中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳達(dá)峰及低碳轉(zhuǎn)型路徑
發(fā)布時(shí)間：2021-09-08
來源：河北天創(chuàng)管業(yè)有限公司
摘要：2020年中國(guó)宣布將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，二氧化碳排放力爭(zhēng)在2030年前達(dá)峰。鋼鐵工業(yè)作為典型的資源、能源密集型行業(yè)，是率先落實(shí)碳達(dá)峰的重要行業(yè)。本文分析了鋼產(chǎn)量、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排技術(shù)和碳稅等因素對(duì)中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放的影響程度。研究表明，不同的鋼產(chǎn)量達(dá)峰時(shí)間將對(duì)鋼鐵工業(yè)的碳達(dá)峰產(chǎn)生不同影響，技術(shù)和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)因素也將對(duì)中國(guó)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)生重要影響。地方區(qū)域是落實(shí)國(guó)家碳達(dá)峰任務(wù)的責(zé)任主體，對(duì)京津冀及周邊地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)、汾渭平原和兩廣地區(qū)4個(gè)具有不同鋼鐵生產(chǎn)特點(diǎn)的重點(diǎn)區(qū)域碳排放進(jìn)行研究，并分析了區(qū)域達(dá)峰方案。加快調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推廣低碳技術(shù)、改變能源結(jié)構(gòu)、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)間耦合和加強(qiáng)碳資產(chǎn)管理等方面制定鋼鐵工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑，對(duì)實(shí)現(xiàn)中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放早日達(dá)峰和碳中和有重要意義。
關(guān)鍵詞：鋼鐵工業(yè);鋼產(chǎn)量;碳達(dá)峰;低碳轉(zhuǎn)型;重點(diǎn)區(qū)域
2020年，習(xí)近平總書記在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上宣布中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)在2030年前達(dá)峰，努力爭(zhēng)取2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。這充分體現(xiàn)了中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的力度，彰顯了中國(guó)積極應(yīng)對(duì)氣候變化、走綠色低碳發(fā)展道路的堅(jiān)定決心。
鋼鐵工業(yè)是典型的資源、能源密集型行業(yè)，也是實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵性領(lǐng)域。2020年，中國(guó)粗鋼產(chǎn)量突破10億t大關(guān)，達(dá)到10.65億t，占全球粗鋼產(chǎn)量的56.76%。中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放占全國(guó)碳排放總量的15%，在國(guó)內(nèi)所有工業(yè)行業(yè)中位居首位。隨著全國(guó)碳排放權(quán)交易管理辦法的實(shí)施，鋼鐵工業(yè)將面臨巨大任務(wù)和挑戰(zhàn)。綠色低碳是中國(guó)鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵，是提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要引擎。鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展是落實(shí)中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)的主要途徑，也是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要支撐。
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）報(bào)告顯示，要實(shí)現(xiàn)1.5 ℃目標(biāo)，則到2050年全球?qū)⒁獙?shí)現(xiàn)碳中和；而若要實(shí)現(xiàn)2 ℃目標(biāo)則到2070年應(yīng)實(shí)現(xiàn)碳中和。目前發(fā)達(dá)國(guó)家均選擇了2050年作為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，而中國(guó)在尚未達(dá)到碳排放高峰的情況下做出了2060年前達(dá)到碳中和的政治承諾。截至目前，全球已有一百多個(gè)國(guó)家承諾2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，其中歐盟2019年年底發(fā)布了《歐洲綠色新政》并承諾于2050年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2020年6月，美國(guó)眾議院發(fā)布的《氣候危機(jī)行動(dòng)計(jì)劃》報(bào)告也表示要將應(yīng)對(duì)氣候變化作為國(guó)家的首要任務(wù)，要實(shí)現(xiàn)2050年溫室氣體排放比2010年減少88%和CO2凈零排放的目標(biāo)。
