作者 Karsten Neuhoff Bruno Vanderborght Andrzej Ancygier Ayse Tugba Atasoy Manuel Haussner Roland Ismer Benedikt Mack Jean -Pierre Ponssard Philippe Q uirion Arjan van Rooij Nagore Sabio Oliver Sartor Misato Sato Anne Schopp FRIEDRICH-ALEXANDER UN IVER SIT T ERLANGEN-N RNBER G FACHBEREICH RECHTSWISSENSCHAFT 最终报告2014年 2月碳控制与竞争力标杆 2020水泥报告柏林本报告中文版为原英文报告的节选翻译，并增加了新的序言部分本文中文版由德国国际合作机构（ GIZ）中德合作中国排放交易体系能力建设项目支持
Karsten Neuhoff，德国经济研究所， DIW柏林Bruno Vanderborght，独立研究员Andrzej Ancygier赫尔梯行政学院Ayse Tugba Atasoy德国经济研究所， DIW柏林Manuel Haussner埃尔朗根 -纽伦堡大学Roland Ismer埃尔朗根 -纽伦堡大学Benedikt Mack 德国经济研究所， DIW柏林Jean-Pierre Ponssard法国国家科学研究院 -巴黎综合理工学校Philippe Quirion环境与发展国际研究中心（ CIRED），法国国家科学研究院Arjan van Rooij 内梅亨大学Nagore Sabio伦敦大学学院Oliver Sartor可持续发展与国际关系研究所（ IDDRI）Misato Sato 格兰瑟姆气候变化与环境研究所，伦敦政治经济学院Anne Schopp德国经济研究所， DIW柏林本报告是高能耗行业项目成果，高能耗行业项目由德国、荷兰、法国、英国相关部委以及塔塔钢铁公司和海德堡水泥集团共同资助。本报告表达的观点和包含的信息未必代表资助单位的观点和信息或得到其认可，资助单位对该等观点、信息完整性和准确性以及对该等观点和信息的任何依赖概不负责。作者感谢下列人士提供详细意见并参与其他工作 Samuela Bassi、 Christopher Beauman、 Simone Cooper、 Michael Flach、 Daniel Gauthier、 David Grover、 Guillaume Habert、 Detlef Heinz、 David Leal、 Niall Mackenzie、 Kerstin Ringelhan、Martin Schneider、 Matthew Tisdale、 Heleen de Coninck和 Stefan Schleicher。关于关 于 Climate StrategiesClimate Strategies是一家汇集气候变化政策挑战领域顶尖学术专家的国际机构。本机构向欧洲及其他地区政府和所有利益相关方提供深度独立研究服务。宗旨是帮助政府决策者管理选项评估工作以及确立利益相关方和公众意见。本机构的报告和出版物在政策制定者和企业界具有重要影响。关于作者关 于 作 者目 录序言 11. 概要 22. 水泥行业减排措施 43. 运用不同减缓选项的既往驱动因素和未来需求 73.1 替代燃料、生物质和混合燃料物的二氧化碳排放强度3.2 通过投资能效实现减排 93.3 通过使用其他材料替代熟料实现减排 113.4 高效水泥利用和替代建筑材料 133.5． 水泥替代品发展情况 153.6. 碳捕获与封存发展情况 154. 欧盟排放交易体系对定价、运营和投资决策的影响 174.1 定价碳交易成本是否转嫁给水泥采购商 174.2 贸易与再投资是否存在碳泄露证据 184.2.1 欧盟水泥和熟料消费及贸易 194.2.2 是否存在运营性泄露的证据 204.2.3 是否存在投资泄露的证据 214.3 由固定事前配额分配和活动排放限值造成的偏离 234.3.1 对运营决策的影响 234.3.2 对资产合理化配置和效率投资产生的影响 244.3.3 对贸易和水泥市场产生的影响 25附录 I. 访谈 27附录 II. 纳入消费 28附录 III. 