鋼鐵工業實現碳達峰探討及減碳建議

張龍強

編者按：2023年3月26日，冶金工業信息標準研究院迎來60周年院慶。六十載砥礪奮進、六十載勇毅前行、六十載勇立潮頭、六十載奮楫爭先，作為國內唯一集冶金信息研究、標準化服務、綜合咨詢、媒體宣傳于一體的專業化科研機構，冶金工業信息標準研究院始終牢記責任擔當、堅守初心使命，持續為政府、行業和企業持續提供著有價值服務，賦能鋼鐵行業高質量發展。值此冶金工業信息標準研究院成立60周年之際，本刊擇編相關有文章，向60周年院慶獻禮。

氣候變化是當今人類面臨的全球性挑戰之一，為應對氣候變化、推動構建人類命運共同體，需要世界各國協同一致減少溫室氣體排放。中國政府高度重視氣候變化問題，積極主動地做出減排承諾，習近平總書記宣告“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”，已將應對氣候變化上升為國家戰略，中央經濟工作會議也將做好碳達峰、碳中和工作作為八項重點任務之一。鋼鐵工業是我國國民經濟的重要基礎原材料產業，是建設現代化強國的重要支撐，同時在生產制造過程中消耗了大量化石能源，成為我國制造業的碳排放大戶。近年來，隨著我國鋼鐵工業生產結構調整、節能技術普及和管理水平的提高，能源消耗得到進一步下降，部分鋼鐵企業的能源利用效率已達到世界先進水平。但在我國鋼鐵生產能源結構以煤炭為主、流程結構以高爐-轉爐長流程為主的模式下，粗鋼產量的快速增長導致我國鋼鐵工業碳排放總量仍處于高位。無論是應對全球氣候變化，還是支撐中國制造高質量發展，中國鋼鐵工業都責無旁貸地需要加快低碳轉型，特別是在“碳達峰”和“碳中和”的目標約束下，盡早實現碳達峰，為最終實現碳中和奠定良好基礎，并為持續深度降碳貢獻鋼鐵力量。

一、中國鋼鐵工業二氧化碳排放現狀

鋼鐵工業未在《國民經濟行業分類》中單獨分類，工業分類中黑色金屬冶煉及壓延加工業包括煉鐵、煉鋼、鋼壓延加工和鐵合金冶煉四個分類行業，其中前三類均屬于鋼鐵工業。根據國家統計局編制的《中國統計年鑒》中黑色金屬冶煉及壓延加工業的能源消費數據統計值，2000年～ 2018年，我國黑色金屬冶煉及壓延加工業能源消耗和粗鋼產量的變化趨勢見圖1。近20年來，我國粗鋼產量快速增加，2014年粗鋼產量達到高點并出現短暫的負增長，2015年之后連續5年正增長至2020年粗鋼產量突破十億噸大關，達到10.65億噸；在此期間，黑色金屬冶煉及壓延加工業的能源消耗總量逐年增加，在2014年達到峰值，之后逐年下降；根據中國鋼鐵工業協會重點鋼鐵企業的統計值，噸鋼綜合能耗隨著粗鋼產量的增加呈現持續降低的趨勢，表明行業節能工作取得較大進展。

