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星空体育app下载:山西:中国钢铁行业转型的缩影

发布时间:2024-04-16 12:33:02 来源:星空体育网站入口 作者:星空体育
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  想要既能消除中国钢铁行业的排放,又能维护其从业人员的社会经济福祉,将是一项复杂的平衡工作。图片来源:Alamy

  2020年9月,中国宣布“双碳”目标(2030年前碳达峰,2060年前碳中和,又称“3060”目标)。为了如期实现该目标,各个行业均竭力探索并实践低碳转型路径。其中,钢铁行业消耗的煤炭约占全国的20%,排放的二氧化碳占全国碳排放量15%左右,是制造业中碳排放量最大的行业,也是中国低碳转型工作的关键。

  焦化行业是中国钢铁产业链最重要的上游产业之一,其主要产品焦炭(煤经过高温干馏而成,主要成为是固定碳)是长流程高炉冶炼中必不可少的燃料和还原剂,因此,钢铁和焦化经常被放在一起纳入产业政策。

  山西省是中国焦炭产量第一、钢铁产量第五大省。 2020年,山西焦化行业的煤炭消费量占全省总量的35.6%,碳排放量占全省总量的8.2%,其低碳转型面临的挑战是中国高碳产业转型艰难的一个缩影。这些挑战并非只是技术迭代而已,还是经济和产业结构的调整。山西省内尤其是将焦化及钢铁产业作为经济支柱的地区该如何在保持经济发展和就业的同时进行低碳转型,其探索与做法可能更具代表性和可研究性。

  中国钢铁行业的最大特点是长流程炼钢,产量达到90%以上。根据落基山研究所(Rocky Mountain Institute)2021年的报告,全球长流程炼钢产量的占比仅为73%,美国更是只有30%左右。欧美发达国家主要是短流程炼钢。对比之下,中国的钢铁产业碳排放量高出很多。

  作为产煤大省,山西的焦化行业自有优势,其长流程钢占比更是超过95%。山西省煤炭产量持续增长,2022年煤炭超过13亿吨,焦炭产量9799.7 万吨,占全国焦炭产量的 20.7%,焦炭产量和净外调量均位居全国首位。钢铁行业作为焦炭下游最大消耗行业,产量及碳排放也同样只增不减。

  安徽一家焦化厂堆放的焦炭。焦炭是在不燃烧煤炭的情况下通过加热制成的,它被用作炼钢炉的燃料,因为每公斤焦炭比原煤产生更多的热量,而且烟雾更少。图片来源:Guangxi An / Alamy

  一方面,从本地政策层面,逐步支持低碳。比如,山西省“十四五”规划强调,“做强、做优、做绿焦化和钢铁传统千亿级产业”;2022年2月提出钢铁企业改造提升行动计划,投资761.4亿元进行节能改造、超低排放等项目建设;同年6月,又提出《关于推动焦化行业高质量发展的意见》,旨在2025年整个行业总量和能耗强度较2020年实现“双下降”;2023年结束之前,全省4.3米以下炼焦高炉全部淘汰。除此以外,2023年初山西省发布了自己的“碳达峰行动方案”,其中最重要措施就包括鼓励钢焦化联产,探索氢冶金,特别强调推进绿色低碳转型提升资源保障能力建设,即相关资产的优化和置换。

  另一方面,利用现有优势探索某些新兴能源类型,如氢能。山西要继续在焦炭和钢铁领域发展,战略布局还是需要围绕能源展开,那么最重要的突破口除了多能互补耦合就是氢能。山西从2019年就开展尝试探索。由于焦化产业中焦炉煤气有一半以上富含氢气,通过提纯就可以得到高纯氢,但必须注意此类氢气并非国际鼓励通行的绿氢,而是灰氢。

  我经常强调一点:转型发展需要一步步来,有总比彻底没有强,需要让这个产业先有转型窗口期,再一步步推动从灰到蓝再到绿的进程。如果最开始就要求必须绿色,很大可能这些产业根本没有转型空间。在此基础上,2022年山西发布了《山西省氢能产业中长期规划》,旨在到2035年努力成为全国氢源供应基地,这个进程能够帮助很多地区获得转型空间。

  除太原钢铁以外,山西省的主要钢铁企业分布在长治、临汾和运城北部等地。这些地区属于中国地理范畴的“汾渭平原”,最大特点就是空气流通不畅,秋冬季污染空气容易集聚。对于此类地区,环保与能源转型压力巨大,到了秋冬采暖季更加如此,企业受困于排放超标动辄停产。但由于当地经济结构以煤炭相关的重工业为主,并不能彻底一关了之解决问题,探索经济性与环保性兼顾的合适转型方式是必然选择。

  钢铁行业的转型比较常见的方式主要侧重于过程降碳,传统工艺升级改造,打造全流程数智化,但还有一种比较吸引人,叫做“源头去煤”,即投资可再生发电,通过产生绿电开展氢冶金项目达到减碳目标。

  2021年10月,一列氢燃料货运列车将煤炭从内蒙古白音华煤矿运往渤海锦州港,这是“新能源机车”试运行的一部分。图片来源:Alamy

  晋南钢铁作为临汾地区最大的一家民营钢铁企业,切实通过煤焦氢铁联营转型,探索出了一些可行的经验。其主要做法就是在下设的焦化厂中将氢气分离提纯作为原料生产成为化学产品的同时,还设置更多氢能用途。

  一个途径是氢冶金。除了氢基竖炉直接还原铁之外,这项技术目前国内仍处于规模化应用前期。晋南钢铁应用高炉富氢吹喷的一种氢冶金技术。该企业内部测算,使用这种技术,一年可以减少焦炭消耗7.7万吨,减少二氧化碳排放24万吨。

  另外一个途径就是设置加氢站,工业园区内大规模配置氢燃料重卡,通过自有加氢系统形成完整的零碳闭环物流平台。目前,晋南钢铁已经实际运营超过300辆氢燃料重卡。在此基础上,企业进一步规划了1300兆瓦光伏“新能源+储能”项目,成为山西省政府批准规模最大的单体光伏发电项目。一期300兆瓦光伏项目已于2023年1月并网发电,旨在逐步实现氢能源从灰到绿的转变。

  从全国来看,过去3年,钢产量连续突破10亿吨,虽然2021年和2022年略有下降,但下降幅度很小。而为了实现“双碳”目标,中国钢铁行业计划在2030年相较于2020年整体产量下降8.1%,2050年相较于2030年再降低38.3%以上。但由于中国炼钢高炉还处于“青春期”,平均还有13年左右的生命周期,强行转型会引发大面积资产搁浅风险。

  坦率而言,单纯的技术转型并非难事。不过,要结合当地实际的发展情况,摸索一条能够兼顾社会经济稳定,并确保高碳能源和相关行业有效转型的稳妥兼容之道,是摆在包括政府、企事业单位乃至普通民众面前的复杂难题。

  事实上,早在“3060”目标颁布前,基于日趋严峻的环保要求,钢铁及上游焦化行业就已经意识到自身问题,开始逐步削减空气污染排放和碳排放。“3060”目标后正式开展了一系列规模化转型行动,试图为资源型地区减碳转型做出积极贡献。但是,能源转型并非一蹴而就的激烈,而是逐步渐进探索发展的变革。借助氢能作为钢铁行业转型载体并非单纯或意外的尝试,而是带有工业技术色彩的竞争。

  寇静娜,太原理工大学副教授,主要研究方向为能源转型和可再生能源治理,承担多项钢铁行业低碳发展与转型研究项目。

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