钢铁、有色金属、化工、建材四大工业领域的碳排放占中国全年碳排放总量的39%，“燃料替代”是解决建材行业生产过程中热量替代问题的重要举措，是建材行业减排的重要技术路径。为此，全国人大代表马永平与国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国可再生能源学会太阳能热发电专委会及有关专家经过调研，在2023年全国两会期间提交了《促进太阳能在建材工业燃料替代节能降碳的建议》。（2022年马永平代表提案：人大代表马永平：对于“双碳”，电采暖应说清电的来源）
马永平代表（本人供图）
其要点有：
由于太阳能资源丰富，且分布面广，该燃料替代技术具有极大减碳前景，是全球减碳新热点，我国目前与国际技术发展同步。建议国家重视该技术，加大该方面的研发投入和先进技术示范，占领技术制高点。具体建议如下：
一、加大太阳能在建材工业燃料替代技术研发投入
随着太阳能光热发电技术大规模的应用，直接的光热利用技术已经非常成熟，但太阳能在建材行业替代燃料的应用，在全球都还处于起步阶段。加大太阳能科技投入，开展水泥和陶瓷等建材生产过程中太阳能吸收和能量转换方面的研究工作。
二、鼓励太阳能在建材行业燃料替代示范项目
对太阳能光热光伏在水泥和陶瓷行业的应用示范研究给予政策支持，建立高技术试验平台和规模化示范基地，探索其技术经济方案，产学研用一体化快速发展。对实施燃料替代的示范技术按能源替代量给予0.1-0.15元/kWh的补贴。
三、部署工业区划规划研究
太阳能燃料替代水泥和建材行业燃料需要考虑太阳能资源，平地和建材企业地址等主要3个方面的因素。目前我国西部和西北地区太阳能和土地资源丰富，建议参考我国能源大基地规划和建设的思路，对今后建材太阳能燃料替代进行区划研究，为高耗能的水泥陶瓷业逐步西移，高效利用当地的太阳能资源减碳做前期准备。
建材工业是排碳大户，我国年太阳能资源17000亿吨标准煤，推动其在建材行业的应用对我国实现碳中和碳达峰具有重要的意义，建议国家发改委，科技部和能源局考虑以上建议。
建材行业80%的碳排放来自水泥工业。2021年我国水泥产量达到23.8亿吨，约占全球产量的55%，CO₂排放量约14.6亿吨，占全国碳排放总量的14.3%。水泥熟料生产过程以燃煤为主，年能源消耗约2亿吨标准煤，其CO₂排放占水泥生产过程中碳排放总量的35%，达到5.1亿吨。《水泥单位产品能源消耗限额》明确指出，通过燃料替代，到2030年可带动水泥行业CO₂排放量较基准情景减少1700万吨。欧盟水泥行业燃料的替代率已接近40%，而我国燃料替代技术在水泥工业中的应用较晚，其燃料替代率还不足2%。
2022年科技部、中国科学院等9部门联合印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》，指出要引导建材企业积极消纳太阳能、风能和生物质能等可再生能源，减少生产过程中的化石能源消费，力争2025年水泥行业使用替代燃料技术的生产线数量占比达到20%，2030年达到40%。
目前主要的替代技术有以下几点：
一、生物质能替代技术
生物质替代化石燃料的协同处置技术可以满足建材行业的大规模生产，节约资源，降低生产成本，同时优化能源结构，达到节能减排的目的，缓解建材工业对煤炭的依赖性。我国每年可能源化利用的生物质资源总量相当于约4.6亿吨标准煤。
二、可再生能源电力燃料替代
2022年全国风电装机容量约3.7亿kW，太阳能发电装机容量约3.9亿kW，风电、光伏年发电量首次突破1万亿kWh，达到1.19万亿kWh。为减少建材行业生产过程的能耗，降低CO₂的排放量。近年来，建材工业领域提出了利用风能、太阳能等可再生能源电力，替代化石燃料实现生产的电气化应用越来越普遍。如水泥生产过程中的电气化是通过将电能转化为热能，提供水泥熟料生产过程中所需要的热量。但生产过程中的电气化导致的直接结果是存在能源的多次转化，即风能/太阳能-电能-热能的转化，大大降低了一次能源的利用效率。
三、太阳能聚光高温热力燃料替代技术
太阳能高温技术是利用聚光器跟踪太阳，将直射辐射聚焦并反射至反应器上，温度可达2000℃以上，光热转换效率可达50%以上，是太阳能高温高效转换的一种方式。截至2022 年底， 我国太阳能聚光高温发电累计装机容量588MW，在建6000MW，具备很好的产业技术。
以美国和中国为代表的聚光高温技术在建材业燃料替代的研究从2021年起已开始起步。在美国能源部的支持下，2021年比尔盖茨等多家资本投入的HelioGen公司开始研究聚光太阳能水泥生料分解和熟料煅烧技术，美国能源部于2022年宣布投入2400万美元支持太阳能工业低碳过程研究；2022年墨西哥水泥生产商CEMEX与瑞士光热技术企业Synhelion合作，在西班牙共同开发了首条太阳能塔式聚光水泥熟料生产线。2022年中国科学院研制的太阳能聚光烧成陶瓷技术通经科技部和环保部严格筛选，作为中国政府代表团减碳技术展品参加《联合国气候变化框架公约》第27次缔约方大会，2021-2022年中国科学院电工所与北京工业大学，武汉理工大学等合作，成功进行了水泥生料分解和熟料烧成的实验。
