中國造紙行業碳減排、碳達峰路徑探討

文 呼盼威

核心提示：針對造紙行業能耗和碳排放特點、行業未來發展規劃及雙碳相關政策要求，分析了雙碳背景下造紙行業面臨的挑戰，并結合行業特點，提出了產業結構優化、能效提升、能源結構優化、廢棄物資源化利用、管理模式創新等方面的重點碳減排舉措，為造紙企業實現碳減排、碳達峰目標提供參考。

1 背景介紹

氣候變化是全球面臨的重要且緊迫的挑戰，從環境、社會、經濟等多個維度影響著人類的生存與發展。為應對氣候變化，全球各經濟體加快推進減排計劃。2020 年，我國正式宣布“二氧化碳排放力爭于2030 年達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和”的目標（以下簡稱雙碳目標）。雙碳目標已成為一項長期國家戰略，不僅被定義為能源與環境的問題，更是經濟與發展的問題，需要多個系統、各個行業共同努力去實現。國務院于2021 年發布《2030 年前碳達峰行動方案》，提出到2025 年單位國內生產總值（GDP）能耗比2020年下降13.5%，單位GDP 二氧化碳排放比2020 年下降18%的目標。隨后，國資委印發《關于推進中央企業高質量發展做好碳達峰碳中和工作的指導意見》、中華全國工商業聯合會印發《全國工商聯關于引導服務民營企業做好碳達峰碳中和工作的意見》，標志著國內企業開展雙碳行動的綱領已然形成，雙碳工作也將邁入實質性推進階段。

2 造紙行業的能耗、碳排放現狀

造紙行業整體能耗和碳排放總量較小，但化石能源依賴度高。根據國家2020 年能源統計年鑒，2019年全國能耗總量為48.6 億t 標準煤，造紙行業能耗為3847 萬t 標準煤，占全國能耗總量的0.5%，遠低于鋼鐵（16%）、化工（13%）等高耗能行業。造紙行業消耗的能源主要為電力、熱力和煤炭，整體化石能源依賴度高。煤炭主要用于工業鍋爐產生蒸汽;熱力主要用于碎漿、紙機干燥、脫水、涂布、調態、壓光等工序;電力主要用于制漿設備、造紙設備等設備運行，部分用于生產照明、儀表、辦公等。2020 年，紙漿單位產品綜合能耗為350 kgce/t，紙及紙板單位產品綜合能耗為480 kgce/t，高于發達國家的能耗水平。

造紙行業企業碳排放源類別主要包括：①直接排放：自備熱電站、石灰窯、堿回收爐、紙機干燥等工段運行過程中煤炭、燃氣、柴油、重油等化石燃料燃燒；備料過程產生的樹皮、木屑，硫酸鹽制漿過程產生的黑液等生物質能源燃燒；②過程排放：制漿過程堿回收工段用石灰石、自備電廠脫硫用外購碳酸鹽分解過程產生的二氧化碳排放；廢水厭氧處理過程中產生的甲烷排放；③間接排放：凈購入使用電力、熱力所導致的二氧化碳排放。根據造紙行業的能耗情況測算，2019 年造紙行業能源消耗所產生的碳排放總量為9211 萬t CO2（不包含過程排放及非化石能源燃燒的直接排放），其中49.3%的碳排放來自于電力消耗，25.6%來自于熱力消耗，約19.3%來自于煤炭燃燒（見圖1）。

