全球鋼鐵行業(yè)工廠級(jí)脫碳策略

鋼鐵是城市化和工業(yè)化的重要原材料，而生產(chǎn)鋼鐵的過程排放了大量的二氧化碳，2019年與鋼鐵相關(guān)的碳排放量（約2.6Gt）約占全球人為二氧化碳排放量的7%。不同地區(qū)的鋼鐵廠在產(chǎn)能規(guī)模、生產(chǎn)工藝、廠齡和排放特征上具有顯著差異，因此分析全球鋼鐵行業(yè)具有成本效益的脫碳策略需要考慮不同工廠級(jí)別特征上的差異。清華大學(xué)同丹助理教授課題組全球工廠級(jí)鋼鐵排放數(shù)據(jù)庫 GISD，采用廠齡-產(chǎn)能比例和碳排放強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)，分別從碳減排潛力和經(jīng)濟(jì)性兩方面提供了全球鋼鐵行業(yè)脫碳策略。相關(guān)成果以“Plant-by-plant decarbonization strategies for the global steel industry”為題發(fā)表于Nature Climate Change期刊。

 

研究構(gòu)建了全球鋼鐵行業(yè)設(shè)施級(jí)別詳細(xì)數(shù)據(jù)庫，具體包括116 個(gè)國(guó)家或地區(qū)1990-2019年鋼鐵生產(chǎn)設(shè)施的基本設(shè)施信息和二氧化碳排放量。研究設(shè)計(jì)了廠齡-產(chǎn)能比例（工廠服役年限和產(chǎn)能之比）和碳排放強(qiáng)度（碳排放和產(chǎn)量之比）兩個(gè)指標(biāo)，并計(jì)算了鋼鐵廠的單位碳減排成本（由能效升級(jí)成本、電爐短流程改造成本、關(guān)閉工廠擱淺資本成本組成），分別從碳減排潛力和經(jīng)濟(jì)性兩方面識(shí)別了全球鋼鐵行業(yè)脫碳的優(yōu)先級(jí)。

 

研究結(jié)果顯示，從全球范圍來看，碳排放強(qiáng)度是比廠齡-產(chǎn)能比更有有效的脫碳指標(biāo)。分地區(qū)來看，印度等發(fā)展中國(guó)家鋼鐵廠的平均能耗較高，采用碳排放強(qiáng)度指標(biāo)具有更大減排潛力，而發(fā)達(dá)國(guó)家鋼鐵廠平均服役年限較長(zhǎng)，采用廠齡-產(chǎn)能比指標(biāo)則更有效。不同脫碳策略的減排潛力亦存在顯著差異，對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言，提高能效的減碳效果更佳；而在全球范圍內(nèi)，電爐短流程改造則更為有效。從成本效益的角度來看，在發(fā)展中國(guó)家，能效提升和短流程改造的成本效益接近，近期可優(yōu)先考慮能效提升，中長(zhǎng)期逐步推動(dòng)短流程改造。而發(fā)達(dá)國(guó)家鋼鐵廠的能效水平較高，能效提升的減排潛力較小，短流程改造的減排成本效益顯著高于能效提升，應(yīng)將短流程改造作為主要脫碳策略。由于淘汰老舊工廠無需承擔(dān)擱淺資本，在能效提升和短流程改造基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮過剩產(chǎn)能優(yōu)先淘汰可顯著提升脫碳成本效益。

 

雖然可再生能源供電比例、廢鋼供應(yīng)及其價(jià)格、CCUS等技術(shù)的應(yīng)用會(huì)增加減排潛力和成本效益的不確定性。但本研究針對(duì)全球不同鋼鐵廠在產(chǎn)能規(guī)模、廠齡、生產(chǎn)工藝和排放特征上的差異，揭示了中短期內(nèi)全球鋼鐵廠的減排潛力和成本效益，并探索了相應(yīng)的減排優(yōu)先級(jí)。

 

原文信息：Xu, R., Tong, D., Davis, S.J., Qin, X., Cheng, J., Shi, Q., Liu, Y., Chen, C., Yan, L., Yan, X. and Wang, H., 2023. Plant-by-plant decarbonization strategies for the global steel industry. Nature Climate Change, pp.1-8.