转型金融在国内起步于2021年,形式以转型信贷和转型债券为主。可持续挂钩贷款(SLL)和债券(SLB)作为典型和最为普遍的转型金融工具,其特点是设有结构条款,即发行人在期限内达成或未能达成可量化的绩效目标(SPT),会受到相应的利率激励或惩罚。然而由于绝大部分的境内发行人尚未建立企业内部的碳管理体系,极少采用碳排放相关的绩效目标,导致转型金融难以从实质上促进企业的低碳转型。
“碳双控”制度的明确让转型金融有机会迈入新的发展阶段。企业需要抓住从能耗双控向碳双控转变的窗口期,建立和完善自身的碳核查和碳资产管理体系。以此为基础,转型金融将更加有据可依,从而更有利于驱动实质上的低碳转型。
各行业的低碳转型措施基本可以归入四个路径类型,即以燃料结构优化和燃料替代为代表的能源结构调整;以淘汰落后产能、产能升级置换为代表的产业结构调整;以节能改造、提升能效等为代表的先进节能技术;包括资源循环利用、创新技术研发、CCUS等措施在内的其他类。本文将简要梳理各重点工业行业的减碳路径,并尝试回答哪些措施应作为转型金融优先支持的领域。
钢铁行业的转型路径可以概括为三种结构调整:工艺结构调整,也即高炉-转炉长流程炼钢向短流程电炉炼钢转变,同时增加废钢利用;原料结构调整,主要是高炉炉料用球团矿替代烧结矿;以及能源结构的优化和增强对可再生能源的利用。
首先,由于短流程炼钢以废钢为主要原料,省去了烧结、炼铁等铁前工序,因此以短流程生产的吨钢,可节约铁矿石1.6吨,其碳排放强度均值约为0.68 tCO₂/t粗钢,大大优于长流程炼钢的1.79tCO₂/t粗钢。然而废钢的资源和价格问题,导致吨钢成本较长流程高出500-600元每吨,严重制约了我国短流程电炉炼钢的发展。目前我国钢铁行业短流程占比不足10%,而在2025年将这一比例提升至15%的目标恐怕也难以实现。除此之外,我国在电炉设备的制造能力和电炉设备的自动化程度上,与国外的先进水平也存在一定的差距。废钢的供应链、电炉设备的制造和生产线改造是转型金融需要重点和优先支持的领域。
其次,提高高炉炼铁球团矿比能够明显降低铁前系统能源消耗特别是煤炭消耗。用1吨球团矿代替1吨烧结矿炼铁,就可以使炼铁系统能耗降低超过20kgce/t。如果炼铁100%使用球团矿,相比使用烧结矿,可使燃料比下降11.52%,生铁产量增长19.2%。相比于烧结工序,球团工序的吨产品所产生的碳排放可以降低20%~45%。受限于原料资源,且使用球团矿替代烧结矿会使投资和成本增加,烧结矿的使用比例在我国达到75%左右。而调整高炉炉料结构,提高相对清洁的球团矿和块矿占比,是实现源头节能降碳的必然趋势。
再次,由于现有成熟长流程工艺中以煤炭或天然气作为还原剂必不可少,钢铁行业的燃料不可替代性较强,但通过用球团替代烧结、提升燃料质量如采用洗精煤等措施可降低燃料比。此外,钢铁企业还可以在生产系统供电、厂区照明、办公和生活区域供电等领域增强对风光等可再生能源的利用。
在工艺结构、原料结构和能源结构的优化之外,能效提升和数智化能源管理系统也是钢铁企业低碳转型不可忽略的路径。
综合而言,长流程转短流程是钢铁行业当前最具减排潜力的路径,应当通过碳配额、电价等优惠政策和转型金融支持,力争在2030年将电炉钢占比提升至20%。在中远期,应加大在研发和示范上的投入,攻克氢冶金、绿氢制备以及CCUS的技术和成本壁垒,助推钢铁行业实现碳中和。
