冶金工業(yè)規(guī)劃研究院黨委書記、總工程師,俄羅斯自然科學院外籍院士李新創(chuàng)
鋼鐵工業(yè)是世界各國關注的重點碳排放行業(yè),是在所有制造業(yè)領域中碳排放量最高的行業(yè),也是落實碳減排的重要領域。2019年,全球鋼鐵工業(yè)碳排放量約為26億噸,占全球能源系統(tǒng)排放量的7%左右,碳排放主要源于消耗化石燃料,占比超過85%。與此同時,碳減排是鋼鐵工業(yè)應對氣候變化最重要的舉措,也是可持續(xù)發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)。
我國作為世界鋼鐵生產和消費中心,粗鋼產量占全球的一半以上,加之我國鋼鐵以高爐—轉爐長流程生產工藝為主,導致碳排放量占全球鋼鐵行業(yè)的60%以上,占全國碳排放總量的15%左右。鋼鐵工業(yè)作為我國碳排放量最高的行業(yè),無疑是實現碳減排目標需關注行業(yè)中的重中之重。從行業(yè)發(fā)展周期的大規(guī)律來看,我國鋼鐵行業(yè)已處在數量時期的減量階段、高質量時期的重組階段和中間過渡的環(huán)保階段三期疊加時期,正向高質量時期低碳階段演進,低碳發(fā)展成為進入新發(fā)展階段的重要標志。未來,低碳發(fā)展意義重大,是一場偉大的革命,將對鋼鐵行業(yè)產生深遠影響,甚至帶來廣泛而深刻的生產、消費、能源和技術革命,進而重塑全行業(yè)乃至經濟社會發(fā)展格局。
低碳轉型是行業(yè)高質量發(fā)展必由之路
一是應對全球氣候變化的客觀需要。全球氣候安全問題的嚴峻形勢已上升到事關人類生存是不爭的事實,國際社會近年來的應對行動也在不斷提速。2015年《巴黎協(xié)定》達成,提出把全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2攝氏度以內,并努力控制在1.5攝氏度以內。目前,全球已有100多個國家和地區(qū)提出了碳中和的長期愿景,碳排放量和經濟總量分別占全球的65%和70%以上。其中,歐盟、中國、南非、日本、韓國都宣布了碳中和承諾,美國也已重返《巴黎協(xié)定》。這些主要經濟體的低碳共識將極大地加速全球實現綠色低碳轉型,促使經濟社會發(fā)展和國際貿易投資發(fā)生深刻變革。未來,碳中和有可能成為技術和產業(yè)發(fā)展的全球性標準,甚至是貿易和投資的準入門檻。因此,在應對全球氣候變化和經濟發(fā)展方式轉變的背景下,鋼鐵行業(yè)必須未雨綢繆,積極謀劃低碳轉型。
二是實現全國低碳發(fā)展目標的迫切需要。2020年9月22日,習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上鄭重承諾,中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。10月29日,黨的十九屆五中全會提出加快推動綠色低碳發(fā)展,降低碳排放強度,支持有條件的地方率先達到碳排放峰值,制定2030年前碳排放達峰行動方案。2020年中央經濟工作會議將做好碳達峰、碳中和工作確定為2021年的八大重點任務之一。全國工業(yè)和信息化工作會議提出,圍繞碳達峰、碳中和目標節(jié)點,實施工業(yè)低碳行動和綠色制造工程。根據我國碳達峰、碳中和目標節(jié)點,工信部將明確鋼鐵等重點行業(yè)碳達峰行動方案和路線圖。在一系列政策驅動下,鋼鐵行業(yè)實施低碳轉型迫在眉睫。
三是下游產品全生命周期評價的低碳要求。產品碳足跡是基于生命周期評價方法計算的全生命周期碳排放,是體現企業(yè)碳排放水平的重要指標。為助力碳減排,歐美、韓日等發(fā)達國家或地區(qū)相關行業(yè)已對上游供應商提出碳足跡認證要求。大眾、寶馬、豐田等眾多汽車企業(yè)注重整車全生命周期的碳排放,其中寶馬為表征碳排放水平,對進口原料或零部件要求提供產品全生命周期評價報告。在標準約束方面,ISO(質量體系認證)發(fā)布了新國際標準助力減少碳足跡,我國國內正在制定的《乘用車碳排放核算技術規(guī)范及限額標準》有望成為國家強制性標準。在碳達峰和降碳目標的約束下,下游產品全生命周期碳評價要求將倒逼鋼鐵行業(yè)加快低碳轉型。
