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9月18日，美国能源部发布3份工业脱碳报告——《实现商业化的路径：工业脱碳》（Pathway to Commercial Liftoff: Industrial Decarbonization）、《实现商业化的路径：化工与炼油行业脱碳》（Pathways to Commercial Liftoff: Decarbonizing Chemicals & Refining）、《实现商业化的路径：低碳水泥行业》（Pathways to Commercial Liftoff: Low-Carbon Cement），勾画了美国工业的商业化脱碳路径与技术部署，分析了主要挑战，提出了优先解决方案。该系列商业化脱碳路径报告旨在为私营部门主导的工业脱碳提供指导。

1 脱碳路径与技术部署

（1）工业。化工、钢铁、炼油、食品和饮料、造纸、水泥、铝、玻璃8个重点工业部门是美国重要的排放源，2021年的排放量约为0.88 Gt CO2eq（10亿吨二氧化碳当量），约占美国排放总量的14%。相较于基准年2021年水平，在常规情景下，到2030年美国工业部门的排放份额将升高至27%。在工业脱碳的商业化路径下，到2030年工业部门通过电网脱碳、碳捕集与封存（CCS）、低碳燃料与原材料替代、能效提高、技术创新等措施将实现减排40%。作为美国工业脱碳的关键性因素，到2030年电网脱碳和技术创新对工业减排的贡献分别约为15%和10%。到2050年，美国工业部门实现净零排放至少需要700~1100亿美元的资金支持。

在工业脱碳的商业化路径下，脱碳技术将沿着以下3条平行路径部署：①将在2030年完成规模化部署的技术。对于2023年已完成商业化、到2030年将完成规模化部署的以下技术：能源系统的能效提高技术、玻璃制造中的原料替代、氨生产与精炼技术、清洁氢技术、电弧炉炼钢技术、生物质能源在纸浆和纸张生产中的应用、CCS在天然气开采与加工中的应用。②将在2040年完成规模化部署的技术。对于2023年已完成初创孵化、到2030年完成商业化、到2040年完成规模化部署的以下技术：CCS在炼油、水泥、乙烯生产中的应用，清洁电力与电池，电热泵在纸浆和纸张生产中的应用。（3）将在2050年完成规模化部署的技术。对于2023年已完成研发/试点、到2030年完成创业孵化、到2040年完成商业化、到2050年完成规模化部署的以下技术：水泥生产中的化学物质替代，乙烯生产电气化，生物甲烷在玻璃生产中的应用，碳捕集、利用与封存（CCUS）。

（2）化工与炼油行业。化工与炼油作为在工业排放中占比最大的子行业（60%以上），占美国二氧化碳排放总量的7%左右。在常规情景下，到2050年，由于需求增长，化工与炼油行业的排放量将增加35%。为了实现美国的工业脱碳目标，化工与炼油行业必须采取电网脱碳、技术创新、减少需求等措施，在2030年前减排35%，在2050年前减排90%以上。

在化工与炼油行业脱碳的商业化路径下，脱碳技术将沿着以下3条平行路径部署：①将在2030年完成规模化部署的技术。对于2023年已完成商业化、到2030年将完成规模化部署的以下技术：电动压缩机研发、电解氢技术在化工与炼油行业中的应用、能效提高技术。②将在2040年完成规模化部署的技术。对于2023年已完成初创孵化、到2030年完成商业化、到2040年完成规模化部署的以下技术：CCS、清洁电力、燃料锅炉电气化、生物原料和燃料替代。③将在2050年完成规模化部署的技术。对于2023年已完成研发/试点到2030年完成创业孵化、到2040年完成商业化、到2050年完成规模化部署的以下技术：工业电气化、过氧化氢异丙苯+模块化核反应堆、替代脱碳生产方法（如生物塑料、酶工程、可持续燃料）。

