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低碳特辑丨李新创:以低碳促进钢铁行业高质量发展

  钢铁工业是世界各国关注的重点碳排放行业,是在所有制造业领域中碳排放量最高的行业,也是落实碳减排的重要领域。2019年,全球钢铁工业碳排放量约为26亿吨,占全球能源系统排放量的7%左右,碳排放主要源于消耗化石燃料,占比超过85%。与此同时,碳减排是钢铁工业应对气候变化最重要的举措,也是可持续发展面临的最大挑战。

  我国作为世界钢铁生产和消费中心,粗钢产量占全球的一半以上,加之我国钢铁以高炉—转炉长流程生产工艺为主,导致碳排放量占全球钢铁行业的60%以上,占全国碳排放总量的15%左右。钢铁工业作为我国碳排放量最高的行业,无疑是实现碳减排目标需关注行业中的重中之重。从行业发展周期的大规律来看,我国钢铁行业已处在数量时期的减量阶段、高质量时期的重组阶段和中间过渡的环保阶段三期叠加时期,正向高质量时期低碳阶段演进,低碳发展成为进入新发展阶段的重要标志。未来,低碳发展意义重大,是一场伟大的革命,将对钢铁行业产生深远影响,甚至带来广泛而深刻的生产、消费、能源和技术革命,进而重塑全行业乃至经济社会发展格局。

  低碳转型是行业高质量发展必由之路

  一是应对全球气候变化的客观需要。全球气候安全问题的严峻形势已上升到事关人类生存是不争的事实,国际社会近年来的应对行动也在不断提速。2015年《巴黎协定》达成,提出把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度以内,并努力控制在1.5摄氏度以内。目前,全球已有100多个国家和地区提出了碳中和的长期愿景,碳排放量和经济总量分别占全球的65%和70%以上。其中,欧盟、中国、南非、日本、韩国都宣布了碳中和承诺,美国也已重返《巴黎协定》。这些主要经济体的低碳共识将极大地加速全球实现绿色低碳转型,促使经济社会发展和国际贸易投资发生深刻变革。未来,碳中和有可能成为技术和产业发展的全球性标准,甚至是贸易和投资的准入门槛。因此,在应对全球气候变化和经济发展方式转变的背景下,钢铁行业必须未雨绸缪,积极谋划低碳转型。

  二是实现全国低碳发展目标的迫切需要。2020年9月22日,习近平总书记在第七十五届联合国大会上郑重承诺,中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。10月29日,党的十九届五中全会提出加快推动绿色低碳发展,降低碳排放强度,支持有条件的地方率先达到碳排放峰值,制定2030年前碳排放达峰行动方案。2020年中央经济工作会议将做好碳达峰、碳中和工作确定为2021年的八大重点任务之一。全国工业和信息化工作会议提出,围绕碳达峰、碳中和目标节点,实施工业低碳行动和绿色制造工程。根据我国碳达峰、碳中和目标节点,工信部将明确钢铁等重点行业碳达峰行动方案和路线图。在一系列政策驱动下,钢铁行业实施低碳转型迫在眉睫。

  三是下游产品全生命周期评价的低碳要求。产品碳足迹是基于生命周期评价方法计算的全生命周期碳排放,是体现企业碳排放水平的重要指标。为助力碳减排,欧美、韩日等发达国家或地区相关行业已对上游供应商提出碳足迹认证要求。大众、宝马、丰田等众多汽车企业注重整车全生命周期的碳排放,其中宝马为表征碳排放水平,对进口原料或零部件要求提供产品全生命周期评价报告。在标准约束方面,ISO(质量体系认证)发布了新国际标准助力减少碳足迹,我国国内正在制定的《乘用车碳排放核算技术规范及限额标准》有望成为国家强制性标准。在碳达峰和降碳目标的约束下,下游产品全生命周期碳评价要求将倒逼钢铁行业加快低碳转型。

  四是钢铁行业高质量发展的内在要求。低碳生态发展是钢铁工业高质量发展的重要内涵之一,更是关键所在。《关于推动钢铁工业高质量发展的指导意见(征求意见稿)》提出,力争到2025年,钢铁工业基本形成产业布局合理、技术装备先进、质量品牌突出、智能化水平高、全球竞争力强、绿色低碳可持续的发展格局,并要力争率先实现碳排放达峰。当前,我国钢铁行业低碳发展尚处于初级阶段,钢铁行业要实现绿色低碳高质量发展,就必须准确把握高质量发展的深刻内涵,主动突破现有瓶颈,加快推动低碳发展。