基于水泥的创新材料 311序言 佟庆 清华大学能源环境经济研究所 水泥作为一种用途广泛的建筑材料，在我国31个省份都有生产企业。统计数据显示，我国2013年水泥产量为24.14亿吨，位居世界第一，占全球总产量的58以上。水泥生产属于高耗能和高二氧化碳排放的行业，其主要的耗能和二氧化碳排放环节在于熟料的生产，我国目前主要采用新型干法窑煅烧石灰石制成水泥熟料，这一环节包括了三类二氧化碳排放机理（1）化石燃料燃烧排放我国主要以煤为燃料，吨熟料生产的煤耗平均约为110千克标准煤，折合约290千克二氧化碳排放；（2）过程排放是指工业生产中，除能源活动之外的化学反应和物理变化所导致的温室气体排放，对于水泥行业而言，石灰石经高温煅烧分解所产生的二氧化碳即属于此类排放，我国吨熟料生产的过程排放量为538千克二氧化碳；（3）外购电力所对应的电力生产环节二氧化碳排放我国吨水泥生产的电耗平均约为110千瓦时，折合约94千克二氧化碳排放。水泥行业的节能和低碳发展，既要依靠产业结构调整，推进兼并重组，淘汰落后产能；也要依靠技术进步，推广使用新型干法水泥窑低温余热发电、高效粉磨系统等节能低碳技术。然而产业结构优化和低碳技术改造，都需要付出一定的经济代价。欧盟等发达国家适时提出并实施了碳排放权交易，为包括水泥生产在内的高耗能行业企业分配二氧化碳排放配额（即企业各条生产线在一年中可以排放的二氧化碳总量上限）。一般而言，实施了淘汰落后产能和低碳技术改造的企业，其配额会有富余，可以在碳排放权交易市场中出售，对于这些企业来说，相当于对他们的节能减碳行动进行了经济激励和补偿。而从全社会的角度来看，碳排放权交易是通过市场手段挖掘了相关行业和企业的节能减碳潜力，与行政手段具有相辅相成的作用。我国目前正在建设全国碳排放权交易体系。在此之前，已有北京、上海、广东、深圳、湖北、天津、重庆等七省市开展了碳排放权交易试点，其中除天津和深圳之外的五个省市都纳入了水泥行业。虽然主管部门还未正式公布全国碳排放权交易体系的覆盖范围，但纳入水泥行业已是大势所趋。本文作者中既包括了德国的资深经济学家，也包括水泥行业的技术专家，利用他们深厚的经济学和技术功底，对于欧盟的水泥生产企业参与碳排放权交易进行了深入分析，既总结了欧盟的成功经验，也阐述了其不足与教训，并在此基础上提出了纳入水泥产品消费侧、进一步挖掘全社会减碳潜力的政策建议，可为我国的碳排放权交易体系建设工作提供参考，也有助于相关行业、企业届人士更好地了解并参与碳排放权交易。21. 概要本研究旨在为欧盟排放交易体系（EU ETS）过去和现在对能源密集型产业（EII）的有效性提供基于证据的客观分析和解释。在此过程中，我们找出欧盟排放交易体系需要改进的地方，并完善政策工具。从中获得的见解使我们能够评估可选方案，提高政策效力，藉此促进能效提高和温室气体减排，同时保持欧洲能源密集产业的国际竞争力。研究聚焦能源利用和碳排放最密集的三项产业活动，即水泥、钢铁和化工。这项首次基于对一些数据源的分析研究，探讨了水泥行业的形势。这些数据源包括世界可持续发展工商理事会-水泥可持续性倡议行动“Getting the Numbers Right”数据库、欧盟交易日志、欧洲统计局、联合国商品贸易统计数据库贸易流量数据以及公司年度财务报告。随后，研究人员对水泥企业的高层管理人员进行一系列采访，试图了解水泥企业的商业决策过程以及欧盟排放交易体系和其他政策工具的作用。附录1包含受访高层管理人员名单和访谈方法简述。本报告中凡是参考访谈内容之处，其结论均基于有代表性的大多数访谈得出，因此可代表整个行业状况。我们发现欧盟排放交易体系引起高层管理人员的关注，令其意识到减少二氧化碳排放量的必要性。近年来，由于欧盟配额价格高企以及对长期一致减排目标的强力政策支持，减排已成为大部分欧洲水泥企业公司策略的一部分。然而，对水泥企业高管的访谈表明，过去两年中（2012-2013年），欧盟排放交易体系在公司管理要务中已急剧滑落至较低的级别。该现象不仅归因于总体经济形势呈现产能过剩的局面，排放交易体系本身也是诱因之一。由于欧盟排放交易体系在一些方面被认为无效和有缺陷，管理层对采取二氧化碳减排措施的兴趣降低。二氧化碳市场价格缺乏可预测性，排放交易体系未来结构改革和针对碳泄漏保护的未来措施存在不确定性，对长期一致的二氧化碳减排目标的政策支持也存在不确定性，这些因素都减弱了企业对欧盟排放交易体系的信心。