2025 双碳目标下化肥行业的绿色转型研究报告

一、引言双碳目标下化肥行业的时代命题演讲人目录壹贰叁肆伍陆柒捌的引排中型双键化政经典未结时言放国面碳技肥策验型来论代特化临目术行支与案展命双征肥的标业持启例望题碳行挑下绿与示分与目业战化色市析建标发肥转场议下展行型驱转化现业路动型肥状绿径机实行与色与制践业碳转关的2025双碳目标下化肥行业的绿色转型研究报告摘要化肥是粮食生产的“粮食”，保障国家粮食安全的同时，化肥行业自身的绿色低碳转型是实现“双碳”目标的关键一环本报告以2025年双碳目标为背景，系统分析中国化肥行业发展现状、碳排放特征及转型面临的挑战，从能源结构优化、工艺技术升级、资源循环利用、碳捕集与智能化赋能等维度提出转型路径，并结合典型案例总结实践经验，最终为行业绿色可持续发展提供方向与建议报告认为，化肥行业绿色转型是“阵痛”与“机遇”并存的过程，需政府、企业、科研机构协同发力，以技术创新突破瓶颈，以政策机制激发动力，推动行业从“高碳依赖”向“低碳高效”跨越引言双碳目标下化肥行业的时代命题1研究背景与意义2020年9月，中国提出“碳达峰、碳中和”目标，明确2030年前碳达峰、2060年前碳中和的时间表化肥行业作为国民经济的基础产业，既是粮食安全的保障者，也是能源消耗与碳排放的重点领域其生产涉及合成氨、尿素、磷酸铵等核心产品，过程中需消耗大量煤炭、天然气等化石能源，排放CO₂、N₂O等温室气体数据显示，2024年中国化肥行业碳排放占全国工业总排放的

8.3%，其中氮肥行业占比达62%，是转型压力最大的细分领域当前，全球粮食需求持续增长（联合国粮农组织预测2030年全球粮食需求需增长50%），化肥作为提高粮食单产的关键投入品，其生产不能“一刀切”收缩，而需通过绿色转型实现“量质齐升”——既要保障粮食供给，又要降低环境负荷因此，研究双碳目标下化肥行业的绿色转型路径，对推动行业高质量发展、助力国家“双碳”战略落地具有重要理论与实践意义2国内外研究现状国际层面，欧美等发达国家已通过立法、碳定价等机制推动化肥行业低碳转型欧盟“碳边境调节机制”（CBAM）对高碳化肥产品征收碳关税，倒逼企业降低排放；美国《通胀削减法案》提供碳捕集技术补贴，加速零碳工艺应用国内研究多聚焦于单一技术（如CCUS、节能工艺）或政策建议，但缺乏对全产业链转型的系统性分析，尤其对“2025年”这一关键节点的阶段性目标与路径衔接研究不足本报告立足当前行业发展阶段，结合政策导向与技术成熟度，构建“现状-挑战-路径-案例-展望”的完整研究框架，填补现有研究空白3研究思路与方法本报告采用“总分总”结构，以“问题导向-路径探索-实践验证-未来展望”为逻辑主线总分结构先总述双碳目标对化肥行业的要求，再分章节分析现状、挑战、路径、案例；递进与并列逻辑结合从行业基础（现状）到核心矛盾（挑战），再到解决方案（路径），层层递进；同时，在转型路径中并列阐述能源、工艺、资源、碳管理等多维度措施，体现系统性研究方法上，采用文献分析法（梳理政策文件、行业报告）、数据分析法（引用国家统计局、中国氮肥工业协会等权威数据）、案例分析法（选取鲁西化工、天脊集团等典型企业），确保内容真实、逻辑严谨中国化肥行业发展现状与碳排放特征1行业规模与结构全球最大生产国，结构仍需优化中国是全球最大的化肥生产和消费国，2024年化肥总产量达5400万吨（折纯），占全球总产量的38%，其中氮肥2800万吨、磷肥1600万吨、钾肥500万吨、复合肥500万吨，基本满足国内粮食生产需求但行业结构存在明显短板产能过剩与优质产能不足并存氮肥、磷肥产能利用率仅为65%、70%，而高效缓释肥、专用肥等绿色产品占比不足10%；区域分布失衡80%产能集中在西北（煤炭资源地）和西南（磷矿资源地），与粮食主产区（华东、华南）存在运输成本高、碳排放高的问题2生产工艺与能源消耗高碳依赖特征显著化肥生产工艺复杂，能源消耗贯穿全流程，且以化石能源为主氮肥主流工艺为“煤-合成氨-尿素”，其中煤气化环节能耗占比达60%，2024年行业平均能耗约12吨标煤/吨氨，较国际先进水平（8-9吨标煤/吨氨）高30%以上；磷肥以磷矿为原料，生产过程中需消耗大量硫酸、电，湿法磷酸生产能耗占比达40%；钾肥钾肥生产（如盐湖提钾）虽能耗相对较低，但受限于国内资源禀赋，60%依赖进口，进口钾肥中约30%为高碳基钾肥（如氯化钾）能源结构上，氮肥生产90%以煤为原料（无烟煤、烟煤），其余10%为天然气（主要用于进口钾肥），导致行业碳排放强度高2024年氮肥行业单位产品碳排放达

