汪旭穎，李 冰，呂 晨，管志杰，蔡博峰，雷 宇*，嚴(yán) 剛

1.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院,北京 100012

2.冶金工業(yè)規(guī)劃研究院,北京 100013

鋼鐵行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是我國(guó)重要的CO2排放源[1-3].新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，在現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中發(fā)揮了不可替代的支撐和推動(dòng)作用.尤其是2000年以來(lái)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)品產(chǎn)量快速增長(zhǎng).2000 年以來(lái)的國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)粗鋼、生鐵產(chǎn)量年均增速分別為11.1%、10.0%，2020 年產(chǎn)量分別達(dá)到10.65×108、8.9×108t[4]；我國(guó)粗鋼產(chǎn)量在全球總產(chǎn)量中的占比從15%增至57%，生鐵產(chǎn)量占比從23%增至63%[5].由于規(guī)模體量大和其生產(chǎn)工藝特性[6]，我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2排放貢獻(xiàn)突出.據(jù)測(cè)算，我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源活動(dòng)中CO2排放量占全國(guó)CO2排放量的15%左右[1,7-9]，是僅次于電力行業(yè)的碳排放大戶.

“十一五”以來(lái)，我國(guó)積極在鋼鐵行業(yè)推行節(jié)能減排戰(zhàn)略，尤其是“十三五”時(shí)期，鋼鐵行業(yè)深入推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，節(jié)能降耗、超低改造等工作取得了積極進(jìn)展，噸鋼綜合能耗持續(xù)下降.中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020 年，我國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗為545.27 kg/t(以標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì))，比2015 年下降了4.9%.盡管如此，當(dāng)前我國(guó)鋼鐵行業(yè)作為資源能源密集型產(chǎn)業(yè)的屬性仍未改變.長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)方式以長(zhǎng)流程煉鋼為主，對(duì)鐵礦石資源以及煤炭、焦炭等能源高度依賴，導(dǎo)致資源能源消耗突出.2020 年，我國(guó)電爐鋼產(chǎn)量占粗鋼產(chǎn)量的比例僅為10%左右，相較于美國(guó)(71%)、歐盟(42%)以及全球平均水平(26%)存在較大差距；煉鋼廢鋼比僅為22%，也顯著低于美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的水平(30%～70%).

面對(duì)實(shí)現(xiàn)2030 年前碳達(dá)峰和2060 年前碳中和的總體要求，國(guó)內(nèi)資源和環(huán)境約束將逐步趨緊，加之全球綠色競(jìng)爭(zhēng)力主導(dǎo)權(quán)爭(zhēng)奪日趨激烈，我國(guó)鋼鐵行業(yè)傳統(tǒng)的資源能源密集型生產(chǎn)方式正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn).同時(shí)，多項(xiàng)研究[10-16]表明，作為世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)未來(lái)仍將保持較高位運(yùn)行，給碳排放控制進(jìn)一步帶來(lái)壓力，行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型已迫在眉睫.一些基于資源能源視角的鋼鐵行業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)和研究[8-9,17]表明，未來(lái)我國(guó)廢鋼資源供給將逐步增加，有利于推動(dòng)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)整，電爐鋼占比將逐步提升，鋼鐵行業(yè)CO2排放量可顯著下降.此外，近年來(lái)關(guān)于氫能煉鋼和二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)等技術(shù)的討論逐漸增多[18-26]，為未來(lái)鋼鐵行業(yè)低碳乃至零碳發(fā)展提供了展望空間.Ren 等[2]通過(guò)將可計(jì)算一般均衡(CGE)模型與自下而上的技術(shù)選擇模塊相結(jié)合，以我國(guó)鋼鐵行業(yè)2050年實(shí)現(xiàn)碳中和為目標(biāo)，對(duì)行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑進(jìn)行了研究，認(rèn)為長(zhǎng)期來(lái)看顛覆性技術(shù)的應(yīng)用、電爐鋼占比的提升以及能源供應(yīng)部門(mén)的低碳化發(fā)展將對(duì)行業(yè)碳減排起到重要作用.李新創(chuàng)等[27]基于2 ℃和1.5 ℃的全球溫控目標(biāo)，從降低需求、能效提升、創(chuàng)新工藝等方面分別對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑進(jìn)行了分析，并預(yù)測(cè)了不同路徑的減排貢獻(xiàn).

