開(kāi)欄的話
習(xí)近平總書記在全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上強(qiáng)調(diào)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展已進(jìn)入加快綠色化、低碳化的高質(zhì)量發(fā)展階段，生態(tài)文明建設(shè)仍處于壓力疊加、負(fù)重前行的關(guān)鍵期。必須以更高站位、更寬視野、更大力度來(lái)謀劃和推進(jìn)新征程生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，譜寫新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)新篇章。
當(dāng)前，綠色低碳發(fā)展是我國(guó)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重中之重，事關(guān)鋼鐵企業(yè)的生存發(fā)展。鋼鐵行業(yè)走向碳達(dá)峰、碳中和，根本的解決途徑在于低碳冶金技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步。然而，鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳仍面臨著市場(chǎng)形勢(shì)嚴(yán)峻、污染物排放要求更高、節(jié)能降耗進(jìn)入發(fā)展瓶頸期、低碳轉(zhuǎn)型困難重重等問(wèn)題，何種路徑更適合中國(guó)鋼鐵工業(yè)？何種工藝技術(shù)更經(jīng)濟(jì)可行？針對(duì)低碳技術(shù)路徑的一系列討論也隨之而來(lái)。為此，本報(bào)今日起特別開(kāi)設(shè)《我見(jiàn)·低碳冶金之路怎樣走》欄目，聚焦鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳路徑及低碳冶金工藝發(fā)展，為中國(guó)鋼鐵行業(yè)奔赴“雙碳”獻(xiàn)力。歡迎業(yè)內(nèi)外人士踴躍建言。
今日發(fā)布鞍鋼集團(tuán)戰(zhàn)略規(guī)劃部總經(jīng)理費(fèi)鵬署名文章。更多內(nèi)容請(qǐng)持續(xù)關(guān)注中國(guó)冶金報(bào)社微信公眾號(hào)！
黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央堅(jiān)持新發(fā)展理念，把生態(tài)文明建設(shè)納入中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)“五位一體”總體布局。黨的二十大更是將“促進(jìn)人與自然和諧共生”明確為中國(guó)式現(xiàn)代化的本質(zhì)要求之一。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，要把碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局。
作為碳排放的大戶，鋼鐵行業(yè)推進(jìn)節(jié)能減排義不容辭。
碳減排關(guān)乎企業(yè)生死
2021年5月27日鞍鋼集團(tuán)總經(jīng)理戴志浩代表鞍鋼集團(tuán)，在上海舉行的第十一屆中國(guó)國(guó)際鋼鐵大會(huì)上發(fā)布《鞍鋼集團(tuán)碳達(dá)峰碳中和宣言》。
如今，碳排放權(quán)已經(jīng)不僅是企業(yè)的發(fā)展權(quán)，更是生存權(quán)。
一是國(guó)家政策對(duì)鋼鐵行業(yè)提出明確要求。鋼鐵行業(yè)碳排放總量約占全國(guó)的15%，在制造業(yè)31個(gè)門類中居首位，鋼鐵行業(yè)降碳意義重大?！蛾P(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，到2025年，電爐鋼產(chǎn)量占粗鋼總產(chǎn)量比例提升至15%以上；80%以上鋼鐵產(chǎn)能完成超低排放改造，噸鋼綜合能耗降低2%以上，水資源消耗強(qiáng)度降低10%以上，確保2030年前碳達(dá)峰；利用廢鋼資源量達(dá)到3億噸以上。以“雙碳”承諾為標(biāo)志，中國(guó)鋼鐵工業(yè)進(jìn)入了發(fā)展的新時(shí)代——低碳時(shí)代，減碳、低碳、碳中和成為未來(lái)發(fā)展的必由之路。
