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中国的低碳钢之路

中国的绿色转型政策具有一致性,并依赖于强大的经济潜力

如今,中国钢铁产量占全球钢铁产量的55%,温室气体排放量占全球钢铁行业的60%以上。因此,中国脱碳目标的成功与否直接相关。目前,中国每生产1吨成品轧制钢材会产生2.33吨二氧化碳排放,而全球平均水平为1.92吨。因此,中国脱碳潜力巨大。作为北京气候政策的一部分,这一潜力正在逐步显现。中国的目标是在2020年实现一系列雄心勃勃的目标,因此脱碳成效将在很大程度上取决于今年的成果。

绿色政府政策

2020年,中国政府出台了“1+N”国家减排方案,旨在到2060年实现二氧化碳零排放。作为该战略的一部分,中国全国温室气体排放交易体系(ETS CH)自2021年7月起正式运行。目前,该体系覆盖了中国经济约35%的二氧化碳排放,其中约35%来自能源部门。

截至目前,已有2162家电力公司参与ETS CH,占所有市场参与者的99.5%。2022年至2024年,配额交易总量达到6.34亿吨,累计市场价值达60.6亿美元。其中,仅2024年就交易了1.88亿吨,价值25.2亿美元。

今年3月,中国生态环境部宣布,碳排放交易体系(ETS)扩容的准备工作已经完成。生态环境部代表刘世哲表示,2025-2026年,全国温室气体配额市场将新增八个行业,其中包括占中国二氧化碳排放量17%的钢铁行业。

与之前的能源行业一样,排放配额最初将免费分配给企业。未来,配额总量将会减少,这将导致排放价格上涨。目前,能源企业排放配额成本为每吨二氧化碳12.5美元。2022年,交易价格将降至每吨7.4美元。引入收费的二氧化碳排放制度,并考虑到排放价格的逐步上涨,将成为中国钢铁行业脱碳的重要动力。

在其他国家监管手段中,中国国家发展和改革委员会于2024年7月批准的《钢铁行业节能减排专项行动计划》概述了一些值得注意的措施。

众所周知,中国政府出于环保原因,特别是为了治理雾霾,会定期限制钢铁产能利用率。根据国家发改委的决定,这不适用于已达到一级排放标准的钢铁企业。

政府机构被赋予权力限制甚至完全禁止高能耗钢铁产品的出口,而低能耗钢铁产品则受到优先考虑。

禁止地方颁发不符合煤炭消费削减和替代、区域削减和全面控制排放要求的新建钢铁厂建设许可证。

此外,还将对环境绩效达到C级和D级的钢铁企业提高电价。通过这些机制,国家发改委计划到2025年底实现以下目标:

  • 与2023年相比,高炉转炉厂每生产一吨生铁和钢材的电力消耗减少1%;

  • 电炉炼钢吨钢耗电量降低2%;

  • 与2023年相比,煤炭消耗量减少2000万吨,二氧化碳排放量减少5300万吨;

值得注意的是,早在2024年,当局就未批准任何一个新的高炉-转炉(BF-BOF)项目。据能源与清洁空气研究中心称,仅颁发了建设总产能为每年720万吨的电弧炉(EAF)工厂的许可证。


图片——中国走向低碳钢之路


因此,中国政府正在持续推动本土钢铁企业走向绿色转型。这首先包括引进节能技术、数字化转型,以及放弃低品位铁矿石,转而选择高品位铁矿石。

这些都是亟需的改变。中期来看,他们计划通过转向基于再生电弧炉废钢的生产方式来减少碳排放。

“捷径”

中国的电弧炉炼钢被称为“短路线”。目前,它可以说是中国钢铁行业的一个利基行业。同时,电弧炉的利用率低于高炉-转炉。因此,电弧炉炼钢对中国钢铁产量的贡献甚至小于其名义产能占比。


图片——中国走向低碳钢之路


与此同时,根据气候变化智库E3G的计算,如果将电弧炉废钢产量占钢铁总产量的比例提高到56%,到2050年,中国可比2020年减少39%的排放量。正因如此,该领域才如此重要。然而,在沿着“捷径”前进的过程中,中国钢铁行业面临着一个非常严峻的障碍。

最初,当局设定的目标是到2025年电弧炉对总产量的贡献率达到20%,即比2023年翻一番。这不仅要求所有现有的电炉炼钢厂满负荷运转,还需要建设新的电炉炼钢厂。

目前,中国正在建设总产能为4800万吨的电弧炉。与此同时,还有2100万吨产能的低效电弧炉将被关闭。这意味着实际新增产能将为2700万吨,不足以满足今年2亿吨电炉钢的产量要求。因此,国家发改委已将2025年电弧炉钢产量目标下调至占钢铁总产量的15%。要实现这一目标,需要生产1.43亿至1.5亿吨电炉钢。这与现有产能相当。

由此可见,中国电炉冶金的发展速度落后于先前设定的参数。其原因在于用作电炉炼钢原料的废钢短缺。2024年,中国废钢消费量将达到2.14亿吨。然而,其中只有30%用于电炉钢生产。因为其中很大一部分废钢与生铁一起被输送至转炉炼钢。

