開欄的話
習近平總書記在全國生態(tài)環(huán)境保護大會上強調，我國經濟社會發(fā)展已進入加快綠色化、低碳化的高質量發(fā)展階段，生態(tài)文明建設仍處于壓力疊加、負重前行的關鍵期。必須以更高站位、更寬視野、更大力度來謀劃和推進新征程生態(tài)環(huán)境保護工作，譜寫新時代生態(tài)文明建設新篇章。
當前，綠色低碳發(fā)展是我國鋼鐵行業(yè)轉型升級的重中之重，事關鋼鐵企業(yè)的生存發(fā)展。鋼鐵行業(yè)走向碳達峰、碳中和，根本的解決途徑在于低碳冶金技術的創(chuàng)新與進步。然而，鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳仍面臨著市場形勢嚴峻、污染物排放要求更高、節(jié)能降耗進入發(fā)展瓶頸期、低碳轉型困難重重等問題，何種路徑更適合中國鋼鐵工業(yè)？何種工藝技術更經濟可行？針對低碳技術路徑的一系列討論也隨之而來。為此，本報今日起特別開設《我見·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，為中國鋼鐵行業(yè)奔赴“雙碳”獻力。歡迎業(yè)內外人士踴躍建言。
今日發(fā)布鞍鋼集團戰(zhàn)略規(guī)劃部總經理費鵬署名文章。更多內容請持續(xù)關注中國冶金報社微信公眾號！
黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央堅持新發(fā)展理念，把生態(tài)文明建設納入中國特色社會主義事業(yè)“五位一體”總體布局。黨的二十大更是將“促進人與自然和諧共生”明確為中國式現代化的本質要求之一。習近平總書記強調，實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統(tǒng)性變革，要把碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設整體布局。
作為碳排放的大戶，鋼鐵行業(yè)推進節(jié)能減排義不容辭。
碳減排關乎企業(yè)生死
2021年5月27日鞍鋼集團總經理戴志浩代表鞍鋼集團，在上海舉行的第十一屆中國國際鋼鐵大會上發(fā)布《鞍鋼集團碳達峰碳中和宣言》。
如今，碳排放權已經不僅是企業(yè)的發(fā)展權，更是生存權。
一是國家政策對鋼鐵行業(yè)提出明確要求。鋼鐵行業(yè)碳排放總量約占全國的15%，在制造業(yè)31個門類中居首位，鋼鐵行業(yè)降碳意義重大。《關于促進鋼鐵工業(yè)高質量發(fā)展的指導意見》提出，到2025年，電爐鋼產量占粗鋼總產量比例提升至15%以上；80%以上鋼鐵產能完成超低排放改造，噸鋼綜合能耗降低2%以上，水資源消耗強度降低10%以上，確保2030年前碳達峰；利用廢鋼資源量達到3億噸以上。以“雙碳”承諾為標志，中國鋼鐵工業(yè)進入了發(fā)展的新時代——低碳時代，減碳、低碳、碳中和成為未來發(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，全球首個碳關稅——歐盟碳邊境調節(jié)機制（CBAM）落地，非歐盟生產商在歐盟銷售商品要為碳排放付費。該法案將于2023年10月份試運行，2026年正式起征。歐盟碳關稅將起到較強的示范作用，為保護本國鋼鐵產業(yè)，其他國家將加快建立、完善本國碳市場并向歐盟碳價逐步看齊。據測算，碳關稅將使我國鋼鐵行業(yè)出口成本增加4%～6%。今年2月份以來，歐盟碳價一度突破100歐元/噸關口，5月份的均價達到84歐元/噸（約合660元/噸），而我國碳價不到60元/噸。未來，隨著免費碳配額的減少，我國碳價將逐步走高。按歐盟碳價的一半（330元/噸）估算，我國碳排放不達標的長流程企業(yè)成本可能將增加約18%。
