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編者按
近零碳制造是一種基于海量智能化設(shè)備與數(shù)據(jù)資源以實現(xiàn)低碳生產(chǎn)的可持續(xù)制造模式，在降低產(chǎn)品耗能、碳排放及其他污染物方面具有突出潛力。在國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)、歐盟碳排放交易體系改革的雙重驅(qū)動下，我國制造業(yè)實施節(jié)能、減污、降碳協(xié)同增效，盡快實現(xiàn)低碳和零碳轉(zhuǎn)型，成為關(guān)注焦點(diǎn)和發(fā)展亟需。
中國工程院李立浧院士研究團(tuán)隊在中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2024年第1期發(fā)表《碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制下近零碳制造體系建設(shè)研究》一文。文章探討歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制對我國制造業(yè)的影響，基于此梳理近零碳制造體系的概念特征，闡述近零碳制造體系的核心內(nèi)容，提煉近零碳制造體系的技術(shù)發(fā)展方向，在理論層面探討未來我國碳市場構(gòu)建路徑，以期為深化制造業(yè)“雙碳”發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型建設(shè)研究提供參考。
一、前言
自第三次工業(yè)革命以來，人類活動產(chǎn)生過量碳排放并導(dǎo)致氣候顯著變化?！堵?lián)合國氣候變化框架公約》（1992年）等協(xié)議要求世界各國共同承擔(dān)溫室氣體減排責(zé)任。超過60個國家和地區(qū)提出了2050年前實現(xiàn)碳中和的發(fā)展目標(biāo)。尤其是歐盟，2005年率先建立全球最大的碳排放交易體系，2022年決議改革碳排放交易體系并于2023年5月正式發(fā)布碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制（CBAM）：對進(jìn)口商品征收碳稅，使歐盟產(chǎn)品支付的碳價格與進(jìn)口商品的碳價格趨同。美國、日本、英國等受此驅(qū)動開始制定本國的碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制，進(jìn)一步增強(qiáng)了碳關(guān)稅的國際性影響與可操作性，也使CBAM趨向于具有全球影響力、成為多邊或區(qū)域?qū)傩缘闹贫取Ｄ壳?，我國提出了碳達(dá)峰、碳中和（“雙碳”）戰(zhàn)略目標(biāo)，明確了建立健全“雙碳”標(biāo)準(zhǔn)計量體系，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)國際銜接等要求。多個省份也在推進(jìn)“雙碳”部署方面發(fā)布了地方性政策。與此同時，我國擁有世界上規(guī)模最大的制造業(yè)，在能耗管理、碳排放控制方面面臨較大壓力，也不可避免地受到CBAM等一系列國外機(jī)制的影響。
我國制造業(yè)進(jìn)行低碳轉(zhuǎn)型，是環(huán)境、資源、市場、國際責(zé)任等因素的綜合反映，經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。在國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)、國際碳排放交易體系的推動下，我國制造業(yè)正在有序開展零碳化轉(zhuǎn)型，涵蓋從上游零部件生產(chǎn)到下游應(yīng)用的全過程以及能源供應(yīng)。相應(yīng)地，我國制造業(yè)體系的低碳轉(zhuǎn)型路徑研究獲得了產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的較多關(guān)注，如基于新型工業(yè)化的內(nèi)涵提出相應(yīng)發(fā)展路徑，建立指標(biāo)體系并評估制造業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展兩方面的發(fā)展協(xié)調(diào)程度，探討制造業(yè)“雙碳”發(fā)展的邏輯與路徑以及相應(yīng)的理論框架，從各個層面研判碳中和目標(biāo)下我國制造業(yè)的發(fā)展路徑。也要注意到，在已有制造業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的研究中，以碳元素為脈絡(luò)、計及工程實踐可行性的路徑成果稀缺，對碳排放計量與交易等關(guān)鍵支撐因素的討論并未展開；企業(yè)、政府、第三方機(jī)構(gòu)等未就近零碳體系形成共識，低碳化轉(zhuǎn)型的著力點(diǎn)仍待明確。因此，受CBAM驅(qū)動的制造業(yè)近零碳化發(fā)展課題較為新穎、背景重大，需要開展深入探討。
近零碳制造是一種基于海量智能化設(shè)備與數(shù)據(jù)資源以實現(xiàn)低碳生產(chǎn)的可持續(xù)制造模式，在降低產(chǎn)品全生命周期耗能、碳排放及其他污染物方面具有突出潛力。文章圍繞我國近零碳制造體系建設(shè)課題，剖析CBAM對我國制造業(yè)的影響、近零碳制造體系的概念特征；從產(chǎn)品制造、電力供應(yīng)兩方面梳理近零碳制造體系的關(guān)鍵技術(shù)，探討近零碳制造體系的計量基礎(chǔ)、市場驅(qū)動力，進(jìn)而提出我國碳排放權(quán)交易市場（碳市場）構(gòu)建路徑以保障制造業(yè)轉(zhuǎn)型。從關(guān)鍵技術(shù)、計量基礎(chǔ)、市場驅(qū)動力3個層次出發(fā)，構(gòu)建近零碳制造體系的實踐方案，以為深化制造業(yè)“雙碳”發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型建設(shè)研究提供參考。