（3）水泥行业。美国水泥行业每年的排放量约为70 t CO2eq（吨二氧化碳当量），约占美国排放总量的1%~2%。水泥行业潜在的脱碳方法很多，但几乎都处于试点阶段，要实现规模化部署还面临着重重挑战。通过关键技术升级换代可以实现水泥行业净零排放，到2030年需累计投资50~200亿美元，到2050年累计投资额将达到600~1200亿美元。

在水泥行业脱碳的商业化路径下，脱碳技术将沿着以下3条平行路径部署：①原料和燃料替代。2023—2030年，原料和燃料替代将减少约30%的排放量。②CCUS和化学粘结剂。2023—2040年，全面部署CCUS技术和化学粘结剂。目前该技术尚处于起步阶段。③新兴技术。2023—2050年，支持高比例掺氢设备、窑炉与预分解炉电气化、碳纳米材料、CCUS替代技术等新兴技术的研发与应用。

2 商业化挑战

（1）工业。美国工业商业化脱碳面临着以下七大挑战：①经济回报期长。②运营/操作障碍延迟了脱碳方案的实施。③过度依赖进入采用准备水平（Adoption Readiness Levels）的小型技术组合。④新技术缺乏配套的基础设施。⑤低碳技术研发的投资风险大。⑥监管不力，激励措施不足。⑦公众对工业脱碳的接受度较低。

（2）化工与炼油行业。美国化工与炼油行业商业化脱碳面临着来自资金、技术、基础设施和政策等多方面的挑战。

（3）水泥行业。美国水泥行业商业化脱碳面临的主要挑战如下：①市场缺乏统一的标准来定义低碳材料。②新材料从研发到采用的周期很长（10~20年）。③目前的采购模式不足以吸引所需的规模资本。④新的脱碳技术可能会随着结构成本的增加而出现。⑤关键技术的性能和成本具有不确定性。⑥新技术得不到公众的支持。

3 解决方案

（1）工业。为了确保工业部门与国家脱碳目标保持一致，并为先行者提供机遇，建议考虑以下7个优先解决方案：①通过逐步示范，降低公共和私营部门的投资风险，缩小现有技术和脱碳技术之间的成本差距。②将脱碳战略整合到近期和中长期工业规划、设施改造和设备停机时间中。③支持高潜力替代技术研发与试点应用，提倡跨行业知识共享，促进脱碳技术组合多样化。④支持公共基础设施建设，优化并加快审批流程，提高公众认可度，促进技术共享。⑤通过贷款、合作协议或竞争性税收抵免等多种措施，降低低碳技术投资风险。⑥通过制定公共部门计划、加强监管、先行示范等提振脱碳的抱负。⑦通过制定社区福利计划、项目劳动协议，开展负责任的商业实践，回应公众关切，提高公众对工业脱碳的认可度。

（2）化工与炼油行业。优先解决方案如下：①引导激励合资企业、私人股本、绿色债券等为化工与炼油行业脱碳供资，并持续将资本用于维持现有的脱碳资产运转，而不是投资于新的脱碳资产。②通过顶层设计，升级改造工厂布局、设施、日常运营，甚至商业模式。③通过大型公共基础设施建设与共享，显著提高新兴技术的经济性和可行性。④通过税收抵免、减排奖励等额外的政策措施激励化工与炼油行业商业化脱碳。

（3）水泥行业。优先解决方案如下：①构建低碳产品共享标准和数据库。②有针对性地采取干预措施，将新材料的采用周期压缩到5~10年。③创新采购模式，为水泥项目提供长期的承销承诺，以吸引资本。④提出科学计划，支持开发能够抵消结构性成本的政策和市场模型，更新建筑法规，支持公共和私营部门协调采购低碳材料。⑤在技术部署方面，持续加大支持力度，加速变革性技术的研发和应用进程。⑥面向公众关切，实施强有力的社区福利计划，精准规范执行问责制，减轻潜在的环境和健康危害。