河南省重點行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的建議★

司 明， 韓強(qiáng)偉， 方引青， 王玥璐， 谷建光

（1.河南財經(jīng)政法大學(xué)， 河南 鄭州 450016； 2.河南投資集團(tuán)有限公司， 河南 鄭州 450008； 3.商丘醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校， 河南 商丘 476100； 4.鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院， 河南 鄭州 450000）

0 引言

河南省在2021 年河南省政府會議報告中提出“雙碳”的“十四五”發(fā)展目標(biāo)和計劃，將著重構(gòu)建低碳高效的能源支撐體系和能源結(jié)構(gòu)。當(dāng)前河南省能源技術(shù)水平難以完成這一任務(wù)，因此“雙碳”目標(biāo)導(dǎo)向下的低碳技術(shù)體系加速研究、減碳科技技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模化應(yīng)用將是河南省重點行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”的重要支撐。

1 科技創(chuàng)新支撐河南省“雙碳”發(fā)展的必要性

1.1 創(chuàng)新助力河南省實現(xiàn)綠色低碳技術(shù)高地的構(gòu)建

為了打造全國創(chuàng)新高地，河南省正在努力建設(shè)中，同時，由于構(gòu)建綠色低碳技術(shù)在創(chuàng)新體系領(lǐng)域愈發(fā)重要，為了打造出全新的綠色碳技術(shù)高地，就要以需求為導(dǎo)向、以問題為導(dǎo)向，持續(xù)加大科技創(chuàng)新支撐工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型力度，其中，科技創(chuàng)新是關(guān)鍵。一是有利于強(qiáng)化企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主體地位。二是有利于加快關(guān)鍵共性技術(shù)重點攻關(guān)。三是有利于加強(qiáng)前沿綠色技術(shù)研發(fā)。四是有利于加大綠色低碳技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。

1.2 科技創(chuàng)新為河南省構(gòu)建低碳優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)格局提供協(xié)同機(jī)制

科技創(chuàng)新涉及多個行業(yè)，這也使得要想實現(xiàn)多科學(xué)交叉，需要整合各方資源，使得技術(shù)、人才、資源等優(yōu)勢達(dá)到高效協(xié)同。一是有利于加快推動能源產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略性調(diào)整。二是有利于河南省運用產(chǎn)業(yè)鏈思維和生態(tài)圈理念，加快推進(jìn)發(fā)展,促進(jìn)形成推動形成一體化、集群化、生態(tài)化的綠色低碳優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群。三是有利于促進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1.3 科技創(chuàng)新為河南省實現(xiàn)資源高效利用提供技術(shù)支持

科技創(chuàng)新可以將河南的數(shù)字經(jīng)濟(jì)新優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為綠色、低碳產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的新動力，“綠色基礎(chǔ)數(shù)據(jù)+工業(yè)數(shù)據(jù)+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+綠色制造”可以刺激生產(chǎn)方式的變革，實現(xiàn)能源的低碳化和資源的循環(huán)利用。一是有利于提高關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備的智能化程度。二是有利于深挖數(shù)字技術(shù)在節(jié)約能源方面潛力。三是有利于建立綠色供應(yīng)鏈管理體系。

2 河南省“雙碳”發(fā)展中存在的問題

2.1 碳排放量高且嚴(yán)重偏煤是主要瓶頸

河南省二氧化碳排放總量位居全國前列，約占全國的5%[1]。以“煤為主”能源生產(chǎn)與消費結(jié)構(gòu)會使得河南碳排放強(qiáng)度更高、路徑依賴性更強(qiáng)，短期內(nèi)煤炭仍會在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著河南地區(qū)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷加速，電力需求將持續(xù)呈現(xiàn)增長趨勢。但是，受資源稟賦和經(jīng)濟(jì)開發(fā)條件限制，可再生能源短期內(nèi)難以發(fā)揮電力發(fā)展主力軍的作用[2]。河南省電力缺口較大，外調(diào)用電需求高，但外調(diào)電供應(yīng)保障不確定因素較多，所以，使得碳排放保持持續(xù)性增長，河南省的工業(yè)部門將面臨著實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的特別壓力。

2.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)底盤較重是主要制約因素

目前，在河南規(guī)模以上的工業(yè)類型中，高耗能產(chǎn)業(yè)目前占增加值的30%以上，能耗性產(chǎn)業(yè)占比接近90%。這種高碳依賴型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與發(fā)展模式為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。能源安全保障風(fēng)險繼續(xù)增加。河南的能源資源主要以煤炭為主，石油、天然氣、水、風(fēng)能和太陽能的蘊藏和儲存量相對較少，在今后五年內(nèi)，約有60%的能源需要從省外進(jìn)口，供應(yīng)保障的不確定性加大,保供能力亟需強(qiáng)化。工業(yè)能源占比比重非常大[1]。