四是鋼鐵行業(yè)高質量發(fā)展的內在要求。低碳生態(tài)發(fā)展是鋼鐵工業(yè)高質量發(fā)展的重要內涵之一,更是關鍵所在?!蛾P于推動鋼鐵工業(yè)高質量發(fā)展的指導意見(征求意見稿)》提出,力爭到2025年,鋼鐵工業(yè)基本形成產業(yè)布局合理、技術裝備先進、質量品牌突出、智能化水平高、全球競爭力強、綠色低碳可持續(xù)的發(fā)展格局,并要力爭率先實現碳排放達峰。當前,我國鋼鐵行業(yè)低碳發(fā)展尚處于初級階段,鋼鐵行業(yè)要實現綠色低碳高質量發(fā)展,就必須準確把握高質量發(fā)展的深刻內涵,主動突破現有瓶頸,加快推動低碳發(fā)展。
我國鋼鐵行業(yè)低碳轉型發(fā)展路徑
無論是應對全球氣候變化,還是鋼鐵行業(yè)高質量發(fā)展,均要求我國鋼鐵行業(yè)加快低碳轉型,特別是在碳達峰、碳中和目標下,要努力率先達峰,并在完成碳達峰目標后繼續(xù)推動深度降碳,最終實現碳中和。
一是構建更高水平的供需動態(tài)平衡。利用環(huán)保、碳排放、能耗等約束手段,借助信息技術加強預警,防止粗鋼產量過快釋放;研究限制鋼坯或低端產品出口、鼓勵鋼材進口等政策措施,緩解國內鋼材消費強勁帶來的粗鋼供應壓力;以創(chuàng)新驅動持續(xù)提升有效供給水平,創(chuàng)造并引領新需求,與用鋼行業(yè)密切協(xié)同,大力發(fā)展具有輕量化、長壽命、耐腐蝕、耐磨、耐候等特點的綠色低碳產品,引導建筑、機械、汽車、家電、造船等下游行業(yè)綠色低碳消費,鼓勵政府工程優(yōu)先選用綠色低碳鋼鐵產品,通過提高消費質量和檔次,實現下游行業(yè)減量用鋼、促進全社會低碳發(fā)展。
二是優(yōu)化用能及流程結構。優(yōu)化原燃料結構,鼓勵企業(yè)開展高效球團礦生產工藝、熔劑性球團生產、高爐大比例球團礦冶煉、高爐高效使用塊礦等先進工藝技術研究和應用工作,減少燒結礦用量;繼續(xù)加強高爐低焦比、高煤比冶煉技術研究應用,減少焦炭用量。有序引導電爐短流程發(fā)展,加強廢鋼資源回收利用,鼓勵高爐—轉爐長流程企業(yè)轉型為電爐短流程企業(yè);推廣應用新型節(jié)能電爐冶煉、廢鋼預熱等先進工藝技術,進一步降低原材料和能源消耗。發(fā)展新能源及可再生能源,鼓勵鋼鐵企業(yè)因地制宜,充分利用風能、太陽能、生物質能等能源,提高新能源和可再生能源的使用占比,實現多能互補,實現能源結構和流程結構的進一步優(yōu)化。
三是強化節(jié)能及能效提升。加快提升鋼鐵企業(yè)余熱余能自發(fā)電率,積極推廣應用《國家重點節(jié)能低碳技術推廣目錄》中先進適用、成熟可靠的技術,促進高能效轉化工藝、裝備、管理技術創(chuàng)新開發(fā)及應用,實現降耗及提效;鼓勵鋼鐵企業(yè)及以鋼鐵為核心的工業(yè)園區(qū)建設智慧綠色微電網。推進能源管控系統(tǒng)優(yōu)化,構建設備、工藝、系統(tǒng)“三位一體”能源管理模式,建立能源預測及調度優(yōu)化模型,實現對能源產生和消耗的預測、平衡和優(yōu)化調度,全面推進能源配置智慧化,通過精益化管理為節(jié)能降碳賦能。建立并完善碳排放和傳統(tǒng)污染物減排的協(xié)同治理制度與體系,積極開展碳排放和污染物排放協(xié)同治理相關研究,篩選編制《鋼鐵行業(yè)減污降碳協(xié)同技術推廣目錄》,引導企業(yè)優(yōu)先采用具有更好協(xié)同治理效果的技術,實現減污降碳協(xié)同治理。