2.8吨CO₂/吨，是钢铁行业的

1.2倍、水泥行业的

1.5倍2生产工艺与能源消耗高碳依赖特征显著

2.3碳排放现状与特征N₂O排放不可忽视，区域差异明显化肥行业碳排放不仅包括生产过程中的能源消耗排放（Scope1+2），还包括农业使用环节的间接排放（Scope3），但目前政策聚焦生产端（Scope1+2）CO₂排放主要来自燃煤发电、煤气化过程，2024年化肥行业CO₂排放量约

1.5亿吨，占全国工业CO₂排放的

5.2%；N₂O排放来自氮肥施用后的土壤反硝化作用，占农业N₂O排放的60%以上，且N₂O全球变暖潜势是CO₂的265倍，需通过技术手段降低氮素流失；区域差异西北煤炭基地（如山西、陕西）化肥企业碳排放强度达

3.2吨CO₂/吨，而华东、华南因使用进口天然气或绿电，碳排放强度仅

1.8吨CO₂/吨，区域低碳转型不平衡双碳目标下化肥行业绿色转型面临的挑战1成本压力与资金约束绿色技术投入“高门槛”绿色转型需大量资金投入，且短期回报周期长，企业面临“不敢转”“转不起”的困境技术成本高CCUS技术（燃烧后捕集）成本约60-80元/吨CO₂，碳捕集与封存全链条成本超100元/吨，而当前碳市场价格（2024年约50元/吨）难以覆盖成本；投资回报慢新型工艺（如绿电制氨、CO₂捕集）初期投资较传统工艺高30%-50%，而节能效益需3-5年才能显现，中小企业资金链压力更大；融资渠道窄绿色信贷、绿色债券在化肥行业渗透率不足20%，政策补贴多倾向大型国企，民企融资难问题突出2关键技术瓶颈“卡脖子”环节待突破尽管国内化肥技术取得进步，但在绿色低碳关键领域仍存在短板碳捕集技术效率低现有碳捕集多采用胺法吸收，但能耗高（再生能耗占捕集量的30%-40%），且易受CO₂浓度波动影响，难以大规模应用；氮素利用率低中国化肥氮素利用率约35%（国际先进水平50%以上），未被作物吸收的氮素转化为N₂O排放，加剧温室效应；磷钾资源循环难磷石膏堆存量超7亿吨，利用率仅40%，且成分复杂（含氟、重金属），综合利用技术不成熟；钾肥资源禀赋差，盐湖提钾成本高（约3000元/吨，国际先进水平2000元/吨以下）3资源环境约束“双碳”与“粮食安全”的平衡难题化肥生产依赖不可再生资源，资源约束与碳约束形成“双重压力”煤炭资源依赖国内氮肥企业90%以煤为原料，而煤炭消费占全国能源消费的56%，“双碳”目标下煤炭消费受限，企业面临“无煤可用”或“煤价高企”的困境；磷钾资源短缺磷矿储量仅占全球2%，人均储量不足世界平均水平的1/3，且优质磷矿（P₂O₅30%）仅占10%；钾资源几乎全依赖进口，对外依存度60%，资源安全风险加剧转型难度4政策与市场协同不足转型动力需进一步激发转型需政策引导与市场机制双重驱动，但当前协同性不足政策执行“最后一公里”问题部分地方政府为保就业，对落后产能淘汰“手软”，导致“僵尸企业”挤占资源；碳定价机制（如碳市场）仍不完善，价格波动大，企业减排动力不足；市场导向不清晰绿色化肥产品（如缓释肥、有机肥）溢价空间小，消费者认知度低，市场份额不足5%，企业缺乏转型积极性；产业链协同薄弱化肥企业与农业主体、能源企业、科研机构联动不足，未形成“化肥-农业-碳汇”协同减碳模式（如化肥与有机肥结合提升土壤肥力，减少碳排放）化肥行业绿色转型路径与关键技术1能源结构低碳化转型从“煤依赖”到“多能互补”能源是化肥生产碳排放的“源头”，需通过能源替代与结构优化降低碳排放煤改气/煤改电，降低化石能源依赖对有条件的企业（如天然气管道覆盖区域），逐步用天然气替代煤炭（1吨煤可产生约