鋼鐵行業(yè)加快綠色低碳轉(zhuǎn)型、盡早實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰并有效降碳，既是行業(yè)自身高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在需要，也是支撐落實(shí)國(guó)家碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的客觀要求.該文開(kāi)展基于情景分析的鋼鐵行業(yè)CO2排放達(dá)峰路徑研究，綜合考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、資源能源利用、工藝結(jié)構(gòu)調(diào)整、低碳技術(shù)應(yīng)用等因素影響，測(cè)算了我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2未來(lái)排放趨勢(shì)，分析了影響鋼鐵行業(yè)碳排放的主要驅(qū)動(dòng)因素，識(shí)別了推動(dòng)鋼鐵行業(yè)碳排放盡早達(dá)峰的關(guān)鍵舉措，以期為制定國(guó)家碳達(dá)峰、碳中和總體要求下的鋼鐵行業(yè)CO2排放控制策略提供參考.

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 技術(shù)路線

為系統(tǒng)研判鋼鐵行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、CO2排放達(dá)峰時(shí)間、峰值以及達(dá)峰實(shí)現(xiàn)路徑，該研究構(gòu)建了包含產(chǎn)量預(yù)測(cè)模塊、控制情景模塊以及排放分析模塊的研究框架，對(duì)不同階段鋼鐵行業(yè)發(fā)展情景和CO2排放變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，以支撐鋼鐵行業(yè)CO2排放達(dá)峰路徑的研究和判斷，總體技術(shù)路線見(jiàn)圖1.

圖1 我國(guó)鋼鐵行業(yè)達(dá)峰路徑研究技術(shù)路線Fig.1 Approach framework of the carbon peak pathway study for China's iron and steel industry

該研究中鋼鐵行業(yè)CO2排放測(cè)算范圍包括燃料燃燒排放、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放等直接排放以及凈購(gòu)入使用的電力、熱力等間接排放，CO2總排放包括直接排放和間接排放兩部分，CO2排放量計(jì)算方法如式(1)～(3)所示.產(chǎn)量強(qiáng)化政策情景，并對(duì)相應(yīng)情景下的粗鋼產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè).

式中：Emitotal為 鋼鐵行業(yè)的CO2總排放量，t； Emid和Emiind分別為鋼鐵行業(yè)CO2直接排放量和間接排放量，t；EFcomb,i、EFindu,j、 EFind,k分別為鋼鐵行業(yè)燃料燃燒相關(guān)過(guò)程i、工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)環(huán)節(jié)j以及外購(gòu)電力、熱力過(guò)程相關(guān)環(huán)節(jié)k的CO2排放因子；Ai、Aj、Ak分別為相應(yīng)環(huán)節(jié)的燃料消費(fèi)量、產(chǎn)品產(chǎn)量以及凈購(gòu)入電力或熱力值.

1.2 行業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)方法

首先，該研究基于市場(chǎng)需求視角，不考慮產(chǎn)量控制政策的影響，采用消費(fèi)系數(shù)法和分部門(mén)預(yù)測(cè)法兩種方法對(duì)2021?2035 年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，分別形成高需求情景和低需求情景2 個(gè)情景.其中，消費(fèi)系數(shù)法[28](即高需求情景)立足于我國(guó)工業(yè)化發(fā)展所處階段，綜合參照“十二五”和“十三五”期間我國(guó)單位GDP 鋼材消費(fèi)系數(shù)的變化情況，結(jié)合對(duì)我國(guó)2021?2035 年經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的宏觀形勢(shì)判斷(基于筆者所在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部行業(yè)達(dá)峰系列研究成果，相關(guān)參數(shù)取值見(jiàn)表1)，對(duì)未來(lái)鋼材消費(fèi)量及粗鋼產(chǎn)量開(kāi)展預(yù)測(cè)；分部門(mén)預(yù)測(cè)法(即低需求情景)采用基于物質(zhì)流分析的自下而上的多部門(mén)預(yù)測(cè)分析方法，按照房屋建筑、機(jī)械、汽車(chē)、基建、家電等分類(lèi)對(duì)不同部門(mén)鋼材消費(fèi)需求分別開(kāi)展預(yù)測(cè)，各類(lèi)產(chǎn)品用鋼強(qiáng)度、生命周期等參數(shù)根據(jù)已有研究[9,13,29]選取.其次，在上述2 個(gè)市場(chǎng)需求情景的基礎(chǔ)上，從產(chǎn)能產(chǎn)量控制、產(chǎn)品替代、標(biāo)準(zhǔn)提升、進(jìn)出口調(diào)節(jié)等角度考慮產(chǎn)量強(qiáng)化控制政策的影響，建立高需求-強(qiáng)化控產(chǎn)和低需求-強(qiáng)化控產(chǎn)2 個(gè)對(duì)應(yīng)的

