摘要：我國鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展在創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也消耗了大量的煤礦和鐵礦石資源，不可避免地造成了環(huán)境污染，自“雙碳”目標(biāo)提出以來，推動鋼鐵行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型迫在眉睫。本文基于相關(guān)數(shù)據(jù)，闡述了目前我國鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)情況，并利用公式對鋼鐵行業(yè)碳排放量進(jìn)行了粗略計(jì)算，總結(jié)得出了目前鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排所面臨的三大挑戰(zhàn)，針對上述挑戰(zhàn)，本文從制度、技術(shù)、能源三個(gè)角度出發(fā)提出了解決方案。

關(guān)鍵詞：鋼鐵行業(yè)；低碳轉(zhuǎn)型；碳排放；減排路徑

一、概述

全球氣候變化引起了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，直到2020年，各國對積極應(yīng)對氣候變化已達(dá)成了基本共識，我國作為負(fù)責(zé)任的大國，一直致力于應(yīng)對氣候變化帶來的不利影響。鋼鐵行業(yè)既是我國的基礎(chǔ)工業(yè)產(chǎn)業(yè)，也是能源消耗和溫室氣體排放的重點(diǎn)行業(yè)，在“雙碳”背景下，我國開展了一系列推動鋼鐵行業(yè)低碳減排、綠色發(fā)展的重要舉措。在國家政策的支持和鼓勵下，一系列碳減排措施應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，然而鋼鐵行業(yè)仍然是我國制造業(yè)碳排放巨頭，2022年我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的碳排放量約為18.23億噸，占全國碳排放總量的15%以上，是制造業(yè)31個(gè)門類中碳排放量最大的行業(yè)。

為了實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)的低碳發(fā)展，世界各國學(xué)者圍繞碳減排領(lǐng)域展開了如火如荼的研究。在低碳技術(shù)研究方面，龔?qiáng)J彰和黃秀玉闡述了鋼鐵行業(yè)各類高效碳減排技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用情況及效果，展望了未來高品質(zhì)鋼材低碳化、綠色化冶煉的發(fā)展之路［1］。梁志剛介紹了綠色鋼鐵冶金的主要技術(shù)，探討了以綠色技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼鐵冶金節(jié)能減排的策略［2］。ManuelBailera等系統(tǒng)地回顧了應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)的PowertoX工藝，首次提出了將氧燃料煉鐵和電力制氣相結(jié)合的新概念［3］。ZhiyuanFanandS.JulioFriedmann綜述了目前全球鋼鐵生產(chǎn)的現(xiàn)狀，評估了現(xiàn)有的脫碳技術(shù)以及這些脫碳方法的組合［4］。ThomasEchterhof論述了碳中性生物質(zhì)碳源、循環(huán)橡膠碳源和塑料碳源替代化石燃料注入碳源的潛力，提出了研究和開發(fā)替代碳源的機(jī)會和需求［5］。在減排路徑研究方面，周翔從優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵節(jié)能降碳技術(shù)創(chuàng)新、突破性的低碳新技術(shù)等方面分析了“雙碳”背景下我國煉鐵工序的碳減排路徑［6］；程茉莉通過闡明鋼鐵企業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)，從近中期及遠(yuǎn)期角度進(jìn)行情景分析［7］。高巖等分析得出鋼鐵企業(yè)面臨著綠色低碳轉(zhuǎn)型和履約碳減排兩大重要挑戰(zhàn)，并提出了相關(guān)建議［8］。

現(xiàn)有的文獻(xiàn)基于不同的角度對鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提出了具體的方案和措施，為本文的研究提供了參考和借鑒。本文基于發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，闡述了我國鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)和碳排放現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了我國綠色低碳轉(zhuǎn)型過程中面臨的三大挑戰(zhàn)。本文從制度、技術(shù)和能源三個(gè)角度出發(fā)提出了解決方案以促進(jìn)鋼鐵行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型及可持續(xù)發(fā)展。

二、鋼鐵行業(yè)粗鋼產(chǎn)量及碳排放現(xiàn)狀

（一）鋼鐵行業(yè)粗鋼產(chǎn)量

2022年，我國生產(chǎn)粗鋼10.18億噸，同比下降1.7%，降幅較上年相比收窄。從月度情況看，1～5月粗鋼日產(chǎn)逐月上升，并于5月份達(dá)到最高點(diǎn)，6～7月產(chǎn)量下降，8～9月產(chǎn)量上升，10～11月產(chǎn)量下降，11月份下降至年內(nèi)最低點(diǎn)，12月有所回升。8～11月日產(chǎn)水平同比有所增長，其余月份均低于去年同月。

由于《國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》未將鋼鐵行業(yè)進(jìn)行單獨(dú)分類，本文參考文獻(xiàn)9，將黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)的能源消耗視為鋼鐵行業(yè)的能源消耗［9］?！吨袊y(tǒng)計(jì)年鑒》的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2016—2017年間，粗鋼產(chǎn)量逐年增長，與之對應(yīng)的，除2016—2017年能源消耗量有所下降之外，2017—2020年能源消耗量呈逐年遞增的趨勢，說明鋼鐵行業(yè)的節(jié)能工作取得了一定的效果，但針對目前產(chǎn)量的增速而言，效果并不明顯。2016—2020年中國粗鋼產(chǎn)量和能源消耗總量情況如圖1所示。

