全球钢铁行业工厂级脱碳策略

钢铁是城市化和工业化的重要原材料，而生产钢铁的过程排放了大量的二氧化碳，2019年与钢铁相关的碳排放量（约2.6Gt）约占全球人为二氧化碳排放量的7%。不同地区的钢铁厂在产能规模、生产工艺、厂龄和排放特征上具有显著差异，因此分析全球钢铁行业具有成本效益的脱碳策略需要考虑不同工厂级别特征上的差异。清华大学同丹助理教授课题组全球工厂级钢铁排放数据库 GISD，采用厂龄-产能比例和碳排放强度两个指标，分别从碳减排潜力和经济性两方面提供了全球钢铁行业脱碳策略。相关成果以“Plant-by-plant decarbonization strategies for the global steel industry”为题发表于Nature Climate Change期刊。

 

研究构建了全球钢铁行业设施级别详细数据库，具体包括116 个国家或地区1990-2019年钢铁生产设施的基本设施信息和二氧化碳排放量。研究设计了厂龄-产能比例（工厂服役年限和产能之比）和碳排放强度（碳排放和产量之比）两个指标，并计算了钢铁厂的单位碳减排成本（由能效升级成本、电炉短流程改造成本、关闭工厂搁浅资本成本组成），分别从碳减排潜力和经济性两方面识别了全球钢铁行业脱碳的优先级。

 

研究结果显示，从全球范围来看，碳排放强度是比厂龄-产能比更有有效的脱碳指标。分地区来看，印度等发展中国家钢铁厂的平均能耗较高，采用碳排放强度指标具有更大减排潜力，而发达国家钢铁厂平均服役年限较长，采用厂龄-产能比指标则更有效。不同脱碳策略的减排潜力亦存在显著差异，对发展中国家而言，提高能效的减碳效果更佳；而在全球范围内，电炉短流程改造则更为有效。从成本效益的角度来看，在发展中国家，能效提升和短流程改造的成本效益接近，近期可优先考虑能效提升，中长期逐步推动短流程改造。而发达国家钢铁厂的能效水平较高，能效提升的减排潜力较小，短流程改造的减排成本效益显著高于能效提升，应将短流程改造作为主要脱碳策略。由于淘汰老旧工厂无需承担搁浅资本，在能效提升和短流程改造基础上，进一步考虑过剩产能优先淘汰可显著提升脱碳成本效益。

 

虽然可再生能源供电比例、废钢供应及其价格、CCUS等技术的应用会增加减排潜力和成本效益的不确定性。但本研究针对全球不同钢铁厂在产能规模、厂龄、生产工艺和排放特征上的差异，揭示了中短期内全球钢铁厂的减排潜力和成本效益，并探索了相应的减排优先级。

 

原文信息：Xu, R., Tong, D., Davis, S.J., Qin, X., Cheng, J., Shi, Q., Liu, Y., Chen, C., Yan, L., Yan, X. and Wang, H., 2023. Plant-by-plant decarbonization strategies for the global steel industry. Nature Climate Change, pp.1-8.