图1描述了欧洲水泥行业各年份二氧化碳排放量及熟料和胶结类产品2的产量，以2005年数值作为参考基准。2009年-2011年欧洲水泥行业的二氧化碳绝对排放量比2000年-2005年低20-22，较1990年水平低25。这一趋势在很大程度上与这段时期的经济周期相吻合碳排放量和产量均在2007年达到峰值，并在随后两年降低30。2胶结类产品是未入水泥的熟料、水泥以及混凝土中使用的熟料和水泥替代品的总和。3图 1. 欧洲水泥行业二氧化碳绝对排放量及熟料和胶结类产品产量，以 2005 年数值作为参考基准0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1990 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 二氧化碳熟料水泥 资料来源水泥可持续性倡议行动 GNR 数据源2008年-2012年，水泥行业得到的配额占配额总量的8，在各行业中位列第二，排在钢铁行业之后，石油炼制行业之前。同期，水泥行业碳排放量占欧盟排放交易体系碳排放总量的比例从2008年的7降至2012年的5.6，位列第三，排在钢铁行业和石油炼制行业之后3。没有太多证据表明欧盟排放交易体系的建立加速了熟料和水泥生产领域二氧化碳排放强度的改善。欧盟排放交易体系建立之前的5-10年间及其建立后7年间的改善进度大致相同。欧盟排放交易体系建立后的7年间（2005年-2011年），生产每吨熟料的二氧化碳平均排放量降低1.2-2。同一时期，生产每吨水泥的二氧化碳排放量降低3-5。有观点认为，自2005年欧盟排放交易体系建立后，欧盟地区水泥产量和二氧化碳排放量大幅减少是经济危机所致，而非欧盟排放交易体系的投资和运营性泄漏所致。4为了解这一点，我们将在下节介绍水泥行业二氧化碳减排的主要措施。随后，第3节将分析迄今为止使用不同二氧化碳减排方法所取得的进步、排放交易体系以及其他监管和经济动因对此进步的贡献。本节未涵盖目前采用的所有方法，仅讨论据报道确有减排作用的以往决策中使用的方法。第4节讨论碳泄漏保护措施的有效性和其他影响。基于所搜集的经验证据，第5节讨论政策框架完善问题，介绍了减排组合措施。3欧洲环境署和欧盟排放交易体系登记处（欧盟交易日志）。 4提交欧盟委员会的 Ecorys研究中得出类似结论 工厂关闭和水泥产量减少由经济危机而非碳价造成。 Ecorys 2013 “Carbon Leakage Evidence Project，http//ec.europa.eu/clima/policies/ets/cap/leakage/docs/cl_evidence_factsheets_en.pdf 133 页 -134 页 。42. 水泥行业减排措施本节旨在简要概括水泥行业二氧化碳排放源和减排可能性。5水泥是一种矿物胶粘剂，用于增强混凝土和砂浆等广泛使用的建筑材料的强度。水泥的主要成分是熟料，以石膏作为激发剂。可通过添加其他矿物成分改变水泥的性质。这些矿物材料在一定程度上替代熟料，例如钢铁行业的矿渣微粉、煤燃烧产生的粉煤灰、研磨的石灰石以及过烧的油页岩。将石灰石在高温环境中脱碳和矿化可得到熟料。因此，正是熟料生产活动是水泥行业二氧化碳排放的主要来源。总体来说，二氧化碳主要有两个来源一是石灰石的分解（所谓的“过程二氧化碳”），二是达到高温的燃料燃烧（“燃料二氧化碳”）。过程二氧化碳排放量一般约为每吨熟料530千克6, 7。依熟料窑的热能利用效率和燃料种类不同，燃料二氧化碳排放量在每吨熟料220千克至500千克之间。5Ba-Shammakh等， Analysis and Optimization of Carbon Dioxide Emission Mitigation Options in the Cement Industry， 美国环境科学学报，4 5 482-490, 2008；Moya 等，Energy Efficiency and CO2 Emissions Prospective Scenarios for the Cement Industry，JRC 科学技术报告，2010。6资料来源水泥可持续性倡议行动 Getting the Numbers Right 数据库 。7政府间气候变化委员会和欧盟排放交易体系第三阶段基准假设生产每吨熟料产生 525 千克二氧化碳。