“双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究-生态环境部环境规划院.pdf-solarbe文库

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2022.09 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究 CAEP 中国煤炭消费总量控制方案和政策研究煤控研究项目中国是世界煤炭生产和消费第一大国。以煤炭为主的能源结构支撑了中国经济的高速发展，但也对生态环境造成了严重的破坏。为了应对气候变化、保护环境和减少空气污染，国际环保组织自然资源保护协会 NRDC 作为课题协调单位，与政府智库、科研院所和行业协会等 20 多家有影响力的单位合作，于 2013 年 10 月共同启动了“中国煤炭消费总量控制方案和政策研究”项目（即“煤控研究项目”），为设定全国煤炭消费总量控制目标、实施路线图和行动计划提供政策建议和可操作措施，助力中国实现资源节约、环境保护、气候变化与经济可持续发展的多重目标。请访问网站了解更多详情 http//coalcap.nrdc.cn/ 自然资源保护协会（ NRDC）是一家国际公益环保组织，成立于 1970 年。 NRDC 拥有 700 多名员工，以科学、法律、政策方面的专家为主力。 NRDC 自上个世纪九十年代中起在中国开展环保工作，中国项目现有成员 40 多名。 NRDC 主要通过开展政策研究，介绍和展示最佳实践，以及提供专业支持等方式，促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。 NRDC 在北京市公安局注册并设立北京代表处，业务主管部门为国家林业和草原局。请访问网站了解更多详情 http//www.nrdc.cn/ 生态环境部环境规划院（ CAEP）成立于 2001 年，主要开展国家生态文明、绿色发展、环境经济等发展战略研究，承担国家和地方中长期环境战略规划与年度计划、污染防治和生态保护规划、流域区域和城市环境保护规划等理论方法研究、模拟预测分析、规划研究编制、实施评估考核等技术工作；承担中央财政专项资金项目技术咨询、技术服务和绩效评估等工作。规划院面向“双碳”的重大决策服务有扎实的研究基础与丰富的实践经验。依托于国家环境规划与政策模拟重点实验室与碳达峰碳中和研究中心，建有中国生态环境大数据共享平台，研发有中国高空间分辨率（ 1km）排放网格数据库（ CHRED），中国城市二氧化碳排放数据集（长时间序列），碳排放 - 能源集成模型（ iCEM）等成果，长期参与 IPCC 各类指南撰写工作，在国家和地方“双碳”决策中发挥重要作用。煤控研究报告 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究 “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告碳达峰与碳中和背景下山东电力行业低碳转型路径研执行摘要内蒙古煤炭生产和消费绿色转型研究摘要报告霍林郭勒产业园绿色低碳发展研究（简本）内蒙古典型城市煤炭消费与大气质量的关联分析及政策建议内蒙古采煤沉陷区生态修复与可再生能源利用研究 “十四五”山西省非煤经济发展研究碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究碳达峰碳中和背景下山西焦化行业转型发展研究中国典型省份煤电转型优化潜力研究碳达峰碳中和目标约束下重点行业的煤炭消费总量控制路线图研究中国典型省份煤电转型优化潜力研究执行摘要碳达峰碳中和目标约束下重点行业的煤炭消费总量控制路线图研究执行摘要碳达峰碳中和目标约束下水泥行业的煤炭消费总量控制路线图研究碳达峰碳中和目标约束下电力行业的煤炭消费总量控制路线图研究碳达峰碳中和目标约束下钢铁行业的煤炭消费总量控制路线图研究碳达峰碳中和目标约束下煤化工行业煤炭消费总量控制路线图研究山西省“十四五”煤炭消费总量控制政策研究 “十四五”电力行业煤炭消费控制政策研究新冠疫情后的中国电力战略路径抉择煤电还是电力新基建中国散煤综合治理研究报告 2020 “十三五”时期重点部门煤控中期评估及后期展望 “十三五”电力煤控中期评估与后期展望中国煤控项目“十三五”中期评估与后期展望研究报告中国实现全球 1.5℃目标下的能源排放情景研究持续推进电力改革提高可再生能源消纳执行报告 2012 煤炭的真实成本请访问网站了解更多详情 http//www.nrdc.cn/ CAEP 封面图片 Stephan Hösl from Pixabay i “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究煤控研究项目系列报告 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究报告编写人员项目负责人张伟副研究员生态环境部环境规划院课题负责人李勃助理研究员生态环境部环境规划院课题研究人员曹东研究员生态环境部环境规划院卢亚灵副研究员生态环境部环境规划院陈鸣项目官员自然资源保护协会赵静助理研究员生态环境部环境规划院张静副研究员生态环境部环境规划院张鸿宇助理研究员生态环境部环境规划院王琰玮实习研究员生态环境部环境规划院生态环境部环境规划院自然资源保护协会 2022 年 9 月煤控研究项目 ii 目录执行摘要 v 1. 安阳社会经济发展、煤耗及碳排放现状 1 1.1 社会经济发展现状 1.2 煤耗和碳排放现状 1.3 大气环境质量现状 1.4 未来控煤面临的挑战 2. 技术路线 6 3. “双碳”与空气质量双目标下控煤情景分析 8 3.1 碳达峰碳中和约束下的控制目标 3.2 空气质量改善约束下的控制目标 3.3 情景设置 3.4 情景优选 4. “双碳”与空气质量双目标下控煤路径 17 4.1 “十四五”阶段 4.2 “十五五”阶段 iii “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究 4.3 面向2035年空气质量达标 4.4 面向2060年碳中和展望 5. 政策建议 25 5.1 优化产业结构，稳步推动传统产业绿色化转型 5.2 调整能源结构，做大做强“豫北新能源高地”品牌 5.3 制订行动计划，明确“美丽安阳”建设路线图 5.4 创新工作机制，推动向控煤减污降碳协同增效转变 5.5 强化技术攻关，推动先进技术研究试点与产业转化参考文献 29 煤控研究项目 iv 图表目录图 1-1 2020年安阳分行业煤炭消费量 2 图 1-2 2020年安阳重点行业污染物排放量占比分布 4 图 2-1 技术路线 7 图 3-1 “双碳”目标下能源消耗 10 图 3-2 “双碳”目标下分部门二氧化碳排放 10 图 3-3 “双碳”目标下分行业二氧化碳排放 11 图 3-4 空气质量目标下能源消耗 12 图 3-5 空气质量目标下分部门二氧化碳排放 12 图 3-6 空气质量目标下分行业二氧化碳排放 13 表 3-1 情景设置 14 图 3-7 不同情景下煤炭消费总量控制目标 16 图 3-8 不同情景下二氧化碳排放量 16 图 4-1 “双碳”与空气质量双目标下安阳市中长期控煤路径 18 图 4-2 “十四五”阶段煤炭消费总量控制路线 19 图 4-3 “十五五”阶段煤炭消费总量控制路线 21 v “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究执行摘要安阳是一个“煤为主、产业重、转型慢、改善难”的典型北方传统工业城市。2020 年安阳煤炭消费总量约2100万吨，占河南省煤炭消费总量10以上。其中，焦化、钢铁、煤电、合成氨和水泥五大重点行业煤炭消费占全市煤炭消费总量 97 左右。焦化行业煤炭消费占比最高，达40.8，其次是钢铁、煤电、合成氨和水泥行业，占比分别为 28.7、15.9、7.0和5.1。煤炭消费总量控制是安阳调整能源结构和产业结构、推动空气质量持续改善向好、实现全市经济高质量发展的关键所在。其中长期控煤减污降碳路径对我国典型工业城市转型具有重要参考意义与示范作用。本研究在“双碳”目标和空气质量改善约束下探讨安阳市煤炭消费总量控制的目标，考虑不同力度控煤降碳措施，依次设置基准、控煤和强化三个情景，面向“十四五”、 “十五五”、“2035年美丽安阳建设”、“2060年碳中和”等重要战略节点与城市发展阶段提出“双碳”与空气质量改善双目标下的安阳中长期控煤路径。