二、碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制對我國制造業(yè)的影響
歐盟提出CBAM，旨在彌補(bǔ)進(jìn)口產(chǎn)品原產(chǎn)國與歐盟之間存在的碳價差異，防止域內(nèi)高碳企業(yè)先向域外轉(zhuǎn)移再回移到內(nèi)部，從而削弱歐盟本土行業(yè)的綜合競爭力、碳減排政策成效。CBAM涵蓋鋼鐵、水泥、電力等高碳行業(yè)，分為3個實施階段來不斷擴(kuò)大覆蓋面（見表1）。目前，歐盟尚未詳細(xì)規(guī)定產(chǎn)品生產(chǎn)全流程中碳排放量的具體計算方式、直接排放范圍邊界等，需申報產(chǎn)品的碳排放量僅限于相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)加工過程（包括用電碳排放量、生產(chǎn)過程碳排放量），尚不涉及上 / 下游。直觀上，CBAM主要影響我國的能源和資源密集型行業(yè)，如鋼鐵和鋁行業(yè)，此類行業(yè)產(chǎn)品的碳排放主要來自電力供應(yīng)的傳遞，隨著CBAM覆蓋范圍的逐步擴(kuò)大將面臨較為顯著的碳稅成本壓力；為新能源制造業(yè)及其上 / 下游產(chǎn)業(yè)提供了更好的發(fā)展機(jī)遇。然而，其他制造業(yè)將面臨趨緊的碳排放約束，需要加快推進(jìn)制造業(yè)近零碳化轉(zhuǎn)型，引導(dǎo)國內(nèi)相關(guān)主體共建綠色制造生態(tài)。
表1 CBAM的主要內(nèi)容
（一）擇機(jī)擴(kuò)建清潔能源制造產(chǎn)業(yè)
CBAM推高了各地的碳排放成本，將帶動各地鋼鐵、化工等高碳行業(yè)擴(kuò)大對新能源設(shè)備的需求。我國在可再生電力，綠氫，碳捕集、利用與封存（CCUS）等領(lǐng)域具有技術(shù)和市場規(guī)模的雙重優(yōu)勢，在風(fēng)電、光伏發(fā)電、動力電池等裝備方向更是擁有產(chǎn)業(yè)鏈的主導(dǎo)地位。從長期視角看，CBAM有利于我國能源轉(zhuǎn)型領(lǐng)域的投資和對外貿(mào)易，可推動相關(guān)細(xì)分制造業(yè)的發(fā)展，重點(diǎn)建設(shè)清潔能源制造產(chǎn)業(yè)，充分把握新市場形勢下的國際合作機(jī)遇。
（二）以近零碳技術(shù)推動高碳排放制造業(yè)的近零碳轉(zhuǎn)型
CBAM于2023年啟動試運(yùn)行，到2034年轉(zhuǎn)入全面運(yùn)行，這一階段與我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型時期基本重疊。我國需著力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)、新興產(chǎn)業(yè)，突破生態(tài)碳匯、碳捕集等負(fù)碳技術(shù)并擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。高碳排放行業(yè)積極使用綠電、加強(qiáng)近零碳產(chǎn)品研發(fā)、升級工藝裝備，踐行“優(yōu)質(zhì)減量”的發(fā)展道路。企業(yè)層面提高碳排放核算能力，掌握CBAM政策內(nèi)容并熟悉證書購買等操作。
（三）加強(qiáng)碳市場建設(shè)力度與制造業(yè)應(yīng)用效能
制造業(yè)與碳計量方法、碳市場聯(lián)系密切：制造業(yè)采用低碳技術(shù)以減少碳排放，應(yīng)用碳計量方法以掌握和管理碳排放，參與碳市場交易以實現(xiàn)減排目標(biāo)并獲得收益激勵。這種密切聯(lián)系推動了制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，有利于實現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)，可以認(rèn)為碳市場對制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型起到關(guān)鍵性的驅(qū)動作用。
高質(zhì)量建設(shè)全國碳市場，銜接國內(nèi)外碳交易機(jī)制，完善碳排放計量與監(jiān)測系統(tǒng)，為在制造業(yè)中的全面推廣應(yīng)用筑牢基礎(chǔ)能力。從直接影響來看，國內(nèi)碳排放權(quán)交易政策引導(dǎo)企業(yè)自發(fā)開展綠色轉(zhuǎn)型；從間接影響來看，在CBAM背景下，企業(yè)可通過國家的碳排放權(quán)交易政策來獲得一定額度的出口產(chǎn)品碳稅豁免，進(jìn)而降低企業(yè)的碳排放成本。
然而在我國，目前全國碳市場的覆蓋范圍不完整（尚未全面納入高碳行業(yè)），加之國內(nèi)碳價與歐盟差距較大，已承擔(dān)國內(nèi)碳成本的企業(yè)仍需購買CBAM證書以彌補(bǔ)差價；碳排放計量與監(jiān)測系統(tǒng)仍不夠成熟，短期內(nèi)無法為碳市場運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。因此，我國亟需完善碳排放交易體系，擴(kuò)大碳市場覆蓋面，充分激發(fā)碳市場活力；加強(qiáng)碳排放數(shù)據(jù)的監(jiān)測、報送與核查能力，推動國內(nèi)碳市場項目與海外項目互認(rèn)，從而提高我國碳價的國際市場認(rèn)可度。
三、近零碳制造體系的概念特征
（一）近零碳制造的內(nèi)涵
近零碳制造體系以促進(jìn)制造業(yè)綠色發(fā)展為目標(biāo)，涵蓋近零碳制造技術(shù)、碳排放計量系統(tǒng)、碳市場等主要內(nèi)容。強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品制造全生命周期中（原材獲取、能源使用、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)與裝配）實現(xiàn)近零碳化，側(cè)重開展全生命周期中的碳排放減量及控制，以碳效率提升為直接目標(biāo)，深度融合產(chǎn)業(yè)價值鏈、供應(yīng)鏈、碳排放鏈。
