范鐵軍：從“節(jié)能”到“用能” 雙碳目標(biāo)下鋼鐵能源轉(zhuǎn)型變革之路

2022年7月26日，由中國(guó)金屬學(xué)會(huì)、全聯(lián)冶金商會(huì)、冶金工業(yè)出版社、建龍集團(tuán)聯(lián)合組織的“綠色制造節(jié)能減排降碳”系列講座成功召開(kāi)。冶金工業(yè)規(guī)劃研究院院長(zhǎng)范鐵軍受邀，在本次講座中作主題報(bào)告《從“節(jié)能”到“用能” 雙碳目標(biāo)下鋼鐵能源轉(zhuǎn)型變革之路》。

 

1、中國(guó)鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀

 

現(xiàn)階段，我國(guó)鋼鐵工業(yè)已經(jīng)處于加快重組、強(qiáng)化環(huán)保、低碳發(fā)展三期疊加的歷史階段，正在向高質(zhì)量低碳階段演進(jìn)。

 

近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)能源消費(fèi)比重緩慢下降。從鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域來(lái)看，噸鋼綜合能耗逐步下降，主要生產(chǎn)工序能耗達(dá)標(biāo)率逐步提高，二次能源利用水平也在不斷提高。中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)公布數(shù)據(jù)顯示，2021年全國(guó)重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗為549.24千克標(biāo)準(zhǔn)煤，較2020年下降0.11%，較2015年下降4%。但由于環(huán)保等原因，與2020年相比，2021年我國(guó)鋼鐵工業(yè)部分工序能耗略有上升。

 

2、相關(guān)節(jié)能降碳政策及展望

 

為應(yīng)對(duì)能源供需矛盾、生態(tài)文明建設(shè)、經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展帶來(lái)的挑戰(zhàn)，我國(guó)始終堅(jiān)持能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。站在新的歷史方位，面對(duì)日益復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)和日益嚴(yán)峻的氣候變化挑戰(zhàn)，緊密圍繞國(guó)家提出的碳達(dá)峰、碳中和重大戰(zhàn)略目標(biāo)，黨中央、國(guó)務(wù)院及各部委陸續(xù)出臺(tái)一系列政策舉措，均對(duì)能源轉(zhuǎn)型和節(jié)能降碳提出了新的要求。

 

結(jié)合國(guó)家政策要求以及近年國(guó)內(nèi)能源總量和能源結(jié)構(gòu)變化，預(yù)計(jì)2030年前，我國(guó)非化石能源消費(fèi)占比將由15.9%增加至25%；2030年后，我國(guó)能源消費(fèi)總量將逐步穩(wěn)定，非化石能源消費(fèi)占比快速上升，能源供給率也將逐步增加。

 

3、我國(guó)鋼鐵能源轉(zhuǎn)型歷程

 

鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是能源消耗大戶。我國(guó)鋼鐵工業(yè)能源轉(zhuǎn)型歷程按照時(shí)間和能源種類兩個(gè)維度，大致分為如下四個(gè)階段：

 

一次能源“使用”階段——節(jié)約優(yōu)先。一次能源“使用”階段從“五五”開(kāi)始。在此期間，我國(guó)鋼鐵工業(yè)能源使用相對(duì)粗放，甚至在一定時(shí)間段重油曾被廣泛用作高爐噴吹燃料，加熱爐、鐵礦石燒結(jié)和鐵礦石球團(tuán)法的點(diǎn)火、焙燒等。

 

二次能源“利用”階段——提高效率。從“十五”開(kāi)始進(jìn)入二次能源“利用”階段。在此期間，節(jié)能技術(shù)進(jìn)步取得快速發(fā)展，大量先進(jìn)成熟技術(shù)在我國(guó)鋼鐵工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。但鋼鐵二次能源利用仍存在一些尚未解決的問(wèn)題，包括余熱余能回收效率低、能源介質(zhì)距離輸送長(zhǎng)、煤氣及蒸汽存在階段性不平衡及耦合利用方面仍有提升潛力、部分耗能設(shè)備介質(zhì)使用溫度和能級(jí)不匹配、熔融鋼渣余熱等中低溫余熱尚未利用等。

 

新舊能源“混用”階段——協(xié)調(diào)互補(bǔ)。碳中和戰(zhàn)略要求大力發(fā)展可再生能源，但我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)不會(huì)改變，鋼鐵工業(yè)進(jìn)入新舊能源“混用”階段。在此期間，需要統(tǒng)籌化石能源與可再生能源協(xié)調(diào)互補(bǔ)，以儲(chǔ)能系統(tǒng)為支撐逐步加強(qiáng)新能源的應(yīng)用和消納；需要利用鋼鐵二次能源可調(diào)節(jié)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，以儲(chǔ)能系統(tǒng)為重要橋梁，與可再生能源構(gòu)建多能互補(bǔ)與儲(chǔ)能相結(jié)合的能源體系，并探索可再生能源與副產(chǎn)煤氣、余熱余壓自發(fā)電機(jī)組相銜接的智慧電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)清潔低碳化。

 

未來(lái)能源“通用”階段——聯(lián)通共享。伴隨電力的逐步“綠化”，我國(guó)鋼鐵工業(yè)將持續(xù)推進(jìn)電氣化，大幅提高電能應(yīng)用比例，加快推廣以電代煤、以電代油、以電代氣。但是，盡管電能替代會(huì)在鋼鐵工業(yè)脫碳進(jìn)程中發(fā)揮重要作用，仍有80%左右來(lái)源于原料與生產(chǎn)高品位熱能的碳排放無(wú)法通過(guò)電能替代實(shí)現(xiàn)脫碳，而氫能是解決這一問(wèn)題的有效途徑。因此，構(gòu)建以“綠電+綠氫”為核心的能源系統(tǒng)，擺脫對(duì)化石能源的依賴，從源頭上解決碳排放問(wèn)題，才是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳甚至“零碳”排放的最佳途徑。同時(shí)，還需依靠“互聯(lián)網(wǎng)+”加快能源數(shù)字化、智能化升級(jí)，提高能源系統(tǒng)靈活感知及高效運(yùn)行能力，最終實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)聯(lián)通共享。

 

4、結(jié)論建議

 

當(dāng)前，我國(guó)鋼鐵工業(yè)正在由二次能源“利用”階段走向新舊能源“混用”階段。在這個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型期，在立足以煤為主的基本國(guó)情基礎(chǔ)上，我國(guó)鋼鐵工業(yè)應(yīng)統(tǒng)籌推進(jìn)化石能源與非化石能源協(xié)調(diào)互補(bǔ)，依托儲(chǔ)能系統(tǒng)橋梁，著力構(gòu)建多能互補(bǔ)與儲(chǔ)能相結(jié)合的能源體系。

 

對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，每家企業(yè)的生產(chǎn)方式、裝備水平、流程結(jié)構(gòu)、地域能源供應(yīng)條件均有所差異，發(fā)展階段也不盡相同。因此，建議鋼鐵企業(yè)正確認(rèn)識(shí)和把握雙碳進(jìn)程中能源轉(zhuǎn)型的重要性，客觀評(píng)估能效水平并制定措施以達(dá)到國(guó)家政策要求，為企業(yè)爭(zhēng)取更大的發(fā)展空間以應(yīng)對(duì)能耗雙控的不利影響，提前布局氫能等未來(lái)能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型高質(zhì)量發(fā)展。