河南省重点行业实现“双碳”目标的建议★

司 明， 韩强伟， 方引青， 王玥璐， 谷建光

（1.河南财经政法大学， 河南 郑州 450016； 2.河南投资集团有限公司， 河南 郑州 450008； 3.商丘医学高等专科学校， 河南 商丘 476100； 4.郑州工业应用技术学院， 河南 郑州 450000）

0 引言

河南省在2021 年河南省政府会议报告中提出“双碳”的“十四五”发展目标和计划，将着重构建低碳高效的能源支撑体系和能源结构。当前河南省能源技术水平难以完成这一任务，因此“双碳”目标导向下的低碳技术体系加速研究、减碳科技技术创新和规模化应用将是河南省重点行业实现“双碳”的重要支撑。

1 科技创新支撑河南省“双碳”发展的必要性

1.1 创新助力河南省实现绿色低碳技术高地的构建

为了打造全国创新高地，河南省正在努力建设中，同时，由于构建绿色低碳技术在创新体系领域愈发重要，为了打造出全新的绿色碳技术高地，就要以需求为导向、以问题为导向，持续加大科技创新支撑工业绿色低碳转型力度，其中，科技创新是关键。一是有利于强化企业技术创新主体地位。二是有利于加快关键共性技术重点攻关。三是有利于加强前沿绿色技术研发。四是有利于加大绿色低碳技术转移转化。

1.2 科技创新为河南省构建低碳优势产业格局提供协同机制

科技创新涉及多个行业，这也使得要想实现多科学交叉，需要整合各方资源，使得技术、人才、资源等优势达到高效协同。一是有利于加快推动能源产业战略性调整。二是有利于河南省运用产业链思维和生态圈理念，加快推进发展,促进形成推动形成一体化、集群化、生态化的绿色低碳优势产业集群。三是有利于促进节能环保产业的发展。

1.3 科技创新为河南省实现资源高效利用提供技术支持

科技创新可以将河南的数字经济新优势转化为绿色、低碳产业转型的新动力，“绿色基础数据+工业数据+工业互联网+绿色制造”可以刺激生产方式的变革，实现能源的低碳化和资源的循环利用。一是有利于提高关键技术设备的智能化程度。二是有利于深挖数字技术在节约能源方面潜力。三是有利于建立绿色供应链管理体系。

2 河南省“双碳”发展中存在的问题

2.1 碳排放量高且严重偏煤是主要瓶颈

河南省二氧化碳排放总量位居全国前列，约占全国的5%[1]。以“煤为主”能源生产与消费结构会使得河南碳排放强度更高、路径依赖性更强，短期内煤炭仍会在能源结构中占据主导地位。随着河南地区工业化和城市化进程的不断加速，电力需求将持续呈现增长趋势。但是，受资源禀赋和经济开发条件限制，可再生能源短期内难以发挥电力发展主力军的作用[2]。河南省电力缺口较大，外调用电需求高，但外调电供应保障不确定因素较多，所以，使得碳排放保持持续性增长，河南省的工业部门将面临着实现“双碳”目标的特别压力。

2.2 产业结构底盘较重是主要制约因素

目前，在河南规模以上的工业类型中，高耗能产业目前占增加值的30%以上，能耗性产业占比接近90%。这种高碳依赖型的产业结构与发展模式为实现“双碳”目标提出了严峻挑战。能源安全保障风险继续增加。河南的能源资源主要以煤炭为主，石油、天然气、水、风能和太阳能的蕴藏和储存量相对较少，在今后五年内，约有60%的能源需要从省外进口，供应保障的不确定性加大,保供能力亟需强化。工业能源占比比重非常大[1]。

2.3 空间布局分散不集中是重要阻碍

河南的工业发展呈现出一种“小规模集中、大规模分散、聚集而非群体”的格局，产业集群化和现代化水平相对较低，同时能源利用效率也相对较低。2020年，整个河南省70%左右的规模以上工业被不同市县的171 个产业集群所承载，很难形成完整的闭环产业链，这不仅不利于构建循环型企业生产和循环型产业组合的低碳循环发展模式，而且降低资源和能源利用的效率。

2.4 科技创新支撑薄弱是关键因素

实现“双碳”目标，产业端深度脱碳至关重要，科技技术创新是产业链得以实现现代化的主要支撑。河南省高能耗、高碳排放重点行业在减排集成技术、原材料、燃料替代、关键工艺流程低碳化改造等方面比较落后。河南省在交通、建筑等难以脱碳的非电行业中，绿色氢能、生物质能、氢能等新型燃料技术研发和推广速度缓慢。