二是碳成本已成為鋼鐵行業(yè)降碳的催化劑。2023年4月份，全球首個(gè)碳關(guān)稅——?dú)W盟碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制（CBAM）落地，非歐盟生產(chǎn)商在歐盟銷售商品要為碳排放付費(fèi)。該法案將于2023年10月份試運(yùn)行，2026年正式起征。歐盟碳關(guān)稅將起到較強(qiáng)的示范作用，為保護(hù)本國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)，其他國(guó)家將加快建立、完善本國(guó)碳市場(chǎng)并向歐盟碳價(jià)逐步看齊。據(jù)測(cè)算，碳關(guān)稅將使我國(guó)鋼鐵行業(yè)出口成本增加4%～6%。今年2月份以來(lái)，歐盟碳價(jià)一度突破100歐元/噸關(guān)口，5月份的均價(jià)達(dá)到84歐元/噸（約合660元/噸），而我國(guó)碳價(jià)不到60元/噸。未來(lái)，隨著免費(fèi)碳配額的減少，我國(guó)碳價(jià)將逐步走高。按歐盟碳價(jià)的一半（330元/噸）估算，我國(guó)碳排放不達(dá)標(biāo)的長(zhǎng)流程企業(yè)成本可能將增加約18%。
三是下游行業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈協(xié)同降碳的需求日趨強(qiáng)烈。我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)碳排放量約占全國(guó)的10%，而汽車碳排放量占其中的80%以上。汽車產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型，不僅在于調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展新能源汽車，也需要全產(chǎn)業(yè)鏈的參與，實(shí)現(xiàn)從材料生產(chǎn)、車輛制造到消費(fèi)者使用的全生命周期碳足跡管理。寶馬、奔馳、大眾等知名車企都相繼制訂了與供應(yīng)商、經(jīng)銷商協(xié)同減碳降碳的計(jì)劃。
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)度放緩，未來(lái)人均粗鋼消費(fèi)量將逐漸降低，按照日本人均粗鋼消費(fèi)量500千克/人·年的水平測(cè)算，7億噸粗鋼產(chǎn)量即可滿足我國(guó)需求。這意味著超過(guò)3億噸的產(chǎn)能將被淘汰，低碳轉(zhuǎn)型升級(jí)慢的企業(yè)將面臨較大的退出風(fēng)險(xiǎn)。
流程降碳、工藝技術(shù)革新是關(guān)鍵
河鋼集團(tuán)張宣科技120萬(wàn)噸氫冶金示范工程現(xiàn)場(chǎng)。
經(jīng)過(guò)多年來(lái)的探索，鋼鐵行業(yè)目前形成了低碳發(fā)展的幾大路徑：
一是節(jié)能降碳，主要是實(shí)施裝備節(jié)能改造，降低能源介質(zhì)消耗，提升能源轉(zhuǎn)換和利用效率。過(guò)去的50年，我國(guó)鋼鐵行業(yè)噸鋼能耗降低約60%。
二是資源降碳，主要是優(yōu)化高爐爐料結(jié)構(gòu)，加大廢鋼用量，樹(shù)立全生命周期理念，發(fā)展綠色產(chǎn)品和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，降低資源消耗。
三是能源降碳，主要是布局新能源領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源，實(shí)施可再生能源替代。
四是流程降碳，主要是探索氫冶煉及CCUS（碳捕獲、利用與封存技術(shù)）等低碳冶金技術(shù)，布局電爐短流程工藝。
分別來(lái)看，節(jié)能降碳和資源降碳是當(dāng)前最直接、最容易取得成效的路徑，但降碳效果有其極限。能源降碳方面，清潔能源總量相比整個(gè)行業(yè)需求，占比仍較小。要想實(shí)現(xiàn)深度脫碳甚至碳中和，實(shí)施流程降碳、推動(dòng)工藝技術(shù)革新突破是關(guān)鍵。
當(dāng)前，以高爐富氫冶煉和氣基豎爐兩大技術(shù)路線為代表的氫冶煉發(fā)展較快。其中，氣基豎爐采用無(wú)焦直接還原鐵，依據(jù)氫氣含量的不同，碳減排潛力可達(dá)50%～95%。諸如中國(guó)寶武、河鋼百萬(wàn)噸級(jí)氫冶煉項(xiàng)目均已投入運(yùn)行。不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)在全行業(yè)大規(guī)模推廣仍需時(shí)間，CCUS技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化仍存在困難。因此，發(fā)展電爐煉鋼是當(dāng)前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛、降碳效果最顯著的措施。同時(shí)，大量使用廢鋼，還可以降低鐵礦石對(duì)外依存度，緩解戰(zhàn)略性資源“卡脖子”的問(wèn)題。
