钢铁产业发展趋势及碳中和路径研究

2022-01-19郑明月

冶金经济与管理 2022年1期

□ 郑明月

2021年3月10日欧盟议会通过“碳边界调节税”议案，决定自2023年起，对不符合欧盟排放标准的产品在进入欧洲市场时额外收税。美国白宫出台文件，讨论对进口货物实施碳关税的可行性。日本政府宣布已经开始探索美欧日三方协调行动的可能性。通过此举，欧盟、美国等经济体可能筑起新的贸易壁垒，形成碳中和的挤出效应，使发展中国家在国际贸易中处于劣势，错过战略机遇期。碳中和是我国发展的必然选择，研究碳排放的重点领域——钢铁行业——碳中和路径具有深远意义。

一、钢铁产业发展趋势

1.世界钢铁产量进入平台期

整体看，2000—2019年全球粗钢产量规模在波动中增长。2000年世界钢铁产量为8亿吨；2019年为18.69亿吨，增长1.33倍。2020年全球粗钢产量为18.64亿吨，同比下降0.9%。受世界经济复苏缓慢的影响，近年来世界钢铁产量的增长速度明显放慢。2013—2020年，世界钢铁产量的年均增长速度不足1.8%，远低于2000—2018年整个期间的平均增长速度，产量趋于平稳。据世界钢铁协会预计，未来中长期（至2040年）全球钢铁需求年均增长0.9%左右，产量进入平台期。

2.钢铁工业产业集中度提高

进入21世纪以来，为了提高市场竞争力，世界钢铁工业企业合并、收购事件不断发生，产业集中度不断提高。2000年，世界前五大钢铁企业（新日铁、浦项、阿贝德、于齐诺尔和LNM集团）的钢铁产量占世界总产量的13.0%；2020年，世界前五大钢铁公司（中国宝武钢铁集团、安赛乐·米塔尔、河北钢铁集团、沙钢集团、日本制铁株式会社）合计产量超过3.2亿吨，占世界总产量比例为17.2%，世界钢铁工业的产业集中度（CR5）上升了4.2百分点，市场向优势钢铁企业集中的趋势明显。

3.发展重心逐渐向新兴经济体转移

近年来，随着经济的迅速发展、技术水平的不断提高、基础建设的不断提升、世界市场体制的变革及各区域人口结构的不断变化，世界经济活动的重心发生转移，世界钢铁生产的格局发生显著改变，钢铁工业的地域分布自西向东扩散的趋势日益明显[1]。产业重心从发达国家向发展中国家转移，包括中国、印度等在内的新兴经济体在世界钢铁版图中的分量日益提升。2000—2020年，亚洲总的粗钢产量从3.32亿吨增加至13.75亿吨；目前，亚洲占世界钢铁产量的比重为73.76%，同比提高1.75%。与此相应，主要发展中国家和新兴经济体钢铁工业发展迅速，在世界钢铁工业中的地位明显提高，其中最为突出的是中印两国。2001—2020年，中国粗钢产量从1.272亿吨增加到10.53亿吨，占世界钢铁产量的比重从15.0%提升至56.5%，提高了41.5个百分点；印度粗钢产量从2730万吨增加到9960万吨，占世界钢铁总产量的比重从3.2%提高到5.3%，提高了2.1个百分点。

二、我国钢铁行业碳中和任务艰巨

1.我国工业碳排放比例明显高于世界平均水平，钢铁行业碳中和压力凸显

全球碳排放主要来自电力/热力生产业、交通运输业、制造与建筑业，占比分别为42%、25%、18%。2020年，我国钢铁产量占世界总产量的57%，作为能源消耗高密集型行业，钢铁行业是制造业31个门类中碳排放量的大户，占全国碳排放总量的15%左右。钢铁产业低碳转型对实现我国的碳达峰、碳中和目标至关重要。

2.碳中和战略窗口期短，钢铁行业一系列政策陆续出台

从实现碳达峰到完成碳中和，欧盟需要70年，美国需要45年，而我国只有30年的时间，战略窗口期最短[2]。《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案（初稿）》提出，2025年之前钢铁行业实现碳排放达峰；到2030年，钢铁行业碳排放量较峰值降低30%。2020年1月，工信部发布《关于推动钢铁工业高质量发展的指导意见（征求意见稿）》，将中国钢铁工业碳达峰的时间点比国家目标向前推进了5年。行业龙头中国宝武集团则将碳达峰目标提前至2023年。河钢集团决定2022年实现碳达峰，2050年实现碳中和。

