钢铁工业的降碳减排路径有哪些方面?
钢铁行业是我国工业的支柱性行业,约占我国GDP的5%。钢铁行业涉及面广、产业关联度高、消费拉动大,在经济建设、社会发展、就业稳定等方面发挥着重要作用。我国钢铁行业在全球也举足轻重,钢铁产量占全球总产量的半壁江山。然而,目前我国钢铁行业仍以碳排放强度高的长流程为主,粗钢产能约占90%。
钢铁工业的降碳减排路径可以概括为以下5个方面
第一,推动绿色布局,包括优化产业布局、严禁新增产能、继续淘汰落后产能,壮大绿色物流等。一方面,通过优化布局引导钢铁项目向生产基地聚集发展,通过兼并重组提高产业集中度、优化资源配置,进而加快实现技术突破和绿色发展。《关于推动钢铁工业高质量发展的指导意见(征求意见稿)》指出,到2025年,钢铁行业集中度CR5/CR10分别要达到40%/60%(该指导意见最终出台时未提及这一集中度目标)。2020年,我国前10家钢铁企业粗钢产量合计为41292.19万吨,占全国总产量的39.21%,与日、韩、俄、美等国家存在较大差距——日本前两大钢企产业集中度高达79.2%,美国前三大钢企占比58.7%,俄罗斯前四大钢企占比达73.0%,韩国前两大钢企占比更是高达90.0%,印度前三大钢企占比也达到了57.7%。为此,我们应通过兼并重组提高产业集中度,加速产业资源整合和产业链延伸,提高投资效率和科技创新水平,促进钢铁产业结构调整和绿色低碳转型。另一方面,切实改变“北钢南运”现象,减少不必要的物流运输等过程,进而降低碳排放。
第二,节能及提升能效,包括推广先进适用节能低碳技术,深挖节能降碳潜力,强化数字化、智能化技术应用,推动实现钢铁工业的智慧制造等。根据中国钢铁工业协会会员单位能耗统计,2020年吨钢综合能耗为545.27千克标准煤/吨,同比下降6.51千克标准煤/吨。尽管我国吨钢综合能耗指标已位于世界先进行列,但钢铁工业体量大,行业绿色发展水平不均衡,仍有较大节能减排潜力。我国钢铁行业余热资源利用率低,大型钢铁企业的余热利用率为30%~50%,与国际先进水平(90%)存在明显差距。因此,通过提高余热余能自发电率、推动低品位余热供暖发展,将钢铁企业的自发电率从当前的53%提高到60%以上,基本满足自身用电需求,对于钢铁工业的低碳发展具有重要意义。
第三,优化用能及流程结构,有序发展短流程电炉钢工艺,推动原燃料结构优化、促进清洁能源替代。2020年,我国长流程生产的粗钢占全国总产量的90.8%,远高于全球平均水平(73.2%)。长流程炼钢的碳排放强度为2.0吨二氧化碳/吨粗钢,是短流程炼钢的3倍以上,因而推行全废钢的电炉工艺是钢铁工业最终实现碳达峰、碳中和的重要途径。然而,目前推进短流程炼钢存在成本高、废钢质量和供给不稳定等诸多阻力,优化燃料结构、降低铁钢比,提高清洁能源比例,是实现我国钢铁工业降碳减排短期目标的关键。我国钢铁行业能源结构高碳化,化石燃料燃烧产生的碳排放占行业排放的80%以上,其中煤、焦炭(3343,-65.50,-1.92%)占能源投入总量的比例近90%,促进清洁能源的替代将对钢铁行业碳达峰、碳中和起到强有力的推动作用。
第四,构建循环经济产业链,包括区域能源资源整合、固废资源化利用、推动钢化联产。《指导意见》指出,推进产业间耦合发展,构建跨资源循环利用体系,力争率先实现碳排放达峰。钢铁行业应通过构建循环经济产业链,充分开发利用钢铁生产过程中富含一氧化碳、氢气等副产品的附加值,加速企业转型升级,构筑互利共赢的产业链供应链合作体系,实现资源能源的高效处置利用。
第五,应用突破性低碳技术,包括电解还原、氧气高炉、非高炉冶炼以及CCS(碳捕获与封存)/CCUS(碳捕获、利用与封存)等。通过以再生能源为基础的技术创新,实现冶炼过程完全零排放,是实现“双碳”目标的关键。目前,国内外已经开展了大量关于氢冶金、电解还原等绿色低碳技术的探索,如国际层面的日本COURSE50(日本环境和谐型炼铁工艺技术开发项目)、德国“以氢代煤”、韩国COOLSTAR(氢还原炼铁工艺项目)、奥钢联H2FUTURE(无二氧化碳工业氢试制工厂)、欧盟ULCOS(超低二氧化碳炼钢)、瑞典HYBRIT(突破性氢能炼铁)等项目;国内层面,中国宝武与中核集团、清华大学签订了有关合作框架协议,积极探索低碳冶金工艺,河钢、酒钢、邢钢等多家企业也开启了低碳冶金的创新研发工作。超前布局低碳冶金前沿技术领域,不仅可以推动钢铁行业绿色低碳转型,对于掌握行业领先的核心技术、形成自主知识产权、增强技术保障、提高竞争力也具有重大战略意义。
钢材消费短期需求仍高位运行
“面对国际形势错综复杂、国内经济稳中有变的局面,预测2021年我国经济仍将持续2020年下半年快速增长的态势”,李新创指出,回顾钢铁工业的发展历程,其已成为国民经济的基础产业,是衡量一个国家综合国力和工业化程度的重要标志,也是最硬核的制造业之一。钢铁行业作为碳排放的重点行业。
综合考虑国内外经济发展、产业政策以及主要行业用钢需求等影响因素,在结合2020年国内钢材市场需求的情况下,李新创预计未来钢材消费短期需求仍将维持高位运行,但中长期需求会出现下降的趋势,总体将保持高位震荡。
对于钢铁行业的未来,应当推动以降碳作为源头治理的“牛鼻子”,实现协同控制。他表示,碳排放指标具备可统筹实现节能、减排及循环经济发展的统领性功能。一方面,其不同于现行节能、环保工作通常仅考虑末端治理和二次能源回收利用,而是真正能够实现从源头上解决结构性能源结构不合理及结构性污染的有效手段;另一方面,气候变化是全球性问题,具备可全面统筹国际、国内两个大局的能力。