引言

碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，碳达峰、碳中和的实现过程，即为经济社会发展与化石能源/ 资源消耗从开始脱钩到完全摆脱依赖的过程。碳中和目标的实现需要在能源供给侧构建以新能源为主体的新型电力系统，而在能源需求侧则需持续提升终端用能电气化水平，促进可再生能源消纳，加速能源消费和生产的清洁低碳转型。据英国石油公司(BP)和国际能源署(IEA)研究预测，至2050年电力占全球终端能源消费比例将持续提升45%~50%^[1,2]。铜资源凭借其较高的导热和导电性、较大的可塑性和延展性特征，在全球电力结构转型中将发挥更加重要的作用。预计至2050年，全球铜资源需求量将达到约6200万t, 较2020年提升1.6倍^[3,4]。铜资源的大规模使用对其碳排放削减提出了更高要求。

铜资源是我国资源禀赋严重不足的资源类型, 2020年资源储量仅占全球的3.0%, 但精炼铜产量却达到了全球的41.9%, 铜资源对外依存度高达75.3%^[5]。我国铜资源禀赋特征为贫矿和共生矿多, 如储量最为丰富的斑岩型铜矿, 平均品位仅为0.87%, 远低于秘鲁和智利的平均水平^[6,7]。铜资源在我国的大规模开发利用带来了严重的碳排放影响, 据中国有色金属工业协会组织核算，我国吨铜碳排放约为3.7t CO₂e，按照我国2020年精炼铜产量推测，该产业碳排放量已超过3700万t, 是我国碳中和进程中亟待解决的重要问题^[8,9]。

然而，传统的产业碳排放系数核算是对金属采选、冶炼、加工的全过程进行整合测算，该方法一方面难以系统考量我国铜资源开发利用的技术升级换代、产业结构调控、进出口格局变化等对产业碳减排的影响^[10,11]；另一方面，包括联合国在内的国际组织和世界主要经济体都将资源循环作为碳减排的重要手段，而传统核算方法难以体现铜资源循环对该产业碳中和的支撑作用^[12]。世界资源研究所和世界可持续发展工商理事会等组织制定的ISO14064标准，明确了直接排放、能源间接排放、其他间接排放三个层级的碳排放范畴，为本研究提供了重要借鉴。本研究拟开展我国铜资源的动态物质流分析，研究铜产业各生产环节的资源开发利用数量及其物质输入输出情况，构建铜资源产业多层级碳排放量核算模型，探明该产业碳排放演变规律及碳中和实现机制。

1 研究方法 1.1 模型构建思路

本研究模型构建思路如图 1所示，首先构建铜资源动态物质流分析模型，研究采选、冶炼、加工和再生利用四个环节的铜资源流转量；然后，选取各环节典型开发利用技术，界定功能单位和系统边界，分别采用质量平衡法、排放因子法和生命周期评价法，定量核算各环节的直接排放、能源间接排放、其他间接排放三层级的碳排放量数据；最后，集成直接及两类间接碳排放量，构建多层级碳排放量核算模型，对铜资源产业的碳排放情况进行系统分析。

1.2 动态物质流分析

按照物质流向，国内铜矿石开发利用经历了采选、精炼、加工等环节后形成铜产品，并进一步应用至电力、电气电子、交通、建筑等多个部门；报废后产生的含铜废料，经过回收利用进一步补充至精炼或加工环节。与此同时，各环节通过进出口与国外市场形成交互关系，由此构成铜资源全产业链的物质流框架。如图 1所示，本文对铜产业碳排放的研究系统边界包括采选、精炼、加工制造、再生利用以及进出口环节。各部门铜材消费量可细分为国内铜矿开采量、铜精矿和精炼铜净进口量、再生铜产量。其中，铜精矿、精炼铜及铜材产量、消费量和进出口量均按照含铜量进行折算，这些数据来源于中国有色金属工业年鉴、国家统计局、美国地质调查局和Wind数据库。

众多学者已证明各类资源的人均保有量增长趋势呈现成长、拐点和饱和三种状态，即保持“S”形的增长趋势并于长期无限接近一个固定最大值，服从Logistic分布^[13,14]。而人均保有量的增长趋势会进一步引致上下游供给、需求和报废量的变动^[15]。本研究基于上述思路，对1980—2060年我国铜物质流进行分析。人均资源保有量预测如式(1)所示：

(1)

