不同冶煉流程對(duì)中、日、韓和OECD歐洲國(guó)家2050年碳強(qiáng)度的影響預(yù)測(cè)

 

在本文研究的所有區(qū)域，無論是EAC情景還是DAC情景，2020年至2050年（即IEO2021的預(yù)測(cè)期），煤炭使用量普遍下降，而鋼鐵行業(yè)的電力使用量增加。煤炭和電力消耗的這些變化是由于在兩種替代情景下電爐鋼產(chǎn)量增加的假定條件下發(fā)生。在這些情景下，天然氣消耗增加將超過參考情景，因?yàn)殡姞t鋼產(chǎn)量增加意味著需要用更多的直接還原鐵，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量下滑。此外，根據(jù)EAC情景更早實(shí)現(xiàn)（到2030年）可再生能源生產(chǎn)的氫氣成本與基于化石燃料生產(chǎn)的氫氣成本一致的更大膽假設(shè)，而天然氣消費(fèi)趨勢(shì)略低于DAC情景，電力消費(fèi)略高于DAC。發(fā)生這種變化是因?yàn)槲覀兗僭O(shè)可再生能源生產(chǎn)的氫氣成本更早達(dá)到化石燃料成本，這意味著氫氣產(chǎn)量和可再生能源發(fā)電量增加，并導(dǎo)致利用重整天然氣生產(chǎn)的直接還原鐵減少。

 

在另一種情景下，中國(guó)鋼鐵行業(yè)的整體能源強(qiáng)度下降，這是由轉(zhuǎn)向能源強(qiáng)度較低的電爐生產(chǎn)推動(dòng)的。然而，這種能源強(qiáng)度下降受到直接還原鐵產(chǎn)量增長(zhǎng)所需的天然氣增長(zhǎng)緩慢的限制。日本、韓國(guó)和經(jīng)合組織歐洲國(guó)家總體能源強(qiáng)度的相對(duì)變化大于中國(guó)，因?yàn)槠潆姞t鋼和轉(zhuǎn)爐鋼份額變化更大。

 

鋼鐵工業(yè)作為一個(gè)碳密集型產(chǎn)業(yè)，采用廢鋼的電爐生產(chǎn)流程比采用高爐-轉(zhuǎn)爐流程的碳強(qiáng)度和能源強(qiáng)度低得多。鋼鐵目前已經(jīng)是世界上回收利用最多的材料，進(jìn)一步降低鋼鐵行業(yè)碳強(qiáng)度的努力必須包括更多的廢鋼回收利用。但是廢鋼回收是有限度的。廢鋼回收的有限性和廢鋼冶煉的鋼材潔凈度的關(guān)注，使得采用其他低碳強(qiáng)度工藝生產(chǎn)高純度粗鋼成為必要選擇。

 

為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，在本文分析中，重點(diǎn)關(guān)注使用可再生能源提高電爐鋼產(chǎn)量，并使用由可再生能源供電的電解氫還原生產(chǎn)直接還原鐵補(bǔ)充廢鋼原料不足。通過以下方式量化了四個(gè)國(guó)家（地區(qū)）鋼鐵行業(yè)不同的二氧化碳減排潛力：

 

★增加電爐爐料中使用的直接還原鐵比例；

 

★增加直接還原鐵生產(chǎn)中使用的可再生能源生產(chǎn)的氫氣用量；

 

★增加用于電爐冶煉的可再生能源使用。

 

對(duì)四個(gè)國(guó)家（地區(qū)）研究的情景展示了各個(gè)地區(qū)鋼鐵行業(yè)所需新增可再生能源的數(shù)量存在差異，且其取決于所在區(qū)域的電力構(gòu)成。例如，從《國(guó)際能源展望2021》給出的參考情景來看，到2050年，韓國(guó)碳強(qiáng)度降低22%需要新增25%的可再生能源發(fā)電量，而在經(jīng)合組織中的歐洲國(guó)家，碳強(qiáng)度降低30%以上只需要增加9%的可再生能源發(fā)電量。

 

盡管沒有詳細(xì)說明氫氣的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存或分配，但這些情景說明了相對(duì)于參考情景的結(jié)果，鋼鐵行業(yè)部分脫碳存在區(qū)域性差異。與參考情景相比，到2050年，中國(guó)粗鋼生產(chǎn)的碳強(qiáng)度下降14%，日本下降24%，韓國(guó)下降22%，經(jīng)合組織歐洲國(guó)家下降31%。但碳強(qiáng)度的降低意味著要求對(duì)四個(gè)國(guó)家（地區(qū)）鋼鐵生產(chǎn)過程控制以及對(duì)可再生能源發(fā)電進(jìn)行投資。