一、主要发现和结论经过“十三五”期间多项政策的实施，安阳煤炭消费总量下降趋势明显，全市用煤结构进一步优化，煤炭消费占比下降至 70 左右。但进入到“十四五”阶段，过往易操作、代价小、效果好的控煤措施边际效用递减，煤控工作进入深水区，面向国家“双碳” 战略目标和空气质量改善目标的控煤工作面临诸多挑战。经研究判断，2035 年是全市中长期控煤路径最重要的时间节点，安阳控煤路径可分为 2035 年以前和 2035 年以后两个阶段。煤控研究项目 vi 安阳市控煤路线图2025年2030年2035年2060年产业结构调整路径措施能效水平提升优化生产计划燃料原料替代 6223 62 2100 4922 45 1400 4082 39 1000 3449 35 900 1000 20 200-300 先进技术推广末端补集封存利用压减产能大力发展氢能产业钢铁合成氨水泥煤电焦化合成氨合成氨涉煤重点行业生铁产能控制在 1400万吨以内生铁产能控制在 1000万吨以内生铁产能控制在 800万吨以内根据市场、供需等合理规划生铁产能焦钢比0.4左右严格达到0.4焦钢比0.4 钢铁企业去焦炭，焦钢比不作为参考殷都区焦化行业氢能综合开发利用项目殷都区焦化行业氢能综合开发利用项目推动建设氢能与储能技术研发和应用试验区绿氢制取、储运和应用技术成熟，形成规模 52产能达到标杆水平60产能达到标杆水平65产能达到标杆水平80产能达到标杆水平煤电企业达到并稳定在全省平均水平保持100产能达到标杆水平 40产能达到标杆水平50产能达到标杆水平60产能达到标杆水平70产能达到标杆水平 40产能达到标杆水平45产能达到标杆水平50产能达到标杆水平70产能达到标杆水平焦炭年均产量稳定在760万吨以内焦炭年均产量稳定在600万吨以内焦炭年均产量稳定在500万吨以内转型为现代煤化工企业，焦炭不再作为主要产品年均产量稳定在40万吨左右，积极推动原料用煤不纳入煤炭消费总量控制考核水泥湖波、中联两家孰料企业 30产能实现燃料替代 40产能实现燃料替代50产能实现燃料替代 100产能采用燃料替代技术探索安化集团6台燃煤锅炉淘汰与退出可行性形成安化集团6台燃煤锅炉淘汰与退出方案推动安化集团6台燃煤锅炉淘汰与退出优化原料结构，增加绿氢比例高效煤气化炉、烟气循环利用、水泥窑协同处置、二氧化碳气提尿素工艺、全封闭型电炉、短流程铜锌冶炼等成熟先进适用技术逐步得到大面积推广与普及富氢冶炼、熔融还原、氢冶炼等前沿低碳技术成熟广泛运用在各领域推动国内首套CO 2 加氢制甲醇联产LNG项目落地推广推广CO 2加氢制甲醇联产LNG项目，并探索 CCUS、BECCS、DACCS等技术可行性 CCUS等技术消纳约 500万吨碳排放煤电企业稳定在全省平均水平以上焦化涉煤重点行业以钢定焦煤炭消费量，万吨碳排放量，万吨空气质量，微克/立方米安阳“双碳”与空气质量双目标下的中长期控煤路径 vii “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究 1、在“双碳”与空气质量双目标下，2035 年前全市控煤路径以结构调整和压减产能为主 2035 年以前，即“十四五”、“十五五”和“十六五”阶段，需要实现煤炭消费总量快速下降、落后产能快速淘汰、空气质量大幅度改善等目标，需要产业结构调整、能效水平提升、优化生产计划和燃煤燃料替代等路径措施共同发力。其中，主要贡献来自于焦化和钢铁行业落后产能淘汰和产业结构调整。 “十四五”阶段以完成河南省下达的煤控目标为主，将煤炭消费总量控制在1400 万吨左右。产能压减是产业结构调整的重要手段之一，其中焦化行业需推动5.5m焦炉在2023年底前全部淘汰，可贡献控煤潜力约170万吨；钢铁行业需通过控制“焦钢比 1 ”等指标，推动全市钢铁企业尽快完成优化整合，预计可贡献煤控潜力约 206 万吨。另外，优化生产计划、能效水平提升和燃煤燃料替代也是“十四五”阶段控煤的重要补充，三者相加可贡献约45的煤控潜力。但需要考虑的是以上三个路径措施需要时间、政策、技术和资金的累积投入，在“十四五”阶段并不作为最主要的控煤路径。 