式中，i代表铜资源消费领域；r_i为i领域固有增长率参数；t代表预测的时间序列；P_i代表i领域铜资源的人均保有量；K_i为i领域资源的人均社会容量，代表人均保有量最大值。

与此同时，铜资源报废量与消费量及寿命分布之间存在密切的相关关系，即第t年铜资源报废量等于第t-i年的铜资源消费量与其中使用i年报废比例之间的乘积之和(i=l, 2…, t), 如式(2)所示。而含铜资源产品的使用寿命服从Weibull分布^[16]，如式(3)所示：

(2)

(3)

式中，P为含铜产品社会保有量；S为产品消费量；O为产品报废量；g(i)为产品寿命分布；t₀代表初始年份；u为尺度参数；v为形状参数。

1.3 多层级碳排放量核算模型

通过技术流程尺度的物质流分析，可获取各环节的输入输出清单，即对每个环节输入端的化石燃料及原料消耗、电力及热力等外购能源消耗、耗材及辅料等外购资源消耗数据进行搜集，在输出端对产品产出以及污染物排放数据进行搜集。

对于直接碳排放，使用质量平衡法进行测算，即通过技术工艺中输入与输出物料中的含碳量作差后换算成二氧化碳排放当量，联合国政府间气候变化专门委员会已将该法设定为化石能源排放的参考方法，可降低数据获取的不确定性^[17]。其计算方法如式(4)所示：

(4)

式中，E_GHG为温室气体排放量，单位为t CO₂e；M_I为输入物料量；M_O为输出物料量；MC_I为输入物料的含碳量比例；MC_O为输出物料的含碳量比例；T为碳质量转化为温室气体质量的转换系数；GWP为全球变暖潜势。

对于能源间接排放，使用排放因子法进行测算，即通过技术工艺中电力及热力等外购能源消耗量与温室气体排放因子的乘积进行测算^[18]。该方法是目前应用最为广泛的碳排放核算方法^[19,20]，其计算方法如式5)所示：

(5)

式中，ED为温室气体活动数据；EF为温室气体排放因子，其数值取自于《IPCC 2006年国家温室气体清单指南(2019修订版)》。

对于其他间接排放，由于技术工艺中耗材及辅料等外购资源的排放因子较难获得，将借助Gabi数据库2021版)运用生命周期评价法进行核算。该法依据ISO14040标准，可用于评估产品全生命周期过程对环境产生的整体影响^[21]。本研究中涉及的耗材及辅料等外购资源将利用该法溯源其上游生产加工全链条的碳排放。由此，将直接碳排放、能源间接排放、其他间接排放三层级进行加总，可得到铜产业的碳排放总量。

2 我国铜产业演化趋势研究 2.1 铜产业动态物质流动分析

近年来，我国铜产业呈现了高速发展的趋势，1980—2020年我国铜精矿、精炼铜、铜加工材、再生铜产品分别增长了6.6倍、25.1倍、88.5倍、37.1倍，铜资源的大量消费致使我国铜资源供应面临较大安全风险，铜资源对外依存度已从1980年的24.1%快速提升至2020年的75.4%，若铜资源量由我国独立供给，按照2020年资源探明储量及开采速度，我国铜资源将在20年内耗尽^[22]。我国铜产业的物质流动结构如图 2所示，1980—2000年，铜勘探工作的不断推进使得铜资源探明储量增加45.2%，同时经济高速发展对铜资源的需求量大幅提升，铜消费量增加了5.1倍，再生铜增加了7.1倍，是铜产业迅速发展的开端。2000—2010年，精炼铜产量、铜资源社会存量、再生铜产量分别增加2.4倍、2.9倍和2.5倍，铜大量开采导致铜资源探明储量下降24.8%。2010—2020年，由于铜产量基数增大和实体经济向高质量发展转型，铜资源探明储量、精炼铜产量、精炼铜消费量、再生铜产量分别增长84.9%、119.5%、108.7%和96.9%，远低于前十年指标增长率，文博杰等也得到了相似的结论^[23]。

为保障铜资源可持续供给，近年来我国持续加大铜精矿和精炼铜的进口量，在2020年净进口已分别达到了527.1万t及375.5万t, 相较2000年分别提高了1.9倍及3.1倍。但经加工后的含铜产品大量出口至国外，2020年我国所生产76.9%的计算机、77.1% 的冰箱、50.9% 的电视、26.8% 的洗衣机、22.4% 的空调出口国外^[24]。我国铜资源储量仅占全球的2.9%，但全球41.9%的精炼铜和66.7%铜加工材在我国生产，增加了我国铜产业的碳减排压力。