8水泥可持续性倡议行动 Getting the Numbers Right 数据库 ，指标 3212。9The role of cement in the 2050 low carbon economy，欧洲水泥协会，2013。 图 2. 水泥行业与燃料及过程相关的二氧化碳排放量和减排措施水泥需求量（欧盟27国）每吨水泥碳排放量-过程相关排放量（ 65）燃料相关排放量（ 35）碳捕获与封存新型水泥较低熟料含量替代/高效水泥使用预处理废弃物 生物质废弃物 能源效率水泥碳排放总量（需求量乘以每吨碳排放量）减排方案选择（图解）除过程和燃料相关排放外，还存在使用电力（约110千瓦时/每吨水泥）8产生的间接排放和运输过程产生的排放。依运输距离和运输方式的不同，运输过程产生的排放量变化显著，但大体上至多相当于生产过程排放量的5。9510Cement Technology Roadmap 2009 Carbon emissions reductions up to 2050， 世 界 可 持 续 发 展 工 商 理 事 会、 国 际 原子能机构；Development of State of the Art-Techniques in Cement Manufacturing Trying to Look Ahead，（水泥可持续性倡议行动 / 欧洲水泥研究院）技术论文，2009；The role of cement in the 2050 low carbon economy，欧洲水泥协会，2013；Mineral Products Association Cement GHG Reduction Strategy, The mineral Product’s Industries Contribution to the UK，2012；H ow to Turn Around the Trend of Cement Related Emissions in the Developing World，世界自然基金会。11世 界 可 持 续 发 展 工 商 理 事 会 / 水 泥 可 持 续 性 倡 议 行 动 监 测 报 告 核 查 议 定 书 定 义 的 二 氧 化 碳 净 排 放 量 和 总 排放量。水泥行业碳排放的主要减排措施按要点列出如下燃料相关减排 使用替代化石燃料（主要用废弃物制取，单位二氧化碳排放量约为70-80千克/兆焦耳）或气候中和的生物质废弃物或可持续生长的生物质，取代煤、褐煤和石油焦等传统化石燃料（单位二氧化碳排放量为100千克/兆焦耳）；及 通过使用最佳可行技术（即预热器和预分解炉技术）和最佳操作实践（即在最高效的设施中集中生产，设施运行接近额定产能）来提高熟料窑的热能利用效率。过程和燃料减排 使用其他矿物成分替代水泥和混凝土中的熟料。这会涉及熟料的高度矿化和反应，从而可在尽可能减少熟料含量的同时仍能保持混凝土强度； 使用低碳替代材料代替水泥；及 碳捕获与封存（CCS）或碳捕获与利用（CCU）。 间接减排提高熟料和水泥生产设施的电能利用效率。一些机构组织曾预测1990年至2050年水泥行业的二氧化碳减排潜力。其中包括国际能源署与世界可持续发展工商理事会水泥可持续性倡议行动（CSI）联合发布的报告和路线图、水泥可持续性倡议行动与欧洲水泥研究院（ECRA）、欧洲水泥联盟（Cembur eau）以及欧洲和英国水泥行业协会（MP A）从水泥行业角度联合发布的报告和路线图，以及Ecofys咨询公司、世界自然基金会（WWF）和英国气候变化委员会从非政府组织和政府角度联合发布的报告和路线图。10图3显示，截至2050年，以上减排措施可帮助减少80的二氧化碳排放量。以上路线图一致预测，通过使用生物质替代化石燃料可减排约15，目前这部分潜力仅使用了一小部分。据估计，熟料替代具有类似潜力，但地区差异很大，并且已在1990年至2011年期间开展大量工作。由国际能源署和行业利益相关方提出的路线图的一个重要特点是这些路线图包括对使用化石燃料燃烧废弃物作为燃料排放的二氧化碳 “抵消”（指二氧化碳“净”排放而非“总”排放11），这是欧盟排放交易体系、世界自然基金会和英国气候变化委员会不考虑的间接减排部分。关于水泥替代潜力、水泥更高效使用以及新型水泥的估计只是估算数据，各路线图在此方面并无一致性。