“双碳目标”下钢铁行业发展形势及建议

“双碳目标”下钢铁行业发展形势及建议
2021年07月31日 09:13 经济观察报

黄明明 李寒湜/文 2030年碳达峰和2060年碳中和的目标(以下简称“双碳目标”)将对我国能源转型、产业结构产生持续影响。中钢协有关数据显示,我国钢铁业碳排放量高达18亿吨,约占碳排放总量的15%,在制造业31个门类中仅次于火电。钢铁行业将面临从碳排放强度的“相对约束”到碳排放总量的“绝对约束”,以及“低碳经济”的国际挑战,低碳转型势在必行。对此,笔者建议:一是统筹策划,科学制定钢铁行业碳达峰行动方案;二是持续加大钢铁行业结构性调整整合力度;三是突出龙头企业对钢铁业绿色低碳方向的系统化推进;四是加强节能低碳突破性技术研发与应用。

钢铁行业节能降碳面临的形势与挑战

钢铁行业“双碳目标”的实现是项复杂系统工程,面临着诸多现实条件制约,需要统筹节能降碳与整体经济协调发展、行业转型升级以及绿色低碳技术应用等多方面关系。

钢铁行业“双碳目标”任务艰巨。一是钢铁行业碳排放量大,产业关联度高。世界钢铁协会统计数据显示,全球生产1吨钢约排放1.8吨二氧化碳。近20年我国粗钢产量连续走高,2020年高达10.65亿吨,占全球粗钢产总量的57%,碳排放占全球钢铁业碳排放总量超60%。而钢铁消费需求与国民经济发展状况、工业化进程密切相关。钢铁行业涉及面广、产业关联度高、消费拉动大,“双碳目标”的实现需平衡好我国钢铁工业规模与下游需求增长保障的关系。二是一季度粗钢产量显著增长。短期来看,钢铁生产总量是钢铁行业碳排放量的最直接影响因素。今年以来,我国经济运行稳中向好,主要用钢行业带动钢材需求显著增长。据国家统计局数据,1-5月我国粗钢产量为4.73亿吨,同比增长13.9%。此外,钢材出口也出现恢复性增长。据海关总署公布的数据,2021年1-5月,我国累计出口钢材3092.4万吨,同比增长19.8%。整体来看,粗钢产量距离工信部提出的今年“坚决压缩粗钢产量,确保粗钢产量同比下降”目标有较大差距。三是降碳投资压力大。“双碳目标”下短期内会给钢铁企业带来运营压力,压缩利润空间。据测算,以年产量400万吨的企业为例,降碳30%投资约需要35亿元。据此匡算钢铁业降碳投资约需8000多亿元。

炼钢能源结构优化转型是“双碳目标”的重要路径。钢铁生产的碳排放比例与钢企生产工艺流程密切相关。

目前我国电炉短流程炼钢仅占10%,长流程炼钢居主导地位,占比高达90%,这一流程特点决定了我国炼钢能源结构是以铁矿、煤炭、高炉-转炉为主。据相关研究测算,长流程炼钢的吨钢碳排放量约2.1吨,短流程炼钢吨钢碳排放量约0.9吨。对此,我国钢铁行业节能减碳需减少长流程炼钢,增加短流程炼钢占比。其中,加强废钢推广应用是重要路径。与铁矿石相比,用废钢生产1吨钢可节约铁矿石1.6吨、0.4吨焦炭、1吨的原煤,同时减少1.6吨二氧化碳、3吨固体废物的排放。目前我国废钢比刚达到20%,与世界35~45%的平均废钢比相差甚远。当前我国折旧废钢进入快速增长期,钢铁积蓄量从2000年的13亿吨提升至2020年的100亿吨。废钢资源量的大幅增加将对钢铁工业生产流程结构的调整产生直接影响。

(三)企业间兼并重组是“双碳目标”的重要手段。我国钢铁产业集中度长期严重偏低。至2020年,国内前十大钢铁企业粗钢产量占比仅为36.7%,较十年前出现了明显下降。这使得我国钢铁行业在上下游议价、化解过剩产能、市场有序竞争、产业布局调整、技术创新等方面受到影响,也制约钢铁行业“双碳目标”的实现。据《碳排放权交易管理暂行条例》,国内年碳排放量超过2.6万吨的工业企业都将被作为重点排放单位纳入碳排放管理,这也就意味着合规钢铁企业都将被纳入碳排放管理。目前,我国5100余家钢铁企业中具有冶炼能力企业约500多家,且结构、水平差异较大,企业间装备和管理水平参差不齐。国内大型钢铁企业均已完成了超低排放改造。这种局面下,实力雄厚的大型企业可通过低碳创新进一步增强市场竞争力。

