2020年，我國水泥產量23.77億噸（湖南1.103億噸），約占全球55%，排放CO₂約14.66億噸，約占全國碳排放總量14.3%。噸水泥、噸水泥熟料CO₂排放量分別約為616.6kg、865.8kg（有關測算與分析見下文）。水泥行業(yè)面臨的減排壓力非常嚴竣，任務非常艱巨。習主席強調“實現(xiàn)碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統(tǒng)性變革，是一場深刻的能源革命和工業(yè)革命,是我國國策” 、“我們將說到做到”。水泥等行業(yè)即將納入全國碳排放權交易，將對我國水泥工業(yè)及其運行產生重大而深遠影響。

目前我國水泥企業(yè)全部采用了新型干法生產技術，整體處于國際先進水平。分析單位水泥碳排放的構成與減排潛力，生產一噸水泥過程中，其中生料煅燒石灰石分解CO₂約376.7kg，熟料耗煤排放CO₂約193kg，綜合耗電（扣除余熱發(fā)電）折算碳排放約46.9kg。水泥是由水泥熟料摻加礦渣、粉煤灰、石灰石等混合材與少量石膏混合粉磨制成，熟料生產過程中碳排放約占水泥碳排放的92%左右（大量文獻誤引用為60%——75%）。

根據行業(yè)現(xiàn)狀和以上分析，水泥行業(yè)通過現(xiàn)有節(jié)能及替代石灰石原料技術(因耗量巨大且替代資源很有限)減碳空間有限。大概率預計，末來五年關鍵窗口期, 單位水泥碳排放平均降幅要達到5%，須付出巨大努力。2030-2035年難以實現(xiàn)相關國際機構擬定的目標“520-524 kgCO₂/噸水泥”，至于水泥工業(yè)實現(xiàn)碳中和與CSI等擬定的“單位水泥減碳百分之四十”的目標，則期待顛覆性技術出現(xiàn)。

由于水泥產品及生產原料、工藝特點和巨大的消耗量，碳減排的難度極大，時間與任務非常緊迫。業(yè)內探討通過節(jié)能技術減碳的文獻、綜述較多。本文結合水泥及混凝土工業(yè)發(fā)展方向和我國國情，探討并總結提岀了水泥行業(yè)重點減排路徑是：“科學高效利用水泥，調整水泥產品結構；加強頂層設計，完善生產者、消費者碳排放責任核算方法和各類責任分攤法等政策”。

國際能源機構IEA和CSI提出了水泥發(fā)展最重要的方向是由生產普通波特蘭水泥轉向生產混合水泥，用混合材替代部分熟料。目前C30及高性能混凝土中水泥熟料系數在0.5以下。為降低單位水泥碳排放,提高建筑物耐久性與經濟社會效益，重點推廣低熟料用量的商品混凝土專用混合水泥和“較高C₂S、適中C₃S、低C₃A熟料”制備的通用水泥。筆者認為：按照上述減排路徑及配套制定有關政策，其減排效果遠遠超過節(jié)能技術及挖潛措施。

一、科學高效利用水泥 通過法規(guī)推進減少高碳產品消費量

國家已提岀限制粗綱產量，預計政府將出臺限制(削減)水泥熟料量或高碳產品受讓碳指標的措施。如孔祥忠會長預測：“企業(yè)不要樂觀地認為可以通過購買碳指標增加產量，未來可供交易的指標有限，碳價格到時可能會超過水泥價格。對于產能嚴重過剩的水泥行業(yè)，要么減產，要么改造，要么退出，這是大趨勢” 。

比爾蓋茨曾發(fā)推特：中國三年的水泥消費量相當于十九世紀水泥發(fā)明以來美國歷年的消費總量，這是最讓人驚嘆的統(tǒng)計數字……美國也建了胡佛大壩、大橋、高速公路等大工程…。我國人口眾多，仍然是發(fā)展中國家。但近十幾年來，我國人均收入遠低于發(fā)達國家，但人均年水泥消費量約達1.67噸,遠遠超過歐美日等發(fā)達國家高速發(fā)展時期人均年耗0.70噸左右的水平。由此也可分析預測，我國未來人均水泥需求量會有很大幅度下降。