圖1 造紙行業碳排放結構

3 造紙行業面臨的挑戰

在雙碳背景下，造紙行業面臨著來自成本、碳管理、產業鏈以及發展層面的挑戰。

挑戰一：成本層面，化石能源依賴度高，能源成本升高帶來生產成本增加的挑戰。由于能耗雙控等因素的影響，化石燃料成本增加，造成企業用能成本增加。如2021 年1—10 月煤價整體上漲，平均價格為1038 元/t，同比增長86%。尤其對配有燃煤鍋爐和燃煤自備電廠的企業產生直接影響。挑戰二：管理層面，造紙行業納入碳市場后，企業面臨碳管理壓力增大的挑戰。2021 年2 月1 日，生態環境部發布的《碳排放權交易管理辦法（試行）》正式施行，其中涵蓋101 家造紙企業自備電廠在內的全國碳市場第一個履約周期正式啟動。企業新增包括數據管理、交易履約、資產管理等各方面的相關工作。挑戰三：產業鏈層面，供應鏈碳中和及低碳壁壘，將帶來制約國際貿易的挑戰。多數知名跨國公司均制定了碳中和目標，并要求其產業鏈上供應商實現碳中和。其次，貿易國設置的以碳關稅、碳足跡等為代表的綠色壁壘，如歐盟碳邊境調節稅，將對造紙行業的國際貿易產生較大影響。挑戰四：發展層面，環保政策日趨嚴格，將帶來新建項目落地受限的挑戰。根據《造紙行業“十四五”及中長期高質量發展綱要》，到2025 年和2035 年，全國紙及紙板總產量達到1.4 億t 和1.7 億t，紙產品的需求量不斷增加。因此預計到2030 年前，造紙行業產能仍將持續增加。雖然造紙行業能耗和碳排放總量較小，在《生態環境部關于加強高耗能、高排放建設項目生態環境源頭防控的指導意見》（環環評〔2021〕45 號）中，造紙行業未被納入全國“兩高”項目范疇，但紙及紙板產量100 萬t/a 以上的地區中廣東、浙江、廣西明確將造紙制漿行業納入“兩高”項目范疇。從政策發布的力度來看，國家及地方對高耗能、高排放新建項目嚴格控制，造紙行業部分項目面臨著新建擬建項目難審批、難落地的挑戰。

4 造紙行業低碳發展路徑探討

為了應對雙碳帶來的挑戰，建議造紙行業展開以下五項重點行動，包括過程高效化、能源清潔化、資源循環化、管理創新化以及產業結構優化（見圖2）。五項重點行動需要同時推進，協同作用助力造紙行業實現雙碳目標。

圖2 造紙行業碳達峰碳中和路線圖

4.1 企業重點碳減排舉措

路徑一：過程高效化

根據《造紙行業“十四五”及中長期高質量發展綱要》，造紙行業力爭在“十四五”期間將單位產品實際工藝綜合能耗（外購和自產能源合計）紙漿由350 kgce/t 降為320 kgce/t，紙及紙板由480 kgce/t 降為450 kgce/t，達到國際較先進水平。企業針對自身情況開展節能技術改造是最直接且最可控的節能減排方式。根據《造紙行業國際能效及脫碳技術指南》，針對造紙過程對能耗影響較大的工藝過程，推薦了13 項具有較高能效提升和推廣應用潛力的措施（見圖3）包括針對制漿工段的間歇式蒸煮器改善、高效率磨漿機、余熱回收以及黑液蒸發器等；造紙工段的余熱回收、蒸汽系統改造以及能源管理系統等節能減排措施。同時，若企業配備燃煤鍋爐或自備電廠需要關注鍋爐、汽輪機等設備的節能改造，提高行業整體熱電聯產比例。此外，在主要用能設備節能改造的基礎上，還需要強化企業的能源管理，如優化鍋爐運行控制、提高三級計量儀表配置率等。

圖3 重點節能技改措施單位產品減排量

路徑二：能源清潔化

能源清潔化是造紙行業實現雙碳目標切實可行的途徑之一。依托造紙行業在生物質資源方面的優勢，企業可積極開展燃煤鍋爐生物質摻燒或生物質能源替代的可行性論證，進而提高生物質能源的利用比例。以國內某造紙企業為例，將循環流化床燃煤鍋爐改造為生物質鍋爐，改造成本約為1000 萬元，預計碳減排量為11 萬t/a。