表1 我國(guó)粗鋼產(chǎn)量預(yù)測(cè)相關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展參數(shù)取值Table 1 Assumed values of economic and social development parameters related to crude steel production prediction in China

對(duì)于未來(lái)廢鋼資源量，根據(jù)中國(guó)工程院基于社會(huì)鋼鐵蓄積量折算方法下的廢鋼產(chǎn)出量評(píng)估結(jié)果[30]，并結(jié)合廢鋼進(jìn)口形勢(shì)判斷綜合確定.隨著我國(guó)鋼鐵積蓄量的持續(xù)增長(zhǎng)[30-31]，未來(lái)廢鋼產(chǎn)出量將進(jìn)一步增加，2025 年和2030 年我國(guó)廢鋼資源年產(chǎn)出量預(yù)計(jì)分別為2.7×108～3×108和3.2×108～3.5×108t.考慮到再生鋼鐵原料進(jìn)口已于2021 年初放開(kāi)，未來(lái)國(guó)內(nèi)廢鋼資源將進(jìn)一步通過(guò)進(jìn)口得到補(bǔ)充.參考廢鋼進(jìn)口量歷史最大值為2009 年的1 369×104t，筆者預(yù)計(jì)2021?2025年廢鋼進(jìn)口量在1 000×104t 左右，2030 年之后或達(dá)到2 000×104t.綜合判斷，預(yù)計(jì)到2025 年、2030 年我國(guó)廢鋼資源供給量將分別在3.0×108和3.6×108t左右，分別為2020 年的1.2 和1.5 倍.

1.3 情景設(shè)置

排放控制情景設(shè)計(jì)模塊以CO2排放控制措施相關(guān)參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，設(shè)計(jì)一般排放控制情景與強(qiáng)化排放控制情景2 類(lèi).其中，一般排放控制情景設(shè)計(jì)原則為鋼鐵行業(yè)CO2排放控制力度保持當(dāng)前水平不變；強(qiáng)化排放控制情景的設(shè)計(jì)原則為綜合考慮資源基礎(chǔ)、技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)可行性等因素，從加大廢鋼資源利用、推進(jìn)電爐短流程煉鋼、提高系統(tǒng)能效水平、部署低碳前沿技術(shù)等方面對(duì)鋼鐵行業(yè)CO2排放加強(qiáng)控制，同時(shí)，考慮電力行業(yè)低碳發(fā)展對(duì)鋼鐵行業(yè)CO2間接排放的影響(2021?2035 年電力行業(yè)CO2排放績(jī)效預(yù)測(cè)值基于行業(yè)達(dá)峰系列研究成果確定，見(jiàn)文獻(xiàn)[32])對(duì)行業(yè)CO2排放量進(jìn)行測(cè)算.將上述2 類(lèi)CO2排放控制情景與1.2 節(jié)所述4 個(gè)產(chǎn)量情景相對(duì)應(yīng)，共計(jì)得到8 個(gè)鋼鐵行業(yè)碳排放情景，情景設(shè)置原則見(jiàn)表2.將一般排放控制情景對(duì)應(yīng)的4 個(gè)情景分別命名為高需求-一般控排、低需求-一般控排、高需求-強(qiáng)化控產(chǎn)-一般控排、低需求-強(qiáng)化控產(chǎn)-一般控排，強(qiáng)化排放控制情景對(duì)應(yīng)的4 個(gè)情景分別命名為高需求-強(qiáng)化控排、低需求-強(qiáng)化控排、高需求-強(qiáng)化控產(chǎn)-強(qiáng)化控排、低需求-強(qiáng)化控產(chǎn)-強(qiáng)化控排.其中，不同情景的2021?2030 年煉鋼廢鋼比取值根據(jù)相應(yīng)情景下的粗鋼產(chǎn)量和廢鋼資源量預(yù)測(cè)結(jié)果確定，其他控制措施相關(guān)參數(shù)取值綜合考慮鋼鐵行業(yè)“減污降碳”治理現(xiàn)狀、國(guó)家相關(guān)政策導(dǎo)向以及業(yè)內(nèi)專(zhuān)家對(duì)相關(guān)低碳技術(shù)發(fā)展動(dòng)向的預(yù)測(cè)等確定.

