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水泥行业低碳绿色转型发展路径浅析摘要：基于全球减排和双碳政策，我国水泥企业发展迎来了重大变革。传统排放对环境污染大，碳排放不达标。基于此，本文对水泥行业低碳发展路径进行研究，对水泥行业低碳转型的困难与机遇进行分析，从替换燃料种类、减少熟料比例以及数字化智能转型三个层面提出低碳发展路径建议。关键词：水泥行业；低碳；发展路径。引言基于全球减排和双碳政策，我国的水泥企业正面临绿色转型的重大变革。根据中国建筑材料联合会发布的中国建筑材料工业碳排放报告2020，2020年中国建材行业碳排放总量为14.8亿吨，水泥工业碳排放总量为12.3亿吨，占全行业排放总量的83%。作为传统意义的高耗能、高排放行业，水泥行业的绿色转型在建材行业和全国绿色减排目标中有着举足轻重的作用。1水泥行业低碳转型的必要性水泥行业是我国国民经济基础产业。我国生产了世界水泥的近六成，水泥行业碳排放量超过了世界水泥产业总排放量的皿。同时，我国的碳排放成本很高，在碳排放排前5的国家中，我国的碳排放强度达到5.95吨CO2/美元，远超过其他国家。目前，世界碳排放权交易体系集中于欧洲、北美等地，涵盖了世界温室气体排放总量约17%,见表1。水泥生产过程中的CO2排放主要来自熟料生产（见图1）,其中石灰石煨烧生成生石灰过程中释放出CO2,占整个生产过程碳排放量的55%70%,其次是化石燃料燃烧过程，占整个生产过程碳排放量的25%40%.当前水泥行业的碳排放量在我国碳排放总量中占比约为9%,是制造业C02排放的第一大来源。据计算，要达到全球升温在1.5°C以下情景，到2050年中国水泥行业碳减排需达到70%以上°表120212022年主要碳排放权交易体系总体发展情况Tab.lOveralldevelopmentofmajorcarbonemissiontradingsystemsfrom2021to2022地区成交均价排放覆价格波碳排放强度经济效益（%）纳人大类行业个数（个）（美元/吨CO?）盖率（%）动率（%）（吨CO2/美元）欧盟87.30396.001.600.213英国96.30284.001.060.193中国8.85442.005.95I帏国20.19736.003.350.015新西兰50.07493.003.170.3772水泥行业低碳转型的困难与机遇和国际水泥行业相比，我国水泥行业的减排压力更大,据中国水泥协会报告，我国水泥熟料预计在“十四五”达到消费与产量峰值，水泥行业年碳排放量预计在到达14.5亿吨后减少。在水泥企业转型道路上，有三个门槛：1）水泥行业边际利润不高，竞争激烈，大多数环保成本都由企业负担。2）绿色转型初期投入成本较高，且投资回收期较长，企业投资要承担的风险较大。3）水泥有关的建材和基建行业新增需求不足以带动水泥工厂新建，工厂绿色转型往往需基于陈旧的设施改造。同时，世界各国有不少水泥企业绿色转型的成功范例，如墨西哥CemeX水泥公司，其创立于1906年，在50多个国家拥有业务。作为水泥大厂，CemeX公司在降低碳排放方面取得了巨大成就，与1990年相比，其2019年单位碳排放下降了22%,并计划到2030年减排35%。双碳政策是一柄双刃剑。对水泥企业来说，如果能抓住信息化、数字化改革机遇，更新陈旧设备，实施绿色转型，将谋得全新的发展契机。*E4wna嬴:，冷IHr*wawttJ*hj.>40-I3*1*3,1501872-1157,第ffl水泥生产过程中的催发和排放(案源：量育0)Fig.IEc>consumptionandrmhonincrmrntp11>dctioBPrOCE3水泥行业低碳发展的路径基于水泥制造的碳排放特征和改革成本，水泥厂在制造过程中为实现低碳减排可先行先试。