2.3 制造业产品生产的特点

二氧化碳排放所带来的气候变化危机是全球共同面对的一大挑战。将全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，并将全球气温上升控制到前工业化时期水平之上1.5℃以内的目标已成为人类关于未来发展的共同愿景。据2021年《BP世界能源统计年鉴》统计，2020年中国的二氧化碳排放量达到102.4亿吨（含中国台湾、中国香港），占全球二氧化碳排放量的31.7%。在严峻的碳排放形势的驱动下，中国对减少二氧化碳排放的关注日益密切。中国政府于2020年9月提出的“双碳”目标，虽然会对现有能源结构和能源系统造成极大冲击，但能源转型过程中的开发潜力也给时代带来了新的就业机会和经济发展机遇。

自工业革命以来，工业企业（特别是制造业企业）在国民经济中占据重要地位，支撑着经济社会的发展。工业化进程不仅深刻影响着社会思想、社会结构和世界格局，同时伴随着煤、石油和天然气的迅速消耗，工业化进程也造成了二氧化碳排放量的急剧增加。中国长期以来都将制造业的发展置于国家的行动纲领之中，“中国制造”也正向“中国创造”转变，实现中华民族伟大复兴离不开工业及高端制造业的持续发展。但同时，钢铁、化工、建材、石化、有色金属作为中国制造业的重要组成部分，也是高能耗、高排放（“两高”）的问题行业，针对以上行业，国家发展和改革委员会公布了《高耗能行业重点领域能将标杆水平和基准水平（2021年版）》。因此，制造业作为碳减排的重要领域，首先需要明确碳排放情况和碳减排的潜力，从而制定完善且符合发展规律的目标与相应政策；其次需要加强低碳、零碳、脱碳技术的创新，加快“绿色制造”的转型与相关部署，推进我国早日实现“双碳”目标，为减缓全球气候变化、人类可持续发展做出更大贡献。

2.3.1 制造业碳排放特点

1．碳排放来源复杂，碳核算方法仍需明确

整体上讲，制造业碳排放主要有三种来源：燃料燃烧、报废处理、外购电力/热力和工艺过程。其中，尤以生产工艺的碳排放途径复杂多样，如电石法制乙炔工艺中，碳排放来源不仅包括石油（或煤炭），还包括石灰石。常见的二氧化碳排放计算方法是基于碳排放因子而非即时监测的。需要注意的是，作为原材料的化石燃料应在能耗平衡计算中进行合理扣除，同时体现出其他含碳原材料的碳排放效应。目前，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）忽略了原材料在工艺过程中的碳排放；中国碳核算数据库（CEADs）仅对水泥生产过程的碳排放进行了核算。而大部分的自上而下和自下而上的碳排放计算方法均将碳排放因子设定为恒定值，并未考虑能效提升对于碳排放因子的影响。本书中的碳排放计算数据来源于CEADs。

2．支撑着国民经济的发展，但能耗高、排放高

制造业在二氧化碳排放中长期处于重要且稳定的地位（见图2.7）。二氧化碳排放方面，2019年制造业占全社会二氧化碳总排放量的35.8%，是继电力、热力供应部门（占全社会二氧化碳总排放量的47.4%）以外的第二大二氧化碳排放部门，但制造业总能耗却高于电力、热力供应部门，说明制造业单位能耗的二氧化碳排放强度低于电力、热力供应部门。

3．重点行业作用明显，碳减排难度较大

制造业门类下共计31个大类，但在能源消耗与碳排放方面，钢铁、化工、建材、石化及炼焦、有色金属冶炼五个行业表现突出，见图2.8、图2.9。虽然钢铁行业受到政府控制产能措施的压制，但仍体现出耗能大户和排放大户的特点。化工行业部分碳元素被固定在化工产品中，而水泥作为建材行业中最重要的产品，在生产过程中和化石燃料燃烧供能过程中均排放出大量的二氧化碳。2019年，化工行业能耗是建材行业的1.6倍，但建材行业的碳排放是化工行业的6.8倍。石化及炼焦、有色金属冶炼、化工行业有典型的行业特点，单位能耗的二氧化碳排放量相对较低。2014年，钢铁、化工、建材、石化及炼焦、有色金属冶炼五个行业的碳排放总量首次出现下降，并在之后的年份保持下降趋势，体现出节能减排工作取得了一定成效，但同时也表现出减排程度不明显并在2019年出现反弹的问题。由于我国全面建设社会主义现代化国家与持续推进城镇化的发展要求，以及基础设施的不断新建与升级，使得五个行业的工业产品在短期内仍将持续增加。同时，2021年5月底，生态环境部发文将加强对五个行业的碳排放环境影响评估与管理，导致制造业企业入市难度加大。