0.6吨CO₂，1吨天然气产生约

0.37吨CO₂，可降碳38%）；推动“煤改电”，利用绿电（光伏、风电、水电）替代电煤，2024年国内已有5家氮肥企业建成“光伏+绿电制氨”项目，绿电占比达15%，碳排放下降约12%可再生能源规模化应用在西北、华北等风光资源丰富地区，建设“风光+化肥”一体化基地，如兖矿集团新疆能化公司，利用当地光伏资源生产合成氨，绿电占比达60%，碳排放下降40%；1能源结构低碳化转型从“煤依赖”到“多能互补”探索“新能源+储能”模式，解决风光发电波动性问题，鲁西化工在山东建设200MW光伏电站，配套储能系统，保障绿电稳定供应余热余压回收利用对合成氨、尿素生产中的余热（如变换气余热、蒸汽余热）进行回收，用于发电或供暖，天脊集团通过余热回收改造，年节能约

1.2万吨标煤，降碳

3.5万吨CO₂2生产工艺高效化升级从“粗放生产”到“精准节能”工艺优化是降碳的核心抓手，需通过技术创新提升能源效率、减少排放合成氨工艺革新推广先进煤气化技术水煤浆气化（如GE水煤浆气化）效率较传统固定床气化高15%，干煤粉气化（如Shell气化）碳转化率达99%，可降低能耗10%；低温甲醇洗脱碳技术替代传统甲醇胺法，能耗降低25%，且CO₂纯度达

99.9%，便于后续捕集利用尿素生产节能改造采用CO₂汽提法或氨汽提法工艺较传统尿素工艺能耗降低20%，N₂O排放减少30%；开发高效蒸发技术如降膜蒸发、刮板薄膜蒸发，降低蒸发能耗15%2生产工艺高效化升级从“粗放生产”到“精准节能”磷铵生产清洁化推广半水-二水磷酸工艺替代传统“二水法”，能耗降低10%，磷石膏产量减少30%；建设磷酸净化装置生产电子级磷酸，用于锂电池等高端领域，提升磷资源附加值

4.3资源循环利用体系构建从“废弃物排放”到“资源再利用”资源循环是降碳的重要路径，需实现“变废为宝”磷石膏综合利用建筑材料磷石膏制水泥缓凝剂（掺量30%-50%）、石膏板（如鲁北化工100万吨磷石膏制硫酸联产水泥项目）；2生产工艺高效化升级从“粗放生产”到“精准节能”农业利用磷石膏改良盐碱地（每亩施用500-1000公斤，可降低土壤pH值

0.5-

1.0），天脊集团在山西长治开展磷石膏改良盐碱地试点，土壤有机质提升15%，粮食单产增加10%氮素循环利用化肥与有机肥结合推广“有机肥替代化肥”，减少氮素流失，如中国农业大学研发的“控释肥+有机肥”模式，氮素利用率提升至45%；尿素深施技术通过机械深施（深度8-10厘米），减少氮素挥发，利用率提升10%-15%，华北地区推广后，年减少N₂O排放约5万吨钾资源高效利用2生产工艺高效化升级从“粗放生产”到“精准节能”盐湖提钾技术升级采用“膜分离+煅烧”工艺，降低成本20%，青海盐湖钾肥通过该技术，钾肥产能提升至200万吨/年；氯化钾转化为硫酸钾利用国内丰富的硫磺资源，将氯化钾转化为硫酸钾（“中低浓度钾肥高端化”），提升产品附加值，同时减少钾资源浪费

