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中国铁合金网讯：
??国际能源署（IEA）在最近公布的《能源技术展望》中为钢铁行业的可持续发展设计了技术路线图。报告中称，钢铁对现代经济至关重要，预计未来几十年全球钢铁需求将继续增长。但要想满足下游需求，钢铁工业仍面临巨大挑战。这是因为钢铁工业在保持竞争力的同时，还需要寻找一条可持续发展的道路。
钢铁与能源相互依赖
钢铁深深扎根于当今社会，房屋、学校、医院、桥梁、汽车和火车的建造都需要钢材。钢铁也是能源转型不可或缺的材料，太阳能电池板、风力涡轮机、大坝和电动汽车都在不同程度上依赖于钢铁。自20世纪70年代以来，由于经济增长、城市化、基础设施建设等，全球钢铁需求已增长逾三倍，并将继续增长。
在重工业中，钢铁工业在二氧化碳排放方面排名第一，在能源消耗方面排名第二。钢铁工业每年直接排放2.6Gt二氧化碳，占全球能源系统总排放量的7%，超过公路货运的排放量。钢铁工业目前是最大的煤炭消费行业，煤炭提供了约75%的能源需求。煤炭被用来产生热量和制造焦炭，而焦炭在还原铁矿石的化学反应中发挥着重要作用。
需求增长带来碳减排挑战
到2050年，预计全球钢铁需求将增长逾三分之一。新冠肺炎疫情对全球供应链产生了巨大冲击，估计2020年全球粗钢产量相比2019年将下降5%。中国逆势而上，基于今年上半年强劲的产出水平，预计2020年钢产量将会增加。在短期全球经济衰退之后，钢铁工业回到了国际能源署基线预测的强劲增长轨道。尽管能源密集程度较低的二次生产所占的比例会更高，但如果不采取有针对性的措施，尽可能减少钢铁需求，如果不对目前的生产体系进行大刀阔斧的改革，预计二氧化碳排放量将会继续上升，那么在2050年之前，每年二氧化碳排放量将达到2.7Gt。
钢材是目前使用的、回收程度最高的材料之一。全球约70%的钢铁原料来源于铁矿石，其余则来自回收的废钢。利用废钢生产钢材所需的能源大约是铁矿石生产的八分之一，主要是以电力的形式，而不是利用焦炭对铁矿石进行还原。以废钢为原料的生产方式最大优点就是回收率高（全球平均水平约80%-90%）。不过，废钢不能完全满足钢铁工业的原料需求，因为当前粗钢产量远高于废钢的产量。这意味着，为了达到气候目标，不能仅仅依靠回收再利用来减少钢铁工业的二氧化碳排放量。
如果要实现能源和气候目标，就不能忽视现有的基础设施。全球粗钢产能在过去20年中翻了一倍多，四分之三的增长都发生在中国，目前约85%的总产能位于新兴经济体。这种快速增长导致全球高炉平均寿命约为13年，不到一般正常高炉寿命的三分之一。在目前的条件下，如果一直运行到其退役，这些钢铁企业可能会产生约650亿吨二氧化碳的累计排放量。这将耗尽钢铁工业在过渡时期的大部分二氧化碳排放预算，无法为未来几十年新增产能留下回旋余地。
提高材料利用效率
为了实现全球能源和气候目标，到2050年，钢铁工业排放量必须至少减少50%，此后将继续追求零排放。由国际能源署发布的《可持续发展方案》，为能源系统到2070年力争实现净零排放提出了一条雄心勃勃的路径。尽管更有效地利用原材料有助于降低与基线预测相应的总体需求水平，但相对于当今1.4吨二氧化碳的吨钢排放水平，到2050年之前，钢铁生产直接二氧化碳平均排放强度必须下降60%，方能降至0.6吨二氧化碳的吨钢排放水平。
相对于基线预测，在供应链上推行一系列提高材料使用效率的措施，将使2050年全球钢材需求减少约五分之一，节约的钢材需求主要是由延长建筑寿命等带来的。《可持续发展方案》认为，材料效率战略占到二氧化碳累计减排量的40%。
