半岛平台过去十年中，中国主要工业产品产量持续快速增长。电解铝产量增加了一倍以上，粗钢产量增长了近 60％ (Figure 4-11)。2018 年，中国生产了全球超过一半的水泥（57％）、粗钢（51％）、电解铝（56％） 和大量其他工业产品（例如氨产量占全球的三分之一以上）。2017 年，中国工业部门贡献了 GDP 总值的 41％，却消耗了中国终端能耗的 65％（NBS，2019 年），占能源相关 CO2 排放量的 68％（IEA，2019 年）。
中国的工业可持续发展面临多重挑战。现今，中国工业增长依然过分依赖资源和能源投入。单位工业增加值能耗是发达国家的 5 到 8 倍（ERI，2020 年）。 中国已成为世界上最大的铁矿石、原油、铝土矿甚至煤炭等大宗产品进口国和消费国（BP，2020 年）， 这导致中国越来越依赖海外资源，其经济安全风险不断上升。产能过剩是另一重大挑战，生产能力利用率低影响投资回报和资本收益，进而可能导致系统性风险。 作 为 SO2（90 ％）、NOx（69 ％） 和粉尘 （78％）等空气污染物的最大来源，工业部门在控制大气污染方面面临巨大压力（MEE，2018 年）。中国的工业已与全球供应链密不可分，2020 年新冠疫情大流行可能会削弱全球化并重塑全球供应链。由于中国工业产品占全球份额较大，疫情后的经济复苏计划若没有完善的政策和投资指导，可能加剧中国的工业产能过剩及结构性问题，使工业部门陷入低效和落后生产，增加转型难度。
国内方面，中国的全面现代化目标带来了持续的基础设施建设需求，预计短期内中国主要工业产品的需求仍将继续增长，并在未来保持强劲增长势头（图 4-12）。中国持续的城镇化进程带来新建和升级基础设施的巨大需求，对基础工业产品的需求将持续数十年。为了实现到 2050 年全面建成现代化强国的目标， 中国的工业增加值需要翻两番。按照传统的增长模式， 工业产值、能源消耗和碳排放量将增加近一倍。由于 未来需求结构变化的不确定性，无法预知中国未来工业发展的确切特征。但是从研究中确实可以得出一些有力见解。在相对快速达到峰值之后，预计对粗钢和水泥的需求将保持稳定，而对主要石化产品和电解铝的需求将继续增长。
► 碳排放需尽快达峰，到 2050 年实现在 2015 年基础上降低约 90%；
► 建设现代化工业体系，加速工业数字化进程， 对制造业进行结构调整；控制工业能源需求的总体规模并降低碳强度；
CO2排放量需尽快达峰，到2050年实现在2015 年基础上降低约90%。工业部门的低碳转型对于促进中国的高质量发展，维护经济、和能源安全，保护环境以及控制碳排放至关重要。此外，中国工业部门在全球生产、能源消费和排放中占比较大，在全球产业链中具有重要的地位，中国工业的低碳转型将重塑全球供应链。要实现 2060 年前碳中和的目标，必须快速减少工业部门的碳排放。工业部门尽快达峰将为 2030 年前全国达峰和限制 CO2 累计排放量奠定坚实基础（Lugovoy 等，2018 年； Zhou 等，2018 年； Liu 等，2019 年）。本报告采纳的全部 1.5℃情景下， 工业 CO2 的排放都将尽快达峰，并以年均约 2.5％至 3.2％的速度下降。在 2℃情景下，以年均约 1.8％至 2.7％的速度下降。到 2050 年，在 1.5℃情景下，工 业 CO2 排放量将比 2015 年减少 75％至 95％。
建设现代化工业体系，加速工业数字化进程，对制造业进行结构调整；控制工业能源需求的总体规模并降低碳强度。未来中国工业部门的现代化程度将决定工业能源需求的规模和特征。向高附加值产业转型以及由制造型工业向服务型工业转移，有助于降低能耗强度并控制能源需求。通过提供生产者服务，建设服务型制造业，优化和升级产业内部结构以及促进服务业发展，可以显著增加工业总产值的总附加值，快速降低碳强度。新一轮工业革命以智能、数字化和互联网为标志，深化信息与工业一体化，在工业领域部署新一代信息技术，包括云计算、大数据、区块链、 物联网（IoT）、5G 和其他新技术，可以系统化地提高生产力，并带来额外的节能效益。
通过能效提高、材料替代和循环经济等途径降低能源需求。工业部门可以采用的提高能效技术多种多样，比如高效发动机和热生产过程。向循环经济转型， 聚焦减少、再利用和回收材料，将与工业现代化一起， 产生不同的生产方式和材料替代，为提高效率提供机会。
模型情景反映了工业部门发展的多种可能性， 阐明了未来能源需求的不同水平。本报告采纳的所有 1.5℃情景均显示，无论减排路径以及总体减排水平有多大差异，到 2050 年能源需求必将降低。在某些情景中，2050 年工业终端能耗将在 2015 年基础上下降 2％至 11％。而其他情景则显示，工业终端能耗将在 2015 年基础上下降近 30％（27％至 28％）。不同模型间工业能源需求达峰时间也不尽相同，部分模型显示将尽快达峰，有一个模型显示最迟到 2030 年达到峰值。
