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專題報告

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復合材料行業清潔生產與循環經濟研究簡報(上篇)





研究概述

中國依賴資源開發和使用推動了經濟增長,但也導致了能源消耗和污染排放的增加。為了解決環境問題,中國采取了多樣化的監管措施,包括設立機構、頒布法律法規和增加投資。清潔生產作為前沿環境治理工具,得到了國家的高度重視。國家先后發布了清潔生產標準和規制,企業也開始參與清潔生產審核。政策層面的清潔生產審核對企業綠色創新具有積極影響,能夠推動經濟和環境的雙重發展。復材行業面臨著嚴重的污染和能耗問題,需要采取清潔生產和循環經濟的策略來改善。可再生能源技術、綠氫工藝、數字化智能制造、機器人技術和回收利用再生技術等技術可以助力復材行業實現綠色轉型和可持續發展。為了改善復材行業的發展狀況,需要加強對節能減排技術的研究和應用,優化生產流程和工藝,開發廢棄物能源資源,加強監督和控制等措施。這樣可以激發復材行業的發展潛力,實現綠色、環保和可持續的發展目標。

復合材料行業清潔生產與循環經濟研究簡報(上篇)



行業清潔生產政策與標準解讀

——從體系完善走向循環經濟

在高消耗、高污染發展模式下,為了解決環境污染的負面效應,中國采取了多樣化的監管手段,包括設立機構、頒布法律法規和增加污染治理投資。其中,清潔生產作為前沿環境治理工具,要求企業在整個生產過程中實現清潔和綠色化,以減少環境污染,并受到國家高度重視。


國內清潔生產政策發展趨勢

國內清潔生產政策從90年代至今,經歷了從無到有從簡單到完善的蛻變,未來也將在結合新技術發展的前提下,繼續擴大領域為低碳環保貢獻力量。1992 年,國家有關部委第一次在《環境與發展十大對策》中提出了“清潔生產”這個概念。隨后,清潔生產在國家立法、試點以及相關審核制度制定的推動下,不斷發展。直至 2002 年,清潔生產隨著《中華人民共和國清潔生產促進法》的通過,正式被納入法制體系,有法可依。緊接著在實操層面,各行各業加緊落實清潔生產標準規制,前端治理的環境規制策略基本形成。自2003 年以來,國家先后發布了清潔生產標準新規涵蓋 58 個產業,其中 60%集中在造紙、復材等重污染產業。企業一級的清潔生產,則隨著《清潔生產審核暫行辦法》在 2004 年出臺后,正式啟動。截至 2016 年底,已有超過 1 萬家企業被強制參與清潔生產審核,依據《上市公司環保核查行業分類管理名錄》(環辦函〔2008〕373 號)歸類,包括 18 個污染程度重的行業、19 個清潔行業,其中50%以上屬于復合材料所在行業,并且清潔生產的覆蓋面將進一步擴大。“十二五”規劃明確了工業清潔生產的主要任務,包括給相關人員進行培訓、設立污染物的排放指標等;“十三五”規劃明確提出,重點行業的清潔生產開展次數不得少于一次。《“十四五”全國清潔生產推行方案》的頒布,更是對企業進行了積極引導和支持,鼓勵其自主研發清潔生產技術與設備,政策導向性十分明確。十九大報告明確地提出:要著力解決突出的生態環境問題、推動綠色發展、 強化生態保護、完善生態環境監測體系;2035 年遠景目標中也明確提出:要從根 本上改善環境,有序治理環境、推動綠色發展是全社會的普遍訴求。


復合材料行業清潔生產與循環經濟研究簡報(上篇)

中國清潔生產政策變遷

在此背景下,為了保證清潔生產審核的順利實施,國家出臺了一系列補貼政策使企業財務狀況得到改善,確保了企業既參與技術革新,也能保持產品生產。《中央補助地方清潔生產專項資金使用管理辦法》(財社〔2004〕24 號),對專項撥款的運用與管理進行了規范。《重點企業清潔生產審核程序的規定》(環發〔2005〕151 號)明確,對符合要求的企業和機構,在清潔生產上取得的成果,可以給予適當的獎勵。當環境規制帶來的“創新補償效應”大于“合規成本抵償效應”時,環保補貼會被首先用于企業的研發創新。


