鋼鐵行業應對“雙碳”壓力的挑戰及措施分析
2026-04-16 06:58:36
中國冶金報 中國鋼鐵新聞網
蘇亞紅
全球碳達峰碳中和現狀
據英國石油公司(BP)發布的《世界能源統計年鑒》顯示,2012年以來全球碳排放量持續增長,2019年全球碳排放量達到了343.6億噸,創曆史新高。2020年全球受新冠肺炎影響,碳排放量下降至322.8億噸,同比下降6.3%(詳見圖1)。

圖1 全球碳排放量變化情況(億噸)
隨著全球平均溫度的升高以及極端氣候事件頻發,國際社會向主要經濟體施加的碳減排壓力越來越大。2019年7月聯合國秘書長倡議“到2030年將溫室氣體排放量較2010年水平削減45%,到2050年基本實現碳中和”。同年9月底聯合國氣候行動峰會上,65個國家承諾在2050年前實現溫室氣體淨零排放。
據經濟合作與發展組織(OECD)統計數據顯示,1990年、2000年、2010年和2020年碳排放達峰國家的數量分別為18、31、50和54個,已經碳達峰的這些國家占當時全球碳排放量的比例分別為21%、18%、36%和40%。2030年全球將有58個國家實現碳排放達峰,占全球碳排放量的60%。
我國在2020年9月第七十五屆聯合國大會上,宣布2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和。碳中和已成為各國追求的共同目標,不丹、蘇裏南共和國目前已經實現了碳中和,另外有120多個國家(經濟體)宣布了碳中和實現時間(詳見表1)。
表1 全球部分國家碳中和宣布時間

我國鋼鐵行業麵臨的“雙碳”壓力
我國鋼鐵行業作為能源消耗密集型行業,是製造業31個門類中碳排放量最大的行業之一,占全國碳排放總量15%左右。近十年來,我國鋼鐵行業一直向低碳綠色改造方向努力,2013年到2020年,我國粗鋼產量從8.13億噸增長到10.65億噸,增幅達到了31%,但是同期鋼鐵行業碳排放總量從17.48億噸增長到21.1億噸,增幅僅為20.71%,噸鋼排放量從2.15噸下降到1.98噸(詳見圖2)。

圖2我國粗鋼產量及碳排放情況
我國提出2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標後,在氣候峰會上進一步宣布:“到2030年,中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右”。目前距離2030年碳達峰隻有不到10年時間,碳達峰到碳中和間隔時間隻有30年,這對於我國以碳排放強度高的長流程為主(長流程粗鋼產能約占90%)的de鋼gang鐵tie行xing業ye來lai說shuo是shi一yi個ge巨ju大da挑tiao戰zhan。基ji於yu鋼gang鐵tie生sheng產chan原yuan理li,焦jiao炭tan和he鐵tie礦kuang石shi的de還hai原yuan反fan應ying勢shi必bi會hui產chan生sheng碳tan排pai放fang,通tong過guo先xian進jin的de技ji術shu進jin一yi步bu挖wa掘jue傳chuan統tong生sheng產chan流liu程cheng的de節jie能neng減jian排pai潛qian力li已yi非fei常chang有you限xian。鋼gang鐵tie企qi業ye和he行xing業ye專zhuan家jia充chong分fen認ren識shi到dao,隻zhi有you進jin行xing突tu破po性xing技ji術shu研yan發fa,通tong過guo對dui工gong藝yi流liu程cheng的de變bian革ge,才cai能neng取qu得de突tu破po性xing進jin展zhan。
另外鋼鐵工業是我國國民經濟的支柱產業,對經濟發展至關重要。我國鋼鐵行業是化石能源消耗大戶(約占全國煤炭消費總量的18%),其中煤炭和焦炭消耗占比高達92.0%,電力消耗僅占6.3%,油氣能源占1.7%。為了完成“雙碳”目標,國家未來勢必對煤炭消耗量進行限製,對於我國采用高爐—轉爐長流程工藝為主的鋼鐵行業來說,其規模發展將被進一步製約。
鋼鐵行業完成“雙碳”目標技術路徑
為了應對“雙碳”壓力,鋼鐵行業必須通過能源結構、新工藝研發和長生命周期新材料技術的不斷創新,從源頭和根本上解決鋼鐵行業低碳發展問題。主要技術路徑包括碳捕獲和封存技術、氫冶金技術、利用綠色能源等。
1)碳捕獲和封存技術
碳捕獲和封存技術就是把生產過程產生的CO2經過分離、回收、高壓輸送壓入深部鹽水層和枯竭油氣層進行封存,這是應對氣候變化的現實性對策之一,可以幫助鋼鐵行業減少碳排放一半以上(技術使用過程需要消耗能源以及封存過程會釋放二氧化碳)。對於碳捕獲和封存技術的研究,日本、英國走在前列,首先試用的為大型電廠,但基於成熟度低、成本太高因素,發展緩慢。
表2 碳捕獲和封存技術主要過程

