國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)減碳方式有哪些？

　　黑色金屬冶煉與壓延加工業(yè)的碳排放量占整個工業(yè)排放的40%左右，占我國總碳排放量的18.92%。從歷史數(shù)據(jù)來看，鋼鐵行業(yè)的粗鋼產(chǎn)量同比變化與工業(yè)碳排放量同比變化具有較大的相關(guān)關(guān)系。鋼鐵減少碳排放主要有三個路徑：一是深化鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；二是壓減粗鋼產(chǎn)量；三是節(jié)能減排、技術(shù)升級。從深化鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的角度來看，短流程的替代使得鋼鐵行業(yè)有較大的減排空間，粗鋼產(chǎn)量將跟隨終端需求下降而持續(xù)減少，而節(jié)能減排與技術(shù)升級將助力鋼鐵碳排放量持續(xù)減少。

 

　　鋼鐵減碳背景

 

　　隨著全球氣候問題加劇和環(huán)保意識增強(qiáng)，“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為全球經(jīng)濟(jì)形勢的重要議題。作為全球最大的碳排放國之一，中國碳核算數(shù)據(jù)庫（CEADs）有效數(shù)據(jù)顯示，2022年，中國碳排放量累計110億噸，約占全球碳排放量的28.87%。其中，工業(yè)排放量42億噸，占全國排放量的38.18%，僅次于電力行業(yè)排放51億噸，占比46.37%。

 

　　根據(jù)2019年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，黑色金屬冶煉與壓延加工業(yè)的碳排放量占整個工業(yè)排放量的40%左右，占中國總碳排放量的18.92%（2019年后CDEAs的黑色金屬冶煉與壓延加工業(yè)碳排放量停更），后續(xù)占比或有所下降。然而，我國鋼鐵行業(yè)碳排放量占全國碳排放總量的15%左右，是制造業(yè)31個門類中碳排放量最大的行業(yè)。

 

　　作為人口大國和制造業(yè)大國，2020年9月，在七十五屆聯(lián)合國大會上，我國提出“雙碳”戰(zhàn)略——2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。2021年10月，國務(wù)院制定《2030年前碳達(dá)峰行動方案》（下稱《行動方案》），明確提出要推動工業(yè)領(lǐng)域綠色低碳發(fā)展，推動鋼鐵行業(yè)碳達(dá)峰，并強(qiáng)調(diào)要深化鋼鐵行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，以京津冀及周邊地區(qū)為重點，繼續(xù)壓減鋼鐵產(chǎn)能，大力推進(jìn)非高爐煉鐵技術(shù)示范，提升廢鋼資源回收利用水平，推行全廢鋼電爐工藝。2022年1月，工信部發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》（下稱《指導(dǎo)意見》），主要目標(biāo)中提到，力爭到2025年電爐鋼產(chǎn)量占粗鋼總產(chǎn)量比例提升至15%以上，鋼鐵工業(yè)利用廢鋼資源量達(dá)3億噸，80%以上的鋼鐵產(chǎn)能完成超低排放改造，噸鋼綜合能耗降低2%以上。

 

　　鋼鐵減碳方式

 

　　第一，深化結(jié)構(gòu)改革，高爐轉(zhuǎn)電爐。截至2021年，我國粗鋼產(chǎn)量103.3億噸，占全球產(chǎn)量的54%。其中，電爐粗鋼產(chǎn)量10.9億噸，僅占全球電爐粗鋼產(chǎn)量的19.4%，而中國電爐煉鋼比率僅為10.58%，遠(yuǎn)低于北美、歐洲地區(qū)國家平均水平，甚至低于非洲水平。另外，從國內(nèi)粗鋼生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的變化趨勢上可以看出，2020年年初，由于高爐煉鋼產(chǎn)量持續(xù)增加，電爐煉鋼占比持續(xù)下降，2013年至2016年維持低位，自2016年供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革開始之后，電爐煉鋼占比逐步回升，之后便維持在10%附近。值得注意的是，2021年電爐粗鋼產(chǎn)量有所增加，而高爐煉鋼量有所減少，在一定程度上反映目前鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革已初見成效。

 

　　2023年年初，世界鋼鐵協(xié)會發(fā)布可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)報告（2022年版），采用8項指標(biāo)衡量全球鋼鐵行業(yè)于2021財年在環(huán)境方面的績效表現(xiàn)。2021財年，鋼鐵行業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度為1.91噸二氧化碳/噸鋼。此外，該報告還對不同生產(chǎn)工藝的環(huán)境績效進(jìn)行了對比。其中，基于廢鋼的電弧爐冶煉法（Scrap-EAF）環(huán)境績效為0.67噸二氧化碳/噸鋼，高爐—轉(zhuǎn)爐法（BF-BOF）的環(huán)境績效為2.32噸二氧化碳/噸鋼，直接還原鐵—電弧爐法（DRI-EAF）的環(huán)境績效為1.65噸二氧化碳/噸鋼。

 