成本等問(wèn)題制約電爐鋼發(fā)展
2022年12月28日，四川省經(jīng)濟(jì)和信息化廳網(wǎng)站發(fā)布了《開(kāi)展電爐短流程煉鋼高質(zhì)量發(fā)展引領(lǐng)工程的實(shí)施方案》（以下簡(jiǎn)稱《方案》）。
國(guó)內(nèi)長(zhǎng)流程煉鋼噸鋼碳排放量在2噸左右，而電爐煉鋼噸鋼碳排放量?jī)H為0.8噸。近年來(lái)，我國(guó)出臺(tái)了多項(xiàng)政策引導(dǎo)電爐鋼發(fā)展?！豆I(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》提出，到2025年，短流程煉鋼占比達(dá)到15%以上，到2030年達(dá)到20%以上。但從實(shí)際效果來(lái)看，2022年，我國(guó)電爐鋼產(chǎn)量?jī)H占粗鋼總量的9.7%，相比全球28%、美國(guó)68%、歐盟40%、日韓兩國(guó)約30%的比例仍有較大差距。我國(guó)電爐鋼仍處于發(fā)展初期，缺乏發(fā)展動(dòng)力。
究其原因，首先是成本競(jìng)爭(zhēng)力不足。參考當(dāng)期物料價(jià)格，電價(jià)按0.55元/千瓦時(shí)測(cè)算，全廢鋼電爐與轉(zhuǎn)爐煉鋼（廢鋼比30%）相比，工序成本高約230元/噸。企業(yè)沒(méi)有效益也就沒(méi)有了發(fā)展電爐鋼的內(nèi)在動(dòng)力。因此，現(xiàn)有電爐企業(yè)普遍熱裝鐵水（鐵水量30%～50%），縮短出鋼時(shí)間，降低電耗，以節(jié)約成本。這種高爐+電爐模式的碳排放量遠(yuǎn)高于全廢鋼冶煉，與短流程煉鋼初衷相悖。
氫冶金也存在同樣的問(wèn)題。根據(jù)中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)氫能委員會(huì)所做的《碳中和目標(biāo)下氫冶金減碳經(jīng)濟(jì)性研究》顯示，生產(chǎn)1噸鐵需焦炭340千克，而氫氣要89千克（以日本鋼鐵協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)估算）。按焦炭成本2000元/噸、噸鋼碳排放量1.25噸、焦?fàn)t煤氣提純后的氫氣成本15元/千克計(jì)算，當(dāng)噸鐵成本為1335元、相應(yīng)的碳稅為524元/噸時(shí)，氫氣直接還原和傳統(tǒng)高爐煉鐵成本才能持平；當(dāng)碳稅為200元/噸、氫氣成本低于10.45元/千克時(shí)（預(yù)計(jì)到2030年），氫冶金才具有成本優(yōu)勢(shì)。
其次是廢鋼供應(yīng)量難以支撐電爐鋼發(fā)展。2022年，我國(guó)廢鋼資源產(chǎn)生量?jī)H為2.6億噸。根據(jù)中國(guó)廢鋼鐵應(yīng)用協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，2025年，我國(guó)廢鋼資源量將達(dá)到3億噸。按照當(dāng)前10億噸粗鋼產(chǎn)量中電爐鋼占10%、轉(zhuǎn)爐廢鋼比30%測(cè)算，年消耗廢鋼約3億噸。因此，在成本沒(méi)有優(yōu)勢(shì)的情況下，僅靠廢鋼資源量難以支撐電爐鋼大幅增長(zhǎng)。
最后是自有礦消納仍需高爐流程。在高礦價(jià)背景下，自有礦比例較高的企業(yè)出于維護(hù)產(chǎn)業(yè)鏈安全、消化自有資源及經(jīng)濟(jì)效益等角度的考慮，首選依然是高爐長(zhǎng)流程工藝。
如果上述問(wèn)題得不到解決，隨著鋼鐵行業(yè)降碳逐步進(jìn)入深水區(qū)，各種矛盾將更加復(fù)雜，推進(jìn)工藝升級(jí)的難度也將更大。
要盡快將鋼鐵行業(yè)納入全國(guó)碳市場(chǎng)
2023年6月30日，鋼鐵行業(yè)納入全國(guó)碳市場(chǎng)專項(xiàng)研究第二次工作會(huì)議在生態(tài)環(huán)境環(huán)境規(guī)劃院順利召開(kāi)。
國(guó)家應(yīng)研究出臺(tái)更加有針對(duì)性的措施來(lái)鼓勵(lì)、支持電爐煉鋼及氫冶金工藝發(fā)展，從思想上、根本上觸動(dòng)鋼鐵企業(yè)進(jìn)行工藝流程變革，實(shí)施“長(zhǎng)改短”“氫代碳”。筆者認(rèn)為，要加快引入碳交易，控制碳配額，通過(guò)碳價(jià)拉平傳統(tǒng)長(zhǎng)流程冶煉和電爐鋼、氫冶煉的成本差距，算好經(jīng)濟(jì)賬，激發(fā)企業(yè)內(nèi)生動(dòng)力，這或許是相對(duì)可行的路徑。