水泥生产的碳排放主要由三部分组成,一是电力消耗产生的间接排放,二是燃煤能源活动排放,三是工艺过程排放。其中电力消耗产生的间接排放占比很小,仅为5%左右;燃煤能源活动的排放占比达到30%以上,而工艺过程排放占比最高,接近65%。
目前水泥行业的两个突出问题,一是大部分生产线老旧,未能达到能效标杆水平;二是水泥熟料煅烧所消耗的能源90%以上来自燃煤,而燃料替代率不足1%。虽然工艺过程排放占比高,但受限于石灰石的传统原料体系,提升能效水平带来的减排空间相对有限。因此综合来看燃料替代的减排潜力更大,而淘汰落后产能、同时开展生产线节能技改的潜力次之。
行业专家预测,固废预处理和垃圾衍生燃料(RDF)生产技术将在未来10年内逐渐走向成熟与标准化。在资源综合利用税目录等政策手段和财政杠杆的作用下,预计2030年水泥行业替代燃料率可达到5%。如果转型金融加大在该领域的投入力度,这一比例可以更高。
在化解过剩产能方面,建议鼓励大型骨干水泥企业联合设立产业结构调整专项资金,通过以奖代补的方式促进过剩产能的退出,同时支持社会资本参与水泥企业并购重组,提升水泥产业集中度。
此外,在近期,可再生能源电力利用、智能化管理、优化原料结构、发展低碳水泥、以及水泥产品的精细化和集约化利用等路径,也将发挥辅助降碳作用。在远期,需要加强对太阳能光热煅烧、绿色氢能煅烧和CCUS等技术的研发和示范,推动水泥行业实现碳中和。
电解铝生产过程的碳排放由三部分组成,一是电解过程中电力消耗产生的间接排放,二是炭阳极消耗产生的CO₂直接排放,三是阳极效应产生的PFC(全氟碳)直接排放。其中电力消耗产生的间接排放,虽然随着电力结构的逐步优化呈微弱的下降趋势,但占比仍然达到84%左右。由于我国的电解铝生产工艺流程已达世界先进水平,电耗率的提升空间很小。因此,在产能产量持平的情况下,电解铝行业的减排本质上是电力的低碳化。
电解铝行业的电力来源包括自备电厂和外购电力两部分,其中自备电厂占比大于50%,并且全部是燃煤发电;外购电力中,煤电占比约17%。因此电解铝行业转型的优先路径一为通过利用厂区闲置空间建设可再生能源电源实现自备电厂的转型,二为促进产业向可再生能源丰富地区转移。由于电解铝生产需要稳定的电力输入,与风光等清洁能源的间歇性特点存在显著矛盾,因此目前水电丰富的地区,如云南,更受电解铝企业的欢迎。但由于水电也面临枯水季等挑战,也有大量的电解铝产能尝试向内蒙古等风光资源丰富地区转移。
需要指出的是,要加大电解铝行业对风光等清洁能源的使用,需要从电力输出端和输入端同时加大研发力度。在输出端,研发通过电解槽蓄能调峰技术,进行柔性调节,从而加大可再生能源消纳;而在输入端稳定可再生能源电力的供给,对电解铝行业的碳减排更加经济和有效。
此外,电解铝行业的低碳转型措施还包括严控产能产量和再生铝利用。以废铝为原料生产再生铝,其能耗仅为电解铝生产的5%,也非常值得转型金融的支持。
无论是传统煤化工还是现代煤化工,其碳排放都分为直接排放和间接排放两部分。直接排放由燃料排放和生产过程排放构成,间接排放来自外购电力和热力生产,其中间接排放的占比很小,在现代煤化工中仅占3.5%,燃料燃烧排放的占比超过30%,而工艺过程排放占比高于60%。在能耗双控制度下,作为原料的化石能源可以不纳入考核体系;但在碳双控制度下,无法回避工艺过程的碳排放问题。