四是打造循環(huán)經濟產業(yè)鏈。發(fā)揮鋼鐵生產流程能源加工轉化功能,構建以鋼鐵生產為核心的能源產業(yè)鏈,與周邊工業(yè)企業(yè)、居民及商業(yè)用戶等實現煤氣、蒸汽、氧氣、氮氣、氬氣、水等互供,替代區(qū)域內能耗、污染物、碳排放較高的供應設施,實現區(qū)域能源、環(huán)境資源協(xié)同優(yōu)化。大力推廣以高爐渣、鋼渣為原料的礦渣微粉、鋼渣微粉生產應用;鼓勵鋼鐵企業(yè)與水泥企業(yè)協(xié)同合作,延伸產業(yè)鏈,打造綠色低碳水泥及制品。鼓勵開展高活性礦渣微粉、鋼渣微粉技術研發(fā)與應用,提高水泥熟料替代率。推動鋼化聯產,依托鋼鐵企業(yè)副產——焦爐煤氣、轉爐煤氣、高爐煤氣富含的大量H2和CO資源,生產高附加值化工產品;研究建立鋼化聯產“產學研用”創(chuàng)新平臺,統(tǒng)籌有序推進鋼鐵與石化、化工行業(yè)協(xié)同發(fā)展,研發(fā)推廣鋼化聯產先進技術。
五是突破關鍵性低碳技術。重點圍繞以高爐富氫(或純氫)冶煉和氣基豎爐富氫(或純氫)冶煉為主的技術路線,建立自主知識產權標準體系,形成成熟的低成本制氫和富氫(或純氫)冶煉商業(yè)化、產業(yè)化應用模式。鼓勵有條件的鋼鐵企業(yè)利用現有高爐開展氧氣高爐低碳冶金工業(yè)化研究試驗;引導和鼓勵發(fā)展直接還原、熔融還原非高爐煉鐵技術,發(fā)揮非高爐煉鐵與電爐短流程煉鋼的協(xié)同減碳效應。積極探索二氧化碳資源化利用的途徑、技術和方法,結合地質利用或封存、化工利用、生物利用等,形成完整的二氧化碳捕集、利用一體化試點示范項目工程。采取強有力和針對性的政策、投資和國際合作,加快實現規(guī)?;瘧谩?/p>
鋼鐵行業(yè)低碳轉型發(fā)展措施與建議
碳達峰目標與碳中和愿景是黨中央、國務院統(tǒng)籌國際國內兩個大局做出的重大戰(zhàn)略決策,影響深遠,意義重大。鋼鐵行業(yè)應堅定將低碳轉型作為推動高質量發(fā)展的重要引擎,進一步健全體制機制,加快推動率先實現高質量碳達峰,助力碳中和愿景實現。
一是加快推動納入全國統(tǒng)一碳市場。依據“可計量、可考核、可追蹤、可評價”的原則,構建完善鋼鐵行業(yè)碳排放統(tǒng)計考核體系。推進全國統(tǒng)一碳市場鋼鐵行業(yè)相關配套制度建設、基礎設施建設及能力建設,加快推動鋼鐵行業(yè)納入全國統(tǒng)一碳市場。
二是健全綠色金融體系及激勵機制。加快完善鋼鐵行業(yè)綠色金融市場體系建設。鼓勵各級政府、金融機構、企業(yè)發(fā)起設立專門的碳基金,投資于鋼鐵碳交易市場或溫室氣體減排項目。通過財政、稅收、價格、金融等一系列調控政策,有效引導鋼鐵企業(yè)低碳轉型。建立針對低碳技術試點示范,低碳園區(qū)、低碳企業(yè)建設的激勵機制。
三是建立碳監(jiān)管剛性約束制度。實施鋼鐵行業(yè)碳排放總量控制,并與碳交易機制及排污許可證制度實現有效銜接。建立以鋼鐵行業(yè)應對氣候變化為發(fā)展目標的低碳標準體系,引導社會團體研究制定一批鋼鐵行業(yè)先進低碳技術和低碳裝備的團體標準。
四是推進數字化、智能化碳管控。推進大數據、云計算等互聯網技術與低碳發(fā)展融合,依托現有超低排放監(jiān)控體系,建立鋼鐵生產碳排放全過程管控與評估平臺,實現MRV(碳排放的量化與數據質量保證的過程)業(yè)務全流程管控。推進新一代信息技術和制造技術的融合發(fā)展,將低碳數字化轉型貫穿鋼鐵生產全過程。
五是加強低碳領域國際交流合作。鼓勵鋼鐵行業(yè)積極參與國際低碳標準體系制定、技術研發(fā)合作等。統(tǒng)籌全球低碳冶金生態(tài)圈資源,積極搭建信息和資源交流共享的平臺。鼓勵采用關鍵突破性低碳技術建設聯合試點示范工程,充分發(fā)揮多方協(xié)同管理、產學研用優(yōu)勢。推動優(yōu)質國際產能合作,充分推動綠色鋼鐵產能“走出去”。