0 500 1000 1500 2000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 煤炭消费/万吨基准情景控煤情景强化情景 2100 195 520 681 55 27 产业结构调整能效水平提升优化生产计划燃煤燃料替代 16 2 776 “十四五”阶段煤炭消费总量控制路线 “十五五”阶段是“十四五”阶段控煤路径的深化与延续。“十四五”阶段主要控 1 根据打赢蓝天保卫战三年行动计划，重点区域加大独立焦化企业淘汰力度，京津冀及周边地区实施“以钢定焦”，力争 2020 年炼焦产能与钢铁产能比达到 0.4 左右。焦钢比为炼焦产能与钢铁产能比缩写。煤控研究项目 viii 煤潜力来自于压减产能，“十五五”阶段通过压减和淘汰落后产能控煤潜力逐步减小，能效水平提升控煤贡献占比逐步上升，占比从“十四五”阶段的 16 提升到“十五五” 阶段31，煤炭消费总量下降至1100万吨左右，同时需要继续实施优化生产计划和燃煤燃料替代等路径措施。 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 煤炭消费 / 万吨基准情景控煤情景强化情景 1027 2100 842 1122 681 产业结构调整能效水平提升优化生产计划燃煤燃料替代 40 27 2 31 “十五五”阶段煤炭消费总量控制路线面向 2035 年， “ 十六五 ” 阶段在空气质量达标的约束下，煤炭消费总量下降至 900 万吨左右。考虑到焦化、钢铁、煤电、合成氨和水泥五大重点行业现有技术路线和生产实践与煤炭消费挂钩，且技术更迭需要一定时间和资源的积累，研究提出，利用 2035 年前 15 年左右的时间，逐步探索、研究和确定五大重点行业发展路径，对于无法实现转型的行业逐步引导退出，对于可以实现煤炭消费减量、替代和退出的行业逐步引导其转型升级，走向与煤炭消费脱钩的新型技术路线与生产方式。 2、在“双碳”与空气质量双目标下，2060 年全市煤炭消费总量需要在 2020 年的基础上减少 85 以上综合“2035 年空气质量达标”和“2060 年城市碳中和”两个约束条件，倒推安阳各个时间节点的煤炭消费总量，经过 40 年压减产能、提升能效、优化生产和替代原料等路径，共同推动全市煤炭消费总量下降至 200-300 万吨左右。到2060年煤炭消费所带来的二氧化碳排放主要来自两部分，一部分是作为应急电 ix “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究源或调节电源保障的燃煤公用统调机组，一部分是水泥生产、合成氨及其他化学原料制造、现代煤化工和工业过程、山区地区的生活用能等当前技术水平下“不得不排放”的领域。 2035 年以后煤炭消费下降速度逐步放缓、落后产能基本完全淘汰、空气质量改善速度放缓，这个阶段的控煤逐步转向依靠技术升级和提升能效水平。到2060年，非电行业除原料煤外实现退煤，地方经济发展与高耗煤行业脱钩，空气质量向世界卫生组织 IT-2、 IT-3 目标值靠近。先进低碳技术大面积推广与应用是 2060年全市实现控煤退煤的最主要路径。其中，氢能的发展利用在安阳具有广阔的前景。焦化行业中焦炉煤气有富氢特性，焦炉煤气及氢气可以作为钢铁行业直接还原铁的还原剂，也可作为优化合成氨原料结构配比的重要原料气。发展好绿氢能源，可以有效降低焦化、钢铁和合成氨行业的煤炭消费和二氧化碳排放。此外，针对碳中和愿景下对负碳技术的需求，在中长期可以开展点源碳捕集、利用和封存（ CCUS）技术和二氧化碳制绿色低碳甲醇技术的实践与应用。 3、控煤减污降碳协同增效是安阳中长期煤炭消费总量控制的重要方向煤炭消费涉及到能源消费、二氧化碳排放和污染物排放等多方面。面向国家“双碳” 战略和“美丽中国”目标，从控煤减污降碳协同增效的角度开展工作将是未来煤炭消费总量控制工作的必经之路。一是推动全市能源结构不断优化，降低煤炭占全市能源消费的比例，提升风电、光伏发电装机量和消纳比例；二是推动全市产业结构不断优化，特别是推动焦化、钢铁、煤电、合成氨和水泥五大重点行业逐步与煤炭消费脱钩；三是以控煤为抓手推动全市空气质量改善，强化控煤减污降碳在目标、区域、领域、任务、政策和监管方面协同增效。