(四)绿色低碳技术创新是“双碳目标”的必由之路。从新冶炼技术看,全球探索最多的是氢基炼钢工艺,即用氢替代传统煤焦作为还原剂来置换铁矿石中的铁元素,实现冶炼过程的完全零排放。为实现欧盟“碳中和大陆”目标,欧钢联提出了基于过程控碳的“直接碳避免”技术和末端治理的“智能碳使用”的两条主要技术路线,包括瑞典钢铁的突破性氢能炼铁技术、塔塔钢铁的直接利用煤粉和粉矿的熔融还原技术等多项技术。目前国内制氢来源以化工燃料和化工副产物为主,虽然价格低廉,但数量有限、过程并不低碳。国有有企业已尝试开展氢能冶炼等技术的研发示范和应用场景的无边界合作。但受技术限制、成本较高等多方面因素,氢冶金仍是以示范工程为主。

钢铁行业节能降碳的政策建议

我国钢铁行业节能减排路径应由易到难逐步推进。短期将以宏观调控压缩产量为主,中期应调整工艺结构、增加废钢应用、协调长短流程炼钢比重、行业内兼并重组等结构性优化为主,长期将通过低碳冶金的突破性技术变革改变钢铁产业高碳排放格局。

统筹策划,科学制定钢铁行业碳达峰行动方案。建议:一是有关部门统筹碳达峰碳中和、发展与安全的关系,做好顶层设计,合理安排碳达峰碳中和短期、中期及长期目标和路线图,并出台钢铁行业碳达峰碳中和考核评价体系,强化评价考核,制定量化问责办法。二是发加强有关部门对重点钢铁企业聚集区域的指导,结合国家需求和自身情况,合理规划钢铁行业碳达峰碳中和实施方案,避免“一刀切”。三是尽快推进钢铁行业进入碳交易市场。建议尽快将钢铁企业纳入碳交易市场,提升钢铁企业碳排放数据管理、碳资产管理、碳市场交易等能力。

(二)持续加大钢铁行业结构性调整整合力度。建议:一是统筹协调长流程炼铁和短流程炼钢的关系,鼓励有条件的企业率先发展短流程炼钢,提升高炉炼铁废钢应用比例。二是以吨钢碳及污染物排放为标准,严格禁止新设非规模化钢厂,分阶段强制退出效率低下的小散炼铁高炉,严防“地条钢”死灰复燃和已化解过剩产能复产,提升钢铁行业生产效率。三是持续提升产业集中度,实施专业化整合和分工。避免单纯为了追求规模效应的整合,探索横向跨区域跨国别、纵向跨产业链的兼并重组,推动中国钢铁行业整体高质量发展。(三)突出龙头企业对钢铁业绿色低碳方向的系统化推进。一是通过能源精益化管理为节能降碳赋能,应用先进适用、成熟可靠的清洁生产工艺技术,促进高能效转化工艺、装备、管理技术创新开发及应用,全面推进能源配置智慧化。二是通过智慧制造助力生产过程绿色化。推动数智化技术与钢铁制造过程的融合,加快实施智慧制造,实现生产操控集约化、少人化、远程化,推动工序互联共享,减少生产过程的碳排放。三是从关联行业需求出发打造绿色产品供应链。围绕建筑、交通、能源、桥梁等重点行业需求,从材料使用全生命周期的资源消耗和碳排放评价出发,开展钢铁产品绿色设计。四是鼓励企业建立全流程全方位的监测监控体系,进行基于生命周期评价(LCA)的碳排放分析。(四)加强钢铁行业节能低碳突破性技术研发与应用。建议:一是相关中央企业提升氧气高炉、氢冶金、碳捕获利用与封存(CCUS)等创新低碳技术的研发投入,开发前瞻性、颠覆性、突破性的低碳创新技术,加快形成具有自主知识产权、在全球钢铁行业领先的关键核心技术。二是行业协会及有关企业在技术稳定可靠,经济性合理的前提下,推动相应技术标准或规范的制定,加快低碳冶炼技术的推广应用。三是由国内龙头企业牵头,筹备全球低碳冶金创新联盟,凝聚全球冶金同行、上下游企业、装备制造商、研究机构等钢铁生态圈,搭建绿色低碳冶金开放共享合作平台。

(作者供职于国资委研究中心)

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