摘要
采矿业实现碳排放有序达峰，既是支撑落实国家“碳达峰、碳中和”目标的必然要求，也是推动矿产资源行业高质量发展、全面转型升级和可持续发展的客观需要。本文选取30种终端能源消费数据估算了中国采矿行业2000—2019年二氧化碳排量，并对行业碳排放变化趋势、来源结构和排放强度、能源效率进行了分析。估算结果表明，2019年中国采矿业化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量占全国的3.00%，其中，直接能源消费产生的排放量占全国总量的 1.37%，外购电力热力产生的间接排放量占全国总量的 1.63%。研究期内排放量最高的年份是2013年，2016年阶段性触底以后，采矿业能源消费量和排放量仍然呈上升趋势，2019年较研究期峰值下降了 31.89%。2000—2019年期间，采矿业二氧化碳排放强度下降了 80.04%，能源效率的提升对抵消采矿业二氧化碳排放做出了贡献。在分析行业排放现状的基础上，本文进一步提出了加强行业碳排放管理、提高行业能源使用效率、推广使用可再生能源和提供制度保障支持4个方面的路径政策建议。
Abstract
The orderly peak of carbon emissions in the mining industry is not only a necessary requirement to support the implementation of the national "carbon peak and carbon neutrality" goals, but also an objective need to promote the high-quality development, comprehensive transformation and upgrading, and sustainable development of the mineral resources industry. This paper selects 30 kinds of terminal energy consumption data to estimate the carbon dioxide emissions of China's mining sector from 2000 to 2019, and analyzes the trends, the sources, and the carbon emission intensity. The result showed that energy-related emissions from mining sector account for 3.00% of total emissions in 2019; among which, the emissions from direct energy consumption accounted for 1.37%, and indirect emissions from purchased electricity and heat accounted for 1.63% of the national total. The year with the highest emissions during the research period was 2013 and 2019 dropped by 31.89% from the study period. After the periodical bottom in 2016, the energy consumption and carbon dioxide emissions in mining sector are still on the rise. Between 2000 and 2019, the carbon dioxide emission intensity of the mining sector decreased by 80.04%, and efficiency gains has made a huge contribution to the reduction of carbon dioxide emissions in the mining industry. Finally, this paper puts forward policy suggestion on how to strengthen the management of carbon emissions, improve the efficiency of energy, and promote the use of renewable energy in mining sector.
0 引言