为弥合至2050年实现减排80的差距，约40至60的减排应来自碳捕获与封存。6图3为达成1990-2050年二氧化碳减排80的目标所采用的主要减排方法的相对份额0102030405060生物质（废弃物）预处理（废弃物）能效熟料替代水泥替代/高效使用创新的水泥类材料碳捕获与封存至 2050 年减排百分比 不同减排措施到2050年的减排潜力占减排总量份额基线调整*基准线调整基于从GNR数据库中收集的数据。预处理废弃物的计算基于以下假设替代燃料使用主要包括生物质和预处理废弃物。国际能源署（低需求情景）Ecofys/ 世界自然基金会英国气候变化委员会欧洲水泥联盟矿产品协会世界可持续发展工商理事会 /欧洲水泥研究院技术报告国际能源署（低需求情景）Ecofys/ 世界自然基金会英国气候变化委员会欧洲水泥联盟矿产品协会世界可持续发展工商理事会 /欧洲水泥研究院技术报告国际能源署（低需求情景）Ecofys/ 世界自然基金会英国气候变化委员会欧洲水泥联盟矿产品协会世界可持续发展工商理事会 /欧洲水泥研究院技术报告国际能源署（低需求情景）Ecofys/ 世界自然基金会英国气候变化委员会欧洲水泥联盟矿产品协会世界可持续发展工商理事会 /欧洲水泥研究院技术报告国际能源署（低需求情景）Ecofys/ 世界自然基金会英国气候变化委员会欧洲水泥联盟矿产品协会世界可持续发展工商理事会 /欧洲水泥研究院技术报告国际能源署（低需求情景）Ecofys/ 世界自然基金会英国气候变化委员会欧洲水泥联盟矿产品协会国际能源署（低需求情景）Ecofys/ 世界自然基金会英国气候变化委员会欧洲水泥联盟矿产品协会来源不同水泥行业路线图汇编7减少二氧化碳间接排放量的其他方法（基于化石燃料发电）包括 提高熟料和水泥生产的电能使用效率。将水泥研磨得更加精细和更多使用矿渣增加耗电量，但可提高水泥性能。这样，混凝土中需要使用的熟料和水泥量便会减少； 将熟料窑的余热回收用于发电。需要注意的是，熟料窑的能效越高，可回收的余热越少。下节将描述排放交易体系和其他政策工具如何影响不同减排措施的效果和商业决策过程。3. 运用不同减缓选项的既往驱动因素和未来的需求3.1 替代燃料、生物质和混合燃料物的二氧化碳排放强度2005年至2011年，欧盟水泥行业的燃料相关二氧化碳排放强度总体水平下降6。取得该成绩的主要原因是用生物质替代煤炭。按照排放交易体系的核算标准，生物质被视为具有气候中和特点。此外，通过用废弃物替代煤炭，二氧化碳排放量也有所减少。2005年，生物质能源所占份额为3.6。2008年，该数字突破5.1。2011年增至8.7，是2005年的两倍多，煤炭燃烧的二氧化碳排放量减少约330万吨。化石燃料燃烧废弃物所占份额从2005年的11增至2011年的近2612。目前，欧盟80的设施利用化石燃料燃烧废弃物。推动利用替代燃料的的决定性因素包括i 降低能源成本（约10欧元/每吨熟料）；ii 长期减少能源供给和成本风险。欧盟排放交易体系的经济激励对水泥行业利用生物质的重要性依然居次，对利用化石燃料燃烧废弃物的重要性较低。利用1吨生物质可减少约1.5吨二氧化碳排放量，利用1吨化石燃料燃烧废弃物可减少约0.3吨二氧化碳排放量。以二氧化碳市价为10欧元/每吨欧盟排放配额计算，公司利用生物质可节约15欧元/每吨配额，利用化石燃料燃烧废弃物可节约3欧元/每吨配额。若生物质提供50能源，则相当于节约3欧元/每吨熟料。自2005年以来，整个欧洲水泥生产领域的生物质用量（吨生物质/年）几乎没有变化。西班牙（增长50-100）、英国（增长10）和波兰（仍处于低位）例外。与之相反，德国和法国在欧盟排放交易体系第二阶段期间的生物质用量降低约25。该结果归因于可再生能源的支持机制，该类机制针对在热电联产领域而非水泥行业利用生物质制定激励措施。因此，水泥行业仅利用不到10的“传统”生物质（主要在西班牙），更依赖各类废弃物，例如被污染的动物肉类和脂肪、废水处理产生的泥浆以及处理后的城市垃圾中的少量生物质（废弃物衍生燃料）。熟料生产期间实现的高温确保破坏动物粪便产物中的任何生物污染，为生物垃圾处置提供的理想环境。高温环境允许水泥生产设施利用生物质产物，否则必须利用专用废弃物焚烧装置处理生物质产物。欧盟各成员国和设施的生物质能源所占份额差异明显。一些设施的生物质能源所占份额高达40，但该份额通常较低。在法国和德国，80 - 90的设施利用生物质。