  我国钢铁行业低碳转型发展路径

  无论是应对全球气候变化,还是钢铁行业高质量发展,均要求我国钢铁行业加快低碳转型,特别是在碳达峰、碳中和目标下,要努力率先达峰,并在完成碳达峰目标后继续推动深度降碳,最终实现碳中和。

  一是构建更高水平的供需动态平衡。利用环保、碳排放、能耗等约束手段,借助信息技术加强预警,防止粗钢产量过快释放;研究限制钢坯或低端产品出口、鼓励钢材进口等政策措施,缓解国内钢材消费强劲带来的粗钢供应压力;以创新驱动持续提升有效供给水平,创造并引领新需求,与用钢行业密切协同,大力发展具有轻量化、长寿命、耐腐蚀、耐磨、耐候等特点的绿色低碳产品,引导建筑、机械、汽车、家电、造船等下游行业绿色低碳消费,鼓励政府工程优先选用绿色低碳钢铁产品,通过提高消费质量和档次,实现下游行业减量用钢、促进全社会低碳发展。

  二是优化用能及流程结构。优化原燃料结构,鼓励企业开展高效球团矿生产工艺、熔剂性球团生产、高炉大比例球团矿冶炼、高炉高效使用块矿等先进工艺技术研究和应用工作,减少烧结矿用量;继续加强高炉低焦比、高煤比冶炼技术研究应用,减少焦炭用量。有序引导电炉短流程发展,加强废钢资源回收利用,鼓励高炉—转炉长流程企业转型为电炉短流程企业;推广应用新型节能电炉冶炼、废钢预热等先进工艺技术,进一步降低原材料和能源消耗。发展新能源及可再生能源,鼓励钢铁企业因地制宜,充分利用风能、太阳能、生物质能等能源,提高新能源和可再生能源的使用占比,实现多能互补,实现能源结构和流程结构的进一步优化。

  三是强化节能及能效提升。加快提升钢铁企业余热余能自发电率,积极推广应用《国家重点节能低碳技术推广目录》中先进适用、成熟可靠的技术,促进高能效转化工艺、装备、管理技术创新开发及应用,实现降耗及提效;鼓励钢铁企业及以钢铁为核心的工业园区建设智慧绿色微电网。推进能源管控系统优化,构建设备、工艺、系统“三位一体”能源管理模式,建立能源预测及调度优化模型,实现对能源产生和消耗的预测、平衡和优化调度,全面推进能源配置智慧化,通过精益化管理为节能降碳赋能。建立并完善碳排放和传统污染物减排的协同治理制度与体系,积极开展碳排放和污染物排放协同治理相关研究,筛选编制《钢铁行业减污降碳协同技术推广目录》,引导企业优先采用具有更好协同治理效果的技术,实现减污降碳协同治理。

  四是打造循环经济产业链。发挥钢铁生产流程能源加工转化功能,构建以钢铁生产为核心的能源产业链,与周边工业企业、居民及商业用户等实现煤气、蒸汽、氧气、氮气、氩气、水等互供,替代区域内能耗、污染物、碳排放较高的供应设施,实现区域能源、环境资源协同优化。大力推广以高炉渣、钢渣为原料的矿渣微粉、钢渣微粉生产应用;鼓励钢铁企业与水泥企业协同合作,延伸产业链,打造绿色低碳水泥及制品。鼓励开展高活性矿渣微粉、钢渣微粉技术研发与应用,提高水泥熟料替代率。推动钢化联产,依托钢铁企业副产——焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气富含的大量H2和CO资源,生产高附加值化工产品;研究建立钢化联产“产学研用”创新平台,统筹有序推进钢铁与石化、化工行业协同发展,研发推广钢化联产先进技术。

  五是突破关键性低碳技术。重点围绕以高炉富氢(或纯氢)冶炼和气基竖炉富氢(或纯氢)冶炼为主的技术路线,建立自主知识产权标准体系,形成成熟的低成本制氢和富氢(或纯氢)冶炼商业化、产业化应用模式。鼓励有条件的钢铁企业利用现有高炉开展氧气高炉低碳冶金工业化研究试验;引导和鼓励发展直接还原、熔融还原非高炉炼铁技术,发挥非高炉炼铁与电炉短流程炼钢的协同减碳效应。积极探索二氧化碳资源化利用的途径、技术和方法,结合地质利用或封存、化工利用、生物利用等,形成完整的二氧化碳捕集、利用一体化试点示范项目工程。采取强有力和针对性的政策、投资和国际合作,加快实现规模化应用。