碳中和已经成为全球共识，在中国碳中和目标下，各行业根据各自特点提出减排固碳方案。采矿业实现碳排放有序达峰，既是支撑落实国家“碳达峰、碳中和”目标的必然要求，也是推动矿产资源行业高质量发展、全面转型升级和可持续发展的客观需要（吕石佳等，2022）。现阶段必和必拓（BHP）、力拓（RioTinto）等世界主要矿业公司均制定了实现碳中和、温室气体“净零排放”的目标和行动计划，因此实现碳中和将是中国矿业公司在新的历史背景下参与全球竞争的关键要素。本文选取 30 个具有一定代表性的有色金属矿山（1000 t/d 规模）终端能源消费种类的 20 a数据，估算并分析了中国采矿业的碳排放总量趋势、结构和强度，并提出实现“双碳”目标的路径建议，为自然资源管理部门制定相关顶层设计、行动计划和行业管理政策提供依据，为中国的矿业企业实现转型升级和高质量发展提供借鉴和参考。
1 采矿业双碳目标研究现状
发展绿色矿业、建设低碳矿山是行业共识，现有采矿行业“碳达峰、碳中和”的研究文献主要体现在：
（1）碳中和背景下矿业行业的可持续发展与转型路径研究方面。如从全行业综合发展角度的强海洋等（2021）总结了主要国家和矿业企业的碳中和行动计划、提出矿业助力实现减排的建议；鞠建华（2022）提出矿业必须走高质量发展之路，推动绿色低碳转型和绿色矿山建设，努力构矿业发展新模式；王兵等（2021）从煤炭采矿业角度全面分析了碳中和目标对于煤炭工业可持续发展的影响，并根据分析结果提出煤炭采矿业可持续发展的政策建议。
（2）从工艺技术进步等角度推动行业双碳目标实现研究方面。如马静玉和程东波（2021）通过分析金属矿业行业碳排放面临的挑战与机遇，提出了加强碳排放信息化建设、推动关键技术研发与应用和构建循环经济产业链 3 个方面的建议；林卫星等 （2022）在总结资源开采碳排放源的基础上，提出从矿产资源开发的“源头能源—工艺流程—过程管控—末端处理”4 个维度进行布局确保实现“双碳” 目标。朱清等（2022）梳理了矿业行业发展与减碳规制的演化，提出了矿业企业应对策略，从矿业开发的关键技术与矿产角度研究矿业的碳达峰目标。任世华等（2022）基于行业碳排放量和排放特征分析，提出了煤炭开发过程实现碳中和的 5 大技术途径，包括大力推广应用煤炭开发节能提效技术、持续攻关煤矿瓦斯抽采利用技术等。庞明瑾等 （2022）归纳总结了煤炭洗选的准备作业、分选作业、产品处理作业等生产环节，提出推进洗选设备大型化、智能化，煤泥精细化分选、综合利用及分选废物综合利用等技术路径建议。何振嘉等（2022） 在分析矿区开采引发的生态系统碳排放问题基础上，针对性地提出“节约用地，降低碳排放量”和“优化复垦技术，提升碳固存能力”等矿区碳中和的实现对策。王欢等（2021）分析了关键矿产在清洁能源转型中的作用和需求，提出保障关键矿产多样性供应的建议。宋慧玲等（2022）对清洁能源技术关键伴生金属可供性约束相关研究进行了系统梳理，为研究伴生金属可供性约束未来演变趋势和影响机制提供理论指引。
（3）从区域经济和国际合作角度探讨碳中和的路径与方案研究方面。如吴园玲等（2022）在分析江西省自然资源领域存在问题基础上，提出了相应的减碳和增汇途径。冯相昭等（2017）对中国资源型城市二氧化碳排放进行了比较研究。何鸿政和郑新春（2021）则分析资源型城市面临的困难和挑战，各自提出“双碳”目标背景下资源型城市可持续发展的相关建议。张彦著（2021）从国际矿业资源合作的角度，研究全球碳中和进程的复合型内在协同性。以及吴文盛和梁富（2022）分析了“双碳”背景下的矿产资源战略安全，曹宇等（2022）从矿产资源法的勘查制度、开采制度和矿区生态修复制度角度阐述对“双碳”目标的应对。
但是现有研究多针对中国采矿业能源消费趋势，而有关二氧化碳排放总量、强度、排放结构和趋势的研究文献较少。因此，本文依据《中国能源统计年鉴》相关数据，通过对碳排放量模型计算，得出碳排放结构，提出相关措施。
2 碳排放总量与强度核算
2.1 方法与模型
依据《IPCC国家温室气体清单指南》《省级温室气体清单编制指南》，能源活动相关的二氧化碳排放量计算方式如下：
(1)
式（1）中：CEj为能源相关的产生 CO2排放量， CEj-fossil 为化石燃料燃烧活动产生的 CO2 排放量， Ej-electricity为外购电力产生的间接 CO2排放量，Ej-heat为外购热力产生的间接CO2排放量。化石燃料燃烧活动产生的二氧化碳计算方式如下：
(2)
式（2）中：Ej-fossil为化石燃料燃烧活动产生的排放量，i为化石燃料的种类，ADi为第 i化石燃料的消费量，CCi为第 i 种化石燃料的含碳量，OFi为第 i 种化石燃料的碳氧化率，为二氧化碳（CO2）与碳 （C）的分子量转换系数。燃料的含碳量依据低位发热量按公式估算如下：
(3)
式（3）中：CCi为第 i种化石燃料的含碳量，NCVi 为第 i 种化石燃料的低位发热量，EFi为第 i 种化石燃料的单位热值含碳量。
间接排放部分，即外购电力和热力，Guan et al. （2021）、刘楠楠等（2022）提供了不同的计算思路。考虑到能源平衡表除了可以反映各类能源的消耗情况，还可反映各类能源的大致去向，可以辅助剔除终端能源消费量中作为原材料的未转化为二氧化碳的部分（黎水宝等，2015），本研究选用依据终端能源消费平衡表统一核算火力发电和供热产生的二氧化碳排放量，并根据各行业部门的用电、用热比例，将产生的二氧化碳分配到各行业部门。
