技術在水泥、鋼鐵行業的應用，大力推廣電爐煉鋼，推動工業產業升級與能源結構優化，促進工業部門深度減排。

總而言之，工業部門作為國家實體經濟的支柱，有必要通過自身的低碳轉型減少對高污染、高排放的傳統路徑的依賴，踐行國家低碳戰略，促進生態環境的健康發展。中國工業部門目前以燃煤消費為主，行業內能源效率與排放水平參差不齊，低碳技術創新水平同發達國家仍有較大差距。但同樣可以看到，中國已掌握了許多工業領域的先進技術，有望在較短時間內達到工業碳排放的峰值并對全國低碳目標作出實質性的貢獻。工業排放達峰不意味著工業萎縮，而是一種與新舊動能轉換、產業結構升級相協調的優化過程；通過制定系統性的中長期低碳發展戰略，工業部門能夠以技術可行、經濟可接受的方式實現自身的低碳轉型。