在铜加工和使用领域，铜线材的比例持续提高，2020年已达到50.4%，较2010年提升12.4%。铜线材的平均使用周期为15~25年，较长的时间跨度将进一步导致我国国内产生的铜废料难以在短期内成为满足社会需求的主要资源供给力量，2015年至今我国废铜回收量年均增长率不足5%，资源循环的减碳效果在短期内也难以得到充分发挥。再生铜原料进口已成为增加我国铜资源保障能力和碳减排的重要方向，2021年我国再生铜原料进口量为169万t, 较2020年同比增长79.8%。近年来我国持续提高固体废物进口门槛，出台了“再生铜原料”“再生黄铜原料”等国家标准，提高了进口再生原料的品位，这将进一步减少单位再生铜产品循环利用过程的碳排放量。

2.2 铜产业演化趋势研究

2020—2060年，我国铜产业链各环节资源产量的演化趋势如图 3所示，预计至2060年我国铜材产量将达到3073.4万t, 是2020年的2.4倍。其中，电力、电气电子、交通与建筑部门的消费量也将进一步增长至698.9万t、626.0万t、166.1万t和288.3万t。伴随我国碳中和进程，输电线路回路长度的持续增加，线材占铜材比例仍有较大提升的空间，2060年将进一步提升至总消费量的63.8%。线材等高纯铜产品在我国的社会存量快速增加，为未来再生铜的开发利用提供优质的原料基础，如到2060年铜资源社会保有量将达到4.0亿t, 较2020年增长2.2倍，其中低纯铜合金在其应用最多的建筑部门仅占21.3%。再生铜将在2035年后超过原生铜资源，成为我国铜资源的主要供给方式，预计至2060年再生铜比例进一步提升至70.1%。至2052年，原生精炼铜及铜精矿将被再生铜及进口铜取代，此时中国铜资源将仅依靠再生铜及进口精炼铜供给。

铜资源消费变化将影响各部门铜资源社会存量，铜资源社会存量将在2054年达到峰值3.9亿t；其中建筑用铜使用周期长，使得其存量占比快速增长，由2020年10.5%增加到2060年的29.8%，在2033年超过电气电子仅次于电力部门。而铜资源社会存量将分别于2033年超过国内资源储量，若国际贸易受阻，该时间将提前至2030年，资源存量呈现了由地下向地上、再生替代原生的发展趋势。

3 我国铜产业多层级碳排放趋势分析 3.1 我国铜产业直接碳排放分析

我国铜产业的直接碳排放总量呈现，快速增长趋势，由1980年的22.5万t CO₂e增长到2020年的575.1万tCO₂e，尤其是2000年之后增长速度有较大提升，年均增速达8.5%。若能源应用结构及能效保持当下水平，预计2060年铜产业的直接碳排放将进一步增长至1208.4万tCO₂e。此时采选、精炼、加工、再生环节的单位碳排放量将分别为0.55 t CO₂e、0.16 tCO₂e、0.20 tCO₂e、0.11 tCO₂e，较2020年大幅降低。

从各环节单位产品产出的直接碳排量分析，采选环节最大，2020年达到0.55tCO₂e/t铜，是精炼、加工和再生三个环节的3.39倍、2.77倍和3.31倍，这主要是由于我国铜矿石品位低、产出少而导致。冶炼环节与再生环节的单位产品直接碳排放量相近，分别为0.17 t CO₂e/t铜和0.16tCO₂e/t铜，废铜再生利用的直接碳排放减量效果主要体现在避免了采选环节的碳排放。

从各环节直接碳排放总量分析，如图 4 (a)所示，由于铜加工环节准入门槛较低，企业数量超万家，近40年产量增长88.6倍，加工环节呈现的直接排放量最大，占到2020年总排放的55.5%，远超采选16.1%、精炼21.5% 和再生6.9% 三个环节，是降低该产业直接碳排放的重点方向。由于近年来铜精矿进口量增长迅速，替代了国内采选环节的产量，采选环节的直接排放总量自2016年起呈现下降趋势，2020年已降低至92.4万t。铜资源再生环节替代了原生精炼铜的采选及冶炼过程，大幅降低了铜产业的直接碳排放，2020年由于再生铜资源开发减少了302.1万t CO₂e。