制造業(yè)碳排放源涉及原材料生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)冗^程產(chǎn)生的碳排放，生產(chǎn)耗能關(guān)聯(lián)的碳排放，制造生產(chǎn)鏈條中的全部碳排放；以數(shù)字化、智能化為驅(qū)動力，為近零碳生產(chǎn)提供新要素并改善技術(shù)效率，變革制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過程、組織方式、業(yè)務(wù)模式。
（二）近零碳制造體系的發(fā)展要素
當(dāng)前，我國制造業(yè)步入了平穩(wěn)發(fā)展階段，但智能制造水平整體不高，轉(zhuǎn)型升級需要一定周期。制造業(yè)轉(zhuǎn)型、近零碳制造業(yè)發(fā)展應(yīng)是全方位的：把握“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)實施節(jié)奏，推動制造業(yè)積極實施綠色轉(zhuǎn)型；通過碳排放權(quán)交易政策引導(dǎo)企業(yè)轉(zhuǎn)型，以精確的碳排放計量與監(jiān)測來推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的健康運(yùn)行；研發(fā)和推廣高效低成本的綠色創(chuàng)新技術(shù)，從外部環(huán)境、內(nèi)部技術(shù)層面出發(fā)，為高耗能、高碳排放類制造企業(yè)提供良好的轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)。
近零碳制造體系的發(fā)展要素主要分為關(guān)鍵技術(shù)、計量基礎(chǔ)、市場驅(qū)動力3個層面。首先，以近零碳關(guān)鍵技術(shù)為核心，從制造業(yè)生產(chǎn)低碳化、能源或電力供應(yīng)脫碳兩方面進(jìn)行節(jié)能降碳。其次，以碳排放精細(xì)化計量與監(jiān)測為基礎(chǔ)，通過產(chǎn)品制造、電力系統(tǒng)兩方面實現(xiàn)“源網(wǎng)荷”碳排放量的可測量與可核實。在制造業(yè)參與碳市場的背景下，準(zhǔn)確開展碳計量是確保企業(yè)在碳市場中合法性和可信度的前提。最后，以碳市場協(xié)同發(fā)展為驅(qū)動力，擴(kuò)大我國碳市場覆蓋范圍、完善與國際碳市場銜接機(jī)制，支持制造業(yè)以近零碳排放為目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級。
四、近零碳制造體系的關(guān)鍵技術(shù)
近零碳技術(shù)創(chuàng)新是我國制造業(yè)在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容。支撐我國實現(xiàn)碳中和的技術(shù)體系主要有CO2凈零排放技術(shù)、非CO2溫室氣體減排技術(shù)，其中前者細(xì)分為零碳電力系統(tǒng)、低碳 / 零碳化終端用能系統(tǒng)、CO2負(fù)排放技術(shù)。為此，面向制造業(yè)從“源”到“荷”的全面綠色轉(zhuǎn)型需求，主要從產(chǎn)品制造近零碳技術(shù)（含零碳化終端和CO2負(fù)排放技術(shù)）、電力供應(yīng)近零碳技術(shù)兩方面出發(fā)，梳理制造業(yè)實現(xiàn)近零碳化的關(guān)鍵技術(shù)。
（一）產(chǎn)品制造近零碳技術(shù)
近零碳制造技術(shù)分布于產(chǎn)品制造的全過程。重點(diǎn)面向產(chǎn)品制造，以數(shù)字化、智能化為主攻方向，從產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)備運(yùn)行、碳排放資源利用、碳排放監(jiān)測、碳稅管理五方面開展現(xiàn)狀剖析，以全面覆蓋制造流程的近零碳場景。
1. 產(chǎn)品近零碳規(guī)劃技術(shù)
產(chǎn)品近零碳規(guī)劃指在產(chǎn)品設(shè)計過程中，考慮質(zhì)量、功能等基礎(chǔ)屬性，進(jìn)一步將低碳性能引入產(chǎn)品的全生命周期，通過設(shè)計優(yōu)化獲得低碳方案，優(yōu)選低碳材料及制造工藝，使產(chǎn)品使用過程保持低能耗、低污染以及可進(jìn)行回收與再制造。已有研究將產(chǎn)品碳足跡評估法引入了產(chǎn)品設(shè)計及規(guī)劃過程，在產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)中集成了碳排放數(shù)據(jù)，如提出基于碳足跡特征的低碳概念設(shè)計產(chǎn)品模型及其集成建模方法，運(yùn)用碳足跡特征建立設(shè)計結(jié)構(gòu)模型以分析產(chǎn)品隱含的碳足跡信息。
2. 設(shè)備近零碳運(yùn)行技術(shù)
在制造業(yè)運(yùn)行的近零碳化方面，選擇可顯著降低制造過程碳排放的設(shè)備運(yùn)行方式是關(guān)鍵，相關(guān)研究主要包括：基于數(shù)字化、智能化生產(chǎn)調(diào)度的系統(tǒng)層面優(yōu)化，基于工藝參數(shù)的設(shè)備層面優(yōu)化。針對具有低碳排放約束的柔性作業(yè)車間調(diào)度問題，建立了最小完工時間、機(jī)器總工作量、機(jī)器碳排放的數(shù)學(xué)模型。綜合優(yōu)化工件的機(jī)器配置、工藝路線等，形成了可降低制造過程碳排放的多目標(biāo)工藝規(guī)劃與調(diào)度集成優(yōu)化模型。關(guān)注制造車間的碳效率，建立兩階段動態(tài)調(diào)度模型，形成制造車間層面碳效率的動態(tài)評估與優(yōu)化能力。此外，通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備互聯(lián)互通，針對系統(tǒng)與設(shè)備的總耗能、碳排放量均最小的優(yōu)化目標(biāo)，運(yùn)用全局優(yōu)化算法并基于當(dāng)前負(fù)荷條件獲得相應(yīng)運(yùn)行參數(shù)，實現(xiàn)主動式節(jié)能減排效果。