　　可以看到，高爐—轉(zhuǎn)爐法煉鋼的二氧化碳排放量遠(yuǎn)高于廢鋼的電弧爐冶煉法，若按照國際平均標(biāo)準(zhǔn)來測算，忽略我國的直接還原鐵產(chǎn)量占比，由于我國長流程高爐煉鋼占比較大，噸鋼碳排放量接近2.1454噸（0.67×0.1058+2.32×0.8942）遠(yuǎn)大于1.91噸國際平均水平。因此，深化鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)，加大短流程生產(chǎn)占比，是有效減少碳排放量的重要手段之一?！吨笇?dǎo)意見》指出，鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展主要任務(wù)之一是有序發(fā)展電爐煉鋼，鼓勵有條件的高爐—轉(zhuǎn)爐長流程企業(yè)就地改造轉(zhuǎn)型發(fā)展電爐短流程煉鋼，力爭到2025年，電爐鋼產(chǎn)量要占粗鋼總產(chǎn)量的15%以上，同時鋼鐵工業(yè)廢鋼資源利用量達(dá)到3億噸。4年內(nèi)完成10.58%—15%的比例轉(zhuǎn)變以及3億噸的廢鋼資源利用量，預(yù)示著國內(nèi)將迎來冶煉設(shè)備更新?lián)Q代的熱潮，廢鋼—電爐代替高爐—轉(zhuǎn)爐將是大勢所趨。據(jù)統(tǒng)計，廢鋼資源的煉鋼使用率已經(jīng)降至72.92%，主要原因在于整體資源供應(yīng)量上升以及電爐冶煉減少。

 

　　目前，電爐煉鋼成本與利潤情況仍是制約國內(nèi)短流程快速發(fā)展的重要因素，短流程利潤長期低于長流程利潤。2021年末至2022年下半年，電爐煉鋼長期處于負(fù)利潤，但自2022年11月以來，長短流程利潤差距大幅收窄。不過，從整體趨勢來看，在折舊廢鋼供應(yīng)量不斷上升、進(jìn)口鐵礦石價格居高不下的情況下，從短流程電爐煉鋼上尋求突破或能在緩解鋼廠虧損的同時，大量減少二氧化碳排放量。

 

　　第二，產(chǎn)量壓減和粗鋼限產(chǎn)。工業(yè)碳排放量與粗鋼產(chǎn)量具有較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。因此，除加強(qiáng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整外，粗鋼限產(chǎn)在一定程度上仍是目前最直接有效的調(diào)控措施之一。

 

　　2014年，我國粗鋼產(chǎn)量達(dá)到階段峰值8.23億噸，相較于2000年增加5.47倍。2015年，受宏觀經(jīng)濟(jì)影響，鋼鐵產(chǎn)能過剩，競相壓價，致使價格下跌，粗鋼產(chǎn)量下滑至8.04億噸，但仍占全球總量的49.61%。與此同時，截至2015年，我國鐵礦石表觀消費量達(dá)10.77億噸，占比54.97%，是目前全球鐵礦石消費第一大國。

 

　　2016年2月1日，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》，提出5年時間壓減過剩產(chǎn)能1億—1.5億噸。政府去產(chǎn)能政策緊密出臺，各地區(qū)嚴(yán)格壓減產(chǎn)能。2016年，鋼鐵行業(yè)去產(chǎn)能6500萬噸，鋼鐵企業(yè)由虧轉(zhuǎn)盈，行業(yè)走出低迷。2017年，行業(yè)提前完成去產(chǎn)能計劃，壓減產(chǎn)能5500萬噸。隨著供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革有效剔除鋼鐵落后產(chǎn)能，提升生產(chǎn)效率與鋼材質(zhì)量，供需矛盾得到明顯改善，企業(yè)數(shù)量減少、利潤率顯著提升，粗鋼產(chǎn)量也隨之從2017年突破至8.32億噸，之后一路增長至2020年的峰值10.53億噸。

 

　　2021年、2022年，在“雙碳”政策的推動作用下，粗鋼產(chǎn)量開始回落。截至2022年，粗鋼累計產(chǎn)量仍高達(dá)10.13億噸，按國際平均標(biāo)準(zhǔn)測算的碳排放量2.15噸/噸粗鋼來進(jìn)一步估算，我國2022年鋼鐵行業(yè)碳排放量高達(dá)21.78億噸。粗鋼產(chǎn)量或仍有待進(jìn)一步壓減。

 

　　2020年，自“十四五”規(guī)劃提出碳達(dá)峰、碳中和以來，工信部于2019年年底重點提到，圍繞碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)節(jié)點，實施工業(yè)低碳行動和綠色制造工程，鋼鐵行業(yè)作為能源消耗高密集型行業(yè)，要堅決壓縮粗鋼產(chǎn)量，確保粗鋼產(chǎn)量同比下降。

 