三是下游行業(yè)對產業(yè)鏈供應鏈協(xié)同降碳的需求日趨強烈。我國交通運輸業(yè)碳排放量約占全國的10%，而汽車碳排放量占其中的80%以上。汽車產業(yè)低碳轉型，不僅在于調整產業(yè)結構、發(fā)展新能源汽車，也需要全產業(yè)鏈的參與，實現從材料生產、車輛制造到消費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商、經銷商協(xié)同減碳降碳的計劃。
隨著我國城鎮(zhèn)化進度放緩，未來人均粗鋼消費量將逐漸降低，按照日本人均粗鋼消費量500千克/人·年的水平測算，7億噸粗鋼產量即可滿足我國需求。這意味著超過3億噸的產能將被淘汰，低碳轉型升級慢的企業(yè)將面臨較大的退出風險。
流程降碳、工藝技術革新是關鍵
河鋼集團張宣科技120萬噸氫冶金示范工程現場。
經過多年來的探索，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，主要是實施裝備節(jié)能改造，降低能源介質消耗，提升能源轉換和利用效率。過去的50年，我國鋼鐵行業(yè)噸鋼能耗降低約60%。
二是資源降碳，主要是優(yōu)化高爐爐料結構，加大廢鋼用量，樹立全生命周期理念，發(fā)展綠色產品和循環(huán)經濟，降低資源消耗。
三是能源降碳，主要是布局新能源領域，實現能源結構調整，發(fā)展太陽能、風能等清潔能源，實施可再生能源替代。
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）等低碳冶金技術，布局電爐短流程工藝。
分別來看，節(jié)能降碳和資源降碳是當前最直接、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行業(yè)需求，占比仍較小。要想實現深度脫碳甚至碳中和，實施流程降碳、推動工藝技術革新突破是關鍵。
當前，以高爐富氫冶煉和氣基豎爐兩大技術路線為代表的氫冶煉發(fā)展較快。其中，氣基豎爐采用無焦直接還原鐵，依據氫氣含量的不同，碳減排潛力可達50%～95%。諸如中國寶武、河鋼百萬噸級氫冶煉項目均已投入運行。不過，這項技術在全行業(yè)大規(guī)模推廣仍需時間，CCUS技術實現產業(yè)化仍存在困難。因此，發(fā)展電爐煉鋼是當前技術最成熟、應用最廣泛、降碳效果最顯著的措施。同時，大量使用廢鋼，還可以降低鐵礦石對外依存度，緩解戰(zhàn)略性資源“卡脖子”的問題。
成本等問題制約電爐鋼發(fā)展
2022年12月28日，四川省經濟和信息化廳網站發(fā)布了《開展電爐短流程煉鋼高質量發(fā)展引領工程的實施方案》（以下簡稱《方案》）。
國內長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僅為0.8噸。近年來，我國出臺了多項政策引導電爐鋼發(fā)展。《工業(yè)領域碳達峰實施方案》提出，到2025年，短流程煉鋼占比達到15%以上，到2030年達到20%以上。但從實際效果來看，2022年，我國電爐鋼產量僅占粗鋼總量的9.7%，相比全球28%、美國68%、歐盟40%、日韓兩國約30%的比例仍有較大差距。我國電爐鋼仍處于發(fā)展初期，缺乏發(fā)展動力。
究其原因，首先是成本競爭力不足。參考當期物料價格，電價按0.55元/千瓦時測算，全廢鋼電爐與轉爐煉鋼（廢鋼比30%）相比，工序成本高約230元/噸。企業(yè)沒有效益也就沒有了發(fā)展電爐鋼的內在動力。因此，現有電爐企業(yè)普遍熱裝鐵水（鐵水量30%～50%），縮短出鋼時間，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題。根據中國電動汽車百人會氫能委員會所做的《碳中和目標下氫冶金減碳經濟性研究》顯示，生產1噸鐵需焦炭340千克，而氫氣要89千克（以日本鋼鐵協(xié)會數據估算）。按焦炭成本2000元/噸、噸鋼碳排放量1.25噸、焦爐煤氣提純后的氫氣成本15元/千克計算，當噸鐵成本為1335元、相應的碳稅為524元/噸時，氫氣直接還原和傳統(tǒng)高爐煉鐵成本才能持平；當碳稅為200元/噸、氫氣成本低于10.45元/千克時（預計到2030年），氫冶金才具有成本優(yōu)勢。
