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英国钢铁工业的去碳化行动

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  一、执行纲要

  钢铁行业是英国八个高能耗行业之一,此篇报告旨在评价到2050年行业内低碳化生产的潜在可能性,研究钢铁制造业如何进行去碳化并在保障竞争力的同时提高能源效率。能源密集型产业在消耗大量能源的同时,对经济增长与经济再平衡也作出着巨大贡献。英国政府决心向低碳经济转型,能源密集型行业将扮演重要角色。

  线路图项目的目标是:

  (1)提高对各工业部门的减排潜能、替代减排措施的相对成本以及有关商业环境(包括投资决策、障碍和竞争力问题)的认知;

  (2)建立一个用于报告未来政策以及确定战略结论和减排潜能(2020年至2050年)的共享证据平台。

  钢铁行业路线图的发展包括三个主要阶段:

  (1)收集有关技术操作、去碳化和能效技术投资动力与阻碍的证据;

  (2)发展去碳化“路径”(至2050年),用于研究一系列减排等级的说明性技术组合;

  (3)分析与解释技术、社会和商业依据,用于确定后续步骤的潜能以及作出结论。

  二、行业调查

  钢材制造可通过高炉-氧气转炉和电弧炉两条路线实现。其中,高炉-氧气转炉钢占英国钢材总产量的百分之七十九,剩余的钢材产量为电弧炉钢。2012年,行业内共计生产超过九百万吨不同类型的钢材产品。同时,行业内只用于电力消耗所排放的二氧化碳就接近200万吨。钢铁工业中,二氧化碳的排放分为直接排放与间接排放。直接排放来源于化石燃料的现场燃烧,间接排放来源于生产过程中的电力消耗。2011年行业内二氧化碳总排放量为1660万吨,2012年为1840万吨,到2013年达到了2280万吨。在这三个时间节点,电弧炉生产过程的碳排放量分别占总量的6%、6%和4%。另外,高炉-氧气转炉过程的碳排放量占直接排放量的绝大部分,而电弧炉钢的生产过程主要为间接排放过程。在钢铁生产的各阶段,以2011年高炉-氧气转炉钢的生产为例,炼铁过程中排放的二氧化碳量占直接排放量的绝大部分(生产一吨热轧板卷排放1.1-1.8吨的二氧化碳),接下来是烧结过程、炼钢过程和炼焦过程(生产一吨热轧板卷分别排放0.4-0.7、0.2-0.3、1吨的二氧化碳)。在二氧化碳间接排放量中,热轧过程是主要的排放源(生产一吨热轧板卷排放0.2-0.3吨的二氧化碳)。

  英国钢铁工业是一个高度成熟和高度统一化的行业。2013年英国钢铁行业总收入达99亿英镑,其中利润达到6.73亿英镑。同时,钢铁部门的总收入是高度不稳定的,钢铁行业也是高度资本密集型的。行业未来的成功依赖于它能否进入日渐扩张的国际市场,依赖于减排的能力,依赖于核心投入物可靠来源的获取能力以及价格竞争能力。通过一些不同的研究方法,例如文献查阅、采访和专题讨论会,确定了去碳化进程的驱动力与障碍。

  钢铁行业去碳化的驱动力有以下几点:发展型市场的进入、政策框架的改善、碳成本、靠近碳捕集与碳存储设施的定位、用于可再生能源材料需求的提高以及在投资项目中环境与安全问题的结合。

  去碳化进程的障碍主要包括:低成本产品的全球竞争、股东要求快速的投资回收、资本的可获得性、电力和天然气价格的增加、资金周转率的缓慢、客户对于成本的要求(而不是碳排放)、监管的不确定性以及碳成本的增加和不公平竞争。

  三、减排潜力与路径

  为了分析钢铁行业去碳化的潜能,我们创立了四条不同的路径:

  (1)没有特殊的额外的干预手段加速去碳化进程(称作“一切照常”);

  (2)与第一条路径相似,但改善了炉道与炉顶煤气循环的部署,与2010年相比,使二氧化碳的排放量到2050年下降28%(称作“20-40%二氧化碳减排路径”);

  (3)在前两条路径的基础上,从2035年开始在改造方案中加入碳捕集技术,与2010年相比,使二氧化碳的排放量至2050年下降46%(称作“40-60%二氧化碳减排路径”);

  (4)尽可能投入最大技术潜力支持去碳化,从2040年开始,对行业内一半工厂进行加入碳捕集技术的改造,另一半进行加入碳捕集技术的重建(称作“最高技术”)。

  这些路径包括各项操作的部署:

  (1)对现有技术的逐步改进;

  (2)对最佳可行技术应用的升级;

  (3)利用颠覆性技术(在中期将有可能具备商业可行性)改变重要环节。

  路径的分析表明,按照当前的趋势发展,“最高技术”路径将使2050年的行业内碳排放量减少到920万吨,与2012年相比排放量下降了60%。行业内的一项重要挑战是设备长时间的使用期,这需要我们谨慎地规划设备的重要翻新与重建,使其与更新的技术达成一致,而“最高技术”路径中的减排量主要依靠碳捕集技术。除此之外,调整高炉-氧气转炉产品与电弧炉产品的比例也是一种具有明显减少碳排放潜力的操作。将高炉-氧气转炉产品向电弧炉产品转化,会增加用电量,但同时也将减少高炉-氧气转炉产生的直接排放量。随着输电网去碳化的发展,这种转化将带来一个整体性的排放降低。

  四、总结

  未来政府以及工业需要怎样的措施克服障碍以达到行业路径?对此,提出了八个方面的战略结论和六个核心技术组。战略结论包括:

  (1)通过领导与组织开发战略,面对减排带来的挑战;

  (2)去碳化最重要的障碍是缺乏投资基金;

  (3)未来能源成本、能源供应安全、市场结构和竞争;

  (4)工业能源政策背景;

  (5)生命周期的计算;

  (6)价值链合作;

  (7)研究、发展与示范;

  (8)人与技术。

  六个核心技术组有:

  (1)输电网的去碳化;

  (2)热能电气化;

  (3)燃料与原料的可用性;

  (4)能源效率及热回收;

  (5)工业集群;

  (6)碳捕集。

  如果政府与钢铁行业将本报告的证据与分析作为依据,那么在未来几十年的时间里,实现碳排放量的显著降低、能源效率的增加和市场竞争力的提高等目标将会实现。

  译自:2015年3月【英国】钢铁工业去碳化及能效线路图(至2050年)

 
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