2.5 绿色金融供给不足是普遍因素

河南省绿色信贷占社会融资贷款存量规模较少，绿色金融产品种类较少，绿色金融资金投放结构单一，没有形成绿色金融产品合力支持低碳转型的局势，难以满足工业低碳转型需求。绿色债券募集资金投向工业脱碳的比重几乎为零，绿色债券发行主体单一、投资者范围较为狭窄、绿色债券与全国碳市场联动效应不足，且在碳定价机制上比较落后，需要大力发展碳交易市场。

3 河南省重点行业“双碳”科技创新路径与建议

3.1 煤炭行业“双碳”科技创新路径建议

1）转型煤炭发展方式，将燃料变材料。根据河南省规划，到2025 年，河南省的煤炭消费份额将下降到60%以下，而非化石能源消费比重应提高至16%以上，风电、光伏发电装机将会是电力装机增量中最重要的组成部分。这就使河南省应该适度开发优势煤种先进能力，继续淘汰落后低效能力,确保煤炭产能稳定在1.4 亿t/a 左右，加快绿色矿山建设，对30 万t/a以下矿井实行分类处理，不断更新煤炭产品结构，逐步提高煤炭入选率。推动主干煤炭企业改造提升传统非煤产业，拓展至煤基产业，将燃料转化为材料，打造一批碳基半导体、高性能纤维材料等生产基地。

2）优化火电结构，增加基础电源建设。河南省应优化煤电项目布局，原则上不再建设除民生热电外的煤电机组，在严重缺电的地区有序精简建设大容量、高效、清洁的备用电源。进一步优化和协调燃煤发电设施，淘汰落后和不合理的燃煤发电设施，有序关闭和整合30 万kW 以上热电联产机组供热合理半径内的落后燃煤小热电机组（含自备电厂）。积极开展城区煤电机组“退城入郊（园）”工作。促进燃煤发电从主要来源转变为基础来源，提供可靠的容量、峰值和频率控制以及其他辅助服务。推动煤电从主体性电源转变为提供可靠容量和调峰调频辅助业务的基础性电源，加强应急备用和调峰电源能力建设。加大对工业余热的回收和再利用力度，积极开展余热发电。

3）转变煤炭低碳方式，发展绿色智能技术和煤层气技术。河南省要强化化石能源开采碳排放监测，加快绿色开采及智能化技术应用，加大余能和副产品回收利用，降低开采过程中煤及油气碳排放。增加煤层气（煤矿瓦斯）和油气田甲烷的收获与利用，加快二氧化碳驱油技术的推广。推广先进的化石燃料开采技术和设备，加快石油、天然气和燃煤设备的电气化进程。

4）关注低碳循环经济，积极推动共伴生资源利用。河南省要积极实施矿区循环经济发展模式、探索煤矿沉陷区整治及煤渣充分利用、积极促进矿产资源及尾矿并存充分利用、规避大气及地下水污染。采用采煤沉陷区，关闭高污染矿区，大力发展风电，光伏或者农林生物质产业。研究在已耗尽或未开发的油气田、煤炭采空区建立二氧化碳地质储存设施的可能性。探索开展废弃岩盐钻井、闭坑的金属矿山地下巷道、采空区对二氧化碳的地质收纳封存研究。

3.2 电力行业“双碳”科技创新路径建议

1）大力发展新能源电力替代，提升可再生能源利用率。河南省必须稳步拓展电能替代的广度深度，发挥可再生能源替代作用，提升终端能源消费的低碳化、电气化水平。在工业领域，大范围推广应用电窑炉、电弧炉等电能替代设备，大力发展氢能主推以工业脱碳。在交通领域，大力发展电气化运输、氢燃料汽车、生物燃料技术和氨能等技术替代传统化石燃料。在建筑领域，推广热泵等设备，将电能在暖通和炊事领域进行替换，特别是采用“煤改电”。

2）采用分布式发电、微电网与大电网融合方式。充分发挥大电网基础平台作用，支持服务新能源跨越式发展。河南省根据各地区地理区位的不同，采用分布式发电及微电网等就地平衡方式满足河南省用电量大的难度，逐步摆脱引进外电依赖的问题，降低用电成本。同时，还可以尝试大电网大范围清洁资源优化配置互济方式，通过提高跨区输送清洁能源电量比重，送受端协调调峰及优化跨区输电通道运行方式，促进清洁能源大规模跨区输送消纳[3]。