3. 碳排放數(shù)字化監(jiān)測技術(shù)
制造系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化漸成趨勢，獲得的碳源、碳耗、碳排放等碳數(shù)據(jù)為實施制造過程碳排放的監(jiān)測與可視化提供了基礎(chǔ)條件，成為近零碳轉(zhuǎn)型方案設(shè)計及優(yōu)化的判斷依據(jù)。監(jiān)測制造過程的碳排放，主要涉及碳數(shù)據(jù)采集、碳排放狀態(tài)評估、數(shù)字驅(qū)動的近零碳優(yōu)化決策等環(huán)節(jié)。目前，能效監(jiān)測與管理系統(tǒng)已在機(jī)床加工、汽車制造等制造業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)充功能后有望形成碳排放數(shù)字化監(jiān)測能力。例如，集成應(yīng)用生產(chǎn)全環(huán)節(jié)的碳排放性能評價模型及指標(biāo)，實現(xiàn)制造過程碳排放的動態(tài)核算與實時監(jiān)測；休哈特控制圖和指數(shù)加權(quán)移動平均的組合方法，在監(jiān)測工業(yè)碳排放方面具有良好的適用性。
4. 碳排放資源化利用技術(shù)
CO2資源化利用是CCUS技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，以制備高附加值化工產(chǎn)品的原料居多，如制作低碳烴、高分子聚合物等有機(jī)化工產(chǎn)品，通過電化學(xué)方法將CO2轉(zhuǎn)化為碳納米材料。微藻固碳、CO2氣肥技術(shù)等生物利用方式，在種植業(yè)中也可發(fā)揮積極作用。然而，我國正在快速發(fā)展的CCUS項目經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性較弱，與碳利用存在脫節(jié)。未來碳領(lǐng)域的重點(diǎn)任務(wù)是拓寬CO2資源化利用途徑，引入碳轉(zhuǎn)化量、轉(zhuǎn)化能耗、轉(zhuǎn)化投資、轉(zhuǎn)化價值、轉(zhuǎn)化利潤等指標(biāo)來全面考察制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和綜合收益，拓展CO2化工利用，CO2轉(zhuǎn)化為碳基新材料、人工生物合成、油氣行業(yè)高附加值產(chǎn)品等碳排放資源利用新方向。
5. 智能化碳稅管理技術(shù)
制造企業(yè)的碳稅管理需覆蓋碳核查、碳交易、碳履約、碳監(jiān)測等內(nèi)容，核心在于以降碳計劃驅(qū)動企業(yè)高效綠色運(yùn)行。我國大部分制造企業(yè)在運(yùn)營管理中沒有開展碳排放核查及監(jiān)測，企業(yè)內(nèi)部存在較大的碳成本調(diào)節(jié)空間。構(gòu)建企業(yè)碳稅管理系統(tǒng)，開發(fā)碳數(shù)據(jù)驅(qū)動、碳指標(biāo)管理、碳績效評價等應(yīng)用功能，是閉環(huán)制造企業(yè)近零碳化工作的關(guān)鍵內(nèi)容。基于數(shù)字和智能技術(shù)構(gòu)建碳稅管理平臺，配置數(shù)據(jù)處理、分析預(yù)測、智能決策等手段，支持稅務(wù)數(shù)據(jù)錄入規(guī)范化、稅務(wù)稽查流程實時化、碳稅征管流程智能化，以此驅(qū)動制造企業(yè)碳稅管理的規(guī)范化運(yùn)行。
（二）電力供應(yīng)近零碳技術(shù)
制造業(yè)生產(chǎn)過程的電力消耗是碳排放的主要來源之一。制造業(yè)又是電力部門的主要用電領(lǐng)域，電力部門的發(fā)展和供給能力直接影響制造業(yè)的生產(chǎn)效率及成本。電力部門產(chǎn)生的碳排放量約占我國總量的50%，是推動全社會碳減排、支撐經(jīng)濟(jì)近零碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵部門。然而，我國以煤電為主的能源供給結(jié)構(gòu)仍將持續(xù)一段時期，可再生能源消費(fèi)占比相對不高且可靠替代能力尚未形成。為此，主要從源側(cè)轉(zhuǎn)型、網(wǎng)側(cè)計量、荷側(cè)互動、儲側(cè)靈活、舊設(shè)備脫碳五方面出發(fā)，構(gòu)建多元、綠色的電源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，“源儲荷網(wǎng)”互動的高能效生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，才能支撐能源供應(yīng)近零碳化轉(zhuǎn)型。
1. 源側(cè)轉(zhuǎn)型
推動新能源的開發(fā)建設(shè)，包括風(fēng)電、光伏發(fā)電、氫能、生物質(zhì)能發(fā)電、核能等類型。以風(fēng)電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源供電發(fā)展較為成熟，其發(fā)電模式與應(yīng)用場景也處于持續(xù)革新狀態(tài)。氫能有望與電力并重，成為世界能源科技新的重點(diǎn)競爭方向。擴(kuò)大化工領(lǐng)域中的用氫規(guī)模，發(fā)展綠氫化工技術(shù)，以綠氫替代化石燃料制氫來生產(chǎn)氨、醇等化學(xué)品，促進(jìn)新能源消納并降低化工行業(yè)碳排放強(qiáng)度。
2. 網(wǎng)側(cè)計量