黑色金屬冶煉及壓延加工業的能源消耗大部分發生在鋼鐵工業，噸鋼能耗的持續下降趨勢可近似表示鋼鐵工業的能源消耗情況。碳排放與能源消耗密切相關，基于黑色金屬冶煉及壓延加工業的數據，有研究人員對由能源消耗引起的CO2 排放進行估算，近似表示中國鋼鐵工業的碳排放情況。結果顯示，2000年～2017年，中國鋼鐵工業CO2排放總量隨著粗鋼產量的不斷增加呈明顯上升趨勢，2014年達到高點后開始下降，噸鋼 CO2排放量持續降低，但計算數據有一定差異。荷蘭格羅寧根大學單鈺鋰研究員計算我國2017年的噸鋼CO2排放為1.93 t，鋼鐵研究總院上官方欽博士在剔除鐵合金和重復計算部分后，我國2017年的噸鋼CO2排放為1.89 t。2018年以后，我國鋼鐵工業碳排放總量數據未見報道，但隨著中國鋼鐵工業實施一系列節能控煤減排措施，噸鋼綜合能耗持續降低，表明噸鋼碳排放也在持續下降。筆者采用《溫室氣體排放核算方法與報告要求 鋼鐵生產企業》（GB/T 32151.5-2015）計算方法，對2000年～2018年黑色金屬冶煉和壓延加工業的化石能源消耗產生的CO2排放情況計算結果見圖2。國家統計局《中國統計年鑒》2018年后分行業的能源消費數據未發布，根據中國鋼鐵工業協會重點統計鋼鐵企業噸鋼綜合能耗降低比例：2019年同比降低0.41%，2020年同比降低1.18%，在國家統計局黑色金屬冶煉及壓延加工業能源消耗數據計算的2018年噸鋼CO2排放的基礎上，估算了2019年和2020年我國黑色金屬冶煉及壓延加工業噸鋼CO2排放和排放總量。估算結果顯示，雖然噸鋼CO2排放量在持續降低，但隨著粗鋼產量的快速增長，CO2排放總量仍在上升，2020年已超過2014年的排放總量水平。

調研國內部分企業的碳排放數據，2019年平均噸鋼CO2排放在1.9～2.0 t之間，河北地質大學高春艷博士研究結果顯示，從2008年～2018年行業和企業層面的鋼材碳排放強度主要集中在1.50～2.50 t CO2?t-1之間，其平均值為1.97 t CO2?t-1。對比國際部分長流程企業，如日本制鐵、JFE、POSCO、俄新鋼、謝韋爾、安賽樂米塔爾集團、塔塔鋼鐵各企業年報公布的碳排放數據（見表1），如果去除這些企業的電爐流程比例影響，我國長流程鋼鐵企業噸鋼碳排放水平或優于上述企業，盡管中國鋼鐵工業也有10%的短流程煉鋼比例，但大都添加鐵水，與上述企業全廢鋼短流程煉鋼有很大區別。

綜上，在目前我國鋼鐵工業的流程結構和粗鋼規模下，噸鋼碳排放已處于國際先進水平，但粗鋼產量的快速增長，導致碳排放總量仍然處于高位，或已超過2014年碳排放總量的高點，我國鋼鐵工業碳排放峰值何時出現仍無定論。

二、鋼鐵工業/企業碳排放達峰的形勢與挑戰

當前綠色低碳發展已成為鋼鐵工業高質量發展的廣泛共識，碳達峰目標、碳中和愿景的提出成為業內關注的焦點，全行業積極貫徹落實國家決策部署，推進行業低碳轉型發展。中國鋼鐵工業協會發布《鋼鐵擔當，開啟低碳新征程——推進鋼鐵行業低碳行動倡議書》，指出鋼鐵行業將面臨從碳排放強度的“相對約束”到碳排放總量的“絕對約束”，加快推進低碳轉型并提前實現碳達峰是國家建設的需要，是行業轉型升級、高質量發展的重要標志。截至目前，已有四家大型鋼鐵企業提出碳達峰時間表：中國寶武集團率先提出2023年力爭實現碳達峰，隨后，河鋼集團提出2022年實現碳達峰，包鋼集團同樣提出力爭于2023年實現碳達峰，鞍鋼集團承諾2025年前實現碳排放總量達峰。中國鋼鐵工業是實現全國碳達峰、碳中和目標的重要產業之一，加快低碳轉型、確保提前達峰是鋼鐵工業自身發展的內在需求，對于實現我國碳達峰、碳中和目標具有重要作用。

碳排放總量是否達峰首先要預判達峰時間點和峰值，鋼鐵工業碳達峰的峰值取決于粗鋼產量和噸鋼碳排放強度。據中國鋼鐵工業協會統計，隨著節能降碳水平的不斷提高，重點統計鋼鐵企業噸鋼綜合能耗一直在不斷降低，意味著噸鋼碳排放強度持續下降，因此我國鋼鐵工業碳達峰短期內取決于粗鋼產量何時達峰。工信部提出，2021年將確保粗鋼產量同比下降，如果粗鋼產量在2021年實現同比下降并在未來幾年持續下降或保持不變，我國鋼鐵工業碳達峰就已經在