3.2 我国铜产业的能源间接碳排放分析

我国铜产业由于外购电力及热力等能源而引致的间接碳排放量如图 4(b)所示，2020年达到了2144.6万t，相较1980年提升了17.5倍。随着可再生能源电力比例的逐渐提高，预计2060年清洁能源发电量占比将达到90%^[25]，我国铜产业的能源间接碳排放有望进一步降低至52.6万tCO₂e。

从我国当下各环节的能源间接排放结构分析，2020年采选、冶炼、加工和再生四个环节能源间接排放量占比分别为19.6%、45.5%、20.1% 和14.8%。其中，受我国铜矿品位远低于世界主要矿石生产国的影响，2020年采选环节单位产品产出的能源间接碳排放达到1.6tCO₂e/ t铜，是冶炼环节的1.2倍。由于冶炼环节包括了熔炼、吹炼、精炼、电解等多个工艺，均需要消耗大量的电能，导致2020年其单位产品产出的能源间接碳排放达到1.3tCO₂e/t铜，能源间接碳排放总量高达976.1万t，接近其他三个环节的总和。

能源引致总排放包括了直接碳排放与能源间接碳排放，2020年该排放总量达到了2879.3万t，相较1980年提升了17.5倍，单位精炼铜产出碳排放为2.9tCO₂e/t铜，相比有色金属工业协会测算的3.7tCO₂e/t铜，下降了28.9%，这主要是受到近年来我国铜资源开发利用技术的升级换代，以及铜精矿、精炼铜、再生铜原料的净进口导致我国国家范围内的碳排放下降的影响。冶炼环节由于同时需要电能及化石燃料，其能源引致总排放超过了加工环节，成为能源引致总排放最多的环节，分别是采选、加工和再生环节的3.1倍、2.0倍及1.4倍。随着可再生能源电力比例的逐渐提高，采选、冶炼、加工、再生环节的单位碳排放量分别逐年下降到2040年的1.48 tCO₂e、0.75 tCO₂e、0.16 tCO₂e、0.50 tCO₂e和2060年的0、0、0.05 tCO₂e、0.13 tCO₂e, 预计2060年清洁能源发电量占比将达到90%，中国铜产业的能源间接碳排放有望进一步降低至434.3万tCO₂e。

3.3 我国铜产业的其他间接排放分析

按照ISO14064标准，除能源外耗材、辅料等资源生产加工过程以及产品运输配送等均是铜产业间接碳排放的重要源泉，本文的其他间接排放主要考虑耗材和辅料生产加工过程。如图 4(c)所示，2020年铜产业其他间接排放总量为88.9万tCO₂e，虽相较2010年提升了16.9%，但总量较低，仅为直接排放以及能源间接排放的15.5% 及4.0%, 这主要是由于铜资源生产加工过程中的耗材及辅料添加较少，仅有少量的硫酸、石灰和石英等生产加工的碳排放。在其他间接排放结构方面，采选环节占比最高，达到61.9%，其后为精炼环节的25.2%、再生环节的8.1% 和加工环节的4.8%。预计2060年，我国铜产业的其他间接碳排放将进一步降低至9.9万t, 对碳中和目标的实现影响较低。

3.4 我国铜产业的碳排放总量及变化趋势分析

铜产业的碳排放总量是直接和间接碳排放的加和，1980—2020年碳排放总量增长19.1倍，2020— 2060年碳排放总量减少56.9%。2020年铜产业采选、精炼、加工、再生环节产生的碳排放总量分别达到了568.5万t、1121.9万t、476.9万t及800.9万t，其中精炼环节及加工环节占比分别高达37.8%及26.9%，徐盛华等的研究也得到了相似的结果^[26]。依据3.2节中已讨论的铜产业演化趋势预测，可知至2060年我国铜资源产量和社会存量，进一步根据我国到2060年清洁能源发电量占比提高到90%以上的演化趋势^[25]，由多层级碳排放核算方法可知至2060年铜产业碳排放总量为1499.8万tCO₂e，采选、精炼、加工、再生环节产生的碳排放总量分别达到了0、0、745.5万t、754.3万t。而从吨铜碳排放总量角度分析，2020年采选、精炼、加工、再生环节分别为3.4 tCO₂e、1.5 tCO₂e、1.0 tCO₂e、0.5 tCO₂e，逐渐下降至2060年的0、0、0.24 tCO₂e、0.33 tCO₂e，年均降幅达2.5%、2.5%、1.9% 和3.1%。