表2 鋼鐵行業(yè)碳排放情景設(shè)置原則Table 2 Setting principles of the 8 emission scenarios for the iron and steel industry

1.4 碳排放分析方法

排放分析模塊基于粗鋼產(chǎn)量和廢鋼資源量預(yù)測(cè)結(jié)果以及CO2排放控制情景對(duì)相關(guān)措施參數(shù)的設(shè)定，對(duì)不同情景下鋼鐵行業(yè)CO2排放變化趨勢(shì)進(jìn)行測(cè)算，并對(duì)各類(lèi)控制因素的潛在減碳貢獻(xiàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，識(shí)別影響鋼鐵行業(yè)碳排放的主要驅(qū)動(dòng)因素.在此基礎(chǔ)上，判斷鋼鐵行業(yè)CO2排放達(dá)峰形勢(shì)，篩選推動(dòng)鋼鐵行業(yè)碳排放盡早達(dá)峰并有效減碳的關(guān)鍵舉措.

1.5 數(shù)據(jù)來(lái)源

該研究基準(zhǔn)年為2020 年，研究時(shí)段為2021?2035 年，CO2排放趨勢(shì)分析與控排效果評(píng)估以2021?2030 年為主.基準(zhǔn)年鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量、分類(lèi)型能源消費(fèi)量等活動(dòng)水平數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、全國(guó)第二次污染源普查數(shù)據(jù)以及國(guó)家環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，能源活動(dòng)及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程(主要包括熔劑使用、煉鋼降碳)等相關(guān)排放環(huán)節(jié)的CO2排放因子根據(jù)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)以及國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)公布的相關(guān)推薦系數(shù)[33-36]確定.

2 結(jié)果與討論

2.1 行業(yè)排放現(xiàn)狀和特征

基于該研究確定的CO2核算邊界和方法進(jìn)行測(cè)算，2020 年我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2總排放量為18.1×108t，其中，直接排放16.0×108t，間接排放2.1×108t.CO2直接排放中，化石燃料燃燒、煉鋼降碳及熔劑使用產(chǎn)生的CO2排放量分別為14.5×108、1.1×108和0.4×108t.化石燃料燃燒引起的能源活動(dòng)排放是鋼鐵行業(yè)最主要的碳排放來(lái)源，占鋼鐵行業(yè)CO2直接排放量和總排放量的比例分別為90.6%和80.1%.從不同生產(chǎn)工序的貢獻(xiàn)來(lái)看，鋼鐵行業(yè)CO2排放主要來(lái)自高爐煉鐵、燒結(jié)(球團(tuán))、轉(zhuǎn)爐煉鋼、煉焦等工序環(huán)節(jié)，上述工序環(huán)節(jié)的CO2排放占比分別為72%、13%、9%、5%左右(見(jiàn)圖2).由此可見(jiàn)，生鐵冶煉以及燒結(jié)(球團(tuán))、煉焦等鐵前工藝生產(chǎn)是當(dāng)前我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2排放的重要貢獻(xiàn)源，減少長(zhǎng)流程生鐵生產(chǎn)應(yīng)作為鋼鐵行業(yè)源頭控碳的重點(diǎn)方向予以考慮.