2020年實現，之后碳排放總量逐漸降低或處于平臺期。然而，粗鋼產量是否達峰是由市場供需決定的，當前我國鋼鐵總量已經處于高位，今后有可能會保持低速增長，當噸鋼碳排放強度下降速率高于粗鋼產量增長速率時，鋼鐵工業的碳排放總量將達到峰值。就目前來看，我國擁有世界最完整、最大規模的鋼鐵工業體系，配備世界最先進的裝備、工藝和技術，正在進行世界最高要求的超低排放、節能減排應用實踐，并已取得顯著成效，未來還將持續開展節能減碳工作。但在當前技術背景下，繼續通過節能技術探索降碳空間已非常有限，如果在總量上不能夠適當地滿足控制發展要求而繼續快速增長，我國鋼鐵工業就很難實現碳達峰。

“十四五”開局，中國經濟進入內循環為主的發展格局，國內鋼鐵內需增長放緩，同時疊加政策驅動鋼材出口回流，政策壓實國內粗鋼產能規模，整體來看，國內粗鋼產量將進入平臺區。對于鋼鐵企業來說，如果不采取切實有效的低碳發展措施，將面臨“縮減產量、優勝劣汰”的壓力，在當前鋼鐵市場大好的形勢下，壓減產量將對企業造成巨大損失，甚至在市場競爭中逐漸被淘汰。因此，鋼鐵工業率先實現碳達峰需要在嚴禁新增產能并科學合理壓縮粗鋼產量的情況下，各企業采用成熟度高、實用性強的低碳冶金技術，如提高短流程煉鋼比例、降低鐵鋼比、增加廢鋼比例、提高下游產品使用效率等多措并舉，最終減少煤炭等化石燃料的消耗，協同推進鋼鐵行業低碳轉型高質量發展。

三、鋼鐵企業推進碳達峰并深度減碳實施路徑建議

作為行業發展的主體，鋼鐵企業推進碳達峰并深度減碳直至實現碳中和，將面臨嚴峻挑戰，同時也迎來綠色轉型發展的重要機遇，將對鋼鐵工業產生深遠的變革性影響。在碳達峰目標、碳中和愿景的牽引下，低碳轉型是推動企業高質量發展的重要引擎，將推動鋼鐵工業碳達峰目標率先實現，同時研究和制定達峰后的深度減碳實施路徑。

（一）開展碳排放管理工作

培養并建立碳排放管理專業團隊，開展碳排放管理工作，提高鋼鐵企業對碳減排、碳達峰工作的認知；制定碳排放計算標準、建立數據庫，全面梳理自身二氧化碳排放現狀，積極配合碳核查相關工作，持續挖掘碳減排潛力；關注學習發電行業及試點碳排放權交易系統和流程，掌握不同配額分配下的碳交易情況，為參與全國統一碳市場做好準備工作。

（二）貫徹落實產業政策

推動鋼鐵企業結構轉型，加快淘汰落后產能，嚴格執行新版《鋼鐵行業產能置換實施辦法》和《關于鋼鐵冶煉項目備案管理的意見》的相關要求，從源頭減少碳排放。積極開展資源整合和兼并重組工作，推進產業鏈、價值鏈向高質、高端、高附加值邁進。根據市場行情和下游行業需求，堅決執行錯峰生產，以有效壓減生產總量和碳排放量，助力鋼鐵行業率先實現碳達峰。

（三）加快流程結構調整

系統調研企業產品特點、區域分布及未來市場需求，加快優化產業布局，調整工藝流程結構，適時布局電弧爐短流程煉鋼、非高爐煉鐵、球團替代燒結等結構性降碳工藝。隨著我國廢鋼資源產生量不斷增加，《再生鋼鐵原料》標準正式實施推動再生鋼鐵原料進口，未來廢鋼資源短缺現象將逐步緩解，為電弧爐短流程發展和降低轉爐鐵鋼比提供了資源條件。企業可以結合自身實際情況因地制宜采用球團替代燒結實現降碳，關注并試行非高爐煉鐵的工藝研發，盡早占據競爭力優勢。

（四）提高資源能源利用效率

清潔生產和節能降耗是企業降本增效的重要手段，在實施超低排放改造的同時重視源頭減碳，深挖能效提升潛力，積極開發并推廣能源梯級利用，大幅提高能效利用水平。促進能源結構調整，探索采用光伏發電、風力發電等可再生能源技術，研發使用替代能源、替代原料，加強全過程節能管理，提高燃料替代率，減少化石能源使用，從而降低碳排放。

