产业集群与净零之路

产业集群携手实现净零与世界经济论坛合作 内容04执行摘要16聚焦集群17 苏州工业园区 25 汉博35减少工业排放的解决方案领域35 系统效率和循环性45 直接电气化和可再生热能56 氢气65 碳捕获、利用和存储 (CCUS) Acciona Energia行政。苏州工业园区委员会 亚洲开发银行集市能源转型亚太城市能源协会 巴斯夫英国政府商业、能源和工业战略部北欧化工英国钢铁中国社会科学院中国设备工程咨询协会中国能源政策研究所——厦门大学德拉克斯DTEKEDF 能源 Enel 能源远景数字Equinor光大环境 Fortia Energia全球 CCS 研究所 Heliogen日立 ABB 电网 Iberdrola/苏格兰电力 可再生能源欧莱雅国家电网风险投资公司国家可再生能源实验室 (NREL)ØrstedPeak Energy AG 鹿特丹港 RMISaipem SCG施耐德电气 Sempra Energy SSE Thermal Vattenfall贡献者我们要感谢知识合作伙伴，他们的深刻见解和信息丰富的贡献发挥了至关重要的作用。在我们的研究过程中，我们与以下公司进行了多次采访和讨论，这些公司挑战了我们的思维过程，启发了我们的解决方案并提高了我们对手头复杂主题的理解： 执行摘要 产业集群：净零挑战根据联合国的数据，到 2021 年，全球近 70% 的经济将承诺实现净零排放。为实现这些承诺，城市和产业集群等需求中心需要发挥关键作用。由于工业占全球二氧化碳排放总量的 30%，工业集群将成为加速实现净零排放的关键角色。工业二氧化碳排放被认为是通往净零未来道路上最难减少的部分。有许多现有的倡议和论文致力于减少行业排放，重点关注特定技术或部门。尽管这些努力很重要且值得欢迎，但缺乏的是强调跨部门的综合方法。产业集群是产业共处的地理区域，为规模化、风险和资源共享、需求聚合和优化提供了机会。本报告建议采用多利益相关方的综合方法来实现产业集群的净零未来。我们已经确定了四种有助于降低排放的解决方案：•系统效率和循环•直接电气化和可再生热能•氢•碳捕获、利用和储存当通过跨部门、多利益相关方的方法来实施这些解决方案时，实施这些解决方案会产生更大的影响，集群内的不同行业可以产生协同效应。需求中心将在实现目标方面发挥关键作用产业集群城市到 2050/2060 年实现净零排放目标根据法律拟议的立法政策内文件非详尽无遗 全球工业能源消耗一个产业集群可以由重工业（如钢铁）和轻工业（如食品和机械）组成。大约一半的工业排放来自能源密集度较低且更易于减排的轻工业。按行业划分的全球能源消耗（IEA，2018 年数据）铁和钢化工和石化有色金属非金属矿物运输设备机械采矿和采石食品和烟草纸浆和印刷木材和木制品建造纺织和皮革未指定油石油产品煤天然气生物燃料和废电热MTOE = 百万吨石油当量1%63%12% 1%21%3%31%03%14%1%55%9%21%0%66%3%12% 0%45%3%14%1%25%1%16%2%48%16%11%36%19%0%18%26%%14%5%6%52%11%36%32%11%7% 4%8%26%40%15%9%2%7%26%18%28%15%5%8%32%5%4%0%28%4%4%3%16%56%10%13%24%%20%11%3%65%12%17%全球工业最终能源消耗（国际能源署，2018 年数据，MTOE） 工业减排数字虽然工业在实现净零排放的道路上面临诸多挑战，但投资低碳技术也带来了巨大的经济机会。挑战~37%2018 年工业部门占全球最终能源使用总量的 37%~11 总吨二氧化碳工业排放占全球温室气体排放的 30%高达 2-3 倍到 2030 年，欧洲将当前碳价从当前水平（2020 年平均 24 欧元）提高到 892 欧元左右，以支持零碳投资机会400亿美元全球工业效率投资，中国和北美占2018 年约 47%~40%到 2050 年，工业排放可以通过使用商用技术的轻工业电气化来减少~1750亿美元估计全球2019年氢市场价值900 公吨到 2030 年通过碳捕获和封存 (CCS) 捕获的全球排放量注：（1）货币数字除特别注明外均指美元； (2) BNEF、Refinitiv、Energy Aspects 等一组分析师预测的高端。 