鑒于大量強(qiáng)隨機(jī)性和不確定性的新能源接入后的影響，重點(diǎn)關(guān)注高比例新能源并網(wǎng)支撐技術(shù)、新型電能傳輸技術(shù)、新型電網(wǎng)保護(hù)與安全防御技術(shù)。碳排放追蹤是實現(xiàn)電力系統(tǒng)中精準(zhǔn)碳排放計量的核心環(huán)節(jié)，有助于引導(dǎo)碳計量終端研發(fā)，合理分?jǐn)偂霸淳W(wǎng)荷”各環(huán)節(jié)的碳排放責(zé)任，因而發(fā)展碳排放追蹤技術(shù)是推進(jìn)脫碳的重要支撐。
3. 荷側(cè)互動
發(fā)展交通領(lǐng)域新能源、氫燃料電池汽車，推動智能車網(wǎng)雙向互動。建設(shè)虛擬電廠與智能化需求響應(yīng)系統(tǒng)平臺，推動需求響應(yīng)參與電力市場，考慮輔助服務(wù)參與電力現(xiàn)貨市場。在建筑、交通等重點(diǎn)領(lǐng)域構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲”一體化發(fā)展模式，建設(shè)可再生能源一體化示范基地。
4. 儲側(cè)靈活
發(fā)展“源網(wǎng)荷”各側(cè)的新型儲能應(yīng)用，支持建設(shè)獨(dú)立儲能電站、新能源項目租賃容量等方式，深化市場引導(dǎo)并統(tǒng)一實施規(guī)劃管理。完善儲能參與電力現(xiàn)貨市場的規(guī)則，增加儲能可參與的電力市場服務(wù)種類，以市場化形式提升儲能收益。
5. 舊設(shè)備脫碳
改造傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備，發(fā)展能源脫碳技術(shù)。合理布局新能源高效火電，開展煤電靈活性改造、抽汽蓄熱改造、煤電超低排放改造、節(jié)能改造、供熱改造。發(fā)展發(fā)電環(huán)節(jié)的CCUS技術(shù)，推動生物能源技術(shù)研發(fā)，穩(wěn)步擴(kuò)大生物質(zhì)加裝碳捕集與封存、生物碳去除溫室氣體的應(yīng)用規(guī)模。
五、近零碳制造體系的計量基礎(chǔ)
對于制造業(yè)而言，碳計量方法在衡量并評估其產(chǎn)生的溫室氣體排放量方面至關(guān)重要。對制造業(yè)企業(yè)的能源消耗、原材料使用、廢物處理環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和監(jiān)測，能夠確定企業(yè)的碳足跡。制造業(yè)企業(yè)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，科學(xué)制定碳減排進(jìn)度，精準(zhǔn)實施碳減排措施。開展近零碳化制造，基礎(chǔ)在于碳排放計量的可測性、碳排放核算的準(zhǔn)確性。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）提出的“可測量、可報告、可核實”原則是國際公認(rèn)的碳計量原則。目前，我國碳排放核算的統(tǒng)計基礎(chǔ)不夠完善，能源消費(fèi)量、碳排放因子等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的統(tǒng)計口徑也不一致。
（一）產(chǎn)品制造碳排放計量與監(jiān)測
產(chǎn)品碳排放核算是開展降碳優(yōu)化、實施近零碳技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，較多采用的有生命周期法、投入產(chǎn)出法、混合生命周期法、排放因子法等。為了規(guī)范低碳認(rèn)證，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）等機(jī)構(gòu)發(fā)布了多項碳排放核算與產(chǎn)品碳足跡評價標(biāo)準(zhǔn)（見表2）。在實際生產(chǎn)中，得益于信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化、智能化使碳排放的動態(tài)監(jiān)測成為可能，相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)可直接或間接地支持產(chǎn)品生產(chǎn)全過程中的碳排放分析。建模產(chǎn)品生產(chǎn)、設(shè)備運(yùn)行等環(huán)節(jié)與碳排放量之間的關(guān)系，基于模型進(jìn)行碳排放計算與結(jié)果校正，從而實現(xiàn)碳排放的動態(tài)及可視化監(jiān)控。在監(jiān)管層面，可基于行業(yè)主管部門認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)計量設(shè)施和監(jiān)測設(shè)備，測量廢水或廢氣排放的參數(shù)，以為增強(qiáng)碳市場的交易公平性提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
表2 碳排放核算與產(chǎn)品碳足跡評價的主要標(biāo)準(zhǔn)
（二）電力系統(tǒng)碳計量與監(jiān)測
1. 電力系統(tǒng)碳排放計量方法及場景
電力系統(tǒng)碳排放的精準(zhǔn)計量與分析能力是挖掘碳減排潛力的關(guān)鍵內(nèi)容。電力系統(tǒng)碳計量旨在厘清發(fā)、輸、配、用側(cè)的碳排放分?jǐn)傄?guī)律，明確用戶的碳排放責(zé)任。這是實現(xiàn)碳市場公平交易的基礎(chǔ)。主要的電力系統(tǒng)碳排放計量方法如表3所示。也要注意到，碳排放計量還還沒有統(tǒng)一的方法和評價標(biāo)準(zhǔn)，在碳排放體系互認(rèn)、碳市場交易中存在相應(yīng)的壁壘；足夠準(zhǔn)確的碳排放數(shù)據(jù)，可以促進(jìn)全社會監(jiān)測與管理碳排放，進(jìn)而完善碳交易體系。
表3 主要的電力系統(tǒng)碳排放計量方法