復材行業清潔生產政策解讀

對于復合材料行業可持續發展而言,綠色創新在平衡環境保護和經濟發展方面具有重要意義。要解決環境問題,政府需要建立健全的規制政策,并合理協調市場和政府關系,鼓勵企業進行綠色創新以應對市場失靈。政策層面清潔生產審核對企業綠色創新具有積極影響,且市場競爭是推動環境規制對綠色技術創新的路徑。因此,持續推進和深入實施清潔生產審核政策,能夠有效利用綠色創新的驅動力,推動經濟社會的發展,實現經濟發展與環境保護的雙重目標。


清潔生產審核能夠促進企業的綠色創新,政府應通過加強環保監察機構職責、共享研究成果、構建科學的政策評估制度、擴大涉及行業領域等多維度措施,提升清潔生產審核的落地和實施效果,實現環境與經濟均衡發展的目標。清潔生產審核在東、中、西部的政策效果存在差異。這說明,政府在完善相關政策時,要根據地區發展特點,制訂差別化的清潔生產審核細則,以保證政策效能在全國范圍的有效發揮。從經濟、區位、人才等方面,東部地區在綠色創新上走在中、西部的前方,政府可通過資金獎勵等形式,鼓勵東部地區的先進企業向中、西部企業分享清潔生產經驗,發揮示范效應。對處在發展中的西部地區,當地政府要更加嚴格執行清潔生產審核,不要因追求一時的經濟效應,放棄污染治理。此外,要充分引導西部地區發揮其特有的資源優勢,加強技術和人才的培養力度,多吸收轉化綠色創新,確保各企業能達到進行清潔生產的門檻。
從政策面看,未來政策的制定與修改將重點關注污染行業的扶持和可持續性,現行《清潔生產促進法》,重點對激勵措施進行修訂,對激勵機制所包含的激勵機構、激勵資金、激勵對象、激勵程序、激勵內容以及激勵條件等都應做出詳盡的規定。由于《清潔生產促進法》頒布至今己快十年,法律實施的外部條件發生巨大變化,所以修訂時必定會根據法律實施的客觀實際增添一些新的激勵措施;其次針對不同的激勵及措施,極有可能對不同的激勵措施制定配套法規,比如《清潔生產信貸條例》、《清潔生產稅收優惠辦法》等;
從經濟面看,為了促進我國清潔生產技術和信息市場的發展,可以通過技術支持和信息聯通來支持企業進行清潔生產。此外,還可以擴大稅收優惠政策的范圍,為企業提供技術咨詢和清潔生產信息中介機構。在關稅方面,可以減免進口清潔生產技術和設備的關稅,以鼓勵企業引進國外先進的清潔生產技術和設備。同時,通過出口退稅,降低企業的貿易壁壘,提高我國清潔生產產品的國際競爭力。綠色信貸對解決企業尤其是中小企業資金困難問題至關重要。在我國,需要制定統一的綠色信貸標準、建立部門間的溝通協調機制、加強銀行的社會責任和法律責任以及制定激勵措施來推動綠色信貸發展。此外,政策性銀行可以通過提供低息貸款來補充商業銀行的不足。這些措施有助于促進清潔生產的融資,支持企業進行綠色創新,并推動可持續發展。



復材行業清潔生產與循環經濟交叉熱點

——清潔能源與雙碳并進

復材行業作為國家經濟發展體系的重要組成部分,對經濟社會建設和國家安全建設至關重要。然而,由于化學產品的高污染特點,復材行業對人們的生產、生活和生態環境造成了嚴重影響。雖然國家已認識到復材產業對環境破壞的問題,但目前節能減排技術相對滯后,復材行業的高耗能和高污染現狀仍未得到改善。廢水排放一直居高位,根據數據顯示,2010年復材行業的廢水、廢氣和廢物排放居工業“三廢”首位、第四位和第六位,其中廢氣中的二氧化硫和煙霧粉塵排放量居工業部門首位。因此,復材行業面臨著嚴峻的節能減排壓力。目前備受關注的行業低碳技術,包括可再生能源技術(光伏和風電)、綠氫工藝、節能技術、數字化技術、甲烷回收利用以及碳捕集、利用與封存(CCUS)技術等。


可再生能源技術(光伏和風電)