3.1 替换燃料种类能作为水泥替代燃料的固体废弃物燃料种类繁多，主要包括轮胎衍生燃料、废电解池、动物骨粉、干市政污泥、城市固体废弃物等，其对应的碳排放热值如表2所示。在选择替换燃料种类时，主要考虑因素是废气的排放、对熟料的质量影响及使用成本等。从表2可以看出，动物骨灰很适合作为替换燃料，但来源有限，目前以城市固体废弃物来源最广。从短期来看，企业可通过增加垃圾衍生燃料和生物质燃料实现部分减排，但是生物质燃料供应量少，只能取代部分传统燃料。今后，生物质燃料可与生物能源和碳捕获与储存技术(BECCS)结合，给水泥产业提供了更多的减排空间。但是当前CCS技术门槛高、单价贵，尚不能满足产业化发展需要。3.2 减少熟料比例据中国水泥网数据，到2021年水泥行业水泥替代燃料加总数仅为10%。与水泥结构调整相关的战略包括降低熟料在水泥中占比、更换原料中石灰石或使用不生成C02的新水泥原料。有关可替代水泥复合材料的碳排放见图2。S2可代水泥凝合材人的事属热情及“Fig.2Cvmcmi%o<ofalurwativccementCMaPoitr"'Y4<ar¼MMtaMrMflttaflMXae力Itt9IIUM一.*三As*MM*IqA¼9MI”*X*VBJ<-三0>MMVmjMBauMi<MNMI4i¼%<cKOBHtt水泥熟料生产过程中的化学反应贡献了约羽的碳排放量。碳排放量较大的熟料一定程度上可用粉煤灰、燃烧粘土等来代，减少熟料在水泥中所占份额，从而实现减排效果。值得一提的是，在全球工业向低碳化发展的背景下，粉煤灰供应量将逐步下降。尽管当前熟料替代产品的研发尚不成熟，但从长远来看，熟料替代和低碳产品研发同样是水泥厂实现绿色转型不可或缺的环节。水泥研发要有前瞻性眼光，对未来低碳路径发展打好基础。3.3 数字化智能转型对水泥企业而言，前述两条减排路径在实施过程中难度较大，现有替换燃料品种较少，费用较高，新型低排放熟料的研发也较困难，技术还不够成熟。与之形成对比的是，数字化智能转型成为了促进减排的首要环节。通过数字化运营和低碳转型的融合，水泥企业能提高生产过程的能效和节约成本，减少企业能耗和碳排放。此外，一个成熟的数字化系统还能为节能减排提供数据支持。走绿色转型之路，欧洲不少水泥企业己经走向数字化道路。墨西哥Cemex公司的快速扩展也得益于其卓越的智能管理系统。通过借鉴国际水泥企业经验，我国水泥企业应做好智能化转型工作，在现代化管理的推动下，明确燃料种类、熟料比例、工艺参数和系统设备带来的碳排放差异，认识生产设备和辅助设备的能效，了解水泥在生产中的碳足迹，明确节能减碳的重点方向，得到可视化的量化分析数据，对新产品研发提供支撑。实现“零碳中国”目标，对水泥企业来说，要反思产品结构、合作关系及自身在建筑行业中的价值定位，对低碳环境中建筑开发商和其他下游客户的需求变化进行评价，对于新的增长机会要及早布局。比如，水泥企业可考虑在替代建材方面促进技术研发和企业收购，对于下游建筑商可能的新建筑材料需求和预制化、模块化建筑解决方案预先布局，生产和建筑信息模型相结合，在下游扩大更多的商业可能性。为了未来可持续燃料资源的获取（如生物质能），水泥企业也应结合地区特征及早规划。水泥行业是国民经济的基础行业之一，与基础设施建设、建筑业等关系密切。然而，受到城市化进程减缓、水泥生产成本上升、行业产能过剩等原因，水泥企业面临亏损扩大的问题。相对竞争力低、效益差的企业陷入了缩减规模或退出市场的困境。同时，水泥行业是能源消耗最密集的行业之一，其生产过程中产生大量温室气体和污染物排放。因此，实现水泥产业的绿色发展具有极其重要的意义。