中國(guó)始終高度關(guān)注氣候變化問題，堅(jiān)持綠色、循環(huán)、低碳的發(fā)展理念，鋼鐵工業(yè)作為高排放行業(yè)之一，其節(jié)能減排研究工作也得到了國(guó)內(nèi)學(xué)者們的廣泛關(guān)注。袁曉玲等研究了中國(guó)工業(yè)部門碳排放峰值預(yù)測(cè)及減排潛力，指出在低碳情境下各行業(yè)均能在2030年前達(dá)峰，而在高耗能情境下在2040年前后才能達(dá)峰。張琦等采用動(dòng)態(tài)物質(zhì)流分析方法構(gòu)建了鋼需求量和廢鋼回收量預(yù)測(cè)模型，并基于重點(diǎn)節(jié)能減排技術(shù)，分析了中國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排潛力和能效提升途徑。Elzen M D等研究了中國(guó)工業(yè)到2030年的碳排放水平，研究表明，當(dāng)前政策不足以在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，而如果改善政策措施將實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰。李新創(chuàng)等從降低需求、能效提升、創(chuàng)新工藝3個(gè)方面剖析了全球溫控目標(biāo)下中國(guó)鋼鐵工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑。王國(guó)棟、儲(chǔ)滿生從低碳減排角度討論了綠色鋼鐵冶金技術(shù)。這些研究對(duì)中國(guó)鋼鐵工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了理論、技術(shù)支撐，對(duì)碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有重要參考。
當(dāng)前現(xiàn)有的研究工作為鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排做出了卓越貢獻(xiàn)，但是仍然存在一些需要解決的問題。盡管工業(yè)部門對(duì)全球溫室氣體排放影響巨大，但對(duì)工業(yè)部門的碳達(dá)峰給予具體的路徑指導(dǎo)的研究很少，特別是對(duì)鋼鐵工業(yè)如何基于碳達(dá)峰等特定目標(biāo)給予指導(dǎo)的研究更少。因此，本文結(jié)合目前中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)，分析中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳達(dá)峰的路線及趨勢(shì)，提出鋼鐵工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑，為實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展提供重要依據(jù)。
1 鋼鐵工業(yè)碳排放現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)
中國(guó)鋼鐵工業(yè)的典型特點(diǎn)：一是以高爐-轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程為主的生產(chǎn)模式，2020年由該流程生產(chǎn)的粗鋼產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的91.01%（圖1）；二是以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，鋼鐵工業(yè)的能源消耗占全國(guó)能源消耗總量的16%，其中，煤炭占鋼鐵工業(yè)能源消耗比例高達(dá)70%，是碳排放量的主要來源。以鐵礦石為原料生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼每噸排放CO2約2.0 t，其中鐵前工序CO2排放占整個(gè)流程的87%以上（圖2），而以廢鋼為原料的電爐鋼每噸排放CO2約0.35~0.50 t，因此增加廢鋼回收，降低鐵鋼比，能夠大幅降低鋼鐵工業(yè)CO2排放量。面對(duì)氣候變化、碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)給鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來的新壓力，中國(guó)鋼鐵工業(yè)必須要走一條低碳綠色發(fā)展之路。
當(dāng)前，鋼鐵的低碳化生產(chǎn)有兩大方向：一是改變生產(chǎn)方式，推廣以氫冶金為代表的低碳技術(shù)生產(chǎn)工藝；二是改變鋼鐵生產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)，提高廢鋼比，發(fā)揮短流程工藝的低碳綠色優(yōu)勢(shì)。中國(guó)短期內(nèi)不具備大范圍推廣氫冶金的可能性，因此根據(jù)中國(guó)資源條件，應(yīng)盡快改變國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)的原料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)的節(jié)能、低碳、綠色發(fā)展。
2 中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳達(dá)峰路線及趨勢(shì)分析