造成我國水泥消費量過高的主要原因：浪費與過度消費十分嚴重，使用水泥不科學；規(guī)劃及長遠觀念淡薄、住房及公路等工程設計與實際壽命短（城市八十年代以前的住房基本要拆除重建，農村住房十幾年即拆除重建現(xiàn)象很普遍，公路等設施翻建及維修量大），以及機制體制與傳統(tǒng)習慣勢力等問題。

我國房屋及基礎設施建設、固定資產投資、終端能源消費等所承擔的碳排放責任超過總量的80%?？茖W合理的碳排放責任評價方法輔以針對性的減碳政策，可以建立正確的價值導向，有效促進各方采取減碳行動；同時也有利于各利益相關方接受并承擔自身相應的減排義務。因此，通過高效科學應用水泥與制訂有關法規(guī)推動，建筑領域實現(xiàn)大幅度減少碳排放總量的潛力很大，并將有力推進水泥等行業(yè)碳減排總量。

建議加強頂層設計,盡快制訂與完善建筑工程應用主體(消費側)碳排放責任核算與控制方法等政策, 并按行業(yè)及產品制定實施細則。以強化消費者對其消費行為負責，其減碳行動主要是調整消費結構, 減少高碳產品的消費量、過度消費與浪費。此外，還需要通過優(yōu)化、細化工程管理，強化控制與責任，促使水泥熟料用量下降。

發(fā)展低碳建筑與推廣高性能砼、大摻量應用混合材三者方向一致、相輔相成。為科學合理高效應用水泥，減少單位投資(建、構筑物面積)水泥熟料使用量，提高水泥產品使用效率。應加快修訂工程設計、施工、應用技術標準規(guī)范等，提升低碳建筑標準及加大推廣應用少熟料膠凝材料的力度，并制訂配套政策措施。

二、適應現(xiàn)代混疑土技術與低碳要求 調整水泥產品結構

兩年內，一旦國家給水泥企業(yè)下達了碳排放配額，即對水泥行業(yè)鎖定了排放總量。各企業(yè)在碳排放指標的約束下，如何運作碳資產與用好碳配額? 如何提高單位產品效益與降低碳排放？是水泥企業(yè)急需思考的問題，應對思路與措施概括如下：

推廣低熟料用量的商品混凝土、農村建房現(xiàn)場拌制砼和砂漿專用混合水泥，開發(fā)推廣“較高C₂S、適中C₃S、低 C₃A礦物”熟料及其制備的通用水泥，盡可能滿足低水膠比、長齡期強度高和低水化熱等要求，以利于改善砼開裂與耐久性，提高建筑物壽命，又有利于碳減排。轉變觀念，以推行團標及領跑者企標作為切入口，提高產品適用性, 擴大差異化產品市場。以上方案措施也是碳減排關鍵路徑之一，也可以說是今后通用水泥產品結構調整方向與指導思想。

減少熟料用量與用混合材替代部分熟料是水泥混凝土工業(yè)發(fā)展趨勢,也是提高建筑物壽命和水泥混凝土工業(yè)健康及低碳發(fā)展的必然選擇。水泥是半成品，只能用于配制混凝土。清華大學閻培渝教授在《對中國水泥產品結構調整的一點看法》中指岀：“大多數歐洲國家預拌混凝土強度等級大多在C15——C35 之間。有關高管對國際水泥標準與水泥使用及混凝土行業(yè)了解非常有限。現(xiàn)在混凝土對工作性能要求很高, 要求漿體含量高，用水量較低，目前國內使用量最大的C30混凝土中水泥熟料用量僅為150kg/m³左右,熟料系數在0.5以下，不同強度的水泥很容易通過調整砼配比來制備不同標號的砼”。目前國內砼早期開裂、強度倒縮等導致耐久性差的問題非常普遍, 造成了巨大的經濟損失與碳排放增加。其主要原因之一恰恰是更多地與使用普通水泥等早強高強水泥有關,也是導致砼工程質量問題、糾紛越來越多越嚴重的主要因素。清華大學廉慧珍教授極力主張摻合料由水泥廠摻加，以有利于工程質量,攪拌站摻加摻和料有很多弊端。筆者在《混凝土》、《中國水泥》等刊發(fā)了數篇專文對上述問題進行了分析探討。