　　自2021年7月開始，粗鋼單月產(chǎn)量同比大幅轉(zhuǎn)降，單月同比降幅自8.4%一路擴(kuò)大至23.3%，一直持續(xù)到2022年9月，基數(shù)效應(yīng)使得同比回升，但從累計角度來看，粗鋼累計產(chǎn)量自2021年10月以來開始表現(xiàn)為持續(xù)性同比下降。究其原因，除從2021年上半年以來粗鋼限產(chǎn)的政策端發(fā)力以外，更多可能來自于房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)活動不佳使得終端鋼材消費大幅走低。雖然2023年年初房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)活動數(shù)據(jù)有所回暖，但同比仍有所下降?；趪鴥?nèi)人口數(shù)量、融資環(huán)境變化等一系列長期宏觀背景，占鋼材需求40%以上的房地產(chǎn)終端需求或已見頂，粗鋼產(chǎn)量逐步下降的趨勢長期持續(xù)，這將有利于“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。

 

　　第三，節(jié)能減排和技術(shù)升級。中國鋼鐵協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2022年8月25日，全國已有1.72億噸鋼鐵產(chǎn)能完成全過程超低排放改造并通過鋼協(xié)的評估檢測公示，完成主體改造工程的鋼鐵產(chǎn)能將近4億噸，全國鋼鐵企業(yè)超低排放改造累計投資已超過1500億元。按照10億噸鋼鐵、85%平均產(chǎn)能利用率來測算，國內(nèi)產(chǎn)能約有11.5億噸，若按《指導(dǎo)意見》2025年完成80%以上鋼鐵產(chǎn)能超低排放改造，2025年前行業(yè)還要完成接近5億噸鋼鐵產(chǎn)能改造工程，新增投資不少于1500億元。

 

　　截至2020年年底，我國鋼鐵行業(yè)高爐工序能效優(yōu)于標(biāo)桿水平的產(chǎn)能約占4%，能效低于基準(zhǔn)水平的產(chǎn)能約占30%；轉(zhuǎn)爐工序能效優(yōu)于標(biāo)桿水平的產(chǎn)能約占6%，能效低于基準(zhǔn)水平的產(chǎn)能約占30%?！朵撹F行業(yè)節(jié)能降碳改造升級實施指南》中提到，到2025年，鋼鐵行業(yè)煉鐵、煉鋼工序能效標(biāo)桿水平以上產(chǎn)能比例達(dá)到30%，能效基準(zhǔn)水平以下產(chǎn)能基本清零。在工作方向上，主要包括先進(jìn)技術(shù)攻關(guān)與成熟工藝推廣兩個方面，在先進(jìn)技術(shù)攻關(guān)上將重點圍繞副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣或天然氣直接還原煉鐵、高爐大富氧或富氫冶煉、熔融還原、氫冶煉等低碳前沿技術(shù)，加大廢鋼資源回收利用。在成熟工藝上主要可以概括為四個方面，一是先進(jìn)的綠色生產(chǎn)工藝，包括長流程上的細(xì)節(jié)優(yōu)化技術(shù)，綠色化、智能化、高效化電爐短流程煉鋼技術(shù)，先進(jìn)工藝裝備的升級；二是余熱余能梯級綜合利用，通過梯級綜合利用實現(xiàn)余熱余能資源的最大限度回收利用；三是能量、能效管理系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化，推進(jìn)5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在能源管理的創(chuàng)新應(yīng)用；四是通用公輔設(shè)施與循環(huán)低碳經(jīng)濟(jì)的改造，加強(qiáng)節(jié)能用電的同時提升其它各類資源的利用水平。

 

　　按照《指導(dǎo)意見》的要求，2025年噸鋼綜合能耗目標(biāo)僅為降低2%，在一定程度上可以反映節(jié)能減排在減少碳排放上的效果相對有效，更多仍是通過技術(shù)來推動結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)化以及量上的縮減。

 

　　綜合上文減碳路徑，黑色金屬冶煉與壓延加工業(yè)的碳排放量占整個工業(yè)排放的40%左右，且根據(jù)歷史數(shù)據(jù)來看，鋼鐵行業(yè)粗鋼產(chǎn)量的同比變化與工業(yè)碳排放量同比變化具有較大的相關(guān)關(guān)系。同時，粗鋼產(chǎn)量已在2020年見頂，在2021年10月粗鋼累計同比開始出現(xiàn)下降時，工業(yè)碳排放量跟隨開始出現(xiàn)同比下降。目前來看，鋼鐵行業(yè)碳排放量或已達(dá)峰值，開始轉(zhuǎn)向持續(xù)減少。一方面，在深化鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革方面，若2025年實現(xiàn)從10%到15%的短流程占比上升空間，將有近5000萬噸的粗鋼由長流程轉(zhuǎn)為短流程，這個過程按國際平均標(biāo)準(zhǔn)來算將減少近［（2.32-0.67）×5000/10000］=0.825（億噸）二氧化碳的排放。另一方面，隨著節(jié)能減排、技術(shù)升級不斷推進(jìn)，從長流程到短流程再到未來的全氫還原鐵，技術(shù)設(shè)備將不斷升級，推動產(chǎn)能轉(zhuǎn)化，減少碳排放量。（作者單位：建信期貨）