能效提升是鋼鐵工業實現綠色低碳高質量發展的核心舉措。“雙碳”目標提出以來，我國鋼鐵產業結構持續優化，節能工作取得積極成效。中國鋼鐵工業協會數據顯示，重點統計鋼鐵企業噸鋼綜合能耗由2012年的602.7千克標準煤/噸下降至2022年的551.4千克標準煤/噸。國家相關部委以及《“十四五”現代能源體係規劃》等政策文件對能源轉型提出了新要求
；2022年12月9日，《鋼鐵行業能效標杆三年行動方案》正式啟動
，第三大鋼鐵改造工程——極ji致zhi能neng效xiao工gong程cheng進jin入ru實shi質zhi性xing實shi施shi階jie段duan。結jie合he國guo家jia要yao求qiu及ji行xing業ye形xing勢shi
，鋼gang鐵tie企qi業ye應ying當dang堅jian定ding不bu移yi地di發fa揮hui自zi身shen的de能neng源yuan轉zhuan換huan功gong能neng優you勢shi及ji能neng效xiao潛qian力li，創chuang新xin優you化hua能neng源yuan結jie構gou，突tu出chu原yuan料liao用yong能neng導dao向xiang，實shi現xian綠lv色se低di碳tan高gao質zhi量liang發fa展zhan。本ben文wen結jie合he實shi際ji談tan談tan對dui鋼gang鐵tie行xing業ye推tui進jin極ji致zhi能neng效xiao工gong程cheng的de思si考kao和he建jian議yi，上shang篇pian主zhu題ti為wei“挖掘能源轉換潛力
，實現極致能效提升”，下篇主題為“創新優化能源結構，助力鋼鐵流程碳中和”。本期為下篇。

　　當前，鋼鐵行業處於向“多能互補”用能新格局轉型的時期，多數鋼鐵企業仍比較迷茫，僅進行了屋頂光伏、鋼化聯產
、餘熱供暖等方麵的探索。在傳統管理模式下，鋼鐵能量流基本無序，且運行效率低、耗散損失大。為此
，鋼鐵行業亟須構建以儲能為核心的閉環運行網絡
，提高現有能源流係統能效。類似於煤炭在我國能源體係中的“壓艙石”作用
，鋼鐵行業穩定的二次能源發電也是“壓艙石”
，如何做好與光伏等新能源的協調互補，是當前行業麵臨的重要議題。

　　zaizhuiqiujizhinengxiaodetongshi，chuangxinyouhuanengyuanjiegoushizhuligangtieqiyeshixiantanzhonghedezhongyaoshouduan。qizhong，xinxingditanduonenghubunengyuantixijichunengxitongdegoujianduigangtieqiyeyouweiguanjian。gangtieqiyetongguogoujianxinxingditanduonenghubunengyuantixijichunengxitong，xingchengqiyeyonghuce“源網荷儲一體化和多能互補係統”，既可係統提升能效
，又可增加新能源應用、優化能源結構。

　　多能互補的目的是在不同條件下按照不同方式對能源進行合理利用，實現“1+1＞2”的產出效益。該方式能夠通過不同種類能源和燃料的相互補充與綜合利用

，大幅提升能效並合理利用可再生能源。

　　用能的核心是能源的“㶲”值，即最大做功能力
，從而改變以往用能重視數量、忽略品質的弊端。同時更主要的是要考慮“㶲”平衡、重視“㶲”效率，這對於挖掘節能潛力、采取節能措施
，均有較大推動作用。

　　大多數情況下
，鋼鐵行業主要涉及對能源的“㶲”值利用，但有時候隻需要低品位熱能的利用，能源的“㶲”xiaolvhendi。lirugongyishangcezhongyudipinweirenengdeliyong，danqiyewangwangshiyonggaopinweidereneng
，chuxianlegaonengdiyongdenengliangsunshiqingkuang。gangtieqiyeduidipinweinengyuandexuqiuliangxiangduijiaoshao