（五）制定碳達峰行動方案

積極響應鋼鐵行業碳達峰、碳中和行動倡議，立足產品市場區域特點、產線裝備現狀、產業鏈延伸模式等企業自身實際，提前謀劃與布局碳減排工作，切實制定企業碳達峰行動方案和路線圖，推進鋼鐵企業節能降耗和綠色低碳轉型升級。同時，總結分析國內外先進企業的經驗做法，加強企業間交流與合作，持續修正和拓展企業低碳發展路徑，為推進企業碳達峰后深度減碳釋放空間。

（六）研發推廣低碳工藝技術

加快實施鋼鐵企業綠色低碳改造升級，以“減污降碳協同增效”為抓手，進一步研發推廣適用的節能減排技術、先進的鋼鐵低碳工藝、有效的多行業耦合模式。優化生產工藝，實行低碳技術試點示范及推廣應用，采用碳捕集、利用與封存（CCUS）等碳匯技術，在二氧化碳排放到大氣中之前將其捕集，作為工業生產的原料并循環利用。高效利用企業二次能源及資源，與其他行業協同推動循環經濟發展，為實現全社會碳中和提供新的發展模式。

（七）開展低碳產業鏈試點示范

開展低碳產品的研發生產，加快推動低碳鋼鐵產品的認證和推廣應用，從全生命周期角度評價產品碳足跡，充分彰顯鋼鐵產品的低碳循環特征，積極開展綠色低碳發展示范。開展低碳園區創建活動，推動低碳產品、低碳工廠、低碳園區和低碳供應鏈全面發展。同時積極申請各級政府及有關方面的支持，選擇典型城市和工程項目，在鋼結構應用領域開展低碳產業鏈的試點示范工作。

（八）加強標準引領和智能化升級

制定單位產品碳排放限額標準，樹立低碳產品領跑者標桿，推進企業碳排放對標達標，開展低碳診斷，加強配額計量，挖掘降碳空間；研究制定碳排放管理、低碳冶金、智能低碳等相關標準，引領和規范企業持續向綠色低碳方向發展。

建立鋼鐵企業碳排放及碳資產管理體系，加快推進智能制造，對現有生產線進行全面的智能化改造升級，以數字化和低碳化相結合，充分利用物聯網、大數據、云計算、人工智能等先進技術手段，加強碳排放監管，進一步提高低碳水平。

四、結語

（1）根據中國鋼鐵工業發展現狀，遵循優化調整產能結構、科學壓縮粗鋼產量及鋼鐵行業高質量發展相關政策，預計鋼鐵工業將在“3060雙碳”目標內率先實現碳達峰，之后進入平臺期并緩慢下降。

（2）當前鋼鐵工業碳減排的核心任務是控產量調結構，短期內粗鋼產量達峰則碳達峰，調結構的核心是流程結構和能源結構的調整，并突破革命性低碳冶金技術，從而實現深度降碳，為盡早實現碳中和做好儲備。

（3）鋼鐵企業作為行業發展的主體，企業應結合自身實際及周邊市場環境，明確產品定位及發展方向，從源頭開展節能低碳減排工作協同推進，加強過程控制管理和末端治理技術的突破，讓低碳轉型真正成為企業實現高質量發展、提高競爭力的重要引擎。

（4）碳達峰和碳中和要統籌考量，碳達峰峰值高低，取決于粗鋼產量峰值和當時的碳排放系數，碳達峰峰值越低，則未來碳中和目標更容易實現，所以在碳達峰過程中，鋼鐵行業整體對碳排放總量的控制力度決定了未來實現碳中和難度的高低。

（5）實現碳達峰、碳中和并非一蹴而就，而是全社會的一場持久戰，需要總體謀劃，科學推進。單個企業、單個行業很難以個體形式實現碳中和，需要國家從宏觀政策方面控制投資方向和投資強度，各行業協同推進碳減排，形成循環經濟綠色產業鏈，最終實現全社會碳達峰目標和碳中和愿景。

本文摘自《中國冶金》2021年第9期