“碳”寻水泥行业发展“清新”路

——全国水泥行业首个“综合碳管理”示范行动

国网江苏省电力有限公司南京供电分公司

一、基本情况

公司简介

国网江苏省电力有限公司南京供电分公司（以下简称国网南京供电公司）是国家电网有限公司下属的大型供电企业，负责向南京市11个区的470万余户电力客户提供安全、经济、清洁、可持续的能源供应服务。

行动概要

国网南京供电公司精准识别水泥行业低碳用能瓶颈，以南京市溧水天山水泥有限公司为试点，创新开发用户侧碳排放在线监测管理系统，实现对企业95%以上碳排放的实时监测管理。在获取水泥生产全生命周期的大数据基础上，按照能源“一张网”架构统一协调绿电资源，实现天山水泥各类生产资源、CCER（国家核证自愿减排量）资源最优化调度，确保持续、稳定地供应绿电。该项目打造全国首个全绿电工业生产示范企业，实现从能源输入端解决碳排放问题，并探索出多方共同参与、合作共赢、价值共享的水泥碳服务合作模式，协同推进国内水泥行业首个“综合碳管理”示范行动。

二、案例主体内容

背景和问题

全球低碳转型对水泥行业提出严峻挑战。江苏省的水泥产量居全国第三，年碳排放达5000万吨。南京市溧水天山水泥有限公司作为中国建材集团下属大型水泥生产企业，年产水泥熟料150万吨，二氧化碳排放超120万吨。要在碳关税背景下转型“绿色工厂”，提升国际竞争力，服务地方绿色发展，减碳势在必行。

然而，天山水泥这样的企业实施低碳转型面临着三大难题。

一是低碳转型时间窗口紧迫。根据欧洲议会通过的碳边境调节机制，面向水泥行业的碳关税将于2026年起征，水泥企业实施低碳、零碳转型的路径必须清晰、高效。

二是具有刚性碳排的水泥行业碳管理难度较大。相较其他高耗能行业，水泥企业除化石燃料燃烧、二次能源消费的碳排放外，还有在烧制熟料的过程中石灰石分解产生的刚性碳排，碳减排难度十分显著。

三是天山水泥自身碳管理能力尚处于起步阶段。企业对碳管理所需的能源计量、供需互动、碳市场交易等专业能力，尚不具备全面的人才队伍支撑条件，同时又有极高的转型发展诉求，亟需多方共同推动碳管理能力提升。

行动方案

由于电力能源折算碳排放量的因子是最小的，从能源输入端解决碳排放问题是打开水泥行业转型困境的一把密钥。国网南京供电公司发挥能源计量、用能管理、供需协同互动等多重技术优势与人才优势，创新拓展能源消费侧碳交易服务的相关业务，携手利益相关方共同探寻水泥低碳发展之路。

碳排放监测管理系统

第一步：“碳”查调研，定制脱碳路径。南京供电公司创新构建出“政府高位推动，供电公司统筹协调，水泥企业深度参与，碳管理机构专业支持，媒体传播、其余利益相关方共同参与”的推进模式，在综合考虑项目经费、全绿电及碳捕捉的政策技术、水泥行业实际情况等因素的基础上，量身打造从碳监测管理建设到全绿电生产，再到零碳生产的三年“三步走”策略。

“三步走”策略示意图

第二步：“碳”访企业，开展试点脱碳。携手南京市发改委、碳管理专业机构等利益相关方，多次深入数家水泥厂实地沟通，最终于2021年7月8日，与江苏天山水泥集团有限公司签订绿色低碳转型战略合作协议，在其下属单位溧水天山水泥有限公司开展试点。

第三步：“碳”测足迹，研发监测系统。从天山水泥直接排放源，即利用化石燃料为制造流程提供热能及制造材料时产生的二氧化碳排放入手，创新开发用户侧碳排放在线监测管理系统，编制《碳排放监测管理系统用户操作手册》，在水泥生产过程中二氧化碳排放的主要环节——高温煅烧环节部署碳监测设备，并在用户侧碳排放在线监测管理系统中，设置碳监测（计量）、碳交易模拟、碳捕捉模拟等功能，能够结合碳配额按年、月、日分设备和整体分析碳指标情况，实现设计碳交易的不同标的物和交易模式，并定期出具监测报告，协助科学管理碳排总量。用户侧碳排放在线监测管理系统为首创，2021年年末顺利完成该项目第一阶段工作。

第四步：“碳”索供应，建设绿电设施。依托天山水泥的供能、用能、设备信息及水泥生产全生命周期的大数据，从引入绿色能源入手，开展分布式光伏、储能电站等能源基础设施的规划建设；依据现有用能基础，改造其余热发电设备，从9兆瓦提升为11兆瓦，优化原有垃圾处置装置，系统指导天山水泥降低能源消耗。