产业集群的净零解决方案存在一系列减排机会，并且需要对产业集群采取整体方法来优化排放解决方案并创建一个能够最大化系统价值成果的综合能源系统。系统效率和循环 直接电气化和可再生热能通过跨实体废物利用提高集群内的循环性通电中低温和压力过程集成集群内的流程以共享能源和材料流在集群外提供高性价比的系统优势同地产业群提高数字化和现场产生低成本的可再生电力和热能（例如屋顶太阳能、生物质能、集中太阳能）追求共享基础设施（例如，微电网，存储，灵活性）氢利用附近零的电力和热量化学品利益相关者合作水泥碳捕获、利用和储存(CCUS)碳源（风能、太阳能、核能、生物质能）从最经济的来源（例如蓝色、绿色）生产低至零碳氢使用生产的氢气作为替代燃料，用于难以电气化的工业过程、建筑供暖和运输制造业钢端口从能源中捕获碳制氢将捕获的碳用于工业和制造过程 在可行的情况下将碳储存在地下 产业集群特征产业集群的基本特征可能存在显着差异，这会影响减少其排放的潜在解决方案的适用性、影响和经济可行性。产业集群基础特征行业构成集群内每个行业的特定特征将影响可行性或潜在经济性解决方案一个设施的废物副产品可以被另一个设施使用吗？工业过程是低温还是高温、压力？地理一些集群将能够利用其周围环境来寻求特定的解决方案，例如 CCS 和水冷集群是否靠近二氧化碳地质储存地点？在城市中心附近连接区域供热网络？现有基础设施现有基础设施和资产的存在和质量可以启用或阻止集群解决方案的可行性当前存在哪些可以利用或重新利用的基础设施？资产是否接近使用寿命并需要更换？能源成本和政策与化石能源和电力相关的成本概况和政策可以显着影响决策电气化是一种具有成本效益的解决方案吗？是否需要政策和监管支持才能使解决方案具有成本竞争力？聚焦中国苏州工业园区•主要是对过程热量要求较低的轻工业，例如电子和轻工业•大都市区附近的内陆地区•用于重新利用的现有基础设施最少•政府对工业减排举措的普遍支持聚焦英国亨伯•主要是具有高温工艺和难以减少排放的重工业，例如钢铁、炼油•靠近适合二氧化碳封存的大型咸水层和丰富的海上风能资源•位于大型海上风电场和天然气管道附近•政府为碳捕获和氢开发提供资金、商业和监管支持结果减排重点发展氢气（绿色和蓝色）和 CCS 基础设施结果减排关注零碳能源的系统效率、循环性和电气化 通过集群最大化系统价值减少集群中的煤炭和天然气燃烧将改善附近社区的空气质量废热利用和直接电气化（例如工业热泵）可以提高能源生产力和系统效率净零集群可以吸引外国公司和投资，从集群的综合合作伙伴关系中受益产业集群需要选择能够在温室气体排放之外最大化系统价值的解决方案，采取协作行动来改善整个经济、环境、社会和能源系统的成果。温室气体排放就业和经济影响水足迹空气质量和健康公平获得电力能源生产力和系统效率弹性和安全性外国直接投资可靠性和服务质量智能灵活性成本和投资竞争力系统升级注：以上六边形代表预期结果；每个要素的具体适用性和重要性可能因市场和分析时间框架而异。增加国内能源使用（电力、氢气生产）减少对外国化石燃料资源的依赖，降低供应风险降低产业集群排放的综合方法可降低总体能源需求和成本绿色氢气生产可以通过转移发电和整合/优化电力和天然气基础设施来平滑风能和太阳能的变化到 2030 年，欧洲有可能通过追求系统效率、直接电气化和可再生热能、氢气和 CCUS 将工业排放量减少约 40%产业集群可以通过制氢和储氢为更大的能源系统提供需求优化能力到 2030 年，欧洲通过氢能和 CCUS 进行的碳减排工作有可能创造超过 90 万个新增工作岗位 到 2030 年的减排潜力*到 2030 年，系统效率、电气化、氢气和 CCUS 解决方案的组合有可能将工业温室气体排放足迹减少多达 40%（从 2019 年基数）。