圖2 2020 年我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2 排放構(gòu)成Fig.2 Distribution for CO2 emissions of China's iron and steel industry in 2020

2.2 行業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)結(jié)果

行業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量當(dāng)前已在高位徘徊，預(yù)計(jì)將在“十四五”時(shí)期達(dá)峰，之后逐步下降，但2030 年前總體仍將保持較高水平(見(jiàn)圖3).具體地，在高需求和高需求-強(qiáng)化控產(chǎn)情景設(shè)置下，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量將在2025 年達(dá)峰，產(chǎn)量峰值分別為11.3×108和11.0×108t，2030 年粗鋼產(chǎn)量將分別降至10.5×108和10.0×108t；在低需求產(chǎn)量情景下，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量將在2021 年達(dá)峰，產(chǎn)量峰值為10.7×108t，2030 年粗鋼產(chǎn)量將分別降至9.2×108t；在低需求-強(qiáng)化控產(chǎn)情景下，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量在2020 年達(dá)峰，2030 年粗鋼產(chǎn)量將降至8.7×108t.

圖3 不同情景下我國(guó)粗鋼產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.3 Prediction results of crude steel production under different scenarios in China

2.3 行業(yè)碳排放預(yù)測(cè)及達(dá)峰路徑

2.3.1 行業(yè)二氧化碳排放預(yù)測(cè)結(jié)果

不同情景下鋼鐵行業(yè)CO2排放預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4.結(jié)果表明：一般排放控制情景下，鋼鐵行業(yè)CO2排放達(dá)峰趨勢(shì)與產(chǎn)量達(dá)峰趨勢(shì)保持一致.強(qiáng)化排放控制情景下，高需求-強(qiáng)化控排、低需求-強(qiáng)化控排、高需求-強(qiáng)化控產(chǎn)-強(qiáng)化控排以及低需求-強(qiáng)化控產(chǎn)-強(qiáng)化控排情景對(duì)應(yīng)的鋼鐵行業(yè)CO2排放總量達(dá)峰時(shí)間分別為2024 年、2021 年、2022 年和2020 年，峰值為18.1×108～18.5×108t.具體地，高需求-強(qiáng)化控排情景下，鋼鐵行業(yè)碳排放在2021?2024 年處于峰值平臺(tái)期，CO2直接排放量和總排放量分別在2021 年和2024年達(dá)峰，到2025 年、2030 年，CO2直接排放量分別比峰值減少0.3×108、2.7×108t，CO2總排放量分別比峰值減少0.4×108、3.0×108t.低需求-強(qiáng)化控排情景下，鋼鐵行業(yè)CO2直接排放量和總排放量均將在2021年左右達(dá)峰，到2025 年、2030 年，CO2直接排放量分別比峰值減少2.2×108、5.0×108t，CO2總排放量分別比峰值減少2.5×108、5.6×108t.高需求-強(qiáng)化控產(chǎn)-強(qiáng)化控排情景下，鋼鐵行業(yè)CO2直接排放量和總排放量均將在2022 年達(dá)峰，到2025 年、2030 年，CO2直接排放量分別比峰值減少0.5×108、3.3×108t，CO2總排放量分別比峰值減少0.6×108、3.7×108t.低需求-強(qiáng)化控產(chǎn)-強(qiáng)化控排情景下，鋼鐵行業(yè)CO2直接排放量和總排放量均在2020 年達(dá)峰，到2025 年、2030 年，CO2直接排放量分別比峰值減少2.6×108、5.8×108t，CO2總排放量分別比峰值減少3.0×108、6.5×108t.

圖4 不同情景下我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2 總排放量變化趨勢(shì)對(duì)比Fig.4 CO2 emission trends of the iron and steel industry under different scenarios in China

2.3.2 不同影響因素下CO2減排效果動(dòng)態(tài)評(píng)估

為識(shí)別未來(lái)鋼鐵行業(yè)的主要CO2減排驅(qū)動(dòng)力，結(jié)合該研究對(duì)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量情景與碳排放強(qiáng)化控制情景的相關(guān)設(shè)置，以2020 年為基準(zhǔn)年，對(duì)粗鋼產(chǎn)量變化、加大廢鋼利用(同時(shí)提高電爐鋼生產(chǎn)比例)、能效水平提升、外購(gòu)電力清潔化、發(fā)展氫能煉鋼以及實(shí)施CCUS 等因素對(duì)鋼鐵行業(yè)CO2總排放量產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，不同影響因素下的減排效果測(cè)算原則見(jiàn)表3.不同產(chǎn)量情景下，各類(lèi)驅(qū)動(dòng)因素對(duì)鋼鐵行業(yè)CO2排放的控制效果動(dòng)態(tài)評(píng)估結(jié)果見(jiàn)圖5.