我國水泥中熟料系數為0.678, 若降到0.55，以出廠水泥計，碳排放可減少18%，極有利于水泥企業(yè)合理利用碳配額資源。

三、水泥工業(yè)碳排放現(xiàn)狀、核算與碳達峰時間預測

1、噸水泥、噸水泥熟料CO₂排放量的核算

有關參數與取值：標準煤排放因子2.66，電力消耗排放因子0.853；煅燒一噸石灰石排放CO₂為440kg(排放因子0.44)；生料中石灰石配比82%，生熟料折算系數1.54；國內噸熟料耗標煤平均值取107kg，干法線配有余熱發(fā)電裝置,噸熟料綜合電耗（扣除余熱發(fā)電）平均值取30kWh，噸水泥綜合電耗（扣除余熱發(fā)電）平均值取55kWh。

2020年，我國水泥中熟料用量平均占比=水泥產量/熟料消耗=23.77/（15.79+進口熟料0.33）=0.678；

生產一噸熟料CO₂排放量：1000*0.82*1.54*0.44+107*2.66+30*0.853=865.8kg

生產一噸水泥CO₂排放量：1000*0.82*1.54*0.678*0.44+107*2.66*0.678+55*0.853= 616.6kg

2020年，我國水泥行業(yè)CO₂排放總量約23.77*0.6166=14.66億噸,其中湖南水泥產量1.103億，CO₂排放1.103*0.6166=6800萬噸。

2、水泥工業(yè)碳達峰時間與消費總量預測

2020年，中國水泥產量23.77億噸，占全球 57%。從2011年至2019年,年產量分別為20.6、21.8、24.1、24.76、23.5、24.03、23.2、21.77、23.3億噸，年水泥消費量均超過20億噸。

歐美日韓發(fā)達國家水泥消費高位平臺期是七、八年，幾乎是相同規(guī)律,拐點之后總需求呈現(xiàn)大幅度下降。目前發(fā)達國家水泥產銷量約為高峰期的一半, 甚至略為超過高峰期消費量的三分之一。2020年，我國熟料產量15.79億噸，進口熟料3337萬噸, 熟料消費總量超過16億噸，創(chuàng)下歷史新高。

今年湖南省水泥市場需求明顯疲軟，加上下雨天多，五月份水泥企業(yè)用電量大幅下降，環(huán)比下降9.2％、同比下降5.5％，水泥價格大幅下滑。筆者綜合分析認為：從2011年起，我國水泥消費總需求處于高位平臺期已達十年。預計將很快步入平臺期末端，從2022年開始，我國水泥產銷量及熟料消耗量將步入下降通道，三年后可能會有較大幅度下降。若下降到發(fā)達國家高峰時期人均年消費0.70噸的水平，我國水泥產銷量約為10億噸。

筆者預測我國水泥工業(yè)碳達峰將在兩年內實現(xiàn)。

面對即將到來的碳交易市場，碳配額的測算、碳交易價格的制定、企業(yè)如何參與碳交易等問題成為大家關注的重點。為此，中國水泥網將于2021年6月29-30日，在河北石家莊召開“第四屆中國水泥超潔凈排放技術交流大會”，探討超低排放和碳減排領域，更經濟高效實施方案，分享最先進技術理念，助力行業(yè)“十四五”綠色高質量發(fā)展。

會后將參觀石家莊市曲寨水泥有限公司SCR脫硝示范項目，該項目依托清華大學煙氣多污染物控制技術與裝備國家工程實驗室、生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評估中心，進行了SCR 脫硝技術改造。