此外，根據企業廠區實際情況，可積極開展廠區光伏項目的建設并且自用該項目提供的電量，減少外購電力，降低企業碳排放。例如，浙江仙鶴股份在2014 年開始引入太陽能光伏發電，全面采用屋頂光伏，目前集團屋頂光伏裝機總量為10.7 MW，同時新簽訂了20 萬MW 的分布式光伏項目，預計年發電量4050 萬kWh，可實現能耗節約4980 t 標煤。

最后，企業可以通過外購綠電的方式抵消部分能耗和碳排放，2021 年 9 月7 日，綠電交易開市。參與交易主體222 家，總交易電量68.98 億kWh，綠電環境權益均價3.73 分/kWh；其中風電交易電量4.58 億kWh，光伏交易電量64.4 億kWh 。據統計，綠色電力成交價格較當地電力中長期交易價格增加范圍為0.03～0.05 元/ kWh 之間。平均降碳成本為50～80 元/t CO2。建議企業提前關注并打通綠電采購渠道，與發電企業簽署長期綠電采購協議。

路徑三：資源循環化

造紙行業具有典型循環經濟屬性，可資源化利用的廢棄物主要來自原材料環節和生產環節。造紙企業可以合理利用廢棄物資源，提高資源利用效率，充分發揮減少資源消耗和降碳的協同作用。

原材料環節的廢棄物資源化利用主要體現在以下兩個方面，一是廢紙回收利用，不僅可以保障原料供應，站在產品生命周期的維度也可以減少產品的碳足跡；二是開發林業剩余物、農業秸稈、甘蔗渣等廢棄物制漿工藝，或直接將以上廢棄物添加到燃煤鍋爐中摻燒,降低化石能源消費占比，進而降低碳排放。

生產環節的廢棄物資源化利用方式更加多元，如將制漿污泥添加到燃煤鍋爐中摻燒，減少煤炭消耗量；將污水處理產生的沼氣進行燃燒替代燃煤，減少碳排放；其次，制漿黑液回收利用也具有較大的減排意義，一方面可以開發黑液堿回收發電項目或供熱項目，例如，亞太森博利用黑液濃縮燃燒的生物質熱能進行發電，在全部回收利用黑液的同時，每年可減少300 多萬t 碳排放。此外，堿回收白泥制備輕質碳酸鈣，如太陽紙業將化機漿白泥全部轉化成造紙填料碳酸鈣。

路徑四：管理創新化

碳市場不僅是有效控制企業碳排放的一種市場化手段，其運行機制流程對參與碳市場的企業在管理和商業模式上也提出了新要求。一方面企業新增碳管理相關工作，如碳排放數據管理、交易履約、碳資產管理等。另一方面，企業需要合理利用碳配額和減排量創造的新的資產價值和屬性，在商業模式上進行變革和創新。針對管理方面，造紙企業需要提高自身碳管理能力，積極為碳市場做準備，提前設立碳管理部門以及建設合理的管理體系。管理體系建設主要體現在完善碳排放管理制度、制定有關管理文件和標準、明確各部門和崗位的權力職責以及制定碳排放數據管理、履約、交易的工作流程。針對商業模式方面，造紙企業合理利用碳資產，如開發CCER 項目、發展碳金融等。

4.2 產業格局優化

產業結構升級轉型是引領造紙行業實現雙碳目標的重要途徑。造紙行業為推動產業結構升級轉型，一方面站在全行業的維度需要持續淘汰落后和過剩產能、提高行業集中度，并根據各地區經濟、資源能源稟賦目標合理布局造紙產能。另一方面站在企業的維度，需重視發展林漿紙一體化，優化產品結構，發展綠色低碳產品，同時加大創新生產工藝、技術裝備的研發力度。