4 我国铜产业碳中和实现路径及机制研究 4.1 我国铜产业碳中和实现路径分析

在上述铜产业发展的基准情景中，至2060年碳排放仍有1499.8万tCO₂e，难以实现该产业的碳中和目标。在铜产业碳排放演化过程中，国际贸易、循环经济、技术创新、环境市场均会对铜产业的碳排放产生较大影响：国际贸易及循环经济均可大幅降低铜矿开发的碳排放，低碳技术应用可从高碳原料及燃料替代以及工艺过程优化角度降低铜产业碳强度，碳排放权交易等环境市场应用则会引导企业的碳减排行为。为了厘清上述潜在策略对中国铜产业碳中和目标实现路径的影响效果，本文设定了四大类潜在政策情景并研究其减排效果。

参照已有的研究成果，本文各场景设置的参数如下：国际贸易情景中铜精矿和精炼铜进口每年增加1.5%，废铜进口每年增长3%^[27]；循环经济情景中资源减量化使得人均铜存量最大值较基准情景减少10%，资源再利用使得每年铜产品寿命延长0.5%，再循环使得回收处理率每年额外增长1%^[28,29]；技术创新情景中铜冶金电气化比例以及生物质等低碳燃料替代率每年提升1%^[30]；环境市场情景中能权交易市场、碳排放权交易市场、再生原料交易市场的完善使铜产业能效、碳效及高品质再生铜比例每年分别提升0.7%、0.5%及0.5%^[30,31]。

国际贸易情景的减排效果如图 5(a)所示，2020—2060年累计减排1.4亿t, 年均减排353.8万t。受国内铜矿石的采选过程大幅减少的影响，自2031年后该情景减排效果明显放缓。循环经济情景如图 5 (b)所示，再生铜占比逐渐提高，循环经济的减排作用前期明显、后期逐渐降低，2020—2060年累计减排2.2亿t，年均减排542.8万t。技术创新情景如图 5(c)所示，得益于冶金电炉电气化等技术进步的影响，2020—2060年累计减排1.1亿t, 年均减排271.5万t。环境市场情景如图 5(d)所示，碳排放权交易等环境市场为铜产业碳减排提供了奖惩激励，倒逼企业自发进行碳减排，使得2020—2060年各环节排放总量达到2.6亿t, 年均减排659.7万t。

各情景组合使用的综合降碳效果如图 5(e)所示，整体来看环境市场情景的碳减排量最大，随后是技术创新和循环经济情景，最后是国际贸易情景。减排潜力由大到小分别为48.2%、23.9%、17.5%和10.4%。2020—2038年，循环经济情景减排潜力最大，2039年后环境市场情景超过循环经济成为主要减排手段^[32,33]。在短期内，国际贸易及循环经济可对总排放量的减少做出更大的贡献，有效替代了国内铜矿石的开发利用。然而，从长远来看，技术创新及环境市场的作用逐渐显现，如湿法冶金和短程制备等流程再造技术革新，以及碳排放权交易等环境市场的大范围应用均将逐渐占据铜产业碳减排的主导地位。四类减排情景组合使用后，至2060年我国铜产业剩余碳排放为11万tCO₂e，仅需伴随少量碳汇购置及负排放技术应用就可以较好实现碳中和目标。

4.2 我国铜产业碳中和目标的实现机制研究

我国铜产业碳中和目标的实现，有赖于四类减排情景的共同作用，且在各发展时期各情景发挥的作用具有一定差异：国际贸易和循环经济情景是重要推动力，分别利用了国内国际两个市场的综合减排能力^[34,35]。其中国际贸易实现了铜资源采选、精炼等高碳排放环节的境外转移，循环经济的本质是利用回收、拆解等低碳工艺代替原生铜生产中高碳排放的采选环节，短期内两者均可取得较好减排效果，如图 5(e)所示，2035年两者分别达到了总减排贡献的15.3%及39.4%，对于我国铜产业的高质量碳达峰具有重大贡献。但从长期看来，国际贸易和循环经济将构成我国铜资源供给的基本盘，伴随我国清洁能源发电比例的日益提高，铜产业全链条碳排放本身呈现下降趋势，两类情景的比较优势将逐渐削弱，尤其是对于国际贸易情景，预计在2052年之后由于国内原生资源已完全被低排放的再生资源取代，精炼铜等国际贸易的减排效果已不明显。由此可见，国际贸易和循环经济可有效促进铜产业碳减排，但该产业碳中和目标的实现仍需着眼于国内技术创新和环境市场的建设。