，duoweiliyongzhonggaopinweinengyuanfadian，fadianguochengjixiaohaodaliangreneng，youxuyaodiannengduidipinweirenengjinxinglengning
，nengyuanxitongxiaolvjiaodi。zhenduizhexieqingkuang

，gegegongyihuanjiekeyikaolvcaiquyixieduonenghubudeyouhualujing——

　　針對燒結煙氣參數波動、餘熱發電效果不佳的情況，可在煙氣中補燃一部分煤氣，產生1000攝氏度高溫煙氣，並與部分400攝氏度煙氣混合，在補氣燃燒室中煙氣溫度達到700攝氏度以上，將飽和蒸汽加熱成為450攝氏度的過熱蒸汽，可使綜合係統效率達到最大化
，提升發電效率。

　　針對煉鋼煙氣波動對餘熱鍋爐產汽的影響
，可補燃一定量的煤氣，綜合係統即可實現不同品位餘熱餘能的綜合梯級利用。

　　針對焦爐
、jiareluhuanxiangfahunrulengkongqizaochengpaiyanwendujiaodideqingkuang
，liyongdiyazhengqixianduijinqijinxingjiawenyitigaopaiyanwendu，zaiburangaolumeiqijinxinggaowenranshao，shixiangao、低位煙氣互補以提高發電效率。

　　針對全廠大量40攝氏度~50攝氏度低溫冷卻水
，采用溴化鋰熱泵技術，輔以少量蒸汽，提高循環水的溫度後再供出。

　　儲能技術可以解決能源供求的時空不匹配問題，是提高能源利用效率的有效手段。長期以來，煤氣櫃、蓄熱器作為鋼鐵生產中傳統的儲能設施

，在調節能源參數平衡
、保障用能儲備、提供安全保障等方麵發揮著重要作用。

　　在鋼鐵生產中
，煤氣櫃可用於調節煤氣動態平衡
、平衡熱值波動，是鋼鐵企業重要的能源設備。煤氣櫃的傳統作用主要有儲存煤氣、平衡管網壓力、保障管網安全等。在新形勢下，煤氣櫃需要進一步發揮調峰作用
，根據峰穀時段實時自動充櫃、降櫃，提高峰穀發電差效益。穀段升櫃，適當降低發電量，多用低價電，為峰段發電儲存煤氣；峰段降櫃，供發電使用
，提高發電量
，減少外購高價電，降低購電成本。

　　傳統蒸汽蓄熱器用於解決轉爐餘熱蒸汽波動問題，可將間斷性供汽轉變為穩定、連續供汽，減小對全廠蒸汽管網的衝擊。對於蓄熱器的優化使用，需要采取進一步核定蓄熱器能力、將多台並列的臥式筒形蓄熱器改造為球形蓄熱器、蓄熱器後配備低壓蒸汽燃氣式過熱裝置等措施。

　　在新的發展形勢下
，煤氣櫃、蓄熱器也需要在傳統功能的基礎上進一步拓展優化
，在提高煤氣蒸汽發電效率、煤氣峰穀發電差效益等方麵發揮作用。

　　在鋼鐵企業，有一定應用場景的新型儲能係統包括儲熱係統、電化學儲能係統、液化空氣儲能係統等。在新的發展形勢下
，新型儲能將有更大的發展空間，有助於解決能源供求時空不匹配問題。