鋼鐵工業(yè)作為碳排放量最多的行業(yè)之一，其節(jié)能減排問題一直是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問題。目前對(duì)碳排放達(dá)峰問題的研究大都針對(duì)的是中國(guó)整體工業(yè)部門，而針對(duì)鋼鐵工業(yè)碳排放達(dá)峰的研究和報(bào)道較少。特別是中國(guó)政府提出2030年碳排放達(dá)峰的目標(biāo)之后，圍繞中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放的峰值問題展開研究是非常有必要的。作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要支撐產(chǎn)業(yè)和碳排放重點(diǎn)行業(yè)，鋼鐵工業(yè)應(yīng)站在高質(zhì)量發(fā)展的高度，加大應(yīng)對(duì)碳減排共識(shí)的低碳發(fā)展研究，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
2.1 中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳達(dá)峰路線圖
在前期研究中，自下而上地分析了鋼產(chǎn)量、電爐鋼比例、電爐吃鐵水比和節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用等因素對(duì)中國(guó)鋼鐵工業(yè)能源消耗和碳排放的貢獻(xiàn)程度。研究表明，鋼產(chǎn)量是影響碳達(dá)峰的主要因素，節(jié)能減排技術(shù)和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整因素將在不同時(shí)間和區(qū)域?qū)χ袊?guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排產(chǎn)生重要影響。
2.1.1 鋼產(chǎn)量數(shù)據(jù)
諸多學(xué)者就中國(guó)粗鋼產(chǎn)量的達(dá)峰時(shí)間和峰值進(jìn)行了研究，盡管大部分學(xué)者認(rèn)為中國(guó)鋼產(chǎn)量將在2030年前達(dá)到峰值，但針對(duì)具體何時(shí)鋼產(chǎn)量能夠達(dá)峰的科學(xué)性和合理性尚存在比較大的爭(zhēng)議。本文參考兩種鋼產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果，一種是來自某文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)，顯示中國(guó)鋼產(chǎn)量將在2030年后達(dá)峰；另一種數(shù)據(jù)來自本課題組前期的研究，即鋼產(chǎn)量在2020年達(dá)到峰值。引入兩種鋼產(chǎn)量的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)目的是為比較鋼產(chǎn)量因素對(duì)中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳達(dá)峰的影響。
2.1.2 情景設(shè)置及結(jié)果分析
為了更好地分析鋼鐵工業(yè)碳減排潛力及碳達(dá)峰路徑，本文將設(shè)置4個(gè)情景：基準(zhǔn)情景（reference scenario，REF），代表鋼鐵生產(chǎn)的技術(shù)水平和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)保持不變；生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整情景（adjustment of production structure scenario，APS），代表生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整而技術(shù)水平保持不變；能源技術(shù)升級(jí)情景（energy technology upgrading scenario，ETA），代表技術(shù)水平提高而生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不變；綜合情景（integrated scenario，INT），代表生產(chǎn)技術(shù)水平提高且生產(chǎn)結(jié)構(gòu)也調(diào)整情景。
低碳技術(shù)的應(yīng)用是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)碳減排的重要手段，根據(jù)國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的節(jié)能低碳技術(shù)目錄和前人的研究，選取已商業(yè)化的37項(xiàng)技術(shù)作為本文計(jì)算對(duì)象展開。
2.1.3 結(jié)果分析
圖3所示為不同鋼產(chǎn)量達(dá)峰情景下的中國(guó)鋼鐵工業(yè)CO2排放變化趨勢(shì)。若使用2020年鋼產(chǎn)量達(dá)峰的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，REF、ETA、APS、INT這4個(gè)情景的碳排放都呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)并都將在2020年達(dá)到峰值。若使用2030年后鋼產(chǎn)量達(dá)峰的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，REF情景的碳排放將一直呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而ETA、APS、INT其他3個(gè)情景都呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)并將在2025年達(dá)到峰值。