2)氫冶金技術
氫能被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源,氫能應用是實現低碳、甚至“零碳”排放的最佳途徑。氫冶金技術就是用氫氣作為鐵礦石還原劑,從未來30年nian來lai看kan,氫qing冶ye金jin作zuo為wei革ge命ming性xing新xin工gong藝yi將jiang使shi鋼gang鐵tie生sheng產chan擺bai脫tuo對dui化hua石shi能neng源yuan的de絕jue對dui依yi賴lai,從cong源yuan頭tou上shang解jie決jue碳tan排pai放fang問wen題ti,真zhen正zheng滿man足zu鋼gang鐵tie企qi業ye排pai放fang目mu標biao,目mu前qian國guo內nei外wai許xu多duo鋼gang鐵tie企qi業ye對dui氫qing冶ye金jin都dou有you涉she足zu,正zheng在zai不bu斷duan完wan善shan和he發fa展zhan。
3)發展全廢鋼短流程
向全廢鋼短流程(噸鋼CO2排放0.4噸-0.6噸)鋼廠方向發展,富氫/綠氫直接還原鐵可作為補充廢鋼來源不足問題。
4)應用綠色能源
實現碳達峰、碳中和對我國能源結構提出了新的要求,“十四五”規劃我國非化石能源占能源消費總量比重提高到20%左右。其中風電、太陽能、核電等清潔能源引起進一步重視。未來可研究直接電解鐵礦石技術(電能把氧化鐵轉化為金屬鐵和氣態氧,歐洲ULCOS項目到了小規模的驗證),其中電能取自綠色能源。
5)長生命周期產品的開發與生產
鋼鐵產品是基礎設施建設、汽車製造、船舶製造、裝備製造、國防建設等領域的主要原材料。“雙碳”目標壓力下,研究開發長生命周期的鋼材產品,減少生產排放的二氧化碳,例如輕量化汽車板、管線鋼、橋梁鋼、鐵路用鋼、工具鋼、耐候鋼、高強集裝箱用鋼等鋼材產品的生產方麵將加大研發力度。
我國鋼鐵行業實現“雙碳”目標政策建議
1)國家層麵宏觀調控
ditanxinjishuyanfaxuyaodaliangzijinherencai,congchangyuanlaikan,zaijishuyanfafangmianbunengluohouqitaguojia,zhefangmianguojiacengmianyinggeiyuzhichiheqingxie。lingwai,zaitanjianpaixinjishuchuqichengbenchuyujiaogaoshuipingshi,yidingchengdushangdejingjibutieyuzhengfuzhichijiangtigaoqiyejinxingditanjishugaizaoheshiyongdejieshouchengdu,lirutongguoshelizhuanxiangjijin,chixutuijinchuangxinjishu,buhuohefengcunjishu、lvsenengyuanjishudengqianyanjishu,jichulilungongguanyuchengtaozhuangbeiyanfadengtanjianpaishifanxiangmu。ciwai,duiyutupoxingxinjishu,jianyiquedingweigonggongzijinzhichideguanjianyouxianlingyubingweiqitigongkechixurongzizhichi。
2)獲得充足且負擔得起的清潔能源
xinjishudeyanfaxuyaoxiangguanpeitaodenengyuanzhichi,liruqingyejinyanjiushejidelingyubijiaoguangfan,xuyaozaitaiyangnenghefengnengfadianlingyujinxingdaliangtouzi,ranggangtiexingyehuodechongzuqiefudandeqidekezaishengdianlidezhengcezhichi。
3)加強能源基礎設施建設
低di碳tan新xin技ji術shu研yan發fa和he推tui廣guang應ying用yong除chu了le豐feng富fu的de可ke再zai生sheng能neng源yuan,還hai需xu要yao對dui氫qing基ji礎chu設she施shi投tou資zi的de政zheng策ce支zhi持chi,以yi推tui進jin大da規gui模mo的de氫qing工gong藝yi。對dui於yu采cai用yong碳tan捕bu集ji和he封feng存cun技ji術shu,加jia快kuai碳tan運yun輸shu、儲存基礎設施和服務發展也很重要。
4)加強鋼鐵行業頂層設計,明確發展實施路徑與行動方案
我wo國guo鋼gang鐵tie行xing業ye屬shu於yu基ji礎chu工gong業ye,對dui國guo民min經jing濟ji的de發fa展zhan起qi到dao了le強qiang有you力li的de支zhi撐cheng作zuo用yong,需xu要yao立li足zu長chang遠yuan,科ke學xue規gui劃hua生sheng產chan。同tong時shi,要yao從cong技ji術shu突tu破po的de動dong態tai發fa展zhan、能源供給的安全與穩定、全生命周期的經濟性和外部性收益等多方麵,設計不同節點的具體減排目標、實施路徑與行動方案,合理有序地應對“雙碳”壓力。
來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網
編輯:張雨恬
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