在保障经济平稳发展和传统行业平稳转型的前提下，实现煤炭消费控制、二氧化碳排放降低、污染物减排、空气质量改善等多目标协同效益。二、政策建议安阳经济发展的三分之一由传统耗煤行业直接驱动，一条推动传统行业平稳转型和保障全市经济平稳有序发展的中长期煤炭消费总量控制路径对全市未来发展至关重要。根据本研究对全市煤炭消费现状分析，统筹“双碳”与空气质量两个目标，针对全市中长期控煤的路径与方向，特别是“十四五”和“十五五”阶段，提出以下政策建议一是优化产业结构，稳步推动传统产业绿色化转型。深入推进绩效分级行动，提升企业能效水平，鼓励“两高”企业清洁生产达到国内乃至国际先进水平，在完善统筹好民生电力热力保障的基础上推动煤电企业开展性能试验、技术改造和燃烧优化调整，推动焦化和钢铁转型整合方案尽快落地实施，形成以安钢、沙钢等为主的四个产业完备、节能高效的钢铁产业基地，着手研究安化园区燃煤锅炉的退出与替代方案。二是调整能源结构，做大做强“豫北新能源高地”品牌。继续大力发展风光发电，着力推动整县屋顶光伏、分布式光伏和光伏建筑一体化工程，促进风电产业向高端化发展。煤控研究项目 x 做好工业副产氢的回收利用，着手对全市风、光等资源汇聚区域开展可再生能源制氢可行性与试点研究，开展可再生能源制氢试点示范。三是制订行动计划，明确“美丽安阳”建设路线图。积极学习生态文明建设先行地区的优秀经验与做法，开展2035年“美丽安阳”建设战略研究，编制“美丽安阳” 建设规划纲要（2022-2030 年）和加快生态文明示范创建深化“美丽安阳”建设行动方案。适时启动研究编制安阳温室气体与大气污染物排放融合清单，提出面向 2035 年的全市空气质量达标路线图，制订空气质量改善行动计划，明确空气质量达标路径与污染防治重点任务。四是创新工作机制，推动向控煤减污降碳协同增效转变。尽快出台安阳关于统筹控煤减污降碳的工作方案，成立“控煤减污降碳协同增效工作领导小组”，从全市层面统筹控煤减污降碳工作，在控制煤炭消费的同时，确保传统行业平稳转型，推动污染治理水平持续提高，空气质量持续改善。五是强化技术攻关，推动先进技术研究试点与产业转化。推动焦化企业与相关高校、研究所深度合作，提升工业副氢产品的回收利用技术能力水平和积极探索参与电解水制氢和可再生能源制氢技术的研发与应用。适时试点绿氢冶炼，丰富化产综合利用产品线，提升焦化、制氢和合成氨产业联动效应。重点推动利用二氧化碳制绿色低碳甲醇联产液化天然气项目落地。 1 安阳社会经济发展、煤耗及碳排放现状煤控研究项目 2 1.1 社会经济发展现状 2020年安阳完成生产总值2300.5亿元，比上年增长3.3。分产业看，第一产业增加值239.3亿元，增长1.9；第二产业增加值1008.3亿元，增长4；第三产业增加值 1052.9 亿元，增长 2.8，三次产业结构为 9.743.746.6。当前安阳第二产业和第三产业占比相当，旅游业、服务业等第三产业发展迅速，但同时焦化、钢铁、煤电、合成氨和水泥五大重点行业在全市产业结构中仍占有重要地位。 1.2 煤耗和碳排放现状 2020 年安阳煤炭消费总量约 2100 万吨，其中，按照国民经济行业分类来看，排名前五的耗煤行业分别是石油、煤炭及其他燃料加工业 2 、黑色金属冶炼和压延加工业、电力、热力生产和供应业、化学原料和化学制品制造业、非金属矿物制品业，合计占全市煤炭消费总量的比重超过 97。 30 黑色金属冶炼和压延加工业 42 石油、煤炭及其他燃料加工业 17 电力、热力、燃气和供应业 7 化学原料和化学制品制造业 5 非金属矿物制品业 2 0.4 0.1 图 1-1 2020 年安阳分行业煤炭消费量 2 根据安阳市煤炭消费数据，此处使用石油、煤炭及其他燃料加工业等国民经济行业分类分析煤炭消费现状，对于本研究报告其他地方使用焦化、钢铁、煤电、合成氨和水泥泛代指石油、煤炭及其他燃料加工业、黑色金属冶炼和压延加工业、电力、热力生产和供应业、化学原料和化学制品制造业和非金属矿物制品业。 3 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究 2020 年安阳二氧化碳排放 6368 万吨 3 ，在全省排名第二，人均排放 9.16 吨 / 人，单位GDP二氧化碳排放强度2.18吨/千元，均在全省位居前列，高于全省（人均排放8.14 吨/人，单位总GDP二氧化碳排放强度1.33吨/千元）平均水平。