在意大利，仅有10的设施利用少量生物质，自2000年以来利用生物质的设施数量未增加。意大利平均热替换率比欧洲平均水平低3至7倍。该结果归咎于与许可流程相关的多个因素，例如对所提供的信息认识不足，缺乏信任；地方抵触情绪；碎片化和分散化的许可效力；上诉程序繁冗漫长，导致合理实施政策和变化异常困难。12 水泥可持续性倡议行动“Getting the Numbers Right”，3211a 指标。80,00,51,01,52,02,50,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,02000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011右轴生物质绝对量（百万吨） 生物质绝对量（百万吨）丹麦法国爱沙尼亚爱尔兰英国波兰欧盟9生物质（废弃物）热能减少约330万吨二氧化碳图 4. 欧盟部分国家水泥生产领域生物质用量（2001 年 -2004 年插值）图 5. 水泥厂用作燃料的废弃物数量资料来源水泥可持续性倡议行动 GNR指标 314资料来源水泥可持续性倡议行动 GNR指标 313在整个欧洲，化石燃料燃烧废弃物往往可在支付服务费的前提下进行混合焚烧，服务费标准为约10欧元/每吨废弃物，针对难以处置的危险废料，可增至100欧元/每吨废弃物。然而，对废油等一些易于处置的高热量废弃物而言，水泥企业则须付费。因此，对欧盟排放交易体系之外利用化石燃料燃烧废弃物已形成有力的经济激励机制。这一废弃物利用激励机制亦与其他监管措施挂钩。尤其是，欧盟指令（99/31/EC）13限制废弃物填埋，实施该指令后水泥厂废弃物利用水平逐步提高，可归因于缓慢转移至国家法律的做法。事实上，仅有9个成员国在2009年最后期限前完成转移。意大利再次落伍，原因是自2000年以来利用用作燃料之废弃物的设施数量未增加。造成该现象的原因仍是颇具挑战性的地方许可流程。利用生物质和废弃物要求投资废弃物预处理、储存和搬运设施等领域。利用生物质亦缩小设施的熟料产能。然而，该问题在产能（显著）过剩期间引起的关注有限。012345678901232000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011Volumeof Waste MtEU右轴废弃物数量（百万吨）（成员国）丹麦法国爱沙尼亚爱尔兰英国波兰 欧盟13 废弃物填埋指令 99/31/EC。9图 6. 水泥厂平均热能利用效率变化资料来源水泥可持续性倡议行动 GNR指标 32914Moya, J. A. 等 , “The potential for improvements in energy efficiency and CO2 emissions in the EU27 cement industry and the relationship with the capital budgeting decision Criteria”,清洁生产杂志19 2011 1207-1215.15水泥可持续性倡议行动“Getting the Numbers Right”，指标 3210a。16水泥可持续性倡议行动“Getting the Numbers Right”。17水泥可持续性倡议行动“Getting the Numbers Right”，指标“综合”。3.2 通过投资能效实现减排2000-2011年（共12年，包括实施欧盟排放交易体系的8年），欧盟水泥窑的平均热能利用效率保持不变，为3’730兆焦耳/吨，比最佳可行技术水平高20。3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 兆焦耳/每吨熟料丹麦法国爱沙尼亚爱尔兰英国波兰欧盟欧洲约45的熟料产自采用多级预热器和预分解炉（P HPC）的干窑。此类干窑被视为最佳可行技术（BA T），潜在能耗为2’900 – 3’300兆焦耳/每吨熟料14。然而，欧洲PHPC窑的平均运行能耗高于潜在水平。2005年至2011年，欧盟PHPC窑的平均热能耗稳定在约3’550兆焦耳/每吨熟料15。原因包括水泥窑利用率低于设计能力，过程控制和混合燃料欠稳定。由于含水量和粗颗粒因素，提高替代燃料在混合燃料中的份额可导致能耗增加2。