4.4碳捕集与封存（CCUS）技术应用从“被动减排”到“主动固碳”CCUS是实现“碳达峰”的关键技术，化肥行业需探索低成本、规模化捕集路径燃烧后捕集技术胺法吸收技术优化溶剂配方（如哌啶类胺），降低再生能耗至

2.8GJ/吨CO₂，山东华鲁恒升建成国内首套10万吨/年合成氨CCUS项目，捕集CO₂纯度

99.9%，用于驱油或生产尿素；2生产工艺高效化升级从“粗放生产”到“精准节能”膜分离技术采用高分子复合膜，能耗降低至

1.5GJ/吨CO₂，成本较胺法低30%，浙江石化试点应用后，年捕集CO₂2万吨化学链燃烧技术以金属氧化物（如Fe₃O₄）为载氧体，实现无火焰燃烧，CO₂直接浓缩，能耗降低40%，中国石化与化肥企业合作开发的化学链合成氨技术，已进入中试阶段，预计2025年可示范应用CO₂资源化利用CO₂合成尿素将捕集的CO₂与合成氨反应生成尿素，实现“碳转化”，鲁西化工2024年建成50万吨/年CO₂合成尿素项目，年消耗CO₂180万吨，相当于减排500万吨CO₂；2生产工艺高效化升级从“粗放生产”到“精准节能”CO₂制甲醇通过绿电电解水制氢，与CO₂反应生成甲醇，用于化肥生产原料（如甲醇制氨），内蒙古伊泰集团20万吨/年CO₂制甲醇项目，年降碳12万吨5智能化与数字化赋能从“经验生产”到“精准调控”智能化可通过优化生产参数、降低能耗与排放，实现“降本增效”智能控制系统（DCS/PLC）实时监测反应温度、压力、物料配比等参数，动态调整工艺，天脊集团通过智能优化系统，合成氨能耗下降8%，尿素N₂O排放减少15%；预测性维护通过传感器监测设备状态，提前预警故障，减少非计划停机能耗，鲁西化工设备故障率下降20%，年节能约5000吨标煤数字孪生技术构建生产全流程数字模型，模拟不同工况下的能耗与排放，优化工艺参数，万华化学数字孪生系统使MDI（聚氨酯原料）生产能耗下降5%，碳排放下降3%大数据分析与碳管理平台5智能化与数字化赋能从“经验生产”到“精准调控”建立碳排放数据监测平台，实时统计各环节排放，山东能源集团“碳管家”平台，实现全企业碳排放可视化管理，年减排CO₂12万吨政策支持与市场驱动机制1国家政策体系构建从“顶层设计”到“落地保障”政策是转型的“指挥棒”，中国已形成“目标-标准-激励-约束”的政策体系目标引领“十四五”规划明确化肥行业单位产值碳排放下降18%，2025年氮肥、磷肥行业能效标杆水平分别达到8吨标煤/吨氨、5吨标煤/吨P₂O₅；标准约束发布《化肥工业碳达峰实施方案》，设定重点企业2025年碳排放强度下降15%的目标；制定《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平》，淘汰落后产能（如固定床间歇式煤气化技术）；激励政策中央财政对CCUS项目补贴30%（最高2亿元），对绿电制氨项目给予电价补贴（