全球市场持续增长的潜力、原料和资源可得性以及碳中和目标，不再支持传统中国工业的发展模式。为解决上述限制因素的影响，中国工业部门必须推行低碳转型，提高能效，优化能源结构，增加可循环材料使用，并在保持大规模产品和附加值前提下应用 CCUS、氢能和其他新技术。未来工业发展和工业产品市场要面临的不确定性因素很多，因此实现工业部门脱碳有多种路径可供选择，不同情景对各种路径分别做了说明。
PECE_LIU_2019 模型和 ERI- 工业模型的情景演示了不同措施对工业脱碳的相对贡献。在 PECE_ LIU_2019 模型中，从基准情景（即未采取特殊减排措施的情景）到 2°C 情景，53％的脱碳来自能源效率提高，32％来自能源结构的转变，4％来自产业结构调整，10％来自 CCUS。如果要达到 1.5°C 温控目标，需要进一步提高能效，改用氢能。氢能占额外脱碳量的 33%。ERI-工业模型以中国国家自主贡献目标作为基础情景。从国家自主贡献情景到 2°C 情景，减排同样来自工业结构、能效、能源结构、终端需求管 理和 CCUS 应用。从 2°C 情景到 1.5°C 情景，24% 的额外减排量来自 CCUS 的进一步应用，76％来自于氢能替代。两个模型情景都表明，CCUS 和氢能等低碳技术对于工业部门脱碳至关重要，但可能存在不同的脱碳组合形式。
工业部门脱碳将改变其用能的能源结构。在 2050 年实现 1.5°C 温控目标的情景下，工业部门终端能源结构在不同模型情景之间存在显著差异。例如， PECE_LIU_2019 模型中工业部门更依赖提高电气化水平替代化石能源。相反，在 MESSAGEix-GLOBIOM 模型情景中，生物能源等化石能源的替代能源则发挥更大作用。
通过数字化转型以及从化石燃料转向电力，持续提高工业电气化水平。本报告综合考虑的 1.5℃情景中，工业电气化率从 2015 年的 23％上升到 2050 年的 45％至 80％。工业部门电气化的实例包括：在钢铁生产中用电弧炉取代高炉 ，在大部分制造部门的低温加热过程中使用电力。
在工业过程和高温热生产中，以绿氢或生物质能替代化石燃料。在难以实现电气化的设备中加快推进绿氢（由零碳电力制取）和可持续生物质能作为新能源载体和原料，可显著减少排放。氢能有望成为高效、 清洁和灵活的二次能源，在工业部门深度脱碳中发挥重要作用。本报告 1.5℃情景中，氢能将占 2050 年终端能源的 3％至 18％，生物质能约占 5％。因此，开发绿氢生产和可持续生物质能生产示范项目，将绿氢和生物质能生产与石化、钢铁等部门应用结合至关重要。此举将推动必要的研发和示范，降低长期成本。
在产生高浓度CO2的设施中应用CCUS。中国拥有相对充裕的地质碳储存能力。CCUS 可以用于发电和产生高浓度 CO2 的工业设备，例如钢铁，水泥和化工。 应用 CCUS 可让工业部门保留一定的化石能源消耗， 以满足特定工业流程对高温热源和化石原料的需求， 且不会增加 CO2 排放量。CCUS 也可用于以生物能源为来源制氢的过程，从而实现负排放。
专栏4-14 为什么我们需要制订综合且跨部门的气候变化减缓策略和行动 ？ 可再生能源发电对中国工业原料和碳排放的影响
可再生能源遍布全球，预计可再生能源发电将成为中国脱碳战略的核心基石。然而，风电和光伏的建设、安装和维护会消耗大量的工业原料。风力涡轮机制造过程中消耗的主要工业原料是混凝土、 钢和铁。光伏组件需要镀锌铁、玻璃、铜和铝。研究（Wang 等，2020b）表明，为实现 2°C 温控目标， 2020-2050 年间，中国风力涡轮机的生产可能消耗 6.5 亿吨混凝土、1.7 亿吨钢和 4000 万吨铁。同一时期， 中国的光伏生产可能消耗 4 亿吨镀锌铁、3.4 亿吨玻璃、3.3 亿吨铜以及 1.7 亿吨铝。
原材料需求不断增加，必然要求相关工业部门采取减排措施。在 2°C 温控情景下，风电和光伏的大规模应用加大了对工业原料的需求，相应累计产生 CO2 排放量 66 亿吨，同期工业排放量增长 11％。 如果考虑工业部门自身的技术进步（图 2 中的 2°C+ 情景），上述工业原料的累计 CO2 排放量可能减少到 52 亿吨。研究发现，因风电和光伏大规模应用而增加的工业原料需求，不会影响 2°C 温控目标的可行性，但对 1.5°C 温控目标提出了更多挑战。
► 完善环境影响评价和能源技术评价的相关制度和标准，为限制高能耗工业投资提供指导，控制高耗能工业产能扩张；