碳排放强度可以衡量的能源效率变化，在不同的文献中有相近或类似的概念和定义（张志强等， 2011），本文选取单位国内生产总值的二氧化碳排放量衡量碳排放强度，选取单位工业增加值的二氧化碳排放量衡量工业（采矿业）行业的碳排放强度。
2.2 样本与数据
研究使用的终端能源消费数据来源于 2001— 2020 年《中国能源统计年鉴》；其中 2014 年和 2019 年《中国能源统计年鉴》进行过修订，比较后选用修订后的终端能源消费量和全国能源平衡表相关数据。研究使用的行业分类依据是《国民经济行业分类与代码》（GBT4754-2017）。相关参数选择《IPCC 国家温室气体清单指南》《省级温室气体清单编制指南》提供的常见化石燃料特性参数缺省值。
3 采矿业二氧化碳排放估算结果
3.1 采矿业二氧化碳排放趋势
根据估算结果，2019年中国化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放总量为 99.83 亿 t。国际能源署 （IEA）提供的数据，2019 年中国化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放总量 98.95 亿 t。本研究 2000— 2019年的估算结果与国际能源署（IEA）估算结果相近，误差在 5% 以内。估算结果能够反映中国整体及采矿业的能源消费相关的二氧化碳排放情况。
根据估算结果，2019年中国的采矿业能源活动 （化石燃料燃烧）产生的二氧化碳排放量为 3.00 亿 t，占全国 48 个行业部门排放量的 3.00%。其中，直接能源消费产生的二氧化碳排放量占全国总量的 1.37%，外购电力热力产生的间接二氧化碳排放量占全国总量的1.63%。
从结论上看，以矿山企业为主的采矿业不是一个高排放行业，二氧化碳排放量占全国比例较小。电力、热力的生产和供应业及采矿业的下游产业黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业，非金属矿物制品业属于高耗能企业，其对应的二氧化碳排放量也较高（梁胜建等，2025）。
采矿业历史上排放量最高的年份是2013年，当年的二氧化碳排放量4.40亿 t（图1），2019年较历史峰值下降了 31.89%。峰值之后的排放量低点是 2016年，其后采矿业二氧化碳排放量仍然是上升趋势。2016—2019年，采矿业能源消费总量从 1.78亿 t 标准煤增长至 1.92 亿 t 标准煤，增长 8.21%；同期，采矿业二氧化碳排放量从2.96亿 t二氧化碳增长至 3.00 亿 t，只增长了 1.19%，说明采矿业行业的能源消费种类结构变化对抵消行业整体二氧化碳排放量做出了贡献。采矿业消费的能源中最大宗的变化是行业整体原煤消耗量减少，天然气、电力消费量增加，这与矿山关闭燃煤锅炉房，使用改用燃气锅炉、综合利用余热和提高资源综合利用率等实践相互印证。
图12000—2019年采矿业二氧化碳排放量
3.2 采矿业二氧化碳排放的结构
据2019—2020年度统计，采矿业二氧化碳排放主要来自煤炭开采和洗选业以及石油和天然气开采业，排放量分别占采矿业总排放量的 41.42% 和 23.03%。其次较高的依次是黑色金属矿采选业、非金属矿采选业和有色金属矿采选业，分别为 11.54%、9.25%和8.05%（图2）。
采矿业消费的能源种类方面，电力消费产生的间接排放是最大宗，排放量占采矿业总排放量的 51.78%。其次份额较大的能源种类依次是原煤、天然气、其他洗煤、柴油和原油，占比分别为 14.17%、 10.84%、6.71%、4.88%和2.76%（图3）。
天然气产生的排放主要来自石油和天然气开采业，煤炭产生的排放主要来自煤炭开采和洗选业。其主要原因是根据现有的统计规则，能源生产企业在生产加工中产生的损耗被计入能源消费，导致通过统计年鉴数据计算的采煤行业二氧化碳排放量高于实际排放量。以煤矸石为例，煤炭企业产生的煤矸石等被计入能源消耗总量，但实践中很多煤矸石作为建筑材料综合利用，或作为固体废物妥善处理，并没有实际燃烧产生二氧化碳。
图2采矿业各子行业二氧化碳排放量占比
图3采矿业终端消费能源种类二氧化碳排放量占比
3.3 采矿业主要子行业的排放（图4）
2019年，煤炭开采和洗选业二氧化碳排放量是 1.24亿 t，而历史上排放量最高的年份是2013年，当年排放量2.21亿 t。2013年，中国原煤产量36.80亿 t，能源消费量 1.42 亿 t 标准煤；2019 年，原煤产量 38.46 亿 t，能源消费量 1.01 亿 t 标准煤。2013— 2019年，中国原煤产量增长了4.51%，能源消费量下降了 28.54%，二氧化碳排放量下降了 43.72%，说明行业的能源使用效率显著提高，能源消费种类结构向相对清洁的能源转换明显，节能减排政策效果明显。