圖5 不同影響因素對(duì)鋼鐵行業(yè)CO2 減排效果的動(dòng)態(tài)評(píng)估Fig.5 Dynamic evaluation results of CO2 emission mitigation effect of different factors on the iron and steel industry

表3 不同影響因素對(duì)鋼鐵行業(yè)碳排放影響的測(cè)算原則Table 3 Estimation principle on the effect of CO2 emission mitigations of different factors for the iron and steel industry

產(chǎn)量變化對(duì)鋼鐵行業(yè)碳排放的影響與產(chǎn)量預(yù)測(cè)情況緊密相關(guān)，在高需求產(chǎn)量情景和高需求-強(qiáng)化控產(chǎn)情景下，2025 年前，粗鋼產(chǎn)量仍將繼續(xù)增長(zhǎng)，鋼鐵行業(yè)控碳?jí)毫⑦M(jìn)一步加大；2025 年后，隨著粗鋼產(chǎn)量逐步下降，產(chǎn)量變化將對(duì)鋼鐵行業(yè)CO2控排產(chǎn)生積極作用.在低需求產(chǎn)量情景和低需求-強(qiáng)化控產(chǎn)情景下，產(chǎn)量變化分別在2021 年和2020 年后對(duì)CO2控排產(chǎn)生正向作用.綜合4 個(gè)產(chǎn)量情景分析，到2025 年和2030 年，粗鋼產(chǎn)量變化對(duì)鋼鐵行業(yè)CO2總排放量的削減貢獻(xiàn)分別為?1.0×108～1.4×108t 和0.3×108～3.5×108t.

在其他影響鋼鐵行業(yè)碳排放的控制因素中，2021?2030 年期間，加大廢鋼資源利用、外購(gòu)電力清潔化以及系統(tǒng)能效水平提升對(duì)鋼鐵行業(yè)CO2減排貢獻(xiàn)較為突出.評(píng)估結(jié)果顯示，在該研究的控制情景下，到2030 年，實(shí)施上述措施可實(shí)現(xiàn)的CO2減排量依次為1.7×108～2.4×108、0.5×108～0.6×108和0.3×108～0.4×108t.氫能煉鋼和CCUS 可實(shí)現(xiàn)的碳減排效果與相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況緊密相關(guān)，根據(jù)該研究的情景設(shè)置，到2030 年，以上兩項(xiàng)措施可實(shí)現(xiàn)的CO2減排量相對(duì)較低，分別為0.1×108和0.01×108t 左右.

2.3.3 行業(yè)達(dá)峰路徑判定及措施建議

基于不同情景下鋼鐵行業(yè)碳排放趨勢(shì)(見(jiàn)圖4)判斷，我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2總排放量將在2020?2024 年達(dá)到峰值，行業(yè)CO2總排放量峰值為18.1×108～18.5×108t，直接排放量峰值為16.0×108～16.4×108t，達(dá)峰后到2030 年總排放量將下降3.0×108～6.5×108t，直接排放量將下降2.7×108～5.8×108t.總體而言，在高需求和高需求-強(qiáng)化控產(chǎn)情景下，即較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)粗鋼消費(fèi)需求仍相對(duì)旺盛、粗鋼產(chǎn)量在“十四五”處于峰值平臺(tái)期的情況下，在現(xiàn)有力度基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化碳排放控制可推動(dòng)我國(guó)鋼鐵行業(yè)碳排放達(dá)峰時(shí)間提前1～3 年，并推進(jìn)2030 年行業(yè)CO2總排放量較一般排放控制情景分別減少2.3×108和2.5×108t；在低需求和低需求-強(qiáng)化政策的產(chǎn)量情景下，即當(dāng)前粗鋼消費(fèi)需求已近峰值、未來(lái)逐步降低的情況下，強(qiáng)化碳排放控制可推動(dòng)我國(guó)鋼鐵行業(yè)碳排放達(dá)峰時(shí)間提前0～1 年，并推進(jìn)2030年行業(yè)CO2總排放量較一般控制情景分別減少2.9×108和3.1×108t.