改善现有设备的能源效率
最先进的高炉的能源强度已经接近实际的最低能源要求。对于效率低下的设备，目前的能源绩效与最佳做法之间的差距可能要大得多，但由于能源在生产成本中占很大比例，业内鼓励更换效率最高装备。根据《可持续发展方案》，改善运行效率，包括加强过程控制和预测性维修策略，以及采用最佳可行性技术，可减少约20%的二氧化碳累计排放量。
创新性技术的研发和应用
炼钢新工艺至关重要。氢气，碳捕获、利用与储存（CCUS），生物能源和直接电气化都是实现炼钢大幅减排的有效途径，目前正在探索多种全新的工艺。能源价格、技术成本、原材料供应情况和区域政策前景在《可持续发展方案》中都是影响技术组合的因素。一些国家获得低成本的可再生能源电力（每兆瓦时20-30美元），为氢基直接还原铁（DRI）的工艺路线提供了竞争优势，到2050年，这种工艺路线将接近全球粗钢产量的15%。在当地政策环境有利、廉价化石燃料丰富的地区，创新的熔融还原、天然气基DRI以及各种创新高炉概念，都会配备CCUS设施。《可持续发展方案》认为，氢气和CCUS合计约占累计减排量的四分之一。
新技术必须以极快的速度部署，新的基础设施也必须启动。尽管中国等新兴经济体开始向电炉生产转变，同时废钢供应量也在增加，也可能会平稳过渡到大批量的电炉生产，但伴随这一转变，还需要迅速推出目前尚处于早期开发阶段的技术。《可持续发展方案》认为，在市场推出新技术后，全球范围内需要每月部署一个氢基DRI工厂。到2050年之前，电力需求将增加720太瓦时，相当于现在电力消耗总量的60%。在2050年之前，同时部署装备了CCUS的工厂需要在全球范围内捕获大约0.4Gt二氧化碳，相当于从2030年起每2-3周部署一个大型CCUS设施（每年捕获100万吨二氧化碳）。
没有净零排放炼钢技术的创新，就不可能实现大幅减排。《可持续发展方案》预测，到2050年累计减排量的30%来自当今处于示范或原型阶段的炼钢技术。《可持续发展方案》认为，如果不继续努力通过创新促进这些技术的发展，就不可能快速部署CCUS和低碳氢气设施。部分快速创新案例探讨了将能源系统实现净零排放的日期提前到2050年的技术含义。在快速创新案例中，到2050年，每年的减排量中近四分之三来自当前还未商业化的技术，相当于可持续发展愿景的约40%。
政府推动加速转型
钢铁工业的可持续转型不会自行实现，需要政府发挥核心作用，出台多种政策组合来推动。包括设定二氧化碳减排的长期和不间断目标、管理现有资产和短期投资、创建实现净零排放的钢铁市场、支持净零排放炼钢技术的示范工厂、提升材料效率、提高国际合作和确保公平的全球竞争、开发净零排放技术基础设施、追踪进展和改进数据采集方式。
技术路线图的期限延长到2050年，但是政府和决策者应该了解，2030年是加快转型的关键窗口，需要从现在开始在三个优先领域制定具体和可衡量的目标。一是技术性能和材料效率。在部署创新技术和促进基础设施发展方面，为减轻负担，必须立即抓住机会，通过现有的最佳技术和措施，更有效地利用能源和材料。二是现有资产和新的基础设施。必须出台一项计划，处理现有资产，规定只需一个投资周期，就能降低二氧化碳排放强度。同时，建立全新的氢气和二氧化碳运输及储存基础设施，为部署创新性技术铺平道路。三是积极开展研发和中试。未来十年创新性净零排放技术的中试和示范项目必须与2030年后的目标一致。在这方面，新冠肺炎疫情导致了经济危机，由此带来挑战，也带来机遇，这些关键的技术创新是实现碳中和的先决条件。
来源：《世界金属导报》??
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