2.3 空間布局分散不集中是重要阻礙

河南的工業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出一種“小規(guī)模集中、大規(guī)模分散、聚集而非群體”的格局，產(chǎn)業(yè)集群化和現(xiàn)代化水平相對較低，同時能源利用效率也相對較低。2020年，整個河南省70%左右的規(guī)模以上工業(yè)被不同市縣的171 個產(chǎn)業(yè)集群所承載，很難形成完整的閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，這不僅不利于構(gòu)建循環(huán)型企業(yè)生產(chǎn)和循環(huán)型產(chǎn)業(yè)組合的低碳循環(huán)發(fā)展模式，而且降低資源和能源利用的效率。

2.4 科技創(chuàng)新支撐薄弱是關(guān)鍵因素

實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，產(chǎn)業(yè)端深度脫碳至關(guān)重要，科技技術(shù)創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)鏈得以實現(xiàn)現(xiàn)代化的主要支撐。河南省高能耗、高碳排放重點行業(yè)在減排集成技術(shù)、原材料、燃料替代、關(guān)鍵工藝流程低碳化改造等方面比較落后。河南省在交通、建筑等難以脫碳的非電行業(yè)中，綠色氫能、生物質(zhì)能、氫能等新型燃料技術(shù)研發(fā)和推廣速度緩慢。

2.5 綠色金融供給不足是普遍因素

河南省綠色信貸占社會融資貸款存量規(guī)模較少，綠色金融產(chǎn)品種類較少，綠色金融資金投放結(jié)構(gòu)單一，沒有形成綠色金融產(chǎn)品合力支持低碳轉(zhuǎn)型的局勢，難以滿足工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型需求。綠色債券募集資金投向工業(yè)脫碳的比重幾乎為零，綠色債券發(fā)行主體單一、投資者范圍較為狹窄、綠色債券與全國碳市場聯(lián)動效應(yīng)不足，且在碳定價機(jī)制上比較落后，需要大力發(fā)展碳交易市場。

3 河南省重點行業(yè)“雙碳”科技創(chuàng)新路徑與建議

3.1 煤炭行業(yè)“雙碳”科技創(chuàng)新路徑建議

1）轉(zhuǎn)型煤炭發(fā)展方式，將燃料變材料。根據(jù)河南省規(guī)劃，到2025 年，河南省的煤炭消費份額將下降到60%以下，而非化石能源消費比重應(yīng)提高至16%以上，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)將會是電力裝機(jī)增量中最重要的組成部分。這就使河南省應(yīng)該適度開發(fā)優(yōu)勢煤種先進(jìn)能力，繼續(xù)淘汰落后低效能力,確保煤炭產(chǎn)能穩(wěn)定在1.4 億t/a 左右，加快綠色礦山建設(shè)，對30 萬t/a以下礦井實行分類處理，不斷更新煤炭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，逐步提高煤炭入選率。推動主干煤炭企業(yè)改造提升傳統(tǒng)非煤產(chǎn)業(yè)，拓展至煤基產(chǎn)業(yè)，將燃料轉(zhuǎn)化為材料，打造一批碳基半導(dǎo)體、高性能纖維材料等生產(chǎn)基地。

2）優(yōu)化火電結(jié)構(gòu)，增加基礎(chǔ)電源建設(shè)。河南省應(yīng)優(yōu)化煤電項目布局，原則上不再建設(shè)除民生熱電外的煤電機(jī)組，在嚴(yán)重缺電的地區(qū)有序精簡建設(shè)大容量、高效、清潔的備用電源。進(jìn)一步優(yōu)化和協(xié)調(diào)燃煤發(fā)電設(shè)施，淘汰落后和不合理的燃煤發(fā)電設(shè)施，有序關(guān)閉和整合30 萬kW 以上熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱合理半徑內(nèi)的落后燃煤小熱電機(jī)組（含自備電廠）。積極開展城區(qū)煤電機(jī)組“退城入郊（園）”工作。促進(jìn)燃煤發(fā)電從主要來源轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)來源，提供可靠的容量、峰值和頻率控制以及其他輔助服務(wù)。推動煤電從主體性電源轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┛煽咳萘亢驼{(diào)峰調(diào)頻輔助業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)性電源，加強(qiáng)應(yīng)急備用和調(diào)峰電源能力建設(shè)。加大對工業(yè)余熱的回收和再利用力度，積極開展余熱發(fā)電。