通過使用2種不同達(dá)峰時(shí)間的鋼產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到的碳排放結(jié)果存在明顯差異。2種REF情景下，因?yàn)槭褂玫匿摦a(chǎn)量數(shù)據(jù)不同，碳排放的達(dá)峰時(shí)間出現(xiàn)了明顯的差異，鋼產(chǎn)量2030年后達(dá)峰將導(dǎo)致鋼鐵工業(yè)碳排放在2030年后達(dá)峰，而鋼產(chǎn)量2020年達(dá)峰將會(huì)使鋼鐵工業(yè)碳排放在2020年達(dá)峰并且峰值顯著降低，這說明粗鋼產(chǎn)量是影響鋼鐵工業(yè)碳排放的決定性因素。2030年達(dá)峰情景下，ETA、APS、INT這3個(gè)情景在2025年后是呈現(xiàn)下降趨勢(shì)的，這是因?yàn)樵谶@3個(gè)情景中考慮了節(jié)能減排技術(shù)普及和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整等碳減排影響因素，這也說明節(jié)能減排技術(shù)和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)是鋼鐵工業(yè)未來節(jié)能減排發(fā)展的重要影響因素。
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2020年，習(xí)近平總書記在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上宣布中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)在2030年前達(dá)峰，努力爭(zhēng)取2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。這充分體現(xiàn)了中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的力度，彰顯了中國(guó)積極應(yīng)對(duì)氣候變化、走綠色低碳發(fā)展道路的堅(jiān)定決心。
鋼鐵工業(yè)是典型的資源、能源密集型行業(yè)，也是實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵性領(lǐng)域。2020年，中國(guó)粗鋼產(chǎn)量突破10億t大關(guān)，達(dá)到10.65億t，占全球粗鋼產(chǎn)量的56.76%。中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放占全國(guó)碳排放總量的15%，在國(guó)內(nèi)所有工業(yè)行業(yè)中位居首位。隨著全國(guó)碳排放權(quán)交易管理辦法的實(shí)施，鋼鐵工業(yè)將面臨巨大任務(wù)和挑戰(zhàn)。綠色低碳是中國(guó)鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵，是提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要引擎。鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展是落實(shí)中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)的主要途徑，也是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要支撐。
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）報(bào)告顯示，要實(shí)現(xiàn)1.5 ℃目標(biāo)，則到2050年全球?qū)⒁獙?shí)現(xiàn)碳中和；而若要實(shí)現(xiàn)2 ℃目標(biāo)則到2070年應(yīng)實(shí)現(xiàn)碳中和。目前發(fā)達(dá)國(guó)家均選擇了2050年作為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，而中國(guó)在尚未達(dá)到碳排放高峰的情況下做出了2060年前達(dá)到碳中和的政治承諾。截至目前，全球已有一百多個(gè)國(guó)家承諾2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，其中歐盟2019年年底發(fā)布了《歐洲綠色新政》并承諾于2050年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2020年6月，美國(guó)眾議院發(fā)布的《氣候危機(jī)行動(dòng)計(jì)劃》報(bào)告也表示要將應(yīng)對(duì)氣候變化作為國(guó)家的首要任務(wù)，要實(shí)現(xiàn)2050年溫室氣體排放比2010年減少88%和CO2凈零排放的目標(biāo)。
中國(guó)始終高度關(guān)注氣候變化問題，堅(jiān)持綠色、循環(huán)、低碳的發(fā)展理念，鋼鐵工業(yè)作為高排放行業(yè)之一，其節(jié)能減排研究工作也得到了國(guó)內(nèi)學(xué)者們的廣泛關(guān)注。袁曉玲等研究了中國(guó)工業(yè)部門碳排放峰值預(yù)測(cè)及減排潛力，指出在低碳情境下各行業(yè)均能在2030年前達(dá)峰，而在高耗能情境下在2040年前后才能達(dá)峰。張琦等采用動(dòng)態(tài)物質(zhì)流分析方法構(gòu)建了鋼需求量和廢鋼回收量預(yù)測(cè)模型，并基于重點(diǎn)節(jié)能減排技術(shù)，分析了中國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排潛力和能效提升途徑。Elzen M D等研究了中國(guó)工業(yè)到2030年的碳排放水平，研究表明，當(dāng)前政策不足以在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，而如果改善政策措施將實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰。李新創(chuàng)等從降低需求、能效提升、創(chuàng)新工藝3個(gè)方面剖析了全球溫控目標(biāo)下中國(guó)鋼鐵工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑。王國(guó)棟、儲(chǔ)滿生從低碳減排角度討論了綠色鋼鐵冶金技術(shù)。這些研究對(duì)中國(guó)鋼鐵工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了理論、技術(shù)支撐，對(duì)碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有重要參考。