其中，工业领域二氧化碳排放 5286 万吨，占比达 83。 1.3 大气环境质量现状 2020年，安阳PM 2.5 年均浓度62微克/立方米，PM 10 年均浓度104微克/立方米，同比分别下降9.6和12.7，空气质量优良天数181天，在全国重点城市排名靠后 [1-3] ，空气质量改善形势严峻。根据安阳排放清单数据，2020 年安阳排放二氧化硫 1.6 万吨、氮氧化物 5.9 万吨、颗粒物8.7万吨、挥发性有机物4.3万吨。其中，二氧化硫排放量居于前两位的行业分别是冶金和建材 4 ，合计占全市二氧化硫排放量的85；氮氧化物排放量居于前三位的行业分别是电力、冶金和建材，合计占全市氮氧化物排放量的 48；颗粒物排放量居于前三位的行业分别是建材、焦化和冶金，合计占全市颗粒物排放量的31；挥发性有机物排放量居于前三位的行业分别是建材、焦化和冶金，合计占全市挥发性有机物排放量的 31。 3 数据来源中国城市二氧化碳排放数据集（2020），生态环境部环境规划院，2020. 4 根据安阳市排放清单数据，此处使用冶金、建材、焦化和其他工业等行业代称。煤控研究项目 4 0 10 20 30 40 50 60 电力供热工业锅炉民用锅炉民用燃烧冶金焦化建材石化与化工医药制造其他工业 SO 2 NOx VOCs PM 10 PM 2.5 图 1-2 2020 年安阳重点行业污染物排放量占比分布 1.4 未来控煤面临的挑战 “十三五”期间，安阳主要从两方面开展控煤工作，一是大力推动焦炭、合成氨、水泥、炼铁、炼钢、煤电等行业落后产能淘汰，二是实现全市平原地区散煤动态清零，“双替代” （用电能、天然气来代替传统的燃煤、烧炭、烧柴进行做饭和取暖） [4] 工作取得显著成效。经过“十三五”期间多项政策实施，安阳煤炭消费总量下降趋势明显，全市用煤结构进一步优化，煤炭消费占比从 2016 年的 84 下降至 2020 年的 70 左右。但全市能源结构以煤为主、产业结构偏重、污染物排放量大、空气质量一般的现状没有得到根本转变，进一步控煤面临严峻挑战。煤控工作进入深水区。经过“十三五”期间多项政策的实施，工作取得显著成效。但进入到“十四五”阶段，过往易操作、代价小、效果好的控煤措施边际效用递减，煤控工作进入深水区，面向国家“双碳”战略目标和空气质量达标目标的中长期控煤路径不清晰。 5 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究非电行业 5 能效水平亟待提升。现阶段全市非电行业与国家相关文件要求的行业能效标杆水平还存在差距，部分行业企业能效水平偏低，其中高炉工序和转炉工序均未达到相关要求的基准水平，焦化、合成氨和水泥等距离标杆水平还有较大差距，随着煤控工作的深入，能效水平亟待提升。经济发展与煤炭消费深度挂钩。全市与煤炭消费相关的焦化、钢铁、煤电、合成氨和水泥五大重点行业贡献了全市工业增加值的 80 以上、生产总值的 35 以上，三分之一经济增长由煤炭驱动。短期大量压减产能可能对地方经济发展带来一定负面冲击，如何合理开展煤控工作缺少相关研究支撑。 5 因河南省燃煤统调公用机组的煤炭消耗均由省级层面统一管理调配，结合调研，针对安阳市煤电行业本研究仅就其未来发展方向进行讨论。 2 技术路线 7 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究本研究选取安阳这一典型北方工业城市作为研究对象，以城市煤炭消费总量控制为落脚点，以“碳达峰碳中和”和“空气质量改善”为约束条件。研判安阳在“十四五”、 “十五五”“2030年碳达峰”、“2035年实现美丽安阳”和“2060年碳中和”等重要时间节点下煤炭消费、碳排放与空气质量改善变化趋势，梳理焦化、钢铁、煤电、合成氨和水泥五大重点行业节能减排核心措施，探索城市中长期控煤路径。本研究技术路线主要分为四个部分，现状分析、目标与情景分析、路径分析和政策建议。其中现状分析包括安阳社会经济、碳排放、污染物排放、环境空气质量现状和煤炭消费现状分析。目标与情景分析包括双目标下煤炭消费总量控制目标的探讨，基于目标分析进行情景设置、情景分析、情景比对和情景优选。