本文参考了国内外水泥企业成功进行绿色转型的案例，以商业模式、技术创新和市场整合为切入点，探讨企业实现绿色转型的途径，以实现行业绿色低碳的经营目标与可持续发展的愿景。一、中国水泥行业的趋势和机遇（一）中国水泥行业发展现状概况中国是水泥的主要生产国，其生产总量长期超过二十多亿吨,长期位居全球总产量第一。水泥行业由于其高排放、高污染、高能耗的特点，一直以来都是我国环境监测的重点行业。我国政府目前制定了一系列政策和措施，如水泥工业大气污染物排放标准，用环境政策规制倒逼水泥企业进行水泥生产环节的节能减排、实施企业绿色优化转型，以期实现水泥行业可持续发展。同时，我国政府也颁布了一系列的指导性文件，用优惠政策激励中国水泥企业进行绿色转型，例如助推水泥企业收购合并与重组，优化企业生产要素结构，扶持企业技术创新，提高水泥产品质量等，以提升企业的降本增效能力。近年来由于国家城市化进程减缓，房地产行业开发投资减少、新开工面积逐年递减，兼之新冠疫情、极端天气、煤炭价格上涨等影响，水泥制造成本提高，水泥需求量也呈明显下行趋势。249570.13242028.83234487.53226946.23219404.93211863.632013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年202班2021年2022年一水泥产量图12013年2022年中国水泥历史产量2023年上半年水泥需求整体上呈现羸弱态势。上半年水泥绝对产量同比下降2.4%,而房地产投资完成额累计值同比下降7.9%,基建领域对水泥需求占比较大的道路运输业和公共设施管理业累计同比增速仅录得3.1%、2.1%,上半年水泥需求弱于同期。截至6月30日，全国水泥库容比达到74.17%,处于历史高位，比2022年同期高出5.51个百分点。同时，水泥行业下半年形势也不容乐观，土地市场的持续疲弱导致水泥需求难有亮眼表现，受经济下行压力持续加大及房地产行业下行等因素的影响，水泥和熟料销售同比下降；受燥炭等主要传统原燃材料价格同比大幅上涨影响，水泥和熟料成本同比上升。整体来看，水泥需求下滑、生产成本升高、产能过剩等问题，导致传统水泥企业利润持续下行。所以，对于水泥行业而言，企业必须对市场情况进行准确且充分的研判，或可以在商业模式层面寻求创新，因时制宜，变革企业的发展模式，进行企业转型升级，维持企业的可持续发展。（二）水泥企业绿色转型必要性不论是为更好地满足国家绿色转型政策要求，还是应对市场需求降低的需要，水泥企业都应当探索如何更好进行低碳转型。目前，国家有关部门就水泥行业可持续发展出台了一系列相关政策和通知规定，从环境保护、社会责任以及公司治理等方面对水泥行业做出具体的要求，引导水泥行业发展。表1水泥行业降碳减排规范性文件（部分）时间名称内容2021年"十四Ir节能减推琮门工作方案幅点行业绿色升级1：程：以钢铁、有色金属、建材、石化化工等行业为用点，推进。能改造和污柒物深度治理.推进钢铁、水泥、焦化行业及燃煤锅炉超低排放改造,到2025年.通过实酶方能降罐行动.水泥等，K.点.行业产能和数据中心达到能效林朴水平的比例超过3g.2021年2030年年前达峰行动方案推动建材行业磔达峰.加强产能置换监管,加快低效产能退出,严禁新增水泥熟料、平板政修产能引导建材行业向轻型化、佻约化、制局化转型.推动水泥锚峰生产常态化合理缩短水泥熟料装置运转时间.因地制宜利用风能、太阳能等可再生能源,逐步提痣电力、天然气应用比第.