4．煤炭消费占据主导地位，电力消费逐年上升

大量使用煤炭是造成我国碳排放量巨大的主要因素。终端能源消费方面，煤炭、原油、电力是我国当前主要消费的能源类型（在2019年分别占48.4%、16.2%、15.5%）。但在一次能源消费中，大部分焦炭和电力还是来源于煤炭。2019年，全国终端能源消费结构中，制造业煤炭消费占比较低（35.3%），原油消费占比较高（29.4%），而焦炭主要用于冶金、铸造和化工过程，因此在制造业中焦炭消费占比（13.9%）高于全国焦炭消费占比（7.6%）。在终端能源消费环节中，可以认为电力消费是不产生碳排放的过程。随着取消工业燃煤锅炉、电力替代工业用煤消费的转型，制造业终端煤炭消费占比下降，终端电力消费占比从2006年的11.72%提升到2019年的14.5%，使得全国终端能源消费结构趋向低碳发展。但从全生命周期分析考虑，燃煤发电的发展模式无法满足“双碳”目标的要求，扩大可再生能源发电比例是能源转型中的一个重要议题。

2.3.2 制造业集聚的碳排放特点

集聚作为制造业发展的重要空间客观规律，在优化资源配置与产业结构等方面具有积极意义，但其产生的拥挤效应也会对碳减排产生不利影响。因此，要实现经济发展的内涵式转变与二氧化碳减排目标，在很大程度上需要处理好制造业集聚与碳减排之间的关系，推动制造业集聚，减少碳排放，实现经济效益与环境效率“双赢”的高质量发展。

空间集聚是产业分布的重要典型事实，而制造业作为高耗能产业之一，其集聚无疑会对城市这一空间的碳排放问题产生重要影响。从集聚经济理论与新经济地理学的角度出发，制造业集聚对碳排放的影响可以归结为“集聚效应”与“拥挤效应”综合作用的结果。一方面，制造业集聚会对碳排放产生正外部性。制造业企业在某一区域集中，可以共享原材料场地与劳动力市场，从而起到降低成本、节约能源的作用。与此同时，集聚区本身所具有的规模经济效应会对集聚区以外的劳动力等要素产生“虹吸效应”，进一步促进产业内、企业间的知识学习与技术溢出效应的发挥，使人力资本、设备及能源的利用率得到提升，从而减少碳排放，即制造业集聚带来的集聚效应会减少碳排放。另一方面，制造业集聚也会对碳排放产生负外部性。集聚的形成会带来人口数量与生产规模的扩大，与之伴随的便是对能源需求量的增加。此时，产业规模效应和能源强度效应的叠加使得制造业更多地呈现出低效率、高能耗的特点，即制造业集聚产生的拥挤效应会加剧碳排放。总之，制造业集聚对碳排放究竟会产生何种影响，取决于在其发展阶段是集聚效应还是拥挤效应占据主导地位。因此，本书推测制造业集聚与碳排放之间并非只存在一种单纯的线性关系。基于上述分析，如何利用制造业集聚趋利避害，从而更好地实现城市碳排放就显得尤为重要。

制造业集聚对碳排放存在倒U型的非线性影响，即在一定范围内，制造业集聚程度越高，其产生的二氧化碳排放量就越大。但是，制造业集聚对碳排放的影响还存在一个“临界值”，当制造业集聚程度越过这一“临界值”时，其产生的集聚效应便开始发挥作用，进而对碳排放产生抑制作用，这一结果与现实较为相符。改革开放以来，我国制造业迅速发展，其在空间上的集聚态势也日益显现。但是，在追求经济快速增长的背景下，就碳排放而言，制造业集聚产生的拥挤效应往往会较快形成，而集聚效应的形成则相对滞后，从而造成因制造业集聚而产生低效率、高能耗的现象，进而加剧了碳排放。伴随制造业集聚程度不断提高，集聚效应得以形成并逐渐超过拥挤效应，进而对碳减排产生有利影响。具体来讲，集聚效应会带来外部经济效益、创新效益与竞争效益。其中，外部经济效益主要体现为提高制造业的能源利用率，降低能源消耗；创新效益与竞争效益则主要指集聚效应有助于促进制造业企业之间的知识、技术溢出，加快制造业企业创新与转型升级，同时在优胜劣汰的法则下不断淘汰高能耗、低效率的制造业企业，推动制造业高质量发展。

2.3.3 要素密集度不同的制造业碳排放特点

将29个制造行业依据要素密集度划分为资金密集型、技术密集型、劳动力密集型三类（见表2.3）。首先，2006—2015年，资金、技术、劳动力密集型制造业碳排放差异显著。其中，碳比重形成资金密集型制造业高于技术密集型制造业，技术密集型制造业高于劳动力密集型制造业的现象，并且资金密集型制造业碳比重呈上升趋势，技术密集型制造业碳比重下降幅度高于劳动力密集型制造业。其次，由行业类型划分可知，资金密集型制造业主要为黑色金属加工等一系列重工业，产业生产能耗高，使得碳排放居高不下。技术密集型制造业碳比重下降趋势最显著，但其碳增量相对较高。劳动力密集型制造业以纺织等轻工业为主，能源依赖度相对较低，能耗低，导致碳排放相对较低。