電力系統(tǒng)中的碳排放計量場景主要有三方面。① 在源側(cè)，國內(nèi)多數(shù)發(fā)電企業(yè)在例行管理中沒有進(jìn)行碳排放計量，難以遵循權(quán)責(zé)發(fā)生制原則進(jìn)行碳排放成本的有效劃分，也沒有形成完善的信息披露制度，加大了實施碳排放監(jiān)管的難度。② 在網(wǎng)側(cè)，主要通過電網(wǎng)所在區(qū)域的電力碳排放因子進(jìn)行碳排放計量，但因子更新頻率低、核算范圍不精確；隨著新能源的進(jìn)一步發(fā)展、區(qū)域使用新能源發(fā)電比例的分化，統(tǒng)一且固定的碳排放因子不再滿足電力系統(tǒng)碳排放的精準(zhǔn)計量需求。③ 在荷側(cè)，各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、企業(yè)規(guī)模差異性較大，導(dǎo)致碳排放的核算標(biāo)準(zhǔn)難以確定，也未與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌；用戶的能動性較大，其活動水平數(shù)據(jù)難以獲得。因此，隨著電力系統(tǒng)智能化、數(shù)字化以及碳排放計量的發(fā)展，圍繞發(fā)、輸、配、用電側(cè)的全環(huán)節(jié)碳足跡將進(jìn)一步透明化和精準(zhǔn)化，有助于引導(dǎo)電力系統(tǒng)上、下游協(xié)同降碳。
2. 電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)碳計量理論
電力系統(tǒng)碳排放流可視為虛擬的網(wǎng)絡(luò)流，將電力系統(tǒng)碳排放責(zé)任隨著能源流動從源側(cè)傳導(dǎo)至荷側(cè)，表現(xiàn)為碳排放流依附于電力潮流且隨潮流移動。電力系統(tǒng)中的碳足跡將近似可視化并進(jìn)行計量。
在發(fā)電側(cè)，通過連續(xù)監(jiān)測法、物料平衡法等，監(jiān)測發(fā)電的直接碳排放量。在源、荷側(cè)的碳排放計量中，節(jié)點(diǎn)碳排放因子由接入該節(jié)點(diǎn)的發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的碳排放流、從其他節(jié)點(diǎn)流入該節(jié)點(diǎn)的碳排放流共同決定，再由若干虛擬變量來實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)碳流的可視化?？紤]到區(qū)域之間存在綠電占比、經(jīng)濟(jì)性的差異，在實際碳計量標(biāo)準(zhǔn)中可采集油、氣、電等能源數(shù)據(jù)，通過區(qū)域內(nèi)用戶在不同時間段消納電量構(gòu)成的不同、反映不同時間段內(nèi)用戶用電行為產(chǎn)生碳排放的差異性，確定“動態(tài)碳排放因子”。
通過源側(cè)直接測量、網(wǎng)側(cè)碳流追蹤、荷側(cè)間接測量，再根據(jù)各個時段的發(fā)電與系統(tǒng)潮流信息進(jìn)行碳排放流計算，得到逐個時段動態(tài)變化的電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)碳信息，如節(jié)點(diǎn)碳排放因子、線路碳流信息、發(fā)電碳排放信息等。
3. 電力系統(tǒng)碳流計量系統(tǒng)
基于電力系統(tǒng)碳計量理論，改造電力系統(tǒng)已有的電力高級量測體系以形成智能碳表，據(jù)此實現(xiàn)電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)碳計量。輸電網(wǎng)具備相對完善的電氣高級量測體系，可基于狀態(tài)估計信息，在電碳平臺上完成相應(yīng)的碳排放追蹤。對于配電網(wǎng)、用電側(cè)沒有狀態(tài)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，可通過碳表之間“通信”，進(jìn)行碳排放因子、碳流率等計量的插補(bǔ)迭代處理，據(jù)此實現(xiàn)碳排放流的分布式計算。
制造業(yè)企業(yè)基于碳計量方法獲取準(zhǔn)確的碳數(shù)據(jù)，為制定碳減排行動提供科學(xué)依據(jù)，這一需求也推動了碳計量方法的發(fā)展和完善。結(jié)合產(chǎn)品制造、電力系統(tǒng)的碳排放計量系統(tǒng)，可測量并核實制造業(yè)碳流從源、網(wǎng)到荷側(cè)的排放足跡，從而理清大部分碳排放的分?jǐn)傌?zé)任，反饋與計量方法精確度相關(guān)的校驗信息。
六、近零碳制造體系的市場驅(qū)動力
碳排放權(quán)交易指在法定碳排放額度內(nèi)，市場主體通過交易獲得利益或碳排放權(quán)力。通過參與碳交易市場，制造業(yè)企業(yè)可以更快實現(xiàn)碳減排目標(biāo)，更好改善環(huán)境表現(xiàn)，合理獲得收益激勵。碳市場為碳計量方法提供了發(fā)展?fàn)恳蛻?yīng)用場景，有助于制造業(yè)企業(yè)增強(qiáng)對自身碳排放情況的認(rèn)知和管理能力。高質(zhì)量建設(shè)碳市場，是利用市場機(jī)制控制溫室氣體排放、推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級、提高新能源用電占比、實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要政策工具，可滿足各類型企業(yè)參與碳市場的需求；通過參與國家的碳排放權(quán)交易政策豁免一定的（出口產(chǎn)品到歐盟的）碳稅，合理降低碳排放成本。以碳市場為驅(qū)動力支持制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，需要完善碳排放交易體系，補(bǔ)充建設(shè)區(qū)域碳市場，完善區(qū)域與全國、國內(nèi)與國際碳市場的銜接機(jī)制。
（一）國內(nèi)外碳市場運(yùn)作分析
