中国水泥行业CO2 与大气污染物协同减排潜力评估——以河南为例的集成化路径研究

针对水泥行业高能耗、高排放难题，本研究构建集成LEAP模型与跨弹性系数的方法体系，量化河南水泥业七大类25项措施的协同减排潜力。结果显示：集成情景下2050年CO2 和LAPeq减排80%，生产调控贡献65%减排量，能源策略带来17.96亿元协同效益，为"双碳"目标下工业部门绿色转型提供实证支撑。

　　

全球水泥产量占比超50%的中国，正面临"减碳"与"治污"的双重挑战。作为典型高耗能行业，水泥生产同时贡献全国13%的CO₂
排放和第三大大气污染物排放量。尽管已有研究探讨单一减排路径，但如何协调CO₂
与SO₂
/NO_x
/PM的协同控制（co-control），仍是政策制定者面临的现实难题。河南省作为全国水泥产能大省，其环境绩效领先但减排压力显著，成为探究这一问题的理想样本。

中国建筑材料科学研究院等机构的研究人员创新性地融合企业级数据库与多模型方法，首次系统评估了七大类减排策略的协同效应。通过建立涵盖64家熟料企业和187家粉磨站的2022年实时数据库，结合LEAP（长期能源替代规划）模型、跨弹性系数和节能供给曲线（ECSC）三大工具，量化了从生产调控到CCUS等25项措施在2022-2050年间的协同减排潜力。研究发现发表在《Journal of Cleaner Production》的成果显示，集成情景可实现CO₂
和LAPeq同步减排80%，其中生产规模调控（需求侧管理+产能控制）贡献最大减排份额，而燃料替代等能源策略展现出最佳经济性。

3.1 河南水泥行业现状
基于企业级数据揭示：2022年河南水泥行业CO₂
排放54.38Mt，其中93%来自熟料煅烧过程。值得注意的是，61%熟料企业NO_x
排放超出超低标准（50mg/m³
），45%粉磨站PM超标，凸显污染治理紧迫性。能源结构分析显示，88.1%能耗集中于熟料燃料消耗，但40%企业煤耗已达理论极限，预示传统能效提升空间有限。

3.2 九大情景减排潜力
基准情景（BS）显示，单纯需求下降可使2050年CO₂
自然减少27.39%。集成情景（IS）通过同步实施七类策略，实现CO₂
减排79.65%，其中生产调控（S1+S2）贡献47.59%，能源策略（S3+S4）贡献25.29%。特别发现：CCUS虽贡献11%碳减排，但会提升1%LAPeq，揭示终端技术存在环境代价。

3.3 协同效应分析
跨弹性系数显示：15项措施对LAPeq的减排效果优于CO₂
，主要为熟料煅烧能效技术（N5-N9）；而需求侧措施（N1-N2）和材料替代（N18-N20）则更利于碳减排。生态垃圾预处理（N13）因协同处置特性，产生14.05亿元净效益，成为最具推广价值的技术。

3.4 经济成本核算
考虑货币化协同效益后，集成方案净成本降至12.7亿元。燃料替代（S4）因绿色氢能（N15）的高成本面临2.46亿元赤字，而能效改进（S3）创造20.42亿元收益，印证"节能即减污降碳"的协同经济学原理。

这项研究首次构建了省级水泥行业"碳-污"协同治理的量化框架，其创新性体现在三方面：一是建立2022年企业级实时数据库，克服既往研究参数平均化弊端；二是整合常规策略与新兴技术（如氢能煅烧、微电网），拓展减排路径多样性；三是通过跨弹性系数可视化协同效应，为差异化政策制定提供依据。研究建议优先推广具有双重效益的原料助磨剂（N10）、垃圾协同处置（N13）等技术，同时警示CCUS的环境风险，这对中国实现2060碳中和目标下的工业转型具有重要决策参考价值。