欧洲另外45产能来自不属于最佳可行技术的干窑，包括配备预热器但无预分解炉的干窑以及无预热器和预分解炉的长期干窑。欧洲其余10产能基于10座湿法和30座半湿法的熟料设施。此类技术的能源强度高于16最佳可行技术普通半湿窑9，湿窑50。然而，自2000年以来，欧洲湿窑和半湿窑的使用范围缓慢缩小，引入欧盟排放交易体系后的使用范围进一步缩小（表1）17。通过取代其余水泥窑，欧盟水泥行业可实现50万吨二氧化碳/年的减排目标。2005年之前，德国、英国和波兰新建或扩建了现代化PHPC窑。欧盟排放交易体系第二阶段期间，爱尔兰和一些东欧国家（保加利亚、罗马尼亚、斯洛伐克和塞浦路斯）也开展了相关工作。10表 1. 最佳可行技术（BA T）、半湿窑和湿窑的水泥产量份额年份欧盟各类水泥窑熟料产量份额最佳可行技术（预热器 预分解炉）半湿（能耗增加 9）湿（能耗增加 50）2000 34 12 6，19 座设施2005 42 9 5，13 座设施2011 44 7（30 座水泥窑） 5，11 座设施资料来源水泥可持续性倡议行动 GNR欧盟同时考量众多市场、经济、金融和监管因素，在此基础上做出投资决定，其中欧盟排放交易体系及其碳成本仅是诸多考量因素之一。受2008年以来经济低迷因素影响，欧洲水泥行业在做出投资决定期间遇到重重困难。传统上，相比允许进入新市场或提高产品价值和价格的投资，对设施现代化和降低成本的投资要求更加出色的财务业绩（投资回报率、内部收益率、投资回收）。然而，考虑到水泥行业目前有限的盈利能力，短期–3年内–财务因素和业绩（资本与负债比率以及投资回报率、内部收益率、投资回收期）在长期投资领域扮演比以往更加重要的角色，对于将资本与负债比率、削减债务和财务评级视为绝对优先事项的跨国集团而言尤其如此。在如此短的时期内，财务评估甚至集中应用于长期资产投资，欧盟排放交易体系关于碳低效资产的长期目标和风险在投资决定方面仅扮演次要角色。假设碳价为20欧元/欧盟配额，用PHPC窑替代湿窑或半湿窑可分别节约4.6欧元/吨和1.4欧元/吨熟料成本。尽管该成本不可忽略，但尚不足以证明将湿窑转变成干窑的合理性。由于欧洲众多效率低下的设施规模相对较小（小于100万吨/年），因此通过改造现有设施将其提升到最佳可行技术水平将付出高昂的成本。基于与公司管理人员的访谈内容，尽管能耗和二氧化碳排放量较高，湿窑仍可实现约20至30欧元/每吨产品的财政贡献（即售价减去生产成本）。除已摊销的投资成本之外，欧洲（半）湿法设施还通过从废弃物（往往是所获包括服务费的工业废弃物）获取高至甚高（最高70）的能源贡献降低能源成本。因此，在碳价介于10至20欧元/欧盟配额范围的条件下，二氧化碳成本尚不足以引发从湿窑到干燥窑的转变。欧盟排放交易体系内的配额分配规定削弱碳价效应。只要年产量不低于历史产量的50，设施可获得全面配额分配。因此，旧设施能够以较低的产能系数运行（因为此类设施已折旧），仍能从全面配额分配中受益，从而获得有助于提高净收入的盈余配额。18一系列欧盟排放交易体系规定和措施促使业界形成以下观念监管可预测性下降，投资呈现不确定性。这一观念可能延迟做出投资决定。具体包括每5年修订一次容易产生碳泄漏的行业名单、2020年后碳泄漏保护措施的不确定性以及基于历史的分配规定的复杂性。此外还涉及目前正在进行的关于折量拍卖的讨论、欧盟排放交易体系的结构改革、2030年目标以及关于二氧化碳减排的国际协议。然而，几位接受采访的管理人员表示，欧盟排放交易体系引致的风险也可成为推迟困难决策时普遍选择的借口。18Demailly, D.等 , “How to design a bo rder adjustment for the European Union Emissions Trading System” ,能源政策38 2010 5199–5207.113.3 通过使用其他材料替代熟料实现减排由于熟料生产期间排放二氧化碳，使用其他液压矿物质替代熟料是减少水泥二氧化碳排放量的最有效途径。欧洲水泥标准19允许使用六种矿物质替代熟料，其中最重要的矿物质包括钢铁行业颗粒化高炉矿渣微粉、热电站粉煤灰、石灰石和过烧油页岩。目前，减少水泥的熟料含量是最有效的减缓选项，原因是此举不仅防止燃烧二氧化碳，而且可减少熟料中石灰石化学变化过程的二氧化碳排放量。