碳排放行業(yè)之鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀

在目前工藝技術中，電爐煉鋼、球團制造、DRI、能效提升等成熟度高、實用性強的低碳冶金技術具備降碳潛力。“十四五”期間粗鋼產(chǎn)量將進入平臺區(qū)，同時伴隨部分成熟度高、實用性強的低碳冶金技術運用，將更好地促進行業(yè)從總量上實現(xiàn)碳達峰。在達峰的基礎上，行業(yè)進一步推廣電爐煉鋼、增加球團比、DRI等成熟度高的實用性低碳冶金技術，帶動鋼鐵制造流程工藝的優(yōu)化，同時各工序能效提升，減少化石燃料消耗，降低碳排放強度，能夠較好地實現(xiàn)減碳30%的目標。

1.鋼鐵工業(yè)碳排放現(xiàn)狀

國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量增速在2015年見底后持續(xù)回升。2020年國內(nèi)粗鋼產(chǎn)量10.65億噸，同比7%；2021年1-5月份粗鋼產(chǎn)量47310萬噸，同比增長13.9％。2020年國內(nèi)鐵水產(chǎn)量8.88億噸，同比4.3%；2021年1-5月份生鐵產(chǎn)量37990萬噸，同比增長5.4％。整體來看國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量增速在2015年見底后，持續(xù)回升。2015年以后鋼鐵行業(yè)能源消耗強度有下降趨勢。2018年，黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)能源消耗總量62279萬噸標煤，占國內(nèi)總量的比重為13.2%。2015-2018年黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)能源消耗總量增速分別是-7.77%、-2.89%、-1.88%、2.21%；從粗鋼產(chǎn)量增速、鐵水增速、能源消耗總量增速來看，2015年以后鋼鐵行業(yè)能耗增速低于粗鋼和鐵水增速，意味著鋼鐵行業(yè)能源消耗強度有下降趨勢。

2015年以后鋼鐵行業(yè)碳排放強度有下降趨勢。2017年，黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)碳排放量達到167702萬噸，占國民經(jīng)濟總體排放量的比重17.96%，2020年預計碳排放量占比約15%。行業(yè)碳排放量在2014年達到高點后持續(xù)下行；2015年-2017年，行業(yè)碳排放量同比分別是-6.24%、-0.38%、-0.41%。從粗鋼產(chǎn)量和碳排放量同比增速對比來看，碳排放量增速整體低于粗鋼產(chǎn)量增速，意味著鋼鐵行業(yè)碳排放強度有下降趨勢。

2.化石燃料燃燒是鋼鐵行業(yè)的主要碳排放來源

根據(jù)《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南》，鋼鐵生產(chǎn)過程中的碳排放主要有四大類來源：化石燃料燃燒排放、工業(yè)生產(chǎn)過程排放、凈購入使用的電力、固碳產(chǎn)品隱含的碳排放。根據(jù)文旭林等在《鋼鐵企業(yè)碳排放核算及減排研究》對長流程鋼廠碳排放研究：燃料燃燒碳排放約占94%；凈購入電力碳排放占約6%。在燒結、煉鋼工序中，需消耗石灰石、白云石、電極、生鐵、鐵合金等含碳原料，以及生產(chǎn)熔劑過程的分解和氧化產(chǎn)生的CO2排放，約占總排放量的6%。生產(chǎn)過程中部分碳固化在企業(yè)生產(chǎn)外銷的粗鋼、粗苯和焦油中，相應部分的二氧化碳排放應予扣除，約占總排放量的4%。

① 化石燃料燃燒排放中，焦炭占據(jù)較大比重。

鋼鐵生產(chǎn)過程中凈消耗的化石燃燒產(chǎn)生的CO2排放，包括焦爐、燒結機、高爐等爐窯燃燒的洗精煤、無煙煤、煙煤、焦炭的排放，以及廠內(nèi)用于生產(chǎn)運輸?shù)幕疖?、汽車用汽柴油產(chǎn)生的排放。由于鋼鐵生產(chǎn)過程的實質(zhì)是將鐵從礦石中還原的過程，同時需要大量能源。我國鋼鐵行業(yè)燃料燃燒排放具有以下特點：

焦炭是鋼鐵行業(yè)直接消耗的第一大化石燃料。從統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，2018年國內(nèi)消費焦炭量37152萬噸，消耗煤炭29308萬噸，消耗原油0萬噸，消耗汽油3萬噸，消耗天然氣110億立方米。

焦炭消費比高與國內(nèi)高爐工藝占比高有密切關系。焦炭作為高爐煉鐵的主原料，既是燃料、又是還原劑，同時在高爐中還起到骨架、穩(wěn)定爐料透氣性。2020年國內(nèi)高爐生鐵產(chǎn)量88752萬噸，高爐生鐵與粗鋼比為0.833，2019年比值為0.812，遠高于同期的全球0.684的水平。較高的生鐵占比導致國內(nèi)鋼鐵行業(yè)對焦炭的消費依賴重。

化石燃料燃燒碳排放約64.7%來自于焦炭、33.9%來自煤炭。根據(jù)易碳家給出的不同燃料燃燒釋放的CO2強度進行測算；2018年國內(nèi)黑色金屬冶煉及加工行業(yè)，燃料燃燒的碳排放有64.7%來自于焦炭燃燒，有33.9%來自于煤炭，1.4%來自于天然氣。

②外購電力碳排放受電力供給結構決定；電力系統(tǒng)深度脫碳直接降低鋼鐵行業(yè)外購電力碳排量。

鋼企外購電力占比低。從統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，2018年黑色金屬冶煉加工業(yè)電力消費6142億千瓦時，占行業(yè)總能耗比重12.12%。從趨勢來看，1995年以來行業(yè)電力消費比重持續(xù)上升，由6%上升到12.12%。從重點鋼企的數(shù)據(jù)來看，2020年噸鋼耗電量456.9千瓦/噸，相當于噸鋼總能耗的8.4%。重點鋼企的電力占總能耗的比重也在提升，由7.5%上升到8.4%。根據(jù)冶金規(guī)劃院在《中國鋼鐵工業(yè)節(jié)能低碳發(fā)展報告(2020)》發(fā)布數(shù)據(jù)，國內(nèi)鋼企2019年自發(fā)電量比例為53%。測算鋼企外購電力占總能耗的比重約5%-6%。

碳排放來自電力供應端。2020年國內(nèi)發(fā)電結構中，以煤炭、油氣為主的火電發(fā)電占比71%，核電占比5%，水電占比16%，風、光伏、生物質(zhì)發(fā)電占比8%。整體來看，上游電力供應端中化石能源占比超70%，這是外購電力碳排放的主要來源。

電力系統(tǒng)深度脫碳直接降低鋼鐵行業(yè)外購電力碳排量。未來隨著風電、光伏等新能源裝機容量的進一步提升，2030年國內(nèi)實現(xiàn)一次能源中非化石占比25%，電力系統(tǒng)對化石能源消耗將進一步降低，電力系統(tǒng)的深度脫碳將直接帶動鋼鐵行業(yè)外購電力碳排放量。

（以上內(nèi)容來源：網(wǎng)絡）

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