技术创新是铜产业碳中和目标实现的核心驱动力。铜产业的碳排放源头可分为原料排放、燃料排放及工业过程排放三种类型，若能实现各源头零碳排放即可实现铜产业碳中和目标。然而，“零碳”技术成熟度的提升需要长周期的研发应用与示范推广，很难一蹴而就，这就造成了图 5(c)中技术创新在短期内作用较小，但在长期发展中的减碳潜力将逐渐释放。与此同时，当四种情景综合运用后，技术创新的减排效果将持续放大，这是由于各环节“零碳”/ 低碳技术的不断替代，在技术使用长周期中减排效果将不断累积。环境市场则是铜产业碳中和目标实现的政策牵引力，该场景独立应用或与其他情景联合应用，其减排效果均呈现相似的增长趋势。这是由于将铜产业纳入用能权及碳排放权交易市场等，可通过环境价值奖惩机制改变市场中的利益格局，倒逼企业自发按照市场价值规律进行高品质原料使用、废料再生循环和低碳技术研发，从而有效促进了其他三类情景的发展, 呈现了更大的减排贡献。

5 面向碳中和的铜产业发展策略建议

为有效发挥国际贸易、循环经济、技术创新和环境市场四类场景的减排贡献，更好地促进铜产业碳中和目标的实现，我国可从以下三方面合理布局铜产业的发展策略：

一是依托国内国际双循环格局合理调控铜产业结构。碳中和目标实现过程中电力供应比例及各领域电气化水平均将大幅提升，导致铜资源需求增长显著，预计2060年我国铜消费将达到目前消费的1.6倍，国内铜资源的缺口巨大，国际贸易和再生原料推广使用是实现资源可持续供给以及碳减排的双赢手段^[36,37]。建议充分利用国际大循环变革调整新趋势，鼓励大型企业通过参股经营或组建境外铜矿资源的联合开发投资实体等多种形式，促进国外高品位铜资源开发利用，提升我国精炼铜及铜材进口比例。建议大力推动再生原料循环综合效应评估及进口保障工作，我国已出台的“再生铜原料”及“再生黄铜原料”等国家标准中品位最低的混合黄铜中铜质量分数高于56%，远高于铜精矿一级品品位的32%，应大力推动再生原料循环综合效应评估，分阶段调整再生原料进口标准要求，对于现阶段具有减污降碳优势的再生原料类型，应加快构建国家标准保障其进口^[38,39]。

二是秉持全生命周期理念加快构建铜产业绿色供应链。2020年我国铜产业采选、精炼、加工、再生环节产生的碳排放总量分别达到了568.5万t、1121.9万t、476. 9万t及800. 9万t，碳排放量降低有赖于全生命周期过程的共同努力。建议推进铜产业供给侧改革提升资源产出率，尽快将铜产业纳入碳排放权交易市场或实行有差异的绿色低碳产品认证，引导落后企业自发按照市场价值规律降低产能^[40,41]；此外，应面向碳中和目标实现中对铜资源需求的变化趋势，积极发展铜资源高端制造产业，大力推动铜材在新能源产业中的应用和发展，优化铜资源供给结构，从而更好地支持新能源产业的发展。建议持续推动铜产业低碳/“零碳”技术研发应用，短期内面向铜产业能源利用量大、国家清洁能源发电比例低的基本情况，率先支持能效提升技术研发，促进该产业高质量碳达峰；中长期积极顺应清洁能源发电及生物质能比例提升趋势，促进颠覆性创新技术研发。如对于化石燃料消费，应大力研发冶金电炉、生物质燃料替代等技术；面向工业过程，应重点研发湿法冶金、生物冶金等技术；对于难减碳排放，应加快推动碳捕集利用与封存(ecus)技术研发等，通过溶剂吸收法、吸附法等在天然气等燃料燃烧供能过程及铜冶炼加工等过程将二氧化碳捕集封存以减少碳排放；最终形成能源供给端、能源需求端及碳排放端相协同的“零碳”技术装备体系^[42,43]。