在欧盟排放交易体系第一阶段，欧盟水泥中的熟料平均含量下降约2，但在第二阶段，使用各类液压矿物质替代熟料的平均水平20稳定在20至20.5之间（图7）。图 7. 水泥中熟料替代品所占份额资料来源水泥可持续性倡议行动 GNR指标 321919欧洲标准 EN197-1 水泥 – 第 1 部分普通水泥的组成、规格和一致性标准20熟料替代品由除熟料和石膏之外的所有矿物成分组成。0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 水泥总量单位 石膏 石灰石 火山灰 矿渣 粉煤灰 其他 熟料替代是一项重要的商业活动，下文将从多层面详述。熟料替代影响水泥行业的核心产品和资产，即熟料、熟料设施和石灰石储备。替代程度取决于下列因素。替代品的地区可得性鉴于长途获取的运输成本，矿渣、粉煤灰和火山灰的地区可得性是其用作熟料替代品的前提。粉煤灰是源自安装在火电站内灰尘过滤器的废弃物。因此，本地发电组合中煤炭的不同份额影响粉煤灰可得性。例如，波兰在水泥生产过程中使用9粉煤灰，显著高于欧洲3的平均水平。扩大使用粉煤灰的潜力有限。若气候政策减少热电联产，则该潜力将下降。12在整个欧洲，钢铁厂的炉渣多数用于水泥生产。将炉渣融入水泥前，要求对加工设施进行高额先期投资。在英国和爱尔兰，在混凝土搅拌机使用期间而非水泥生产期间用炉渣替代熟料。这些国家在水泥和混凝土组合领域的熟料替代整体水平与欧洲其他国家类似。由于地质因素，火山灰矿物质仅存在于一些火山活动的南欧国家，如意大利和希腊。21此外，过烧油页岩是一种出色的胶结制品。该材料由流化床燃烧设施生产，联合发电。每吨水泥二氧化碳排放量较低，原因如下石灰石不会分解，要求的燃烧温度低（熟料窑的一半），联合发电。然而，地质因素导致可露天开采的有用页岩仅存在于欧洲部分地区。替代品的成本粉煤灰和矿渣是电力和钢铁生产过程的副产品。使用粉煤灰和矿渣要求对处理厂进行先期投资。水泥生产商为有限的可用粉煤灰和矿渣展开竞争，导致价格高企不下。然而，该类价格通常低于提供熟料的总成本。此外，还存在以下趋势随着合同续约，用矿渣替代熟料所减少的二氧化碳的价值由水泥企业和钢铁企业共享。典型情况下，供应合同确保水泥企业稳定获得价格固定的粉煤灰和矿渣。依赖其他公司水泥和钢铁的经济周期并非始终重合。这种情况可能导致作为熟料替代品的炉渣供给暂时失衡。自2009年以来，炉渣一直（临时）堆放在水泥企业的石灰石采石场，而非用于水泥生产。关于堆放炉渣的数量和时间无可用的准确数据。合理估计为300万吨左右或整个欧洲每年炉渣用量的15左右。满足消费者需求熟料替代或许影响混凝土的技术质量和要求，例如早期和后期强度、抗硫酸盐性、颜色及可用性。这要求消除需求侧对新产品的抵触。一些公司已着手开展产品碳足迹工作，在推销各类水泥期间标示并宣传内含二氧化碳的减少情况。市场反应不一，但总体接受度很低。产品质量和价格是客户考量的两个最重要因素。这反映了欧盟排放交易体系中减排经济激励对消费者选择的重要性。水泥价格应反映内含的二氧化碳成本，以更加有效地激励消费者选择低碳水泥类型。欧盟排放交易体系举例而言，通过替代25至30熟料，即销售CEM II水泥而非CEM I水泥，可减少约0.2吨二氧化碳/每吨水泥。以碳价为10欧元计算，此举可节约2欧元/每吨水泥。由此产生以下问题欧盟排放交易体系为何不深入推行熟料替代实践。接受采访的水泥企业高层管理人员多数表示，尽管承认水泥替代是减少二氧化碳排放量的有效选项，但欧盟排放交易体系的影响的受重视程度，（尚）未达到促使做出熟料替代之决定的水平。具体可细分为两个因素21“A blue print for a climate friendly cement industry. How to Turn Around the Trend of Cement Related Emissions in the Developing World”, Ecofys, 2008. 13首先，水泥企业仅将二氧化碳配额的机会成本中有限且不确定的份额加入水泥价格（见第4.2节）。因此，目前对水泥消费者转向熟料含量更低的水泥所给予的经济激励非常有限。为有效影响消费者选择更低二氧化碳含量的水泥类型和生产商，或许有必要在水泥定价过程中转嫁（全部）二氧化碳成本。其次，水泥企业低估免费分配配额的条件下熟料替代的潜在减排价值。这种普遍存在的行业现状与追求利润最大