1. 國外典型碳市場運(yùn)作分析
社會生產(chǎn)綠色轉(zhuǎn)型已成為可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，國際碳市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。已有多個碳排放權(quán)交易系統(tǒng)正在運(yùn)行，但分配方式、參與規(guī)則、交易品種等存在差異性（見表4）。國際碳市場的發(fā)展歷程具有共性：市場覆蓋范圍階段性擴(kuò)大，多以電力行業(yè)為基礎(chǔ)，逐漸延伸到交通、建筑、化工等高碳排放行業(yè)；基本采取碳配額總量控制模式，逐步減少免費(fèi)配額的發(fā)放比例，同步提高拍賣配額的分配比例；通過監(jiān)測 ? 報告 ? 核查機(jī)制明確參與各方權(quán)責(zé)，碳排放計量數(shù)據(jù)具有良好的準(zhǔn)確性和可靠性，確保交易合規(guī)性以及參與主體順利履約；涉及金融的碳交易被納入金融監(jiān)管范圍，不履約企業(yè)面臨高額的罰款，以此控制風(fēng)險和明晰懲罰。
表4 全球代表性的碳排放交易體系
2. 國內(nèi)試點(diǎn)碳市場運(yùn)作分析
2011年，北京、天津、上海、重慶、湖北、廣東、深圳等地正式開展碳排放權(quán)交易試點(diǎn)工作。目前，13個試點(diǎn)市場的交易總量為8.71×108 t CO2、130.6億元?！度珖寂欧艡?quán)交易市場建設(shè)方案（發(fā)電行業(yè)）》（2017年）等全國以及其他地方性政策文件相繼發(fā)布，形成了我國碳排放權(quán)交易制度框架，提高了企業(yè)減排意識和能力水平。然而，很多地方仍未建立區(qū)域性碳市場，全國市場與區(qū)域性市場的銜接也不夠順暢，使我國各類碳市場建設(shè)整體處于起步階段。
當(dāng)前，全國統(tǒng)一碳市場的覆蓋行業(yè)只有電力行業(yè)，交易品種僅有碳排放配額（碳配額），而區(qū)域性碳市場更顯狹小，保障各級碳市場合理銜接和運(yùn)行的全國性機(jī)制缺失，難以開展全國性的統(tǒng)一交易。碳配額以免費(fèi)分配方式為主，盡管有利于更多主體自愿參與碳市場交易，降低參與主體在綠色轉(zhuǎn)型階段的碳減排壓力，但缺少市場層面的刺激作用，使企業(yè)的碳減排成效難以顯現(xiàn)。
從二級碳市場的運(yùn)營角度看，目前國內(nèi)碳價普遍不高，相應(yīng)碳配額的價格遠(yuǎn)低于歐盟價格。在實施CBAM的背景下，國內(nèi)外顯著的碳價差異不利于（主要進(jìn)行出口貿(mào)易的）國內(nèi)企業(yè)應(yīng)對多邊碳稅的成本風(fēng)險。我國的碳配額分配較為寬松，供大于求的情況導(dǎo)致市場上的流動性整體不足；市場參與主體主要為少量高耗能、高碳排放類企業(yè)，可交易品種少、可交易區(qū)域小，直接限制了國內(nèi)碳市場的活力。
我國仍未形成通用性高、操作性強(qiáng)的碳排放計量與核查體系，統(tǒng)計和核算碳排放的技術(shù)能力有待提升。制造業(yè)企業(yè)不重視碳排放計量工作，在線監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用滯后，主管部門難以執(zhí)行精細(xì)化的碳排放稽查，第三方核查機(jī)構(gòu)的能力水平良莠不齊。碳市場的主體參數(shù)、碳排放實際數(shù)據(jù)等信息不夠透明，不利于市場主體投資決策。
（二）未來我國碳市場構(gòu)建路徑
1. 市場主體覆蓋范圍
歐盟、美國加利福尼亞州、新西蘭等碳排放交易體系的行業(yè)覆蓋面差異很大，但都表現(xiàn)出逐步擴(kuò)大覆蓋面的發(fā)展趨勢（見表6）。需要綜合考慮企業(yè)成本、行業(yè)競爭力、區(qū)域性發(fā)展背景及規(guī)劃等，合理確定我國碳市場覆蓋的行業(yè)范圍；適宜的做法是在初始階段合理界定，然后隨著時間推移逐漸擴(kuò)大。能源密集型重工業(yè)，如電力、化工、石化、造紙、鋼鐵、熱力及熱電聯(lián)產(chǎn)、有色金屬和其他金屬制品等，碳排放量合計占我國總量的70%以上，是應(yīng)優(yōu)先考慮的重點(diǎn)行業(yè)。
表5 碳排放市場交易體系所覆蓋行業(yè)
2. 碳排放總量設(shè)定
在確定碳市場的行業(yè)覆蓋范圍、企業(yè)門檻后，責(zé)任部門依據(jù)行業(yè)實際情況或歷史碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行碳配額總量設(shè)定。碳配額總量設(shè)定可采用歷史總量法、基準(zhǔn)法：根據(jù)前者設(shè)定碳配額總量，可以降低行業(yè)或企業(yè)的入市門檻，促進(jìn)更廣泛主體參與市場交易；根據(jù)后者設(shè)定碳配額總量，可以激勵工業(yè)部門轉(zhuǎn)型升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整，支持供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。在我國的試點(diǎn)碳市場中，以歷史總量法為設(shè)定依據(jù)的北京、上海碳市場，取得了良好的碳減排效果。
不同地區(qū)在不同碳配額分配方式下的減排效果具有差異性，我國碳市場的碳配額設(shè)定需要關(guān)注兩方面。一是采取“總量控制、自上而下”的策略。從歐盟碳市場的經(jīng)驗看，第一、第二階段因總量設(shè)定過于寬松而導(dǎo)致碳排放權(quán)過剩。碳交易體系主管部門兼顧國家碳減排目標(biāo)、行業(yè)或企業(yè)的承受能力，合理確定碳排放權(quán)總量再進(jìn)行各行業(yè)分配，能夠充分協(xié)調(diào)交易主體之間的碳排放權(quán)分配結(jié)構(gòu)。歷史總量法應(yīng)逐步被基準(zhǔn)法取代。二是根據(jù)城市層級體系設(shè)置地域建設(shè)差異。鑒于我國獨(dú)特的城市等級制度帶來的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和同業(yè)結(jié)構(gòu)差異，各地區(qū)的區(qū)域碳排放程度明顯不同。適當(dāng)考慮不同城市層級的差異，更好發(fā)揮區(qū)域碳排放強(qiáng)度的調(diào)節(jié)作用。