第五步：“碳”寻调节，优化资源协同。研发基于厂区碳捕捉装置、分布式光伏、储能电站、垃圾处理厂、余热电厂等设备资源接入和工业控制装置，对CCER资源的每个工艺流程的用能、减排量进行精准监测，进行能源消耗数据收集、存储与分析，以及减排量的数据分析，并通过CCER资源全过程量化数据的分析，将减排量因素与实际碳排放量因素相关联，从而对接入的绿色能源实现全流程智慧管控。按照能源“一张网”架构统一协调分布式光伏、储能电站、垃圾处理厂、余热电厂等绿电资源，实现天山水泥各类生产资源、CCER资源的最优化调度，提升节电减排贡献度。

三个关键突破

一是构建水泥降碳共赢合作模式。构建了由政府、供电企业、水泥企业、碳管理机构、行业协会等多方协同共赢、价值共享的碳服务合作模式。

天山水泥余热发电设备

二是全国水泥行业首个“综合碳管理”示范行动。具备碳排放监测预警、碳核算数据统计、碳报告生成、碳交易模拟、电网友好互动等功能，实现对企业95%以上碳排放的实时监测管理。

三是“一张网”实现从能源输入端压降碳排放。打造资源接入和工业控制装置，按照能源“一张网”架构统一协调绿电资源，打造出设备资源接入和工业控制装置，用柔性生产控制装置实现负荷的精准管控。引入对生产用电的柔性调控，主动匹配光伏、垃圾燃烧等绿电资源，进一步深化能源消费从高碳向低碳转变。

多重价值

调制“工业绿”新色。至2021年年底实现对试点企业95%以上碳排放的实时监测，余热发电能力从9兆瓦提升至11兆瓦，促进年碳减排6.23万吨；垃圾燃烧处置能力提升至年15万吨，促进年碳减排10万吨；7兆瓦风机系统节能改造，促进年碳减排1920吨，能耗强度下降10%，提供了以水泥行业为代表的刚性排放，预计在江苏省水泥行业内具备5亿～10亿元的碳管理能力建设服务市场规模，可带动超百亿元的绿电资源开发服务市场。

天山水泥“双碳”示范项目碳服务合作模式

增添“自然绿”春色。截至2022年年末，预计建设分布式光伏2兆瓦，年发电量200万千瓦·时，减排1920吨二氧化碳；建设长度为13千米的电动运输皮带，每年将减少450万吨物料13千米汽车运输。预计改造完成后年用电量降低约8%，减少400万千瓦·时电消耗。同时，通过碳资产管理，模拟企业参与碳交易的边界条件，对减排措施与碳交易成本进行对比测算，为后续参与碳交易提供决策依据。

共享“生态绿”底色。国网南京供电公司积极与清华四川能源互联网研究院开展前沿技术交流，提升碳管理水平；天山水泥数据平台可为省市工信、环保部门提供决策参考，还能够与钢铁、火电等同等规模的类似项目及行业共享项目经验，实现更广泛的推广应用。目前，国网南京供电公司取得的技术成果已申请了3项发明专利。

细描“国网绿”本色。该项目间接提升了电能占终端能源的消费占比，促进清洁能源的消纳，助力供电公司开辟绿色制造领域综合能源服务市场，创造“碳服务”技术高地。据测算，可实现实时最大可调资源达11000千瓦，折合减少供电公司电网配套投资1.21亿元。按照年碳捕捉量一万吨进行测算，该项目的实施会增加公司电力消纳约400万千瓦·时。如果江苏省水泥行业全面推广自动需求响应，可增加38万千瓦负荷，可延缓约41.8亿元新增配套电力设施的投资，并保障电网安全运行；如果在江苏省水泥行业全面推广应用碳捕捉技术，将释放约250亿元综合能源服务市场，年新增售电量约85亿～350亿千瓦·时。

各方评价

南京市发改委副主任田峥嵘：该项目定位为国内首个客户侧“综合碳管理”示范项目，将为中国制造在国际绿色标准下提升竞争力探索出一条有效路径。

江苏天山水泥集团有限公司副总经理郭思斌：我们的“双碳”指标管理系统实现了对企业95%以上碳排放的实时监测，在提升了用能效率的同时，还降低了碳排放。

溧水天山水泥有限公司总经理罗鹏：随着国内外市场对低碳水泥、零碳水泥的需求逐渐明晰，我们的水泥生产要加快向绿色低碳转型。该示范项目十分契合公司的发展需求，我们要为国内水泥行业率先探索出一条行之有效的转型发展之路。

碳管理高级工程师陆拯礼：该项目首次构建了水泥行业“双碳”指标管理体系，实现了传统的企业能源管理向碳管理的跨越，助力了国家“双碳”目标的落实。

三、未来展望

根据目前的实施路线，未来“三步走”策略实施完成后，将为天山水泥减排二氧化碳100万吨以上，实现“近零碳”生产。如在江苏省水泥行业推广应用，可实现年减排二氧化碳约5000万吨，促进江苏水泥生产实现“碳中和”。

（撰写人：张航通　何劼　李佳　黄堃）