3）轉(zhuǎn)變煤炭低碳方式，發(fā)展綠色智能技術(shù)和煤層氣技術(shù)。河南省要強(qiáng)化化石能源開采碳排放監(jiān)測，加快綠色開采及智能化技術(shù)應(yīng)用，加大余能和副產(chǎn)品回收利用，降低開采過程中煤及油氣碳排放。增加煤層氣（煤礦瓦斯）和油氣田甲烷的收獲與利用，加快二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的推廣。推廣先進(jìn)的化石燃料開采技術(shù)和設(shè)備，加快石油、天然氣和燃煤設(shè)備的電氣化進(jìn)程。

4）關(guān)注低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，積極推動共伴生資源利用。河南省要積極實施礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、探索煤礦沉陷區(qū)整治及煤渣充分利用、積極促進(jìn)礦產(chǎn)資源及尾礦并存充分利用、規(guī)避大氣及地下水污染。采用采煤沉陷區(qū)，關(guān)閉高污染礦區(qū)，大力發(fā)展風(fēng)電，光伏或者農(nóng)林生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)。研究在已耗盡或未開發(fā)的油氣田、煤炭采空區(qū)建立二氧化碳地質(zhì)儲存設(shè)施的可能性。探索開展廢棄巖鹽鉆井、閉坑的金屬礦山地下巷道、采空區(qū)對二氧化碳的地質(zhì)收納封存研究。

3.2 電力行業(yè)“雙碳”科技創(chuàng)新路徑建議

1）大力發(fā)展新能源電力替代，提升可再生能源利用率。河南省必須穩(wěn)步拓展電能替代的廣度深度，發(fā)揮可再生能源替代作用，提升終端能源消費的低碳化、電氣化水平。在工業(yè)領(lǐng)域，大范圍推廣應(yīng)用電窯爐、電弧爐等電能替代設(shè)備，大力發(fā)展氫能主推以工業(yè)脫碳。在交通領(lǐng)域，大力發(fā)展電氣化運輸、氫燃料汽車、生物燃料技術(shù)和氨能等技術(shù)替代傳統(tǒng)化石燃料。在建筑領(lǐng)域，推廣熱泵等設(shè)備，將電能在暖通和炊事領(lǐng)域進(jìn)行替換，特別是采用“煤改電”。

2）采用分布式發(fā)電、微電網(wǎng)與大電網(wǎng)融合方式。充分發(fā)揮大電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺作用，支持服務(wù)新能源跨越式發(fā)展。河南省根據(jù)各地區(qū)地理區(qū)位的不同，采用分布式發(fā)電及微電網(wǎng)等就地平衡方式滿足河南省用電量大的難度，逐步擺脫引進(jìn)外電依賴的問題，降低用電成本。同時，還可以嘗試大電網(wǎng)大范圍清潔資源優(yōu)化配置互濟(jì)方式，通過提高跨區(qū)輸送清潔能源電量比重，送受端協(xié)調(diào)調(diào)峰及優(yōu)化跨區(qū)輸電通道運行方式，促進(jìn)清潔能源大規(guī)模跨區(qū)輸送消納[3]。

3）加強(qiáng)電力前沿科技創(chuàng)新，突破電力核心技術(shù)。河南省要抓緊新型電力系統(tǒng)供需平衡、源網(wǎng)荷儲一體化、“雙高”電力系統(tǒng)溫度分析與控制等課堂研究。提升光伏發(fā)電技術(shù)、地?zé)崮艿刃履茉窗l(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與運用。加快核電技術(shù)的攻關(guān)，大膽研究探索可控核聚變技術(shù)。加快電力系統(tǒng)的儲能技術(shù)研究和應(yīng)用，爭取在大容量、高安全、長壽命、低成本等方面取得重大突破[3]。

4）建立新型電力市場，搭建電碳市場聯(lián)動機(jī)制。河南省應(yīng)提前謀劃新型高效消納電力市場機(jī)制，盡快建立統(tǒng)一電力市場、現(xiàn)貨及輔助服務(wù)市場。提前探索適合河南省情的可再生能源電力配額制與綠色證書交易機(jī)制，爭取實現(xiàn)兩者的協(xié)同運行。同時加強(qiáng)與碳市場在市場范圍、空間、價格等方面的互聯(lián)互通，探索碳市場交易和用能權(quán)交易、節(jié)能量交易、發(fā)電全交易等其他綠色品種的協(xié)同模式，統(tǒng)籌行業(yè)發(fā)展與節(jié)能減碳間的關(guān)系[3]。