當(dāng)前現(xiàn)有的研究工作為鋼鐵工業(yè)的節(jié)能減排做出了卓越貢獻(xiàn)，但是仍然存在一些需要解決的問題。盡管工業(yè)部門對(duì)全球溫室氣體排放影響巨大，但對(duì)工業(yè)部門的碳達(dá)峰給予具體的路徑指導(dǎo)的研究很少，特別是對(duì)鋼鐵工業(yè)如何基于碳達(dá)峰等特定目標(biāo)給予指導(dǎo)的研究更少。因此，本文結(jié)合目前中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)，分析中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳達(dá)峰的路線及趨勢(shì)，提出鋼鐵工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑，為實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展提供重要依據(jù)。
1 鋼鐵工業(yè)碳排放現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)
中國(guó)鋼鐵工業(yè)的典型特點(diǎn)：一是以高爐-轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程為主的生產(chǎn)模式，2020年由該流程生產(chǎn)的粗鋼產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的91.01%（圖1）；二是以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，鋼鐵工業(yè)的能源消耗占全國(guó)能源消耗總量的16%，其中，煤炭占鋼鐵工業(yè)能源消耗比例高達(dá)70%，是碳排放量的主要來源。以鐵礦石為原料生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼每噸排放CO2約2.0 t，其中鐵前工序CO2排放占整個(gè)流程的87%以上（圖2），而以廢鋼為原料的電爐鋼每噸排放CO2約0.35~0.50 t，因此增加廢鋼回收，降低鐵鋼比，能夠大幅降低鋼鐵工業(yè)CO2排放量。面對(duì)氣候變化、碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)給鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來的新壓力，中國(guó)鋼鐵工業(yè)必須要走一條低碳綠色發(fā)展之路。
當(dāng)前，鋼鐵的低碳化生產(chǎn)有兩大方向：一是改變生產(chǎn)方式，推廣以氫冶金為代表的低碳技術(shù)生產(chǎn)工藝；二是改變鋼鐵生產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)，提高廢鋼比，發(fā)揮短流程工藝的低碳綠色優(yōu)勢(shì)。中國(guó)短期內(nèi)不具備大范圍推廣氫冶金的可能性，因此根據(jù)中國(guó)資源條件，應(yīng)盡快改變國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)的原料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)的節(jié)能、低碳、綠色發(fā)展。
2 中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳達(dá)峰路線及趨勢(shì)分析
鋼鐵工業(yè)作為碳排放量最多的行業(yè)之一，其節(jié)能減排問題一直是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問題。目前對(duì)碳排放達(dá)峰問題的研究大都針對(duì)的是中國(guó)整體工業(yè)部門，而針對(duì)鋼鐵工業(yè)碳排放達(dá)峰的研究和報(bào)道較少。特別是中國(guó)政府提出2030年碳排放達(dá)峰的目標(biāo)之后，圍繞中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放的峰值問題展開研究是非常有必要的。作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要支撐產(chǎn)業(yè)和碳排放重點(diǎn)行業(yè)，鋼鐵工業(yè)應(yīng)站在高質(zhì)量發(fā)展的高度，加大應(yīng)對(duì)碳減排共識(shí)的低碳發(fā)展研究，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
2.1 中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳達(dá)峰路線圖