当局认为,到2025年将废料采购量增加到3亿吨是摆脱困境的出路。推动这一举措的因素是国家为新车和家用电器消费者提供的补贴计划。一方面,这增加了折旧废料的数量。另一方面,也加重了机械制造厂的负荷。这些工厂的生产废料是废料收集的主要来源。

此外,今年6月,中国钢铁工业协会(CISA)提议政府将废钢列入“至关重要的材料”名单。这意味着限制或完全禁止废钢出口。

但即使采取这些措施,也无法为完全过渡到以稀土电弧炉废钢为基础的生产方式提供资源基础。尽管中国拥有强大的机械制造能力,并且具备进口废钢的可能性,但中国钢铁行业实力更为雄厚。因此,只有借助氢能技术,中国最终的脱碳目标才有可能实现。

氢势

中国在工业氢气应用方面遥遥领先。根据国家能源局的数据,2024年氢气产量增长3.5%,达到3630万吨。然而,其中大部分是基于SMR和ATR技术的所谓“灰氢”和“蓝氢”,这些产品并非环保产品。绿氢在其中的占比微不足道。

尽管如此,中国还是取得了一些进展。2024年,中国将新增35个绿色氢气生产项目,总产能达4.8万吨。因此,绿色氢能产业的潜力达到每年12.5万吨,占全球产能的50%。

相比之下,欧洲最大的绿色氢气生产工厂由德国巴斯夫集团拥有,其电解产能为54兆瓦。中国最大的工厂——中石化新疆库车绿色工厂的产能为260兆瓦。

2020年,国家发改委批准了《氢能发展中长期规划(2021-2035)》。根据该文件,到2025年,全国绿色氢气产量应达到10万至20万吨/年?;谎灾?,氢能产业发展正在按计划进行,目标正在实现。与此同时,目前氢气在钢铁行业的应用非常有限。


图片——中国走向低碳钢之路


在已投产的项目中,值得一提的是位于张家口地区的河钢集团工厂,该工厂使用氢气作为铁还原剂生产直接还原铁。该工厂年产能为60万吨,并计划扩建至120万吨。据意大利设备供应商达涅利公司称,该项目是世界上最环保的直接还原铁生产设施,每吨产品的二氧化碳排放量为0.25吨。

河钢计划利用电弧炉生产的绿色钢材,采用氢基直接还原铁 (H? DRI),生产高达150万吨的汽车板。河钢还计划在该工厂测试碳捕获、封存和利用 (CCUS) 技术。初步估计,每生产1吨直接还原铁,将捕获0.125吨二氧化碳。

同样值得注意的是广东省宝钢湛江钢铁公司年产100万吨的H2 DRI工厂。

与此同时,国家能源局注意到绿色氢能需求存在问题。因此,到2024年底,计划建设的600多个绿色氢能生产项目中,只有90个已经完工,另有80个正在建设中。原因是这种产品的价格仍然过高。

根据国家能源局的数据,2024年中国绿色氢气的生产成本为每公斤3.85美元,比上年下降了15.6%。终端消费者的价格也下降了13.7%,至每公斤6.69美元。如此大幅的涨幅(几乎是上年两倍)是由于运输成本高昂。尽管大多数氢气工厂都位于中国东北地区,也就是主要的钢铁产能集中地,但价格仍然上涨。

换句话说,中国现在的问题并非降低绿色氢气生产本身的成本,而是需要更便宜的运输解决方案。相比之下,标普全球商品指数显示,美国氢气价格为每公斤5.2美元,欧盟为每公斤6.94美元。而全球效率情报数据显示,在当前情况下,中国钢铁的绿色溢价超过每吨225美元。这太高了,大约相当于传统高炉转炉炼钢价格的50%。

例如,在造船业,一艘排水量4万吨的散货船需要约13200吨钢材。如果采用低碳版,这意味着每艘船将额外增加300万美元。其平均成本超过3000万美元,即利润率将达到10%。这对买家来说非常明显。

在住宅建筑领域,以平均每平方米50公斤钢材消耗量计算,一套面积为50平方米的标准两居室公寓的加价幅度仅为563美元。以重庆目前此类公寓的平均价格7万美元计算,加价幅度不到1%。因此,即使在当前的市场环境下,采用稀土电弧炉废钢技术生产的长材也具有良好的销售前景。

加上优化

在评估中国钢铁行业减少二氧化碳排放的潜力时,值得回顾一下国家发改委今年3月的声明。当时,发改委在致全国人民代表大会的一份报告中表示,将“坚决通过减产来推动钢铁行业结构调整”。

减排规模尚未确定,但业内人士估计约为每年5000万吨。重组计划的具体实施时间也尚未公布——是在本轮五年规划结束前(即今年年底),还是在下一个五年规划结束前(即2030年)。

尽管如此,鉴于这一论点已被纳入中国最高经济决策机构发布的官方政策文件,这表明钢铁产量减少确实即将到来。

这可以通过限制现有产能或关闭低效设施来实现,或者将这两种机制结合起来。无论如何,这些措施都将显著减少中国钢铁行业的二氧化碳排放量。

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