2019 年，黑色金属矿采选业二氧化碳排放量 3460万 t，历史上排放量最高的年份是2013年，当年排放量 5535 万 t。以铁矿石代表行业整体情况分析，2013年，中国铁矿石产量14.57亿 t，能源消费量0.22 亿 t标准煤；2019年，铁矿石产量8.44亿 t，能源消费量0.17亿 t标准煤。2013—2019年期间中国铁矿石产量下降 42.10%，能源消费量下降了 25.36%，二氧化碳排放量下降了37.48%。
有色金属矿采选业 2019 年二氧化碳排放量 2413万 t，历史上排放量最高的年份是2013年，当年排放量 3171 万 t。2013—2019 年期间，行业能源消费量降低了1.72%，二氧化碳排放量减少了22.58%，说明行业能源使用效率显著提高。
非金属矿采选业 2019 年二氧化碳排放量 2725 万 t，历史上排放量最高的年份是2013年，当年排放量 3623 万 t。2013—2019 年期间，行业能源消费量降低了4.06%，二氧化碳排放量减少了23.40%，说明行业能源消费种类结构正在向相对清洁的能源转变。
3.4 采矿业二氧化碳排放强度
根据估算结果，2019 年，中国单位 GDP 化石燃料消费产生的排放量为 1.01 t 二氧化碳，采矿业单位工业增加值化石燃料消费产生的排放量为 1.27 t 二氧化碳。反映了 2000 年以来采矿业二氧化碳排放强度的变化趋势（图5）。
按阶段划分，以 2000 年为基准年，第一阶段 （2000—2002年）采矿业的碳排放强度呈上升趋势； 第二阶段（2003—2019 年）采矿业的碳排放强度持续下降。2019年与2000年相比，采矿业二氧化碳排放强度下降了80.04%，说明行业能源效率的提升对抵消二氧化碳排放做出了贡献。
4 矿业碳达峰碳中和实施路径
4.1 加强行业能耗和排放管理
采矿业二氧化碳排放量整体占全国比例较小，按现有全国标准“综合能源消耗量 5000 t 标准煤以上的用能单位，为重点用能单位”计算，受采矿许可证规模限制，除生产规模达到 50 万 t/a 以上的煤矿 （部门中型+大型）和100万 t/a以上铜矿（大型）等少数矿山企业能被列为被认定为高耗能企业，绝大多数的矿山在现有重点用能单位门槛之下。自然资源管理部门可考虑制定体现自身行业特征的碳达峰实施方案，鼓励大中型矿山企业编制企业层面行动计划，鼓励小型矿山能源管理制度化、规范化，加强行业的综合能耗和二氧化碳排放管理。
图42000—2019年采矿业主要细分行业二氧化碳排放量
图52000—2019年采矿业二氧化碳排放强度变化趋势
4.2 提高行业能源使用效率
以绿色矿山建设为契机，进一步完善采矿业能源消费的管理制度和硬件设施。管理制度建设方面，推动矿山企业建立全过程能耗核算体系，鼓励矿山企业开展能源管理体系、环境管理体系贯标和认证工作，建立能源管理监测信息系统，实现能耗管理的动态化和信息化。硬件设施方面，推动矿山企业开展技术创新，鼓励矿山企业开展节能技术改造、推广使用节能技术装备和信息化自动化装备，结合矿山自然条件、地质条件和开采条件探索固碳技术和煤矿瓦斯抽采利用技术等。
4.3 推广使用可新能源
考虑将采矿行业的能源消费结构纳入矿产资源总体规划，设置采矿业可再生能源消费比例的目标，主动改善能源消费结构，将低碳矿山和数字矿山建设作为绿色矿山建设下一阶段改进和提升的重点工作。鼓励矿山企业减少使用化石燃料，推广符合条件的矿山使用电动矿车、电动卡车和电动汽车等。鼓励矿山企业开发利用新能源，推广矿山企业利用厂房屋顶、工矿废弃地、闭坑尾矿库、排土场、治理后的塌陷区和闲置工业场地发展分布式光伏能源项目，提高“绿电”利用。
4.4 提供制度保障和支持
通过政策体系建设为采矿行业“碳达峰、碳中和”目标的实施提供保障和支持。开展行业碳排放研究配套课题支持，完善行业能耗标准、碳排放标准的准入、基准和先进值建设，为行业能耗管理、碳排放管理提供抓手。给予开展低碳矿山建设的企业建设用地、资源配置、政策资金和金融支持，树立行业标杆。结合资源行业的高质量发展行动，逐步推广能源、环境和绿色矿山的标准化管理，形成社会组织的第三方监督机制。
5 结论
本文选取 30 种终端能源消费数据估算了中国采矿行业 2000—2019 年二氧化碳排量。根据估算结果，2019年中国采矿业化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量2.9989亿 t，占全国的3.00%，其中，直接能源消费产生的排放量占全国总量的 1.37%，外购电力热力产生的间接排放量占全国总量的 1.63%。本文选取工业增加值数据，分析了采矿业的碳排放强度的变化趋势。2000—2002 年采矿业能源消费强度呈上升趋势，2003 年以后开始大幅度下降。 2019年，采矿业万元工业增加值的二氧化碳排放强度为1.27 t，与2000年相比下降了80.04%，说明能源效率提升对抵消二氧化碳排放做出了很大的贡献。在分析行业排放现状的基础上，本文进一步提出了加强行业能耗和排放管理、提高行业能源使用效率、推广使用可再生能源和提供制度保障支持 4 个方面的路径政策建议。