  钢铁行业低碳转型发展措施与建议

  碳达峰目标与碳中和愿景是党中央、国务院统筹国际国内两个大局做出的重大战略决策,影响深远,意义重大。钢铁行业应坚定将低碳转型作为推动高质量发展的重要引擎,进一步健全体制机制,加快推动率先实现高质量碳达峰,助力碳中和愿景实现。

  一是加快推动纳入全国统一碳市场。依据“可计量、可考核、可追踪、可评价”的原则,构建完善钢铁行业碳排放统计考核体系。推进全国统一碳市场钢铁行业相关配套制度建设、基础设施建设及能力建设,加快推动钢铁行业纳入全国统一碳市场。

  二是健全绿色金融体系及激励机制。加快完善钢铁行业绿色金融市场体系建设。鼓励各级政府、金融机构、企业发起设立专门的碳基金,投资于钢铁碳交易市场或温室气体减排项目。通过财政、税收、价格、金融等一系列调控政策,有效引导钢铁企业低碳转型。建立针对低碳技术试点示范,低碳园区、低碳企业建设的激励机制。

  三是建立碳监管刚性约束制度。实施钢铁行业碳排放总量控制,并与碳交易机制及排污许可证制度实现有效衔接。建立以钢铁行业应对气候变化为发展目标的低碳标准体系,引导社会团体研究制定一批钢铁行业先进低碳技术和低碳装备的团体标准。

  四是推进数字化、智能化碳管控。推进大数据、云计算等互联网技术与低碳发展融合,依托现有超低排放监控体系,建立钢铁生产碳排放全过程管控与评估平台,实现MRV(碳排放的量化与数据质量保证的过程)业务全流程管控。推进新一代信息技术和制造技术的融合发展,将低碳数字化转型贯穿钢铁生产全过程。

  五是加强低碳领域国际交流合作。鼓励钢铁行业积极参与国际低碳标准体系制定、技术研发合作等。统筹全球低碳冶金生态圈资源,积极搭建信息和资源交流共享的平台。鼓励采用关键突破性低碳技术建设联合试点示范工程,充分发挥多方协同管理、产学研用优势。推动优质国际产能合作,充分推动绿色钢铁产能“走出去”。

  冶金规划院丨低碳发展研究中心

  冶金工业规划研究院低碳发展研究中心是钢铁行业最早开展低碳研究工作的专业化机构,一直致力于推动钢铁行业低碳发展工作。从2005年起即率先开展针对全国200万吨以上钢铁企业的碳核算工作。多年来,持续针对行业低碳发展“热焦难”问题开展专项研究,参与了近年来钢铁行业的一系列重大低碳领域政策、标准制定及前沿技术跟踪工作,奠定了深厚的研究及工作基础。

  在推动行业低碳发展方面:率先在钢铁行业碳核算方法学、碳配额分配技术方案、减排路线图、减排成本分析等方面建立了完善的研究体系,多项研究成果已上升为政策引导层面。开展了钢铁行业全国统一碳配额基准线制定、钢铁行业碳交易技术指南、碳交易测试运行方案等一系列专项研究工作,积极助推钢铁行业纳入全国统一碳市场。

  在推动标准及规范体系建设方面:全面参与完成了现行钢铁及焦化生产企业碳核算方法学研究工作,是现已完成并发布的《温室气体排放核算与报告要求 第5部分:钢铁生产企业》(GB/T 32151.5-2015)和《钢铁企业温室气体排放核查技术规范》(RB/T 251-2018)两项标准的主要参与编制单位。同时率先在工业领域编写“钢铁企业碳平衡计算方法”、“钢铁企业碳减排成本计算方法”等方法学标准。

  在夯实支撑体系建设方面:经过近十年的研究实践,构建了钢铁C+4E低碳发展评价体系,搭建了碳排放全过程管控与评估信息化管理平台,帮助企业能够实现生产全过程碳排放的准确监测、评估差距与潜力。研究成果在多家企业获得实际应用,取得了多项发明专利、标准及软件著作权,并荣获中国节能协会节能减排科技进步一等奖。

  在推动低碳技术应用方面:开展了《中国钢铁行业节能减排技术筛选》、《中国应对气候变化技术需求评估项目》、《国际背景下我国钢铁行业减排核查关键技术研究示范》等一系列专项研究工作,梳理形成钢铁行业低碳技术清单,并全面开展了低碳技术减排成本的测算工作。

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