（二）鋼鐵行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

基于黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)的能源消耗和粗鋼總產(chǎn)量數(shù)據(jù)，沿用相關(guān)研究的碳排放計(jì)算方法，構(gòu)建鋼鐵行業(yè)碳排放算式：

C=I×P（1）

式（1）中，C為碳排放總量，I為噸鋼碳排放量，P為粗鋼總產(chǎn)量。

由此可近似計(jì)算鋼鐵行業(yè)的碳排放量，結(jié)果如圖2所示：（1）2016—2018年中國鋼鐵行業(yè)碳排放量呈上升趨勢，2018—2019年碳排放量呈下降趨勢，2019—2020年略有回升；（2）2016—2018年噸鋼二氧化碳排放量呈上升趨勢，2018—2020年呈下降趨勢；（3）總體來看，我國鋼鐵行業(yè)二氧化碳排放量較大。

根據(jù)《中國環(huán)境報(bào)》2021年公布的相關(guān)數(shù)據(jù)，我國鋼鐵行業(yè)每生產(chǎn)一噸粗鋼需排放約為1.7～1.8噸二氧化碳，根據(jù)2022年世界鋼鐵協(xié)會發(fā)布的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)報(bào)告，2021年國際鋼鐵行業(yè)噸鋼碳排放量約為1.91噸/噸粗鋼，中國鋼鐵行業(yè)噸鋼碳排放量低于國際平均水平。然而這并不意味著鋼鐵行業(yè)減排形勢樂觀，由于我國粗鋼產(chǎn)量長期位居世界第一，因此碳排放總量居高不下，為進(jìn)一步減少碳排放，鋼鐵行業(yè)的低碳減排仍需做出努力。

（三）鋼鐵行業(yè)碳減排面臨的挑戰(zhàn)

1.鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特征是以長流程鋼為主

鋼鐵生產(chǎn)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，目前世界上主要有兩條工藝路線，即長流程和短流程。短流程煉鋼以電力為主要能源，噸鋼碳排放約為0.6噸二氧化碳，長流程鋼的噸鋼碳排放是短流程鋼的3倍多。目前中國鋼鐵行業(yè)以長流程為主，產(chǎn)量占到90%左右，而美國長流程鋼產(chǎn)量占比僅在30%左右，遠(yuǎn)低于中國水平。長流程煉鋼的能源消耗以煤炭為主，噸鋼碳排放約為2.0噸二氧化碳。

2.生產(chǎn)工藝落后導(dǎo)致能源“碳鎖定效應(yīng)”

鋼鐵行業(yè)的碳排放量與生產(chǎn)工藝流程的關(guān)系密不可分。（1）長流程工藝單位碳排放量遠(yuǎn)高于短流程工藝。（2）目前廢鋼應(yīng)用不廣泛，一是我國目前加入廢鋼比僅為20%，二是以廢鋼為原材料的短流程煉鋼占比僅為10.4%。（3）我國鋼鐵行業(yè)集中度低，近幾年，在國家政策的鼓勵支持下，我國前10家鋼鐵企業(yè)粗鋼產(chǎn)量占全國比重由2016年的35.9%提升到2021年的41.5%，但與某些國家相比，仍處于較低水平，推動鋼鐵產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。

3.鋼鐵行業(yè)低碳標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，核心技術(shù)支撐力不足

我國鋼鐵行業(yè)低碳標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，碳減排標(biāo)準(zhǔn)缺失，缺乏指導(dǎo)規(guī)范和制度支撐、現(xiàn)有規(guī)范執(zhí)行不到位、不成熟的治理技術(shù)都制約著鋼鐵行業(yè)脫碳行動的發(fā)展。此外，鋼鐵行業(yè)突破性低碳技術(shù)儲備以及創(chuàng)新動力不足，我國低碳技術(shù)研發(fā)起步晚，關(guān)鍵技術(shù)研究尚處于設(shè)計(jì)研發(fā)探索階段，且受成本較高、技術(shù)制約等因素的影響，推動鋼鐵行業(yè)低碳技術(shù)研究阻力較大。

三、鋼鐵行業(yè)碳減排路徑研究

（一）制度路徑

針對目前鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量居高不下的現(xiàn)狀，需要進(jìn)行以下幾個(gè)方面研究。

首先，要科學(xué)制定鋼鐵行業(yè)總量限制政策，嚴(yán)格控制鋼鐵生產(chǎn)增加量，避免因產(chǎn)能過剩帶來額外的碳排放。一方面要改善鋼鐵性能，延長鋼鐵產(chǎn)品使用壽命，另一方面優(yōu)化進(jìn)出口政策，鼓勵進(jìn)口。