　　儲(chu)熱(re)係(xi)統(tong)。鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)通(tong)過(guo)餘(yu)熱(re)鍋(guo)爐(lu)回(hui)收(shou)熱(re)能(neng)，經(jing)蓄(xu)熱(re)器(qi)後(hou)傳(chuan)送(song)至(zhi)餘(yu)熱(re)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)，熱(re)能(neng)利(li)用(yong)率(lv)不(bu)高(gao)。熔(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)存(cun)儲(chu)間(jian)歇(xie)性(xing)和(he)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)餘(yu)熱(re)，提(ti)高(gao)回(hui)收(shou)蒸(zheng)汽(qi)的(de)參(can)數(shu)值(zhi)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)
，從(cong)而(er)提(ti)升(sheng)餘(yu)熱(re)發(fa)電(dian)的(de)效(xiao)率(lv)和(he)靈(ling)活(huo)性(xing)；也可與煤氣發電機組耦合
，結合峰穀電價、能源數字化、shengchandianlifuhetiaokongdengcuoshi
，jitigaozifadianlv，youtishengnengyuanxitongtiaojienengli。chumeiqijizuwai，churejishuhaikeyongyuyurefadiantiaofeng，ruganxijiaochuretiaofengxitong

、燒結餘熱發電儲熱調峰係統。目前

，山西建龍正在建設鋼鐵行業首套煤氣熔鹽儲熱調峰項目，預計2023年下半年投運。

　　通過配置儲熱係統調峰，可以起到3個方麵作用：一是穩定波動較大的餘熱餘能，提升餘熱發電機組發電效率；二是利用峰穀價差創效，降低企業生產成本
；三是促進可再生能源消納



，實現鋼鐵生產流程低碳運行。圖1為儲熱係統示意圖。

　　電化學儲能。電化學儲能轉化效率高、比能量（即單位重量或單位體積電池對外輸出的能量）和比功率高（即單位時間電池的比能量）

、響應速度快（毫秒級）。在電源側，能夠實現平滑能源出力等功能
；在電網側
，可參與電網調峰調頻等電力輔助服務和電能質量改善。

　　當鋼鐵企業引入新能源發電時，由於新能源電站發電量隨風、光強度而波動，導致電網結構和電力波動較為複雜
，存在棄“風”棄“光”等deng現xian象xiang，因yin此ci，需xu要yao儲chu能neng係xi統tong對dui富fu餘yu發fa電dian量liang進jin行xing儲chu存cun，同tong時shi對dui電dian網wang波bo動dong進jin行xing調tiao頻pin處chu理li。電dian化hua學xue儲chu能neng作zuo為wei新xin能neng源yuan發fa電dian的de強qiang製zhi配pei套tao措cuo施shi，配pei套tao過guo少shao易yi導dao致zhi電dian能neng質zhi量liang差cha

，過guo多duo又you會hui大da幅fu增zeng加jia投tou資zi成cheng本ben。為wei了le確que保bao新xin能neng源yuan電dian力li質zhi量liang滿man足zu並bing網wang和he用yong戶hu要yao求qiu，通tong常chang在zai新xin能neng源yuan發fa電dian項xiang目mu中zhong配pei置zhi10%~20%的儲能比例。

　　與單一的新能源電站不同
，在鋼鐵企業中引入新能源後
，會形成一個“源—網—荷—儲”的企業微網係統
；由於鋼鐵企業內的電力調度更為複雜
，需要同時考慮鋼鐵企業各生產工序的用能及負荷波動情況
，對儲能係統進行重新設計。

　　液化空氣儲能。空分裝置是一種以消耗電能為主

，生產大規模氧氣、氮氣
、氬氣等工業氣體的設備。空氣分離工序在鋼鐵企業中通常消耗1/5~1/4dedianli，jubeihendadetiaofengqianli。kongfenzhuangzhibenshenjubeiyidingdebianfuheshengchannengli，keliyongfenshidianjiajinxingcuofengshengchan

，zaidianjiagaoshidifuheshengchan，zaidianjiadishigaofuheshengchan，dafujiangdishengchanyongdianchengben；還可以通過調節壓縮機在不同時間段的功耗，控製空氣液化量和存儲量，利用液化空氣儲能實現用電負荷的調節。

　　液化空氣儲能技術的原理是通過低溫液化技術利用過剩電能，將常溫常壓空氣液化存儲在貯槽，將電能轉化成深冷能；發電時，液化空氣經過增壓加熱氣化後輸入到發電膨脹機，深冷能轉化成電能補充到電網係統中。