3）加强电力前沿科技创新，突破电力核心技术。河南省要抓紧新型电力系统供需平衡、源网荷储一体化、“双高”电力系统温度分析与控制等课堂研究。提升光伏发电技术、地热能等新能源发电技术和产业的创新与运用。加快核电技术的攻关，大胆研究探索可控核聚变技术。加快电力系统的储能技术研究和应用，争取在大容量、高安全、长寿命、低成本等方面取得重大突破[3]。

4）建立新型电力市场，搭建电碳市场联动机制。河南省应提前谋划新型高效消纳电力市场机制，尽快建立统一电力市场、现货及辅助服务市场。提前探索适合河南省情的可再生能源电力配额制与绿色证书交易机制，争取实现两者的协同运行。同时加强与碳市场在市场范围、空间、价格等方面的互联互通，探索碳市场交易和用能权交易、节能量交易、发电全交易等其他绿色品种的协同模式，统筹行业发展与节能减碳间的关系[3]。

3.3 新能源行业“双碳”科技创新路径与建议

1）补齐锂电产业短板，持续提升产业优势。目前锂电产业为河南省6 大新兴产业之一，河南省发展锂电池既为现实需要又为战略需求。河南在磷酸铁锂正极材料锂电池方面具有产能优势，但锂电池产业重产业链中下游轻上游的情况较为明显，下游部分应用领域企业数量及创新力均高于全国水平，中上游相应环节整体企业数量不足、创新力较弱，需要加大研发力度，尽快补齐锂电池技术和产业短板。

2）结合产业及地理条件，大力发展储能产业。未来河南重点开发的是抽水储能和氢储能，除了持续发展传统的抽水储能以外，还要重点规划开发有条件的废弃矿山储能，地表塌陷作为上层水库，井下空洞作为下层水库，水面以及附近可利用的区域铺设光伏，周边建设风电项目，既可以解决储能也可以解决矿区生态，矿区原有的电缆基础也可以直接应用，水面光伏以及井下矿洞储水又能防止水分的蒸发，不会浪费太多的水资源。

3）着重发展“风光气”，“核能与水能”为补充。在河南的非化石能源中，风光气资源相对丰富，有条件进行高强度、规模性、持续性的开发利用。河南省适合布局电池厂、组件厂，加大布局组件厂形成产业化集群；同时建设一批集中式光伏电站，大力发展分布式光伏，全面推进“光伏+”模式，不断提升光伏发电量。要加快推动风电规模化开发，增加风电的装机容量。还可以借助风电装备产业链北移的趋势打造河南风电产业集群，放在与山西河北交界的安阳、濮阳、鹤壁、焦作等城市。在天然气开发能力有保障的地区，可适度扩大气电规模。有序发展天然气调峰电源，鼓励发展天然气分布式能源等高效利用项目。同时，将核能和水能做为补充。

4）紧抓示范城市群优势，优先发展氢能产业。一是充分发挥河南资源禀赋和产业基础。河南省工业副产氢每年约55 万t，品质好、价格低，确保为氢能的初步发展提供足够的保障供应。二是发挥本地龙头企业带动作用。宇通集团是全国最早研发生产燃料电池汽车的企业之一，可以充分发挥宇通汽车等龙头企业带头作用，引导和推广氢能大面积应用于交通等领域。三是发挥郑州市牵头作用。郑州市即是省会，又是氢能示范城市群的牵头城市，有着深厚的氢能产业积累。郑州氢能产业规划及实施政策体系已经建立，带动作用明显。四是发挥产业培育及招商引进的促进作用。河南省已经培育引进了豫氢动力、骥翀氢能、捷氢科技等产业链上下游企业，继续加强在燃料电池电堆、空气供应系统、70 MPa 储氢瓶、固态储氢设备、氢气管束拖车、加氢站建设运维等领域建设。

4 结语

实现“双碳”目标，科技创新是关键。科技技术的创新革命可为河南省构建低碳优势产业格局提供协同机制，可为河南省实现资源高效利用提供技术支持，因此，要在经济社会可持续发展的基础上实现“双碳”目标,必须在科技创新上有所突破并且提前做好顶层设计。