从煤化工CO₂排放子行业构成来看,78.71%的碳排放集中在煤焦化、煤制合成氨、煤制甲醇、煤(甲醇)制烯烃上,碳排放量分别占行业总碳排放总量的16.58%、22.48%、16.25%、23.40%。
下面将以几个典型子行业为例,分析煤化工行业的低碳转型路径:
焦化行业的碳排放主要来源于自有燃煤锅炉煤炭燃烧、焦炉煤气燃烧和外购电力。由于焦化行业推行超低排放改造,一定程度上还会增加电耗。不过电力消费产生的间接排放可以通过可再生能源利用实现降碳,但回炉燃烧的焦炉煤气在经济、技术上缺乏成熟的清洁替代路径。
由于焦炭消费高度集中在钢铁行业,随着钢铁消费量下降和钢铁行业的转型,焦化行业的产能过剩局面可能会进一步加剧。因此焦化行业的转型重点首先是化解过剩产能以及提高优质产能占比,其次是提高绿电的使用比例,最后是对低碳节能技术的应用、对焦炉煤气利用方式的优化以及开展CCUS等技术的研发和示范。
全行业吨合成氨在全生命周期内排放约4.5吨CO₂,其中氢气生产过程中产生约1.8吨CO₂,合成氨生产过程中产生约0.5吨CO₂,终端产品消耗约产生2.2吨CO₂。终端产品消耗所产生的碳排放不可降低,但通过燃料替代和绿氢的使用可使合成氨的生产过程零碳化,也就是降低全生命周期51%的碳排放。
煤(甲醇)制烯烃的工艺流程包含了煤制甲醇的过程,分为煤气化、甲醇合成、合成气净化和甲醇制烯烃四个环节,其中煤气化和甲醇制烯烃是CO₂产生的主要环节。每生产1吨烯烃的碳排放约为10.6吨,其中直接排放占9.51吨,分别为工艺过程排放的6.33吨和热电排放的3.18吨。碳减排首先可以对用于热电生产的燃料进行替代,而工艺过程的减排难度较大,理论上可以通过绿氢耦合煤制甲醇实现近零排放。
燃料替代和绿氢耦合是大多数煤化工行业共通的转型路径,尤其是绿氢耦合已成为新建煤化工项目环评审批重点关注内容。利用绿氢替代灰氢制合成氨、甲醇、天然气、油品、乙二醇、乙醇等产品具有帮助煤化工行业实现大幅减排的潜力,但仍需不断优化工艺和降低经济成本。
根据各行业转型路径的减排潜力和技术成熟度,总结了转型金融的优先支持领域,其中近期的能源结构调整,包括燃料替代和电力结构的优化;产业结构的优化调整;以及中远期的绿氢示范应用在各行业都是优先度很高的关键转型措施。
但以上排序并未充分考虑各项措施的经济性、政策支持度、碳锁定风险等因素,更未考虑个体企业面临的实际情况。企业首先需要制定科学的转型目标,然后综合考虑上述因素,建立符合自身情况的决策框架(如多准则决策分析,Multi-Criteria Decision Analysis),选择差异化的转型策略。或可由行业主导,开发本行业的转型路径决策工具,供企业、金融机构、第三方共同参考。
实际上转型金融有两种常见的开展思路,一种与绿色金融相似,针对具体行业或转型措施编制目录,对募集资金的用途有所限制;一种基于减碳效果等原则进行认定,而不指定资金的用途。前者可以依托《绿色低碳转型产业指导目录》选择项目,较为直观。后者则对如何避免“假转型(transition washing)”和碳锁定风险提出了挑战。目前国际上虽然有一些碳锁定风险规避原则,但普遍缺乏明确的、可操作的标准或指引。
本文建议,在原则性认定方式下,应强制发行人披露转型目标和计划,并且鼓励发行人根据转型路径优先级决策框架,明确转型计划的实施步骤。在“碳双控”的制度下,还需进一步强制发行人制定与核心业务相关的碳排放绩效目标,使转型金融服务于真正的经济低碳转型。