　　鋼gang鐵tie企qi業ye具ju備bei液ye化hua空kong氣qi儲chu能neng所suo需xu的de空kong分fen裝zhuang置zhi，通tong過guo液ye化hua空kong氣qi儲chu能neng與yu空kong分fen設she備bei有you機ji耦ou合he
，可ke以yi最zui大da化hua節jie約yue設she備bei投tou資zi成cheng本ben，提ti高gao儲chu能neng經jing濟ji效xiao益yi。此ci外wai，鋼gang鐵tie企qi業ye有you大da量liang低di品pin位wei餘yu熱re，也ye可ke以yi與yu液ye化hua空kong氣qi儲chu能neng實shi現xian多duo能neng互hu補bu，提ti高gao儲chu能neng的de綜zong合he效xiao率lv。圖tu2為液化空氣儲能與空氣分離耦合流程示意圖。

　　氫儲能。氫儲能具有響應時間短、調節靈活性高、調峰周期長
、存儲逸散等優點
，可對可再生能源高峰時節發出的風電、光電通過電解製氫進行存儲，促進新能源平滑並網，緩解棄“風”棄“光”現象，提高鋼鐵企業對新能源的消納能力。

　　與其他燃料相比，氫的質量能量密度大，但體積能量密度低（汽油的1/3000），因(yin)此(ci)，構(gou)建(jian)氫(qing)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)的(de)一(yi)大(da)前(qian)提(ti)條(tiao)件(jian)就(jiu)是(shi)在(zai)較(jiao)高(gao)體(ti)積(ji)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)下(xia)儲(chu)運(yun)氫(qing)氣(qi)。尤(you)其(qi)是(shi)當(dang)氫(qing)氣(qi)應(ying)用(yong)到(dao)交(jiao)通(tong)領(ling)域(yu)時(shi)，還(hai)要(yao)求(qiu)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)質(zhi)量(liang)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)。此(ci)外(wai)，以(yi)氫(qing)的(de)燃(ran)燒(shao)值(zhi)為(wei)基(ji)準(zhun)，“將氫的儲存運輸所消耗的能量控製在氫燃燒熱的10%以內”為理想狀態。目前，氫氣的儲存可分為高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫和金屬固態儲氫，對儲氫技術的要求是安全、大容量、低成本和取用方便。

　　整(zheng)體(ti)來(lai)看(kan)，鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)與(yu)氫(qing)能(neng)應(ying)用(yong)有(you)著(zhe)良(liang)好(hao)的(de)協(xie)同(tong)促(cu)進(jin)關(guan)係(xi)
，鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)既(ji)是(shi)產(chan)氫(qing)單(dan)位(wei)又(you)是(shi)用(yong)氫(qing)單(dan)位(wei)，應(ying)用(yong)氫(qing)能(neng)可(ke)助(zhu)力(li)鋼(gang)鐵(tie)產(chan)業(ye)實(shi)現(xian)高(gao)質(zhi)量(liang)綠(lv)色(se)發(fa)展(zhan)。氫(qing)能(neng)作(zuo)為(wei)理(li)想(xiang)的(de)新(xin)型(xing)能(neng)源(yuan)載(zai)體(ti)，在(zai)“雙碳”背景下
，氫儲能係統具有明顯的優越性，但因為技術和材料限製，目前還存在效率低、成本高問題。結合鋼鐵企業能源特點，建議積極跟蹤低溫液態氫存儲技術路徑。低溫法存儲液氫可以與空氣液化、空氣分離耦合儲能，通過氫氣/空氣液化冷量互補
，提高能源使用效率。