鼓励建材企业使用粉煌灰、1：业废渣、尾矿渣等作为燃料或水泥混合材.2018年打M威犬保卫战三年行动计划优化产业相信:加快城市建成区近污染企业搬迁改造或关闭退出,推动实施批水泥、平板玻脩、焦化、化1：等收污架企业拨迂工程严控“两府”行业产能：小点区域严禁新增钢铁、焦化、电解铝、铸造、水混和严玻增等产能:严格执行钢铁、水泥、It板玻璃等行业产能置换实施办法;新、改、扩建涉及大宗物料运输的建设项H战则上不得采用公路运输2017年全国国上规划纲要（20162030年）平格幽制育污染项H建设.依法淘汰钢铁、水泥、化工、有色等行业落后产能.仃效控制X域性攵C型大气污染.2016年“十三五”节能减排线合工作方案控制，R点区域流域排放:分X域、分流域制定实施水泥等，R点行业、筑域限期整治方案,升级改造环保设施.确保校定达标.统等推进大宗附体废弃物线合利用:推进水泥窑怖同处置城巾生活垃圾,主婴大气污柒物收点M排1：程.实魄水泥等疝点行业全面达标排放治理1：程:推进节能减揖技术系统佻成应用.选推具有示慈作用、辐射效应的MX和城市.统筹务含钢铁、水泥、电厂B企业的余热余能资源和X域川能需求.实现能源梯级利用.完笄价格收费政策:行促各地严格落实水泥、电解偌等行业阶梯电价政策,促进H能降耗2016年国务院关于发布政府核准的投资项目对r钢趺、电解制、水泥、平板玻璃、船修等产能产限过剩行业的项II.要严格执行闺务院关于化解产能严电过剩矛盾的指导意见（闽发【201341号）同时，高产量、高碳排与高综合能耗的“三高”也使得水泥行业成为我国实现碳减排目标的重要领域之一。2022年，中国水泥行业的碳排放量约占全国碳排放总量的13%,仅次于电力和钢铁行业。水泥生产环节的碳排放主要源自于其熟料煨烧时碳酸钙与碳酸镁的高温煨烧，据麦肯锡测算，为实现到2050年全球升温不超过1.5°C的目标，水泥行业至少需要碳减排70%o水泥企业碳减排任务严峻，绿色化转型迫在眉睫。除殿烧环节产生的二氧化碳外,还需要持续提供高温环境，加之生料粉磨及水泥粉磨的都将需要能源支持，而形成能源消耗量大的局面。图2水泥行业生产过程根据统计年鉴的有关单位水泥生产的综合能耗显示,我国对单位水泥生产的综合能耗在不断下降。虽然我国水泥相关生产技术取得了一定的进步，但与日本、德国等发达国家的差距仍有一定差距。作为世界上最大的水泥生产国，我国水泥行业绿色低碳发展的进程不仅对于实现我国“双碳”目标具有重要意义，对于全球低碳发展目标实现来讲同样意义重大。中国日本德国图3单位水泥综合能耗（千克标准煤/吨）（三）水泥企业绿色转型表现传统的水泥生产企业可从变更商业模式、减少生产碳排放、提高能源使用效率入手，推动企业绿色转型。当前，我国部分企业已经在开展相对应的工作。根据中财大绿金院ESG数据库数据，我国水泥行业上市企业普遍评级等级低，仅有3家企业获得B.以上评价，水泥企业在绿色低碳发展行动层面还有很大的提升空间。图4中财绿金院ESG评级一一水泥行业二、水泥绿色发展转型案例（一）“工业+旅游”开拓新赛道对水泥主要原材料石灰石的原产地开展绿色矿山项目，不仅可以修复因开采破环的生态环境，还可以将矿山资源再利用，修建主题公园，发展工业旅游。政府工业旅游发展给予了支持，4月18日由文化和旅游部资源开发司指导的“旅游中国美好生活”2023工业旅游主题推广活动，以供企业交流工业旅游发展的成果和经验，同时在活动现场企业同多个旅游社代表签署工业旅游路线客源输送战略的合作协议。在旅游业发展层面，疫情影响逐渐褪去，消费者旅游的热情仍处于增长态势，2023年上半年，国内旅游总人次23.84亿，同比增长63.9%,国内旅游收入（旅游总花费）2.30万亿元，增长95.9%；在刚结束的国庆假期，国内旅游出游人数8.26亿人次，同比增长71.3%,较2019年增长4.1%,国内旅游收入7534.3亿元，同比增长1295%,较2019年增长1.5%。水泥有限公司通过持续治理和转型升级，实现了80%以上的全年排污量降低，粉尘污染得到根治，山清水秀，空气质量也变好了。