林漿紙一體化是實現企業上下游產業鏈延伸、提高自身規模、降低生產成本、實現企業和行業可持續發展的重要經營戰略。發展林漿紙一體化可以加大造紙企業建設林地資源的熱情，林業的發展一方面可以逐步提高木材原材料的供應能力，促進產品高質量發展；另一方面企業因一體化經營而盈利能力提升，進而加大對林業的經營投入，不僅提高了原材料的供應能力和穩定性，將部分林業資源合理開發成林業碳匯項目，還將致力于全社會降碳固碳。如APP（中國）從1996 年開始先后在廣東、海南、云南等地大力發展人工林種植，成為中國林漿紙一體化的先行者。據統計，截至2020 年APP（中國）在國內已有超過27 萬hm2的林區，累計吸收二氧化碳約4239.51 萬t，2020 年碳匯凈增量達462.39 萬t。此外，得益于一體化經營模式，企業更易實現制漿造紙過程中的節能降碳和資源循環利用。

紙質包裝材料因具有原料可再生、可降解、可循環使用、產能充足、使用方便、價格低廉等諸多優點，而成為部分替代被限塑料制品的最佳選擇。研究顯示，與典型的塑料產品相比，紙制品的全生命周期碳足跡更低，例如PET 塑料的產品碳足跡約為3.18 kgCO2/kg，紙制品的產品碳足跡約為1.44 kgCO2/kg。造紙企業可根據自身生產優勢和研究經驗，發展“零塑”“代塑”綠色低碳產品，助力社會層面實現雙碳目標。如APP 集團在2018 年推出零塑Foopak Bio Natura可生物降解食品卡。2020 年，寧波亞洲漿紙漿推出了“零塑”紙杯紙產品。

在創新生產工藝及技術裝備方面，造紙企業應加大新一代制漿、造紙技術的研發力度，如清潔分離技術、膜分離技術、新型涂布技術、高清快干影印技術、廢水回用技術、生物質精煉技術等前沿技術的研發。技術裝備方面，以提升造紙裝備制造能力，加快裝備自動化、數控化、智能化進程，推動工藝技術研發與造紙、印刷裝備制造融合，以科技創新推動造紙行業轉型升級。此外，還可關注CCUS（碳捕集、封存與利用）技術與造紙行業的耦合，將被捕獲的二氧化碳生產為造紙行業所需的原材料，如將廠區自備電廠產生的煙氣進行凈化之后，與石灰乳液反應生產輕質碳酸鈣。

5 結語

針對不同時期，每一項重點行動的側重點或有不同，“十四五”時期為高耗能產業增量的窗口期，也是產業轉型的準備期。在此期間，企業應合理控制能源消費總量，大力開展節能減排技術改造；結合企業現狀，提高清潔能源消費比例；調整傳統造紙產業結構，積極規劃發展綠色低碳產業；并結合產業鏈特點，積極發展廢棄物資源化利用和綠色新產品新工藝研發創新。建立完善碳排放管理和碳資產管理機制，提升企業自身碳排放管理和碳資產管理能力。“十五五”時期為碳排放的收口期和達峰期，也是產業轉型的高峰期。在此期間，企業應持續開展節能降碳改造，進一步提高清潔能源應用比例，盡早完成新建項目，推廣先進企業低碳發展經驗。提高綠色低碳產品比例以及挖掘和布局新的市場機會。加大減碳新技術研發。2030 年以后，進入碳排放的平臺期和下降期，同時也是零碳和負碳技術的推廣期。應用成熟的零碳、負碳技術，進一步提高清潔能源應用比例、降低行業碳排放。并結合造紙行業綠色屬性，積極助力全社會實現碳中和。同時，也應盡早出臺造紙行業的碳達峰碳中和指導文件，建立有效的激勵機制，完善碳監測、核算、報告等過程標準體系，出臺造紙行業碳減排技術評價的相關標準，為造紙行業實現雙碳目標提供方向指引和能力支撐。

相關文獻鏈接

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