3. 碳配額分配
在確定碳配額總量后，主管部門需對納入體系內(nèi)的控排企業(yè)進(jìn)行碳排放權(quán)分配。區(qū)域碳排放市場的碳配額可以進(jìn)行兩級分配：根據(jù)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，兼顧各省份在碳排放、經(jīng)濟(jì)環(huán)境方面的差異性以及省際合作與分配效率，將整體碳配額分解至各省份并進(jìn)行動態(tài)調(diào)整；省級主管部門將本省碳配額分配給域內(nèi)部門和企業(yè)。在碳配額供給上，采取免費(fèi)分配、拍賣分配、混合分配3種方式。拍賣分配會顯著增加控排企業(yè)的運(yùn)營成本，但配置效率更高，有利于提高碳交易體系的市場化運(yùn)行質(zhì)量；宜采取總量控制模式，逐步減少免費(fèi)配額發(fā)放比例，穩(wěn)健提高拍賣配額分配比例。
4. 市場交易機(jī)制
一是碳市場機(jī)制建設(shè)。一些國際碳市場形成了由期貨、現(xiàn)貨、期權(quán)等構(gòu)成的多層次市場結(jié)構(gòu)，碳金融衍生品占據(jù)著交易主導(dǎo)地位，廣泛激勵了市場主體參與市場交易并提高了市場流動性。相比之下，我國碳市場仍有較大發(fā)展空間，應(yīng)循序漸進(jìn)以完善市場層次結(jié)構(gòu)?？稍圏c(diǎn)實施碳金融產(chǎn)品（含多種衍生品）交易，以政府主導(dǎo)的交易所、金融機(jī)構(gòu)為主，鼓勵私營金融機(jī)構(gòu)參與，聯(lián)合盤活市場；引入市場監(jiān)管機(jī)制，促進(jìn)碳市場健康穩(wěn)定發(fā)展。
二是區(qū)域碳市場銜接。理論上，國內(nèi)的區(qū)域碳市場可緊密聯(lián)系，有利于降低國家碳排放總量和對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失。而目前國內(nèi)試點(diǎn)交易體系通過全國統(tǒng)一碳市場進(jìn)行鏈接，導(dǎo)致區(qū)域碳市場的流動性相當(dāng)有限。發(fā)揮全國統(tǒng)一市場對區(qū)域市場調(diào)節(jié)機(jī)制的引導(dǎo)作用，增加區(qū)域市場的直接交易行為；進(jìn)一步將我國碳交易體系與國際碳交易體系連通，創(chuàng)造增量收益并改善全球獲益。
5. 核查及監(jiān)管機(jī)制
碳市場的法律框架制定，應(yīng)盡可能符合我國碳市場發(fā)展實際及目標(biāo)、建設(shè)地的經(jīng)濟(jì)社會狀況。在碳排放核查機(jī)制建設(shè)方面，依據(jù)“三可原則”，基于數(shù)字電網(wǎng)碳流監(jiān)測系統(tǒng)、企業(yè)碳排放動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)開展碳排放監(jiān)測，通過第三方機(jī)構(gòu)監(jiān)測實現(xiàn)可復(fù)核。在碳排放監(jiān)管制度建設(shè)方面，短期內(nèi)可基于現(xiàn)有監(jiān)管機(jī)制及力量來提高政府對碳排放權(quán)交易的監(jiān)督管理能力；中長期則實施企業(yè)碳排放信息公開規(guī)定，完善碳市場信息披露機(jī)制，健全碳交易的社會監(jiān)督管理體系。
七、結(jié)語
文章針對我國制造業(yè)的綠色近零碳化轉(zhuǎn)型需求，提出了近零碳制造體系的建設(shè)路徑，支持應(yīng)對“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)和CBAM的客觀約束。從CBAM對我國制造業(yè)的影響出發(fā)，剖析了近零碳制造體系的概念特征與發(fā)展路線，涵蓋關(guān)鍵技術(shù)、計量基礎(chǔ)、市場驅(qū)動力維度，可視為我國制造業(yè)近零碳化轉(zhuǎn)型路徑設(shè)計的直接依托。當(dāng)前研究側(cè)重考慮將碳市場作為驅(qū)動制造業(yè)轉(zhuǎn)型的重要因素，相關(guān)邏輯可沿用至驅(qū)動制造業(yè)以外行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)因素以及影響程度分析；當(dāng)前保障制造業(yè)轉(zhuǎn)型的碳市場構(gòu)建路徑較為理論化，進(jìn)一步結(jié)合工程實踐形成可支持全國示范區(qū)發(fā)展的對策建議，是后續(xù)的探討重點(diǎn)。
在理論剖析的基礎(chǔ)上，我國制造業(yè)近零碳化轉(zhuǎn)型實踐可重點(diǎn)關(guān)注：跟蹤國際零碳技術(shù)發(fā)展前沿，把握數(shù)字化、智能化賦能制造業(yè)的重大趨勢，加速零碳技術(shù)的制造業(yè)布局和專有設(shè)備研發(fā)；繼續(xù)推動以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，加快煤電靈活性改造、可再生能源替代，從能源供應(yīng)側(cè)推動制造業(yè)用能的近零碳化；加快零碳工廠等制造業(yè)示范應(yīng)用，建設(shè)近零碳制造體系試點(diǎn)項目，形成“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展范例；發(fā)揮政府引導(dǎo)作用，協(xié)同政策、技術(shù)、市場以推動碳技術(shù)創(chuàng)新與革命，加快能源與碳市場體系建設(shè)，以市場機(jī)制更好激勵降碳減排。
注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，若需可查看原文。
