全球碳达峰、碳中和现状

英国石油公司（BP）发布的《世界能源统计年鉴》显示，自年以来，全球碳排放量持续增长，年全球碳排放量达到了.6亿吨，创历史新高。年，全球受新冠肺炎疫情影响，碳排放量降至.8亿吨，同比下降6.3%。（详见图1）

随着全球平均气温的升高及极端气候事件频发，国际社会向主要经济体施加的碳减排压力越来越大。年7月份，联合国秘书长倡议“到年将温室气体排放量较年水平削减45%，到年基本实现碳中和”。同年9月底，在联合国气候行动峰会上，65个国家承诺在年前实现温室气体净零排放。

据经济合作与发展组织（OECD）统计数据显示，在年、年、年和年，实现碳达峰的国家的数量分别为18个、31个、50个和54个，已经实现碳达峰的这些国家占当时全球碳排放量的比例分别为21%、18%、36%和40%。年，全球将有58个国家实现碳达峰，占全球碳排放量的60%。

在第七十五届联合国大会上，我国宣布年实现碳达峰、实现碳中和的目标。碳中和已成为各国追求的共同目标，不丹、苏里南共和国目前已经实现了碳中和，另外有多个国家（经济体）宣布了实现碳中和的时间（详见表1）。

我国钢铁行业面临的“双碳”压力

我国钢铁行业作为能源消耗密集型行业，是制造业31个门类中碳排放量最大的行业之一，占全国碳排放总量的15%左右。近10年来，我国钢铁行业一直向低碳绿色发展方向努力。年～年，我国粗钢产量从8.13亿吨增长到10.65亿吨，增幅达到31%，同期钢铁行业碳排放总量从17.48亿吨增长到21.1亿吨，增幅仅为20.71%，吨钢排放量从2.15吨下降到1.98吨（详见图2）。

我国提出“双碳”目标后，在气候雄心峰会上进一步宣布：到年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。

目前距离年实现碳达峰还有不到10年时间，从碳达峰到碳中和的间隔时间只有30年，对于以碳排放强度大的长流程为主（长流程粗钢产能约占90%）的我国钢铁行业来说，是一个巨大的挑战。基于钢铁生产原理，焦炭和铁矿石的还原反应势必会产生碳排放，通过先进的技术进一步挖掘传统生产流程的节能减排潜力已非常有限。钢铁企业和行业专家充分认识到，只有进行突破性技术研发、变革工艺流程，才能取得突破性进展。

另外，我国钢铁行业是化石能源消耗大户（约占全国煤炭消费总量的18%），其中煤炭和焦炭消耗占比高达92%，电力消耗仅占6.3%，油气能源消耗占1.7%。为了实现“双碳”目标，我国未来势必将对煤炭消耗量进行限制，将进一步制约以采用高炉—转炉长流程工艺为主的钢铁行业发展规模。

钢铁行业实现“双碳”目标的技术路径

为了应对“双碳”压力，我国钢铁行业必须通过对能源结构、工艺和长生命周期新材料技术的不断创新，从源头和根本上解决钢铁行业低碳发展问题。主要技术路径包括碳捕获和封存技术、氢冶金技术、应用绿色能源等。

一是碳捕获和封存技术。碳捕获和封存技术是把生产过程中产生的二氧化碳经过分离、回收、高压输送至深部盐水层和枯竭油气层进行封存（详见表2）。这是应对气候变化的现实性对策之一，可以帮助钢铁行业减少一半以上的碳排放（技术使用过程需要消耗能源，封存过程会释放二氧化碳）。在对这项技术的研究上，日本、英国走在前列，率先试用的为大型电厂，但基于成熟度低、成本太高等因素，发展缓慢。

二是氢冶金技术。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，氢能应用是实现低碳甚至零碳排放的最佳途径。氢冶金技术就是用氢气作为铁矿石还原剂。长期来看，未来30年，氢冶金作为革命性新工艺将使钢铁生产摆脱对化石能源的绝对依赖，从源头上解决碳排放问题，帮助钢铁企业实现碳排放目标。目前，国内外许多钢铁企业对氢冶金技术都有涉足，正在不断完善和发展。

三是发展全废钢短流程钢厂。向全废钢短流程（吨钢二氧化碳排放达到0.4吨～0.6吨）钢厂方向发展，富氢/绿氢直接还原铁可作为补充，以解决废钢来源不足的问题。

四是应用绿色能源。实现“双碳”目标对我国能源结构提出了新要求。《国民经济和社会发展第十四个五年规划和年远景目标纲要》提出，我国非化石能源占能源消费总量比重要提高到20%左右，其中风电、太阳能、核电等清洁能源引起进一步重视。未来，钢铁企业可研究直接电解铁矿石技术（电能把氧化铁转化为金属铁和气态氧）。欧洲ULCOS（超低二氧化碳排放炼钢工艺研究项目）已经得到了小规模的验证，其中的电能取自绿色能源。

五是长生命周期产品的开发与生产。钢铁产品是基础设施建设、汽车制造、船舶制造、装备制造、国防建设等领域的主要原材料。在“双碳”目标压力下，钢铁行业要加大对长生命周期钢材产品的研发力度，以减少生产排放的二氧化碳，例如加大轻量化汽车板、管线钢、桥梁钢、铁路用钢、工具钢、耐候钢、高强集装箱用钢等的生产、应用力度。

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