**基于欧盟的分析系统效率和循环高达 15%预计到 2030 年可实现的工业温室气体减排量通过采用热电联产、增加回收利用、能源回收和流程集成等领先实践，可以实现温室气体减排。同地产业群直接电气化和可再生热能高达 15%预计到 2030 年可实现的工业温室气体减排量通过商用技术使中低温工艺电气化，从而节省温室气体排放。氢化学品加强数字化和利益相关者合作水泥碳捕获、利用和储存(CCUS)高达10％预计到 2030 年可实现的工业温室气体减排量预计到 2030 年，欧洲用于工业用途的绿色氢气生产和进口量约为 7.4 吨。制造业钢端口高达 3%预计到 2030 年可实现的工业温室气体减排量根据 IEA，预计到 2030 年，欧洲的二氧化碳捕获量将上升到 30-35 公吨。这个数字包括蓝色氢气的生产和工业过程中的直接捕获。随着基础设施的成熟，到 2030 年之后将变得越来越重要 随着基础设施的成熟，到 2030 年之后将变得越来越重要注：蓝色氢的减排量包含在 CCS 中。 应用框架我们重点介绍了两个聚光灯集群案例研究和几个较小的案例研究，以说明系统效率和循环、直接电气化和可再生热、氢和碳捕获、利用和存储等解决方案领域如何应用于减少排放和最大化系统价值。框架解决方案实例探究聚光灯集群氢碳捕获、利用和存储 (CCUS)边呃谦卑鹿特丹港系统效率和循环直接电气化和可再生热能试园杜斯苏州中跨行业废物共生数字废物管理圆形——眉山产业共生核能余热电气化过程加热可再生能源铝生产农业链条电气化微电网太阳能热解决方案波多利亚诺绿氢马略卡绿氢核能制氢生物质制氢 净零集群的促成因素和风险在所有聚焦集群和案例研究中，都需要支持性政策、可用融资和激励措施，以及越来越具有成本竞争力的技术。这些领域需要进一步发展，以降低风险并加速实现净零。政策支持推动者政策风险风险•二氧化碳的负值– 高碳定价、碳边界调整以及补贴和税收等其他监管支持措施被认为是提高减排举措经济性的有效工具。•能源市场改革– 重视和支持未减排化石燃料替代品的开发、生产和使用。•可持续商业模式之路– 具有可实现里程碑的清晰路线图和有利于采用低碳技术和可持续商业模式的商业框架。投资融资•政府对基础设施的资本承诺发展以表明意图并为私营企业和投资者提供确定性。•长期机构投资者的资金承诺和股东积极性（养老金/主权财富）受客户/LP 压力驱动，投资于可持续发展相关行业，并影响工业和能源公司采取与可持续发展相关的举措。•风险分担合同模型和集群级市场支持长期的采购和供应承诺以及流程的整合。技术•电气化轻工业中使用商用技术的中低温工艺。•跨部门资助研发设施以释放新技术和数字能力。•成本曲线持续下降低碳技术，如可再生能源、电解槽、CCUS、工业过程效率和电气化。•政府和/或针对气候目标和相关法规的具体政策的变化可能会对急需的投资信心产生负面影响长期财务可行性的不稳定性和不确定性用于低碳投资。投资风险•缺乏明确性或适用性可持续的商业模式对于需要规模和大量前期基础设施投资的低碳技术（例如，受监管的资产基础、差价支付合同），例如氢气管道，可能会阻止人们对阻止私营工业的兴趣，并延迟实现净零排放的道路。搁浅资产•与逐步淘汰没有碳减排潜力的旧资产相比，快速的政策变化可能导致搁浅资产的积累，这可能对就业、私营行业和金融机构的健康产生更广泛的经济影响。 合作机会通过多方利益相关者的合作，产业集群提供了创造系统价值的机会，不仅有助于减少排放，还有助于在创造就业机会和改善空气质量带来的健康效益方面带来经济效益。工业公司政府研发创新与数字服务能源公司金融家 •减少排放至避免潜在的碳税以及相关的财务后果。• 开发溢价带来的商机低碳产品（例如，零碳钢或水泥）对国内和/或国际市场的客户具有吸引力。•政府可以展示全球领导力采取果断行动实现净零排放目标。•输出知识低碳技术的政策框架、商业模式和基础设施。•解锁