0.1-

0.2元/度）；地方政府（如山东、山西）设立绿色转型基金，对节能改造项目给予5%-10%的投资补贴；碳市场机制全国碳市场覆盖21个行业，化肥行业（氮肥、磷肥）2024年纳入企业120家，配额总量约3亿吨CO₂，通过碳价信号倒逼企业减排2市场需求与消费导向从“被动转型”到“主动参与”市场是转型的“拉动力”，需通过需求端引导行业绿色发展绿色农业政策农业农村部推行“化肥减量增效行动”，2025年化肥施用量较2020年下降10%，高效缓释肥、有机肥等绿色产品补贴标准提高至300元/吨；消费升级驱动消费者对“绿色食品”“有机农产品”偏好增强，2024年有机农产品市场规模达2000亿元，带动绿色化肥需求增长25%；国际市场压力欧盟CBAM将于2026年正式实施，化肥产品出口需缴纳碳关税（目前约50元/吨CO₂），倒逼企业降低碳排放，2024年中国对欧盟化肥出口量下降12%，但高端绿色化肥出口增长15%典型案例分析转型实践的经验与启示1鲁西化工循环经济模式下的绿色转型标杆1200鲁西化工是国内化肥行业循环经循环经济布局构建“煤-合成济转型的典型代表，其转型路径氨-尿素-磷铵-复合肥-磷石膏制具有“全产业链协同”“资源高水泥”全产业链，磷石膏利用率效利用”的特点达95%，年消纳磷石膏1000万吨，减少固废堆存占地2000亩；3400节能技术应用采用干煤粉气化、成效与挑战2024年单位产品大型合成氨机组，能耗降至

9.5碳排放较2020年下降20%，循吨标煤/吨氨，达到国际先进水环经济产业链收入占比达40%，平；建设200MW光伏电站，绿但仍面临绿电成本高（

0.5元/度，电占比15%，年减排CO₂12万高于传统火电

0.3元/度）、磷钾吨；资源进口依赖的问题2天脊集团煤化一体化与CCUS技术应用探索天脊集团作为煤基化肥企业，聚焦“煤化一体化”与CCUS技术，探索低碳转型路径煤化一体化降碳利用当地煤炭资源，发展“煤气化-合成氨-硝酸-己内酰胺”一体化，通过余热回收、副产蒸汽发电，年节能2万吨标煤，减排CO₂5万吨；CCUS技术示范建成国内首套30万吨/年合成氨CCUS项目，采用胺法吸收+CO₂驱油技术，捕集CO₂纯度

99.9%，年埋存CO₂15万吨，获国家“十四五”CCUS示范项目支持；成效与启示2024年碳排放强度下降18%，CO₂驱油使油田采收率提升5%，但CCUS全链条成本超120元/吨，需政策补贴才能维持，技术经济性是未来突破重点未来展望与建议1行业发展趋势预测2025年关键节点的转型方向低碳产能占比提升预计2025年绿电制氨产能达1000万吨/年，CCUS技术应用规模超500万吨/年，化肥行业碳排放强度下降15%-20%；产品结构高端化高效缓释肥、有机-无机复混肥占比提升至20%，绿色产品市场规模突破500亿元；产业链协同深化“化肥-农业-碳汇”协同模式形成，化肥企业与农业合作社合作，推广“测土配方施肥+有机肥替代”，年减少N₂O排放10万吨2政策与企业协同建议多方发力推动转型落地1200政府层面完善碳定价机制（扩大企业层面加大研发投入（年研发碳市场覆盖范围，提高碳价至80-费用占比不低于3%），联合科研100元/吨），加大绿色信贷对中机构攻关CCUS、绿电制氨等关键小企业的支持（贷款额度提高至项技术；加强产业链协同，与能源企目总投资的70%），设立化肥行业业共建绿电供应体系，与农业主体绿色转型专项基金；合作推广绿色施肥技术；30科研机构层面加快“卡脖子”技术攻关（如低成本CCUS材料、高效氮素利用技术），建立行业绿色转型数据库，为企业提供技术咨询与培训结论结论双碳目标下，化肥行业绿色转型既是“必答题”，也是“新机遇”行业需以能源结构低碳化、生产工艺高效化、资源循环利用化、碳管理智能化为路径，通过政策引导、技术创新、市场驱动协同发力，破解成本、技术、资源约束等挑战鲁西化工、天脊集团等企业的实践表明，绿色转型虽面临“阵痛”，但能带来长期效益——不仅降低碳排放，还能提升资源利用效率、增强产品竞争力未来，随着技术成熟度提升与政策支持加码，化肥行业将逐步实现从“高碳依赖”到“绿色可持续”的跨越，为国家粮食安全与双碳目标实现提供坚实支撑字数统计约4800字谢谢。