光伏節能技術,也被稱為光伏發電技術,是一種利用太陽能將光能轉化為電能的可再生能源技術。它基于太陽能電池的光電轉換原理,通過將太陽光輻射轉化為電能,實現能源的可持續利用。該技術主要涉及太陽能電池的研發與制造,以及光伏系統的設計、構建和維護。太陽能電池通常采用硅基或薄膜材料,通過光電效應將光能轉化為電能。在系統設計方面,需要考慮光伏陣列的布局與排布、逆變器的選擇和電網接入等關鍵環節。光伏節能技術具有清潔、可再生、無噪音、低維護等優勢,對于減少碳排放和降低能源消耗具有重要作用,并廣泛應用于家庭用電、商業和工業領域等。通過提高光伏電池的效率、晶體硅的利用率以及降低成本等技術創新,光伏節能技術的發展正在逐步推動清潔能源轉型和可持續發展的進程。


復合材料作為光伏邊框的必要組成有著不可或缺的地位,作為光伏組件的重要輔材之一,邊框材料在組件成本中占比高達9%。目前,鋁邊框市占率達到96%,但隨著新材料技術的不斷推進,復合材料組件邊框有望在2024年實現起量。 復合邊框對鋁邊框替代空間大,帶動玻纖、聚氨酯需求。保守情形下,2025年復合材料邊框需求可達到132GW,滲透率達到19%,市場規模可達到72 億元,對應玻璃纖維/聚氨酯需求約45/12 萬噸;積極情形下,2025年復合材料邊框需求可達到264GW,滲透率達到39%,市場規模可達到145億元,對應玻璃纖維/聚氨酯需求約90/23萬噸。隨著復合材料光伏邊框在光伏行業中逐漸受到重視和應用,企業紛紛入局。生產絕緣復合材料及建筑材料相關企業率先進入市場,其中包括德毅隆、沃萊新材、博菲電氣等絕緣復合材料生產企業,以及中材科技等建筑材料生產企業。同時,玻璃纖維、聚氨酯等生產企業也開始布局這一領域。前已有約15家企業在生產或開發復合材料光伏邊框,主要集中在浙江、江蘇等地,其他地區如廣東、安徽、四川、江西等也有企業開始布局。


復合材料行業清潔生產與循環經濟研究簡報(上篇)

復合材料光伏邊框

風能是一種可再生的、清潔的能源資源,風電技術利用風能將其轉化為電能。風電技術主要包括風力發電機組的設計、建設和運營管理。發電機組通常由風輪、發電機和控制系統等部件組成。當風通過風輪時,它會驅動發電機轉動,進而產生電能。風電技術還包括風電場的選址和規劃、風力資源評估、電力輸送和并網等。風電技術具有無污染、可再生、資源豐富等特點。它在全球范圍內得到廣泛應用,成為重要的清潔能源之一。隨著技術的發展,風電裝機容量不斷提高,風力發電技術也日益成熟。從傳統的水平軸風力發電機組到現代的大型風力渦輪機組,風電技術實現了顯著的進步和創新。然而,風電技術也面臨一些挑戰,如風力資源的不穩定性、風電場選址的限制、電力輸送和儲存等方面的問題。因此,繼續改進技術、提高風電設備效率、優化電網規劃和儲能系統是進一步推動風電技術發展以實現可持續能源供應的關鍵。隨著風電技術的成熟和普及,預計其在全球能源領域中的地位將不斷增強。據國家發改委能源研究所發布的《中國風電發展路線圖2050》報告顯示,我國近海水深5~50m范圍內,風能資源技術開發量為5億千瓦,深遠海風能資源可開發量是近海的3~4倍。我國風電累計裝機容量連續十三年穩居世界第一,近兩年,我國海上風電累計裝機規模更是占全球一半左右。各地方政府積極響應國家號召,整合地區資源,紛紛制定了本省的海上風電發展計劃以及相應的扶持方案。據統計,目前出臺省內規劃方案的已有江蘇、浙江、福建、廣東、海南、山東、上海、河北、遼寧等省市,預計至2030年海上風電并網容量累計達96.12GW。復合材料作為風電領域的新材料亦發揮著重要作用,如風力發電機的葉片、輸電線路、施工及維修輔材中均能看到復合材料的身影。復合材料在整個風電葉片中的重量一般占到90%以上。其中承力結構由玻璃纖維或碳纖維復合材料組成,賦予結構較強的力學性能。復合材料葉片一般由根部、外殼和加強筋或梁三部分組成,與同級別高模玻纖主梁相比,采用碳纖維可實現減重20-30%。以122m長葉片為例,葉片重量的減輕可以大幅降低因自重傳遞到主機上的載荷,進而可以減少輪轂、機艙、塔架和樁基等結構部件15%~20%的重量,有效降低風機10%以上的整體成本。