在情景分析的基础上，按照 “十四五”、“十五五”、2035 年和 2060 年等时间节点分析其控煤路径与方向，进而提出政策建议。社会经济现状碳排放现状污染物排放现状环境空气质量现状现状安阳市社会经济、生态环境、能源消费现状分析煤炭消费现状碳达峰碳中和目标下安阳市煤炭消费总量控制目标空气质量改善目标下安阳市煤炭消费总量控制目标煤炭消费总量控制面临的挑战煤炭消费总量控制存在的问题情景设置null情景分析null情景比对null情景优选煤控目标减碳效益污染物减排效益经济负面冲击影响 “双碳”与空气质量双目标下控煤路径 “十四五”控煤路径及措施“十五五”控煤路径及措施面向nullnull年控煤路径及方向面向nullnull年控煤路径及方向 “双碳”与空气质量双目标下控煤的政策建议现状分析目标与情景分析路径分析政策建议图 2-1 技术路线 3 “双碳”与空气质量双目标下控煤情景分析 9 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究 3.1 碳达峰碳中和约束下的控制目标对于碳达峰目标而言，本研究认为安阳二氧化碳排放已经不具备大幅度上升的空间，可能已经处于达峰的平台期，随着煤炭消费的下降，安阳二氧化碳排放呈下降的趋势。本研究研判，在2020年的基础上，碳达峰碳中和目标推动“十四五”阶段二氧化碳排放下降约16左右，煤炭消费总量下降约28左右；“十五五”阶段二氧化碳排放下降约23左右，煤炭消费总量下降约38左右；“十六五”阶段二氧化碳排放下降约 36 左右，煤炭消费总量下降约 53 左右；2060 年二氧化碳排放进一步下降至 2020 年的 15 左右，煤炭消费总量下降 85 以上。对于碳中和目标而言，本研究认为城市层面的碳中和对于安阳有一定难度，到 2060 年煤炭消费所排放的二氧化碳主要来自两部分，一部分是作为应急电源或调节电源保障的燃煤公用统调机组，一部分是水泥生产、合成氨及其他化学原料制造、现代煤化工和工业过程、山区生活用能等当前技术水平下“不得不排放”的领域。本研究基于以下几点原因做出研判，一是目前我国碳中和框架路线图主要聚焦于国家层面，对于城市层面碳中和工作的方向和路径还不清晰，我国城市类型众多，碳汇禀赋差异较大，所有城市均实现碳中和难度较大；二是安阳目前森林覆盖率 25，森林蓄积量 760 万立方米，森林资源禀赋并不突出，经粗略核算全市每年自然过程和生态系统可吸收约 100500 万吨左右，扣除自然过程和生态系统二氧化碳吸收量后仍有至少 500 万吨的缺口需要通过人为方式捕集、利用和封存。三是实现碳中和目标需要全市工业行业深度降碳，包括焦化行业完全退出或实现现代煤化工转型、钢铁行业实现以短流程废钢利用氢冶炼为主的技术路线、水泥行业实现全生产线燃料替代、合成氨及其他化学原料制造实现深度电气化改造，实现以上目标需要大量技术、人才和资金的储备与投入，还存在较大的不确定性。煤控研究项目 10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 2052 2054 2056 2058 2060 万吨标煤能源消费总量煤炭消费总量图 3-1 “双碳”目标下能源消耗 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 2052 2054 2056 2058 2060 万吨农业服务业生活交通间接工业图 3-2 “双碳”目标下分部门二氧化碳排放 11 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 2052 2054 2056 2058 2060 万吨碳排放总量其他工业行业水泥合成氨煤电钢铁焦化图 3-3 “双碳”目标下分行业二氧化碳排放 3.2 空气质量改善约束下的控制目标对空气质量目标而言，“十四五”阶段全市PM 2.5 浓度下降至45微克/立方米 6 ，推动煤炭消费总量下降约38左右；“十五五”阶段全市PM 2.5 浓度下降至39微克/ 立方米，推动煤炭消费总量下降约 48 左右；“十五五”阶段全市 PM 2.5 浓度进一步下降至 35 微克 / 立方米以下，达到国家二级标准，煤炭消费总量下降约 57 左右；2035 年以后全市空气质量进一步提升的难度加大，削减煤炭消费所带来的空气质量改善效应边际递减，PM 2.5 浓度下降幅度保持在 6 左右，2050、2055 和 2060 年分别下降至 25、20和18微克/立方米并保持持续改善。