其次是廢鋼供應量難以支撐電爐鋼發(fā)展。2022年，我國廢鋼資源產生量僅為2.6億噸。根據中國廢鋼鐵應用協(xié)會預測，2025年，我國廢鋼資源量將達到3億噸。按照當前10億噸粗鋼產量中電爐鋼占10%、轉爐廢鋼比30%測算，年消耗廢鋼約3億噸。因此，在成本沒有優(yōu)勢的情況下，僅靠廢鋼資源量難以支撐電爐鋼大幅增長。
最后是自有礦消納仍需高爐流程。在高礦價背景下，自有礦比例較高的企業(yè)出于維護產業(yè)鏈安全、消化自有資源及經濟效益等角度的考慮，首選依然是高爐長流程工藝。
如果上述問題得不到解決，隨著鋼鐵行業(yè)降碳逐步進入深水區(qū)，各種矛盾將更加復雜，推進工藝升級的難度也將更大。
要盡快將鋼鐵行業(yè)納入全國碳市場
2023年6月30日，鋼鐵行業(yè)納入全國碳市場專項研究第二次工作會議在生態(tài)環(huán)境環(huán)境規(guī)劃院順利召開。
國家應研究出臺更加有針對性的措施來鼓勵、支持電爐煉鋼及氫冶金工藝發(fā)展，從思想上、根本上觸動鋼鐵企業(yè)進行工藝流程變革，實施“長改短”“氫代碳”。筆者認為，要加快引入碳交易，控制碳配額，通過碳價拉平傳統(tǒng)長流程冶煉和電爐鋼、氫冶煉的成本差距，算好經濟賬，激發(fā)企業(yè)內生動力，這或許是相對可行的路徑。
2021年7月16日，全國碳排放權交易市場正式啟動（僅納入發(fā)電行業(yè)2162家重點排放單位，覆蓋碳配額總量約45億噸）。截至2023年5月份，碳排放權交易市場碳排放配額累計成交量達到2.35億噸，累計成交額達到108億元。當前，我國碳交易市場仍存在活躍度不高、產品單一、交易價格偏低等問題，遠不及預期。據北京理工大學研究報告顯示，2022年，全國碳市場換手率為2%～3%，低于國內7個區(qū)域試點碳市場平均水平（約5%），更遠低于歐盟500%的換手率，且價格徘徊在50元/噸～60元/噸，遠低于當期歐盟近90歐元/噸的水平。
我國碳交易市場減排的激勵約束作用不強，需要進一步完善。
一是要完善碳排放交易機制，盡快將鋼鐵行業(yè)納入全國碳交易市場。激勵、引導鋼鐵企業(yè)加大減排降碳力度，推動低碳經濟發(fā)展。
二是要設定合理的碳排放配額。科學評估行業(yè)特點和發(fā)展需求，制訂符合實際的碳排放配額指標，營造“高排放高成本”的壓力，倒逼企業(yè)不斷提升能效、加大低碳技術研發(fā)和應用力度。
三是要逐步減少免費配額，讓配額成為稀缺資源，促進碳指標價值回歸。綜合考慮未來“綠氫”成本的降低，預計碳價提高到300元/噸以上時，電爐和氫冶金工藝可彌補與傳統(tǒng)長流程冶煉的成本差距。那時，企業(yè)從經濟利益出發(fā)，將主動尋求向低碳工藝轉型，自有礦比例高的企業(yè)可以選擇氫基豎爐路線，實施“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、更大額度的低碳轉型資金支持。據了解，歐盟為其鋼鐵企業(yè)提供了不少于20億歐元的支持資金。國家有關部門應加大扶持力度，為低碳轉型重點項目提供中央預算內投資、低息項目中長期貸款、中央財政貼息等資金支持，減輕企業(yè)壓力。
五是要加大對碳排放交易市場的監(jiān)管和執(zhí)法力度，確保市場公平、透明、有效運行。
從當前鋼鐵行業(yè)面臨的外部形勢來看，隨著歐盟碳關稅的落地實施，下游企業(yè)對鋼鐵產品碳足跡提出越來越嚴格的要求，我們要加快建設符合我國國情的碳排放交易機制，盡快將鋼鐵行業(yè)納入全國碳市場，科學制訂動態(tài)調整的碳配額分配方案，激發(fā)市場活力，提高碳價，減少低碳冶煉成本劣勢，激發(fā)企業(yè)內生動力，加強減排降碳技術攻關和應用，加快低碳轉型步伐。從長期來看，隨著我國廢鋼產量不斷增長及可再生能源發(fā)電技術的成熟，廢鋼、“綠電”和“綠氫”的價格將逐漸降低，加之低碳冶煉所帶來的減排效益，電爐短流程和氫冶煉將具有更強的競爭力。（費鵬）