其次，要完善碳排放管理體系和標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算從原材料獲取、生產(chǎn)以及消費(fèi)之后的碳排放總量。目前，許多國家積極推動相關(guān)制度建設(shè)，德國現(xiàn)已制定《氣候保護(hù)法》《可再生資源法》等一系列法律法規(guī)，美國頒布了《清潔空氣法案》《清潔能源安全法案》，英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會推出《產(chǎn)品與服務(wù)生命周期排放評估規(guī)范》［10］，國外的實(shí)踐為我國的政策和法律制度建設(shè)提供了借鑒。

最后，針對目前鋼鐵行業(yè)集中度不高的問題，鋼鐵企業(yè)之間兼并重組是解決該問題的有效手段。通過兼并重組，鋼鐵企業(yè)可以突破發(fā)展瓶頸，行業(yè)集中度也將隨之提高。因此，應(yīng)出臺政策引導(dǎo)鋼鐵企業(yè)兼并重組，盡可能為鋼鐵企業(yè)并購重組清除阻礙。

（二）技術(shù)路徑

針對目前短時(shí)間內(nèi)無法改變的以長流程為主的現(xiàn)狀，可以通過在各個(gè)工藝環(huán)節(jié)采用更加先進(jìn)的技術(shù)方法加以改良，從而在整體上減少碳排放量。鋼鐵生產(chǎn)工藝主要包括鐵前工藝、煉鐵、煉鋼、連鑄和軋鋼等工藝。目前各工藝環(huán)節(jié)可應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)如下表所示。

業(yè)的節(jié)能減排、綠色轉(zhuǎn)型具有重要意義。如圖3所示，2016—2022年，我國廢鋼產(chǎn)量由9075萬噸上升至27530萬噸，2023年產(chǎn)量增加至30595萬噸，因此，鋼鐵企業(yè)可以通過增加廢鋼的使用量降低對鐵礦石的依賴，進(jìn)而減少碳排放。

（三）能源路徑

優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)是低碳減排的一個(gè)重要方面，鋼鐵行業(yè)的能源消耗情況同碳排放量情況息息相關(guān)。目前我國鋼鐵行業(yè)的原材料以鐵礦石為主，此外，廢鋼也是鋼鐵企業(yè)重要的原材料。廢鋼可替代鐵礦石參與鋼鐵生產(chǎn)，且廢鋼是節(jié)能載能的再生資源，充分利用廢鋼資源投入鋼鐵的生產(chǎn)對于我國鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排、綠色轉(zhuǎn)型具有重要意義。如圖3所示，2016—2022年，我國廢鋼產(chǎn)量由9075萬噸上升至27530萬噸，2023年產(chǎn)量增加至30595萬噸，因此，鋼鐵企業(yè)可以通過增加廢鋼的使用量降低對鐵礦石的依賴，進(jìn)而減少碳排放。

鋼鐵行業(yè)還需將目光投向清潔能源。氫能煉鋼、核能煉鋼等先進(jìn)的煉鋼工藝逐漸被應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)生活中，日本和歐盟的相關(guān)實(shí)踐都為我國提供了經(jīng)驗(yàn)，有利于我國系統(tǒng)開展相關(guān)技術(shù)路線的研究，在資金充裕的情況下，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)自發(fā)地嘗試采用清潔能源生產(chǎn)部分產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上一步步擴(kuò)大清潔能源的應(yīng)用范圍，一方面有利于企業(yè)自身的綠色發(fā)展，另一方面為同行業(yè)的低碳發(fā)展提供參考。

四、研究結(jié)論

（1）我國鋼鐵行業(yè)的用能和碳排放情況不容樂觀，鋼鐵產(chǎn)量近五年來一直呈現(xiàn)遞增的趨勢，與之對應(yīng)的能源消耗量也逐年遞增，2016—2020年，盡管出現(xiàn)了噸鋼碳排放量遞減的趨勢，然而，我國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量大、能耗量大、碳排放量高的情況并未改變。

（2）通過對鋼鐵行業(yè)的碳排放量展開分析，可以得出目前鋼鐵行業(yè)巨大的碳排放量與其高產(chǎn)量關(guān)系密切，且由于需求的增加，預(yù)計(jì)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量未來不會減少，居高不下的鋼鐵產(chǎn)量成為鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的第一大阻礙，除此之外，以長流程為主的生產(chǎn)工藝也是造成鋼鐵行業(yè)高碳排放的原因之一。在推動鋼鐵領(lǐng)域節(jié)能減排的過程中，較低的行業(yè)集中度阻礙了脫碳進(jìn)程。

（3）基于目前鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)和碳排放現(xiàn)狀，為應(yīng)對在降低碳排放進(jìn)程中遇到的種種挑戰(zhàn)，本文提出了適用于鋼鐵行業(yè)低碳xHrzV5iyypx/th6aRwWrrQz72zclyE4Ys1vRMoKxvKU=減排工作的制度路徑、技術(shù)路徑和能源路徑，通過充分吸收國外經(jīng)驗(yàn)，加快技術(shù)研發(fā)，推動低碳技術(shù)和清潔能源投入生產(chǎn)生活中，改變鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)模式和用能方式，從根本上解決目前我國鋼鐵行業(yè)碳排放量過多的問題。

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作者簡介：秦雪（1996—），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，碩士研究生，講師，研究方向：電力系統(tǒng)。