需要说明的是，空气质量的改善需从燃煤、工业、交通、扬尘和其他等多个领域共同发力，多措并举明确空气质量达标路线图才能顺利达标，本研究控制目标预设污染防治有序推动且末端治理设施运行到位 [5-7] 。 6 本研究对于空气质量改善目标的讨论仅限于细颗粒物（PM 2.5 ），文中空气质量改善和下降等也均指细颗粒物（PM 2.5 ）浓度的变化。煤控研究项目 12 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 2052 2054 2056 2058 2060 万吨标煤能源消费总量煤炭消费总量图 3-4 空气质量目标下能源消耗 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 2052 2054 2056 2058 2060 万吨农业服务业生活交通间接工业图 3-5 空气质量目标下分部门二氧化碳排放 13 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究碳排放总量其他工业行业水泥合成氨煤电钢铁焦化 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 2052 2054 2056 2058 2060 万吨图 3-6 空气质量目标下分行业二氧化碳排放 3.3 情景设置本研究根据安阳社会经济发展与生态环境现状，梳理了河南省和安阳市的重点耗能行业政策中煤炭消费的控制要求，结合安阳未来低碳发展需求，从空气质量改善、碳中和目标、结构优化、技术升级等四个维度设置情景。煤控研究项目 14 表 3-1 情景设置设定参数 2020 2025 2030 2035 2060 空气质量改善 PM 2.5 浓度（微克 / 立方米） 62 45 7 持续改善基准情景碳中和目标人为固碳缺口（万吨）固碳缺口 1000 万吨以上结构优化焦钢比 0.63 8 0.53 0.5 0.4 进一步降低煤炭消费比重（） 70 9 60 53 46 13 技术升级达到标杆水平产能比例（） ≤30 30 进一步提高控煤情景空气质量改善 PM 2.5 浓度（微克 / 立方米） 62 45 39 35 20 碳中和目标人为固碳缺口（万吨）固碳缺口约 500 万吨结构优化焦钢比 0.63 0.4 左右 0.4 0.4 进一步降低煤炭消费比重（） 70 55 47 40 10 技术升级达到标杆水平产能比例（） ≤30 ≥30 ≥35 ≥40 ≥70 强化情景空气质量改善 PM 2.5 浓度（微克 / 立方米） 62 42 37 33 15 碳中和目标人为固碳缺口（万吨）固碳缺口约 200 万吨结构优化焦钢比 0.63 0.4 0.4 进一步降低进一步降低煤炭消费比重（） 70 50 42 35 9 技术升级达到标杆水平产能比例（） ≤30 ≥30 ≥40 ≥50 ≥80 7 安阳“十四五”生态环境保护规划。 8 根据安阳市“十四五”生态环境保护和生态经济发展规划，2025 年城市细颗粒物浓度达到 45 微克 / 立方米。 9 根据新中国成立 70 周年成就系列报告丨能源生产谱新篇节能降耗见成效，2017 年为 77，根据安阳“十四五” 生态环境保护规划煤炭占一次能源消费总量比重高出全省平均水平 3 个百分点，预计为 70 左右。 15 “双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究 3.4 情景优选为达成“2035 年空气质量达标”和“2060 年城市碳中和”两个研究目标，同时顺利完成“十四五”阶段省下发煤控目标，通过基准、控煤和强化三个情景的比对从总体目标看，面向“2035年空气质量达标”和“2060年城市碳中和”两个目标，倒推安阳各个时间节点煤炭消费总量，基准、控煤和强化情景下2060年煤炭消费总量分别约 400、300 和 200 万吨，二