3.城镇化率临近高位，钢铁需求将出现结构性调整

发达国家经验表明，城市化率超过70%以后，房地产、基础建设用钢将快速下降，钢材需求由重长材转为重特种钢材（机械装备和精密设备用）。截至2021年上半年，我国人口城镇化率超过63.9%，预计到2035年人口城市化率将超过70%。伴随城镇化逐步饱和，我国的钢铁需求也将出现结构性调整，对企业智慧低碳化转型、产品结构升级、管理模式创新提出了更高要求。

三、钢铁碳中和的五大实施路径

1.绿色布局

一是提高行业集中度。推行“宝武模式”将打造数家亿吨和5000万吨钢铁集团，提升钢铁企业集中度，有利于增加铁矿石集中采购话语权、各钢材品种的定价权，提升国际市场的竞争力，提升钢铁行业盈利水平。

二是严禁新增产能产量。严格执行《钢铁行业产能置换实施办法》，控制粗钢产能不增加，充分认识工信部提出的“粗钢产量同比下降”的重要意义，鼓励钢铁企业实施市场自律，主动压减产量，促进市场供需平衡。

三是推行绿色物流。运输带来的实际污染物排放占钢铁行业污染物总量的30%以上。升级非道路移动机械（车间内运输机械），提高机械排放标准（或直接进行电气化或新能源改造），减少厂内物料倒运距离。严格管理进出厂区运输车辆，尽快实现产区运输车辆电动化、近距离厂外运输电动化和远距离运输车辆非油化（电动汽车或氢燃料电池汽车）。重点推进公转铁、公转水、管道和管状带式输送机等清洁方式运输，减少公路运输。

2.绿色能源

一是推广使用绿色能源。利用太阳能、风能、氢能、地热能、潮汐能和生物能等清洁能源，推广应用非化石能源替代技术、生物质能技术、储能技术等，进一步压缩传统能源电力使用比例。

二是提高余热余能自发电率。在焦化厂推广焦电一体化技术，在炼铁车间推广余热发电技术，提高绿色能源占比。

三是应用数字化、智能化技术。在能源产生（发电）、输送、利用等环节实现数字化智能化控制，减少能源损耗，提高利用效率。

3.绿色流程

一是原燃料结构优化。原料包括烧结矿、球团矿、生矿，以及在特殊情况下用到的辅助熔剂（锰矿、萤石等），燃料包括焦炭、煤粉等喷吹物（欧美国家也使用重油、城市垃圾、塑料及天然气进行喷吹）。燃料的碱金属含量要控制在合理范围，原料的化学成分、机械强度和冶金性能要合理优化，保证高炉冶炼流程顺利、低碳运行。

二是废钢资源回收利用。目前，我国钢铁企业以高炉-转炉长流程生产工艺为主（见图1），2020年，电炉钢产量仅占比10.4%（世界平均水平为30%左右，美国为70%）。扩大再生资源在工业原料中的占比（2020年，我国钢铁积蓄量达114亿吨，废钢产生量为2.6亿吨，预计2030年我国废钢资源产生量将达4亿吨以上），有效减少初次生产过程中的碳排放（生产1 t再生钢，碳排放可降低82%以上），适当布局城市周边钢厂，利用城市矿山，打造循环钢铁生态。到2025年、2030年和2060年努力实现再生钢铁资源冶炼占比分别达到35%、55%和75%左右的水平，逐渐实现产业生态闭环。

图1 钢铁企业长流程、短流程生产工艺对比

4.绿色循环产业生态

一是包括区域能源整合。进行钢厂—电厂—城市区域能源整合工程，共享电能和热能，实现区域低碳排放。实现厂级、分厂级、车间级的三级能源消耗在线、实时监测和控制，实现工艺流程能源精细管理、低碳排放。

二是固废资源化利用。我国钢铁工业每年固体废物产生量达5亿吨（吨钢固废产生量约600 kg）。应该加大对钢铁企业固废产生量的精确计量（行业协会重点统计钢铁固废企业只占1/5），加强固废利用数据统计和精细化管理，完善固废统计标准和技术评价体系，建立固废回收利用数据库和风险防控体系。加大资源综合利用技术、装备和产品标准的制修订工作，促进固废利用新技术的推广应用和技术进步。

三是推动钢化联产。在条件适合的地区推广钢铁-化工联合生产模式[3]，实现钢铁行业转型升级、低碳绿色发展。从高炉、转炉、焦炉尾气中提取分离一氧化碳气体，作为原料生产甲醇、甲酸、乙二醇等化工产品等[4]。