　　以國內某北方鋼企進行儲能係統集成應用為例，該企業采用長流程（無焦化工序）工藝
，生產總電耗約350兆瓦
，其中空氣分離電耗約占總電耗的24%。發電係統現有2台100兆瓦亞臨界煤氣機組
，實際發電功率為180兆瓦
，可在50%~103%範圍內調節
；2台燒結餘熱發電機組（1台12兆瓦、1台9兆瓦），實際發電功率為13.4兆瓦，可在60%~100%範圍內調節；1台TRT（高爐煤氣餘壓透平發電裝置）發電功率為5.9兆瓦。自備電廠總發電功率合計199.3兆瓦
，為滿足生產需要（350兆瓦），需向電網購電150餘兆瓦。

　　該企業規劃建設20兆瓦屋頂光伏發電
、100兆瓦湖麵光伏發電以及200兆瓦地麵光伏發電項目，合計320兆瓦
，從而降低了企業購電成本和碳排放。320兆瓦光伏發電項目投產後

，在晴天午間，光伏最大功率為288兆瓦。引入新能源前
，企業自發電電力缺口僅為150餘兆瓦，因而光伏發電最大富餘功率為138兆瓦。整個午間光伏發電富餘量預計約65.6萬千瓦時，光伏富餘電量隻能以較低價格上網（低於穀電價格上網）。而在17:00—23:00時段，為彌補150兆zhao瓦wa的de電dian力li缺que口kou
，企qi業ye又you以yi峰feng電dian甚shen至zhi尖jian峰feng電dian價jia從cong電dian網wang購gou入ru
，減jian少shao了le企qi業ye的de應ying有you效xiao益yi。與yu此ci同tong時shi，引yin入ru新xin能neng源yuan發fa電dian會hui對dui鋼gang廠chang現xian有you餘yu熱re發fa電dian及ji電dian力li係xi統tong造zao成cheng影ying響xiang
，從cong用yong能neng安an全quan性xing考kao慮lv
，同tong樣yang有you必bi要yao引yin入ru儲chu能neng係xi統tong，並bing開kai發fa出chu相xiang應ying的de企qi業ye電dian力li調tiao控kong機ji製zhi。

　　針(zhen)對(dui)新(xin)能(neng)源(yuan)引(yin)入(ru)後(hou)的(de)用(yong)能(neng)安(an)全(quan)性(xing)和(he)經(jing)濟(ji)性(xing)問(wen)題(ti)，該(gai)企(qi)業(ye)構(gou)建(jian)了(le)基(ji)於(yu)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)流(liu)程(cheng)的(de)多(duo)能(neng)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)，根(gen)據(ju)企(qi)業(ye)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)以(yi)及(ji)儲(chu)能(neng)投(tou)資(zi)成(cheng)本(ben)，構(gou)建(jian)起(qi)由(you)電(dian)化(hua)學(xue)儲(chu)能(neng)、液化空氣儲能

、煤氣和儲熱組成的儲能係統（考慮到氫儲能目前不具備應用經濟性，暫未引入）。具體而言，企業將電化學儲能用於光伏發電一次調峰，以提高光伏發電電能質量
；以空分裝置為基礎
，構建液化空氣儲能係統；通過煤氣櫃存儲煤氣
，調節自備電廠電力負荷變化

；選用高溫熔鹽儲熱方式
，對高爐煤氣燃燒加熱；通tong過guo熔rong鹽yan換huan熱re產chan生sheng高gao溫wen超chao高gao壓ya蒸zheng汽qi
，共gong用yong原yuan有you煤mei氣qi發fa電dian機ji組zu發fa電dian。儲chu能neng係xi統tong建jian成cheng後hou，還hai需xu對dui其qi電dian力li調tiao度du進jin行xing優you化hua，最zui大da化hua發fa揮hui其qi儲chu能neng調tiao峰feng作zuo用yong，節jie約yue企qi業ye購gou電dian成cheng本ben。

　　該(gai)企(qi)業(ye)將(jiang)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)分(fen)布(bu)式(shi)植(zhi)入(ru)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)中(zhong)，減(jian)少(shao)了(le)設(she)備(bei)投(tou)資(zi)
，增(zeng)大(da)了(le)儲(chu)能(neng)容(rong)量(liang)，促(cu)進(jin)了(le)新(xin)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)與(yu)鋼(gang)鐵(tie)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)結(jie)合(he)。在(zai)儲(chu)能(neng)效(xiao)率(lv)85%