在前期研究中，自下而上地分析了鋼產(chǎn)量、電爐鋼比例、電爐吃鐵水比和節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用等因素對(duì)中國(guó)鋼鐵工業(yè)能源消耗和碳排放的貢獻(xiàn)程度。研究表明，鋼產(chǎn)量是影響碳達(dá)峰的主要因素，節(jié)能減排技術(shù)和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整因素將在不同時(shí)間和區(qū)域?qū)χ袊?guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排產(chǎn)生重要影響。
2.1.1 鋼產(chǎn)量數(shù)據(jù)
諸多學(xué)者就中國(guó)粗鋼產(chǎn)量的達(dá)峰時(shí)間和峰值進(jìn)行了研究，盡管大部分學(xué)者認(rèn)為中國(guó)鋼產(chǎn)量將在2030年前達(dá)到峰值，但針對(duì)具體何時(shí)鋼產(chǎn)量能夠達(dá)峰的科學(xué)性和合理性尚存在比較大的爭(zhēng)議。本文參考兩種鋼產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果，一種是來自某文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)，顯示中國(guó)鋼產(chǎn)量將在2030年后達(dá)峰；另一種數(shù)據(jù)來自本課題組前期的研究，即鋼產(chǎn)量在2020年達(dá)到峰值。引入兩種鋼產(chǎn)量的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)目的是為比較鋼產(chǎn)量因素對(duì)中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳達(dá)峰的影響。
2.1.2 情景設(shè)置及結(jié)果分析
為了更好地分析鋼鐵工業(yè)碳減排潛力及碳達(dá)峰路徑，本文將設(shè)置4個(gè)情景：基準(zhǔn)情景（reference scenario，REF），代表鋼鐵生產(chǎn)的技術(shù)水平和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)保持不變；生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整情景（adjustment of production structure scenario，APS），代表生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整而技術(shù)水平保持不變；能源技術(shù)升級(jí)情景（energy technology upgrading scenario，ETA），代表技術(shù)水平提高而生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不變；綜合情景（integrated scenario，INT），代表生產(chǎn)技術(shù)水平提高且生產(chǎn)結(jié)構(gòu)也調(diào)整情景。
低碳技術(shù)的應(yīng)用是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)碳減排的重要手段，根據(jù)國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的節(jié)能低碳技術(shù)目錄和前人的研究，選取已商業(yè)化的37項(xiàng)技術(shù)作為本文計(jì)算對(duì)象展開。
2.1.3 結(jié)果分析
圖3所示為不同鋼產(chǎn)量達(dá)峰情景下的中國(guó)鋼鐵工業(yè)CO2排放變化趨勢(shì)。若使用2020年鋼產(chǎn)量達(dá)峰的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，REF、ETA、APS、INT這4個(gè)情景的碳排放都呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)并都將在2020年達(dá)到峰值。若使用2030年后鋼產(chǎn)量達(dá)峰的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，REF情景的碳排放將一直呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而ETA、APS、INT其他3個(gè)情景都呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)并將在2025年達(dá)到峰值。通過使用2種不同達(dá)峰時(shí)間的鋼產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到的碳排放結(jié)果存在明顯差異。2種REF情景下，因?yàn)槭褂玫匿摦a(chǎn)量數(shù)據(jù)不同，碳排放的達(dá)峰時(shí)間出現(xiàn)了明顯的差異，鋼產(chǎn)量2030年后達(dá)峰將導(dǎo)致鋼鐵工業(yè)碳排放在2030年后達(dá)峰，而鋼產(chǎn)量2020年達(dá)峰將會(huì)使鋼鐵工業(yè)碳排放在2020年達(dá)峰并且峰值顯著降低，這說明粗鋼產(chǎn)量是影響鋼鐵工業(yè)碳排放的決定性因素。2030年達(dá)峰情景下，ETA、APS、INT這3個(gè)情景在2025年后是呈現(xiàn)下降趨勢(shì)的，這是因?yàn)樵谶@3個(gè)情景中考慮了節(jié)能減排技術(shù)普及和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整等碳減排影響因素，這也說明節(jié)能減排技術(shù)和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)是鋼鐵工業(yè)未來節(jié)能減排發(fā)展的重要影響因素。
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