“十四五”期间，工业部门将面临扩张冲动、 行业集中度低、产能过剩、高耗能产品占比过大、产品附加值低、能效低以及区域分布不均等多重压力。 “十四五”时期将是中国经济结构，特别是需求结构发生重大变化的时期。在适应总体经济发展趋势以及应对上述挑战的同时，中国工业部门也将获得升级转型的重要机遇。中国工业部门的低碳转型将全面提高工业全要素生产率（TFP），改变生产方式，培育新的商业模式，实现结构优化，并为长期高质量发展奠定坚实基础。
进一步消除产能过剩，提高集中度，优化工业结构，提高效率和创新能力。产能过剩是近期工业转型的最大挑战之一。为有效消除过剩产能，有必要改变 政府参与市场的方式，建立市场调节机制。在市场机制下，价格和生产要素的分配由企业竞争力决定，从 而达到消除落后产能的目的。还应建立“绿色准绳”， 在工业发展过程中综合考虑能效、环保、安全、质量和其他因素，达到消除过剩产能的目标。通过上述措施，“十四五”期间主要工业部门的整体产能利用率将提高 5％以上。
完善环境影响评价和能源技术评价的相关制度和标准，为限制高能耗工业投资提供指导，控制高耗能工业产能扩张。中国地域广阔，东部、中部和西部地区的经济发展水平各异，产业结构、产业布局和技术水平也不尽相同。高能耗工业对中西部地区仍然具有吸引力。因此，完善环境影响评价和能源技术评价的相关制度和标准至关重要，可以为限制高能耗工业投资提供指导，控制高耗能工业跨地区转移。在制定应对新冠疫情的经济复苏计划时，也有必要控制工业产能进一步扩张。解决产能过剩的最主要目标是， “十四五”期间主要工业部门总产能不再增加。
采取需求管理措施，控制工业产品产量，降低总能源需求。可采取下述措施，在不影响居民消费的前提下，显著减少原材料需求：减少拆除和重建行为， 将当前基础设施的寿命延长到 50 至 100 年；合理规划建筑总量；发展循环经济，增加资源的循环利用。 限制高耗能产品出口，也将降低对工业产品产量的需求。采取需求管理措施的目标是，到 2025 年之前粗钢和水泥等工业产品产量达到峰值，有效控制化学品和电解铝等工业产品的增长。“十四五”期间，建议对钢铁和水泥行业的 CO2 排放量设定上限，有效纳入中国统一的国家层面碳交易市场。
优先部署节能技术，控制工业部门的总能源需求。中国部分高耗能行业的能效水平处于领先地位，例如电解铝行业，但钢铁、水泥、乙烯、平板玻璃和烧碱等其他高耗能行业，国际先进的生产者单位产品能耗比中国低 10％至 30％（CCEEE，2019 年）。充分挖掘现有技术的节能潜力，是最具成本效益的减排方法。 “十四五”期间，利用现有技术以最优成本提高能效的机会很多。为最大限度挖掘近期节能潜力，有必要突出此项工作的重要性，克服困难和挑战，在重点能耗企业加快成熟技术和设备的应用：一是提高重点企业和产品的能效，从部分环节和个体节能到全过程和全系统节能；其次，促进锅炉、发动机和变压器等关键耗能设备的绿色升级和能效改进；最后，加快数字化和信息技术在节能领域的应用。目标是将整体工业能效提高 15％以上，多数工业能效指标在“十四五” 期间达到国际先进水平。
提高电气化水平，特别是替代煤炭的使用。提高电气化水平是工业现代化的内在要求。如果将电气化与电力行业脱碳有机结合，将对工业部门尽早达峰发 挥至关重要的作用。实现电气化需要采取多项措施， 包括促进工业方法创新，实现工业电气化与数字化和智能技术的协同发展；采用先进的用电生产工艺代替传统生产工艺，满足高规格产品生产需求；促进电热发展，通过电热泵提供低温热源；最后，完善市场机制，支持工业电气化，例如，根据工业企业的规模、 时间分布和用电效率，完善用电峰谷价格、差价和分级价格政策。目标是在“十四五”期间将整体工业电气化率提高约 5％。
将工业低碳转型与增长和发展目标相结合，有助于建立共识，克服障碍，帮助中国工业部门更好明确其在中国总体经济增长和发展战略中的地位。 要实现中国工业的低碳转型，必须将传统工业与智能、数字和网络技术、服务业深度融合并孕育新的工业子部门。工业部门在未来实现低碳转型，将更好地满足其他经济部门和人民对高质量工业产品的需求，促进中国整体经济的高质量发展。
低碳工业部门将更加依赖氢能和生物质能，从而减少对传统化石能源的依赖。高质量工业产品不断取得突破，城镇化进程中高标准基础设施的需求得以满足，基础设施的耐用年限和能效将大大提高。 工业部门的所有升级都将有助于改善整体能效、能源安全和环境保护。
此外，中国工业部门在全球生产、能源消耗和排放中占比较大，在全球供应链中具有重要的地位， 因此中国工业的低碳转型将重塑全球供应链，刺激全球工业的低碳转型。
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