公司还通过发展旅游业，建起了水泥博物馆和有机农业。曾经的废旧建材骨料矿坑也转型建成了国家级的生态农场，通过有机苹果的种植等方式，实现了多元化经营和收入的增加。同时，水泥携手打造集文化旅游、休闲度假、娱乐购物、餐饮美食于一体的大型主题公园“金城欢乐”，也是推进人居环境整治、提升城市品质的重点项目。（二）技术革新实现节能减碳除开拓新商业模式外，企业还可从自身角度出发，寻求转型发展。结合水泥制造流程，企业可从原料替代、燃料替代、循环利用、末端碳排放捕捉为切入点，开发绿色环保技术，保证水泥质量产出的前提下降低能源消耗、提高能源利用效率。虽然此类举措前期投入大，但技术更新换代从长远来看，不但能满足国家降碳减排的政策要求，也能减少以燥炭为主要原料的水泥行业在燃料购买上的成本消耗，长期减少成本支出，获得长远的成本优势和经济效益。在原料替代方面，可从其他产业所产生的相对废弃物中提取石灰石，实现原料替代。唐山冀东水泥及安徽海螺水泥己有相应实践：石灰石可从钢铁行业所排放的钢渣、矿渣，制铝工业排出的赤泥废渣、铝土矿尾渣炉渣，电石制乙快过程中的电石废渣，合成氨过程中的煤渣、碎砖、锅炉渣、湿煤渣和硫酸渣等其他行业固体废弃物中提取。同时，部分企业在不改变水泥特性的前提下，通过材料复合影响熟料成分，达到减少二氧化碳过程排放、降低烧结温度或吸收二氧化碳等目的，目前国内暂无相关案例，但德国水泥多采用贝利特硫铝酸盐熟料、贝利特硫铝酸钙熟料进行替代。在燃料替代方面，目前可考虑的燃料也较多。水泥利用水泥窑焚烧废弃物的天然优势，研发出了国际先进、国内首例的水泥窑协同处置技术，同时水泥重点研发一般工业固废（皮革、布条、造纸残渣、旧衣物等）替代燃料制备系统装备以制备满足入窑标准的替代燃料，连续稳定地输送入窑，最大限度地发挥一般工业固废中的热值。IEA显示，全球水泥行业生物质和废弃物等替代燃料的使用比例约为18.5%,而中国替代燃料的使用比例仍不足5%o尽管国内已开展相关技术研发，但相比于研究进程，水泥窑协同处置技术等燃料替代技术相比于欧洲、日本等发达国家，中国起步相对落后20余年。同时在提高能源使用效率，拉法基豪瑞、水泥、沃特兰亭等海外企业多采用余热发电技术（节能效率超60%）、多通道燃煤技术（节能效率超40%）、多级旋风预热器等。在发展末端碳捕捉层面，国内外多在处于试点项目阶段。水泥布雷维克碳捕集与封存项目是世界水泥行业首个工业规模的CCS项目，其目标是于2024年实现从水泥生产过程中分离出CO2,最终实现工厂生产的水泥排放量减少50%。国内水泥厂的5万吨级碳捕集纯化示范项目与水泥进行捕集封存不同的是，水泥将排除出的二氧化碳进行提纯加工并做生产销售，其纯度己达99.99%,可广泛应用于焊接、干冰生产等领域。（）整合市场规范转型步伐综合全行业供需关系来看，水泥行业正逐步买入平台期。面对水泥市场需求下降、产能过剩无法及时配置、政府引导企业绿色转型等问题，许多水泥企业因无法承受压力逐步退出市场。如石家庄对鹿泉区支柱产业水泥进行“上大压小”的结构性调整，鹿泉区高峰时水泥企业达166家，而到2019年4月19日，全区仅保留了两家的大型水泥企业，减少了五分之四的水泥产能,仅剩的金隅鼎鑫和曲寨水泥两家水泥企业也在不断地节能降耗减排以积极响应产业政策，逐步实现绿色发展。现阶段水泥市场整合机会增多，有利于头部企业提升产业集中度，积极推进行业并购整合，紧跟国家行业政策，不断规范水泥产能置换、部分职能绿色化转型，建立绿色工业园区、智能化工厂，为企业在转型新赛道上把握先机。三、水泥行业未来绿色转型发展路径（一）寻求行业共生发展，开拓全新赛道在不断发展的商业环境下，结合水泥行业绿色转型案例，寻求与其他行业的共生发展或将成为一种必要的探索。