3.3 新能源行業(yè)“雙碳”科技創(chuàng)新路徑與建議

1）補(bǔ)齊鋰電產(chǎn)業(yè)短板，持續(xù)提升產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。目前鋰電產(chǎn)業(yè)為河南省6 大新興產(chǎn)業(yè)之一，河南省發(fā)展鋰電池既為現(xiàn)實需要又為戰(zhàn)略需求。河南在磷酸鐵鋰正極材料鋰電池方面具有產(chǎn)能優(yōu)勢，但鋰電池產(chǎn)業(yè)重產(chǎn)業(yè)鏈中下游輕上游的情況較為明顯，下游部分應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)數(shù)量及創(chuàng)新力均高于全國水平，中上游相應(yīng)環(huán)節(jié)整體企業(yè)數(shù)量不足、創(chuàng)新力較弱，需要加大研發(fā)力度，盡快補(bǔ)齊鋰電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)短板。

2）結(jié)合產(chǎn)業(yè)及地理條件，大力發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)。未來河南重點開發(fā)的是抽水儲能和氫儲能，除了持續(xù)發(fā)展傳統(tǒng)的抽水儲能以外，還要重點規(guī)劃開發(fā)有條件的廢棄礦山儲能，地表塌陷作為上層水庫，井下空洞作為下層水庫，水面以及附近可利用的區(qū)域鋪設(shè)光伏，周邊建設(shè)風(fēng)電項目，既可以解決儲能也可以解決礦區(qū)生態(tài)，礦區(qū)原有的電纜基礎(chǔ)也可以直接應(yīng)用，水面光伏以及井下礦洞儲水又能防止水分的蒸發(fā)，不會浪費太多的水資源。

3）著重發(fā)展“風(fēng)光氣”，“核能與水能”為補(bǔ)充。在河南的非化石能源中，風(fēng)光氣資源相對豐富，有條件進(jìn)行高強(qiáng)度、規(guī)模性、持續(xù)性的開發(fā)利用。河南省適合布局電池廠、組件廠，加大布局組件廠形成產(chǎn)業(yè)化集群；同時建設(shè)一批集中式光伏電站，大力發(fā)展分布式光伏，全面推進(jìn)“光伏+”模式，不斷提升光伏發(fā)電量。要加快推動風(fēng)電規(guī)?；_發(fā)，增加風(fēng)電的裝機(jī)容量。還可以借助風(fēng)電裝備產(chǎn)業(yè)鏈北移的趨勢打造河南風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集群，放在與山西河北交界的安陽、濮陽、鶴壁、焦作等城市。在天然氣開發(fā)能力有保障的地區(qū)，可適度擴(kuò)大氣電規(guī)模。有序發(fā)展天然氣調(diào)峰電源，鼓勵發(fā)展天然氣分布式能源等高效利用項目。同時，將核能和水能做為補(bǔ)充。

4）緊抓示范城市群優(yōu)勢，優(yōu)先發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。一是充分發(fā)揮河南資源稟賦和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。河南省工業(yè)副產(chǎn)氫每年約55 萬t，品質(zhì)好、價格低，確保為氫能的初步發(fā)展提供足夠的保障供應(yīng)。二是發(fā)揮本地龍頭企業(yè)帶動作用。宇通集團(tuán)是全國最早研發(fā)生產(chǎn)燃料電池汽車的企業(yè)之一，可以充分發(fā)揮宇通汽車等龍頭企業(yè)帶頭作用，引導(dǎo)和推廣氫能大面積應(yīng)用于交通等領(lǐng)域。三是發(fā)揮鄭州市牽頭作用。鄭州市即是省會，又是氫能示范城市群的牽頭城市，有著深厚的氫能產(chǎn)業(yè)積累。鄭州氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃及實施政策體系已經(jīng)建立，帶動作用明顯。四是發(fā)揮產(chǎn)業(yè)培育及招商引進(jìn)的促進(jìn)作用。河南省已經(jīng)培育引進(jìn)了豫氫動力、驥翀氫能、捷氫科技等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，繼續(xù)加強(qiáng)在燃料電池電堆、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、70 MPa 儲氫瓶、固態(tài)儲氫設(shè)備、氫氣管束拖車、加氫站建設(shè)運維等領(lǐng)域建設(shè)。

4 結(jié)語

實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，科技創(chuàng)新是關(guān)鍵。科技技術(shù)的創(chuàng)新革命可為河南省構(gòu)建低碳優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)格局提供協(xié)同機(jī)制，可為河南省實現(xiàn)資源高效利用提供技術(shù)支持，因此，要在經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),必須在科技創(chuàng)新上有所突破并且提前做好頂層設(shè)計。