钢铁行业碳排放从哪减?能减多少?
钢铁行业碳排放从哪减?能减多少? 建设新型电力系统将促进钢铁行业碳减排 “双碳”目标下新型电力系统建设将助力用能侧碳减排。面对全球气候变化带来的严峻挑战,中国向国际社会庄严承诺了力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和的目标。随着新能源占比的逐步提升,电力领域减排潜力巨大。构建新型电力系统是充分挖掘电力用户碳减排潜力的重要抓手,一是以电力直接消费替代一次能源消费从而减少碳排放,二是逐步下降的度电碳含量将进一步降低电力消费的碳排放。
钢铁行业是工业领域第一大碳排放行业,碳减排潜力巨大。统计数据显示,2019年中国钢铁行业碳排放量约为15.4亿吨,在工业行业碳排放量中位列第一,占全国工业碳排放量的47%,占全国碳排放总量18%左右。当前,钢铁行业也在推进碳减排技术的发展。钢铁行业已有成熟的低碳发展技术路线—短流程炼钢技术(即电炉短流程炼钢技术),生产每吨电炉钢产生碳排放约0.39吨,远低于长流程炼钢技术的吨钢碳排放(约1.68吨)。中国2019年电炉钢产量约占总产量的10%,而欧、美等地区电炉钢占比约为60%,国内电炉钢比例存在较大的提升空间,碳减排潜力巨大。
随着新型电力系统建设进程的推进,电气化水平将逐步提升、全社会度电碳含量将逐步降低,低碳电力将加速替代钢铁行业的化石能源消费,并有效降低钢铁行业电力消费的间接碳排放量,因此,新型电力系统建设将成为促进我国钢铁行业碳减排的关键因素。当前,亟需在电力视角下,对钢铁行业碳减排潜力进行研究分析,为推动钢铁行业碳达峰碳中和提供科学支撑。本文将以广东省钢铁行业作为测算研究对象,基于钢铁产能预测数据、发用电预测数据、钢铁行业工艺数据等,结合广东电力清洁转型进程,采用系统动力学模型,量化模拟钢铁行业各工序的能耗及碳排放,深入分析电力助力钢铁行业碳减排的潜力。
电力视角下钢铁行业碳减排潜力评估
钢铁行业电力碳减排潜力评估主要是量化测算各生产环节电能消耗情况,结合新型电力系统建设进程中度电碳含量变化趋势,对钢铁生产流程电力相关碳排放进行细化拆分建模测算。以2020至2035年的广东省钢铁行业为评估对象,基于系统动力学模拟仿真结果,量化测算电力视角下广东钢铁行业的碳减排潜力。
(1)电力在钢铁行业节能减碳过程中的作用愈发明显,2035年广东钢铁行业电耗在总能耗的占比将达到19%左右,较2020年增加约3.2个百分点
通过对长、短流程炼钢工艺进行工序电耗分析,发现长流程炼钢吨钢工序电耗占总能耗不到10%,短流程炼钢吨钢工序电耗占总能耗80%左右。短流程炼钢产量在总粗钢产量的占比增长将显著提升炼钢电耗占总能耗的比重,电力在钢铁行业节能减碳过程中的作用愈发明显。根据测算,2020年,广东长流程炼钢能耗1465万吨标准煤,电耗173万吨标准煤;短流程炼钢能耗91万吨标准煤,电耗73万吨标准煤,钢铁行业电耗占比约为15.8%。预计2035年广东钢铁行业短流程炼钢占比将提升至约46%,钢铁行业电耗占比将达到19%左右,较2020年提升约3.2个百分点。
(2)广东钢铁行业电能替代空间较大,2020至2035年实施电能替代可实现替代化石能源2280万吨标准煤
短流程炼钢工艺通过提升吨钢电耗占比,可实现对钢铁行业化石燃料的清洁替代。通过开展短流程炼钢占比对钢铁行业能耗总量的影响分析,预计2020年至2035年广东钢铁行业累计电能替代可实现替代化石能源2280万吨标准煤。
非化石能源占比提升,预计减少钢铁行业碳排放1.5%-2%。目前钢铁行业大约6%的碳排放来自于外购电力,而国内电力结构上火电占据电力供给的71%。根据周孝信院士预测:随着“双碳”行动推进,2025年风、光伏、生物质装机容量占比将达到35%,占总发电量比重19%;2030年风、光伏、生物质装机容量占比将达到44%,占总发电量比重24%。2030年火电占总发电量比重将下降到53%。随着非化石能源占比的进一步提升,外购电力带来的碳排放量将减少,按照目前6%的比重,测算预计能减少碳排放1.5%-2%。