2021年7月16日，全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)正式啟動(dòng)（僅納入發(fā)電行業(yè)2162家重點(diǎn)排放單位，覆蓋碳配額總量約45億噸）。截至2023年5月份，碳排放權(quán)交易市場(chǎng)碳排放配額累計(jì)成交量達(dá)到2.35億噸，累計(jì)成交額達(dá)到108億元。當(dāng)前，我國(guó)碳交易市場(chǎng)仍存在活躍度不高、產(chǎn)品單一、交易價(jià)格偏低等問(wèn)題，遠(yuǎn)不及預(yù)期。據(jù)北京理工大學(xué)研究報(bào)告顯示，2022年，全國(guó)碳市場(chǎng)換手率為2%～3%，低于國(guó)內(nèi)7個(gè)區(qū)域試點(diǎn)碳市場(chǎng)平均水平（約5%），更遠(yuǎn)低于歐盟500%的換手率，且價(jià)格徘徊在50元/噸～60元/噸，遠(yuǎn)低于當(dāng)期歐盟近90歐元/噸的水平。
我國(guó)碳交易市場(chǎng)減排的激勵(lì)約束作用不強(qiáng)，需要進(jìn)一步完善。
一是要完善碳排放交易機(jī)制，盡快將鋼鐵行業(yè)納入全國(guó)碳交易市場(chǎng)。激勵(lì)、引導(dǎo)鋼鐵企業(yè)加大減排降碳力度，推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
二是要設(shè)定合理的碳排放配額?？茖W(xué)評(píng)估行業(yè)特點(diǎn)和發(fā)展需求，制訂符合實(shí)際的碳排放配額指標(biāo)，營(yíng)造“高排放高成本”的壓力，倒逼企業(yè)不斷提升能效、加大低碳技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用力度。
三是要逐步減少免費(fèi)配額，讓配額成為稀缺資源，促進(jìn)碳指標(biāo)價(jià)值回歸。綜合考慮未來(lái)“綠氫”成本的降低，預(yù)計(jì)碳價(jià)提高到300元/噸以上時(shí)，電爐和氫冶金工藝可彌補(bǔ)與傳統(tǒng)長(zhǎng)流程冶煉的成本差距。那時(shí)，企業(yè)從經(jīng)濟(jì)利益出發(fā)，將主動(dòng)尋求向低碳工藝轉(zhuǎn)型，自有礦比例高的企業(yè)可以選擇氫基豎爐路線，實(shí)施“以氫代碳”冶煉，其他企業(yè)可以兩條路徑綜合考慮。
四是要提供多種形式、更大額度的低碳轉(zhuǎn)型資金支持。據(jù)了解，歐盟為其鋼鐵企業(yè)提供了不少于20億歐元的支持資金。國(guó)家有關(guān)部門應(yīng)加大扶持力度，為低碳轉(zhuǎn)型重點(diǎn)項(xiàng)目提供中央預(yù)算內(nèi)投資、低息項(xiàng)目中長(zhǎng)期貸款、中央財(cái)政貼息等資金支持，減輕企業(yè)壓力。
五是要加大對(duì)碳排放交易市場(chǎng)的監(jiān)管和執(zhí)法力度，確保市場(chǎng)公平、透明、有效運(yùn)行。
從當(dāng)前鋼鐵行業(yè)面臨的外部形勢(shì)來(lái)看，隨著歐盟碳關(guān)稅的落地實(shí)施，下游企業(yè)對(duì)鋼鐵產(chǎn)品碳足跡提出越來(lái)越嚴(yán)格的要求，我們要加快建設(shè)符合我國(guó)國(guó)情的碳排放交易機(jī)制，盡快將鋼鐵行業(yè)納入全國(guó)碳市場(chǎng)，科學(xué)制訂動(dòng)態(tài)調(diào)整的碳配額分配方案，激發(fā)市場(chǎng)活力，提高碳價(jià)，減少低碳冶煉成本劣勢(shì)，激發(fā)企業(yè)內(nèi)生動(dòng)力，加強(qiáng)減排降碳技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用，加快低碳轉(zhuǎn)型步伐。從長(zhǎng)期來(lái)看，隨著我國(guó)廢鋼產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)及可再生能源發(fā)電技術(shù)的成熟，廢鋼、“綠電”和“綠氫”的價(jià)格將逐漸降低，加之低碳冶煉所帶來(lái)的減排效益，電爐短流程和氫冶煉將具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。（費(fèi)鵬）