復合材料行業清潔生產與循環經濟研究簡報(上篇)

復合材料風電葉片


綠氫工藝技術

氫能是一種綠色清潔的二次能源,在工業、交通、建筑等領域都有著廣泛的應用和發展潛力, 但目前氫能技術尚未成熟。IEA報告指出,氫能技術價值鏈復雜,需要大量的基礎設施配合, 前期入高昂。未來10年,氫能技術處于技術提升和市場培育期。但考慮到氫能成為電力系統中高效低成本的長時間儲能技術以及在工業、交通領域應用的潛力,在長期碳中和路徑中仍是關鍵 的低碳技術。在石化產業中,氫能在油氣開采 板塊與油品銷售板塊的減排潛力有限;作為產氫和用氫大戶,煉化企業制氫裝置是主要的碳排放環節,綠氫技術的發展對于該板塊減排有著更大 的貢獻。此外,氫在作為燃料替代、化工產品原料等方面也有著不小的發展潛力,有望為煉化行業帶來革命性的改變。


同樣復合材料在綠氫領域也有著不小潛力,例如復合材料在高壓氫氣瓶、氫能電池組件等領域均有不俗表現,隨著碳排放政策日益收緊落地,給交通中尤其汽車行業帶來巨大減排壓力,其中四分之一的人為二氧化碳排放由汽車尾氣排放發來。隨著困境變得更加嚴峻,關注點逐漸轉向對化石燃料依賴較少的替代技術,電動汽車技術革命應運而至,電池電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池電動汽車在客戶中的吸引力越來越大。在其整個生命周期內,燃料電池電動汽車能夠減少30%的二氧化碳排放量。相比傳統的汽油車,因為他們不需要能源和資源密集型的大型電池生產。在燃料儲存方面,燃料電池電動汽車制造商更喜歡復合材料壓力容器,而不是金屬容器。2019年全球電動汽車產量為700萬輛,其中燃料電池電動汽車占比<1%。市場調研估計表明,從2021年起,市場可能會加快步伐,最終在2026年突破30億美元這一史無前例的里程碑式的數字。在這一產業的崛起中,復合材料也將迎來未來5年的爆發式發展。

復合材料行業清潔生產與循環經濟研究簡報(上篇)

復合材料氫瓶


數字化智能制造技術

復材行業數字化智能制造作為當前國內首推的先進制造領域,對于行業綠色清潔生產的開展亦有著不可忽視的作用。以數字智能化領域中最火爆的機器人為例,從生產流程的角度來看,機器人應用強調使用自動化技術設備來取代人工重復性工作,以實現制造業的節能減排。通過智能化和綠色化的生產指揮平臺,企業可以通過非物質化生產來減少能源和原材料需求,并支持綠色生態的產品設計,滿足消費者的綠色偏好和社會的ESG訴求。機器人應用還通過系統集成生命周期管理和大數據分析等先進手段,提供更有效的解決方案,優化清潔生產過程。盡管機器人應用會消耗一定的電力或能源,但隨著企業熟練使用機器人,并在高效的生產組織方式下,機器人的產出效益將超過能源消耗效應。因此,機器人應用可以通過優化路線和調度系統升級,在企業運作的每個環節實現更高效和低耗的能源利用,助力企業減排。

復合材料行業清潔生產與循環經濟研究簡報(上篇)
機器人在清潔生產中的應用效果

同時從行業產能角度看,復合材料制造業正在經歷數字化轉型,物聯網的興起為制造商帶來了巨大機遇。復合材料制造商正在探索如何充分利用尖端能力和計算能力,借助人工智能和數字線程解鎖工業物聯網潛力。復合材料制造環境的動態特性及其獨特挑戰需要高度復雜的跟蹤、追溯和審核功能,以滿足客戶需求和嚴格的質量標準。工業物聯網技術正推動復合材料制造業向更智能化和可追溯的方向發展,以適應市場需求的增長和成本壓力的挑戰。


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