、電網電價0.6元/千瓦時的情況下
，該企業儲能係統年收益9000萬元，靜態投資回收期僅4.5年，經濟可行性良好。圖3為鋼鐵企業儲能係統構建示意圖。

　　結論與建議

　　當前，鋼鐵行業處於向“多能互補”yongnengxingejuzhuanxingdeshiqi，gangtiexingyejiqiyeyingdandangzuowei，xieshouwajuenengyuanzhuanhuanqianli，shixianjizhinengxiao，tongshichuangxinyouhuanengyuanjiegou

，zhulishixiantanzhonghe。

　　國家及行業層麵。一是選擇優秀企業
、優秀流程
，進行鋼鐵流程多能互補、低碳高效運行模式及能源技術改造示範開發。二是立項支持能源高效轉換技術創新突破，如燒結豎式換熱裝置、焦爐荒煤氣餘熱高效回收發電
、轉爐煙氣餘熱回收發電

、冶金渣餘熱高效回收等。三是對於能效標杆企業給予綠色信貸、減免停限產等方麵的政策支持，並嚴格貫徹執行可再生能源不納入能源總量的政策。

　　企qi業ye層ceng麵mian。其qi一yi
，能neng效xiao提ti升sheng是shi鋼gang鐵tie行xing業ye當dang前qian乃nai至zhi未wei來lai相xiang當dang長chang一yi段duan時shi間jian的de中zhong心xin工gong作zuo

，鋼gang鐵tie企qi業ye都dou應ying以yi鋼gang鐵tie行xing業ye能neng效xiao標biao杆gan三san年nian行xing動dong方fang案an為wei總zong綱gang，製zhi訂ding本ben企qi業ye能neng效xiao提ti升sheng三san年nian行xing動dong計ji劃hua，指zhi導dao企qi業ye全quan係xi統tong分fen步bu實shi施shi節jie能neng降jiang碳tan工gong作zuo。

　　其二，主體工序能效達標杆是近期相對迫切的工作。此項工作建議緊緊圍繞國家相關政策、中國鋼鐵工業協會的《鋼鐵行業能效標杆三年行動方案》以及“三清單
、兩標準
、一係統”的總體部署來完成，特別是要高度重視並積極參與 “雙碳最佳實踐能效標杆示範廠”培育工作。

　　其三
，能效提升是一項係統工程，建議鋼鐵企業在主體工序能效達標的基礎上，從餘熱深度回收及梯級利用、能源網絡分布式耦合優化
、煤氣發電能效（自發電）提升、跨行業協同與碳氫元素原料利用耦合等多維度進行係統能效提升，切實降本增效。

　　其(qi)四(si)
，鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)應(ying)高(gao)度(du)重(zhong)視(shi)能(neng)源(yuan)結(jie)構(gou)優(you)化(hua)，充(chong)分(fen)利(li)用(yong)鋼(gang)鐵(tie)餘(yu)熱(re)餘(yu)能(neng)資(zi)源(yuan)豐(feng)富(fu)的(de)優(you)勢(shi)，嚐(chang)試(shi)構(gou)建(jian)符(fu)合(he)自(zi)身(shen)特(te)點(dian)的(de)低(di)碳(tan)多(duo)能(neng)互(hu)補(bu)能(neng)源(yuan)體(ti)係(xi)以(yi)及(ji)多(duo)能(neng)存(cun)儲(chu)的(de)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)
，推(tui)動(dong)太(tai)陽(yang)能(neng)
、綠電等清潔能源應用比例增加，實現綠色低碳高質量發展。

（熊超 溫燕明（作者熊超係冶金工業規劃研究院總設計師
，溫燕明係原濟南鋼鐵集團副總經理））