三是紧随碳中和发展大势促进资源循环减污降碳协同增效。2020年，虽然我国再生铜仅占精炼铜产量的32.4%，但相比原生铜生产过程，碳减排量达到1251.2万t。随着碳中和进程的不断深化，风能等可再生能源发电、储能、电气化、电动汽车等新能源技术将发挥更大的作用，铜资源社会蓄积量大幅提升，且线材等高纯铜产品占比显著提升，资源循环对铜产业的减污降碳效果将进一步显现。建议提前构建新能源器件等含铜废料回收网络体系，通过政策引导、技术创新等多手段实现其循环利用，如通过资源税、环境税、碳交易、生产者责任延伸制度等政策设计，落实新能源产业链利益相关者的资源环境责任，有效提升铜资源回收利用能力，实现减污降碳协同增效^[44,45]。建议加强再生资源推广使用制度的普及度，通过强制性、奖惩性、认证性等多种运行手段，促进生产企业在保证产品性能的前提下加大再生资源的使用比例，从再生资源产出后的消费环节入手，增加生产企业对再生资源的总体需求量，在市场机制引导下自发提升再生资源的价格；国家机关、事业单位和团体组织也应在政府采购时，优先采购高再生资源使用比例的产品等。

6 结论与政策启示

为解决产业碳排放系数核算中，仅能针对铜资源生产加工全过程进行整合测算，难以系统考量我国资源开发利用的技术升级换代、产业结构调控、进出口格局变化、循环经济发展等对产业碳减排影响的问题，本研究开展了我国铜资源的动态物质流分析，集成质量平衡法、排放因子法和生命周期评价法等，构建了铜产业多层级碳排放量核算模型，分析铜产业碳排放演变规律及碳中和实现机制。取得的主要结论如下：

(1) 铜资源在碳中和进程中发挥着重要作用，预计至2060年我国铜资源消费量将达到2217.4万t, 是2020年的1.6倍。随着碳中和目标引致我国能源结构变化，铜线材应用比例将持续提高，其较长的使用周期使得我国再生铜产量在短期内难以得到有效提升，再生铜产业的发展仍需大量依靠再生铜原料的进口，但在2030年后我国废铜产生量将大幅提升，预计在2037年超过原生铜资源，成为我国铜资源的主要供给方式。

(2) 铜产业碳排放可分为直接排放、能源间接排放、其他间接排放三个层级，2020年我国铜产业碳排放总量达到2968.2万tCO₂e，且仍以每年2.5%的速度增长，上述三个层级分别占到铜产业排放总量的19.4%、72.2% 和8.4%。从各排放环节来看，采选环节的能源消耗强度大，吨铜碳排放量最高，达到了3.4 tCO₂e, 是第二位精炼环节的2.3倍；精炼环节的碳排放总量最大，达到铜产业的39.3%；再生环节的降碳效果突出，相较原生采选冶炼环节减少1251.2万tCO₂e；进出口贸易则进一步降低了铜产业43.7%的碳排放总量。

(3) 通过促进国际贸易、循环经济、技术创新及环境市场建设等举措可大幅降低铜产业的碳排放总量，有效促进我国2060年铜产业碳中和目标实现。其中国际贸易及循环经济情景的碳减排效果在前期较大，后期逐渐缩小；技术升级以及环境市场发展是该产业碳中和目标实现的根本。为了更好地促进该产业可持续发展及“双碳”目标实现，建议依托国内国际双循环格局合理调控铜产业结构，秉持全生命周期理念加快构建铜产业绿色供应链，紧随碳中和发展大势促进资源循环减污降碳协同增效。

本研究构建的铜产业多层级碳排放量核算模型，可将铜产业细分至各个生产加工环节的直接排放、能源间接排放、其他间接排放进行分析，对于厘清铜产业的碳排放格局、识别全产业链各环节的降碳联动关系具有借鉴意义，可拓展至其他工业部门的碳排放核算。本研究模拟了国际贸易、循环经济、技术创新及环境市场四类政策情景对于铜产业碳减排路径的影响效果，揭示了铜产业碳中和目标实现机制，该种研究方式可为产业、区域、国家等各个尺度的碳中和研究工作提供参考。此外，四类政策情景对于促进社会经济发展、增加就业、激发产业升级内生动力具有重要意义，如通过技术创新可提高铜产业的生产效率，降低生产成本，提高产品质量，增加产品附加值；通过碳排放权交易等环境市场建设，可将企业碳减排量转化为经济效益，由此实现经济发展和碳减排的双赢发展。