從各項(xiàng)人為控制措施的CO2減排潛力來(lái)看，加大廢鋼資源利用、外購(gòu)電力清潔化以及提升系統(tǒng)能效水平的CO2減排效果最為突出，是有效降低鋼鐵行業(yè)碳排放的重要途徑.在該研究設(shè)定的強(qiáng)化排放控制情景下，到2025 年，上述3 類(lèi)措施對(duì)行業(yè)CO2減排總量(與一般控制情景相比)的貢獻(xiàn)率分別為49%～69%、15%～27%和13%～22%；到2030 年，上述措施的減排貢獻(xiàn)分別為59%～72%、15%～22%和10%～15%.因此，圍繞落實(shí)碳達(dá)峰相關(guān)要求，2030 年前鋼鐵行業(yè)應(yīng)重點(diǎn)從加大廢鋼資源利用力度、提升系統(tǒng)能效水平以及提高綠電使用比例等方面加快推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展；同時(shí)，著眼實(shí)現(xiàn)碳中和愿景的需要，應(yīng)堅(jiān)持短期與中長(zhǎng)期工作相結(jié)合，加快推進(jìn)氫能煉鋼、CCUS 等低碳前沿技術(shù)的部署.

3 結(jié)論

a) 基于情景分析的鋼鐵行業(yè)碳排放路徑研究顯示，我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2將于“十四五”時(shí)期達(dá)峰并在之后逐步下降，可為全國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)發(fā)揮重要貢獻(xiàn).鋼鐵行業(yè)CO2總排放量有望在2020?2024 年期間達(dá)到峰值，行業(yè)CO2總排放量峰值為18.1×108～18.5×108t，直接排放量峰值為16.0×108～16.4×108t，達(dá)峰后到2030 年CO2總排放量將下降3.0×108～6.5×108t，直接排放量將下降2.7×108～5.8×108t.

b) 根據(jù)不同情景下我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2減排效果動(dòng)態(tài)評(píng)估結(jié)果，粗鋼產(chǎn)量是決定我國(guó)鋼鐵行業(yè)碳排放能否快速達(dá)峰的關(guān)鍵，加大廢鋼資源利用、推進(jìn)外購(gòu)電力清潔化和提高系統(tǒng)能效水平是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰和有效降碳的重要途徑，氫能煉鋼和CCUS 等前沿低碳技術(shù)在2030 年前對(duì)鋼鐵行業(yè)碳排放控制的貢獻(xiàn)作用相對(duì)有限.到2030 年，粗鋼產(chǎn)量降低、加大廢鋼資源利用、推進(jìn)外購(gòu)電力清潔化、提高系統(tǒng)能效水平以及氫能煉鋼和CCUS 等前沿技術(shù)對(duì)鋼鐵行業(yè)CO2減排貢獻(xiàn)分別為11%～52%、34%～52%、7%～20%、5%～13%和2%～3%.

c) 2030 年前，加大廢鋼資源利用是對(duì)鋼鐵行業(yè)降碳具有最突出貢獻(xiàn)的控制途徑，應(yīng)充分發(fā)揮廢鋼對(duì)鐵礦石在鋼鐵冶煉過(guò)程中的原料替代作用，將其作為鋼鐵行業(yè)碳排放達(dá)峰行動(dòng)的核心舉措加以推動(dòng)實(shí)施.隨著社會(huì)鋼鐵蓄積量的逐漸增長(zhǎng)，我國(guó)未來(lái)廢鋼資源供給量將逐漸增加，煉鋼廢鋼比具有較大提升空間，有利于推進(jìn)鋼鐵資源循環(huán)回收利用和生產(chǎn)方式低碳轉(zhuǎn)型.到2030 年，我國(guó)煉鋼廢鋼比有望提高到33%～40%，加大廢鋼資源利用可帶動(dòng)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)CO2減排1.7×108～2.4×108t 左右.實(shí)施電爐短流程煉鋼是提高廢鋼資源利用水平、削減鋼鐵行業(yè)碳排放的重要手段，同時(shí)也是減少污染物排放的重要措施.建議應(yīng)統(tǒng)籌考慮減污降碳要求和區(qū)域資源能源條件，加快推進(jìn)我國(guó)電爐短流程煉鋼工藝發(fā)展，優(yōu)化調(diào)整鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和空間布局，尤其加強(qiáng)對(duì)京津冀及周邊地區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域的短流程煉鋼布局和部署，推動(dòng)“降碳”與“減污”進(jìn)一步協(xié)同增效.