在寻求其他行业的共生发展时，水泥企业需要考虑可持续性、环保、社会责任和创新。这些因素不仅可以提高企业的竞争力，还可以为社会和环境带来积极的影响。在落实层面，企业重点可从原材料代替和燃料替代层面寻求其他企业的协作。原材料渠道下，企业可开拓绿色矿山项目，提高环境水平降低污染成本压力的同时还可以发展旅游业的经营机会创造营收新机遇；同时企业还可与钢铁、铝生产制造等产业中寻求合作机会以更低成本及污染水平获取生产制造原材料。在燃料替代层面，企业可对一般固废排放较多企业寻求机会，获取替代燃料的供应渠道。此类行动不仅可以促进水泥行业的可持续发展，还可以创造全新的商业模式，为大型企业带来更多创收机会以多元化营收结构，对于部分小型或陷入盈收困境的企业或是一次转变商业模式、绝处逢生的新机遇。（二）加大绿色研发投入，落实节能降碳企业需进一步加大对环保技术研发的投资，深度挖掘水泥工业碳减排与能源利用潜力技术，促进产业升级和技术革新，推动行业向高效、环保方向发展。国内外企业从原料替代到煨烧环节的燃料替代、能源效率提升及生料预处理或废料再利用技术到熟料替代及末端碳捕捉和碳利用技术都有一定的技术基础及案例参考。企业可积极引入各项节能降碳技术或主动参与研发进程，以提升产品环保性能与企业竞争力。除此之外，发展绿色低碳技术也将还有助于实现可持续的经济增长，创造更多就业机会，促进社会的可持续发展。燃料朴代皓算件代人端碳捕捉或破利川燃料昔代、能源效率提升Hl处舁或种料川技术图5水泥生产环节节能降碳方法图示（三）拓宽行业融资渠道，吸引价值投资技术研发是一项长期任务，需要长期稳定的资金支持。这就要求水泥企业保持对投资者的吸引力，拓宽企业融资渠道。但对于高碳属性的水泥行业，难以得到绿色或可持续等价值投资者的支持，或将影响企业运行与发展的稳定性。对于开始制定规划并落实绿色转型行动的水泥企业来说，可积极与金融机构沟通，争取获得绿色转型相关金融产品和服务，为企业绿色转型提供资金支持。如水泥向专业投资者公开发行两种总价值9亿元的低碳转型挂钩债券,水泥企业可借助类似转型金融工具，在向企业提供资金支持时也为绿色领域投资者提供更多具有可持续发展效益的投资选择。对于中小型企业，在绿色转型这一必然进程中寻找生存空间是第一要义，在积极与政府沟通获取绿色转型支持，减轻前期转型成本压力之外；还可主动寻求大型企业协助，通过学习先进的环保技术和管理经验、共享优势资源，以推动企业的绿色发展共同助力水泥企业绿色化转型进程。(四)建立ESG行业标准，强化信息披露目前水泥行业绿色转型正处于初始阶段，其环境数据披露标准未形成统一，且由于国内政策并未对相关数据进行强制性披露，所以企业多进行选择性披露较好数据。这使得第三方评价机构、咨询机构等无法根据每个水泥企业的真实情况进行准确的评价，给予企业切实可行的转型方案，存在影响绿色转型市场投资者预期风险，或将使转型市场的发展处于僵持阶段。行业亟需领头企业开展建立健全水泥行业绿色转型路径参考及ESG信息披露标准制定的研究工作，为行业提供转型动力。参考文献1G2OSustainableFinanceWorkingGroup(2022).2022G20SustainableFinanceReport.G20Indonesia2022.WOetZH,J.,许浩,&汪小帆.(2023).“中国加速迈向碳中和”水泥篇：水泥行业碳减排路径.Zhang,C.Y.,Yu,B.,ChenzJ.M.z&WeizY.M.(2021).GreentransitionpathwaysforcementindustryinChina.Resources,ConservationandRecycling,166,105355.