范铁军：从“节能”到“用能” 双碳目标下钢铁能源转型变革之路

2022年7月26日，由中国金属学会、全联冶金商会、冶金工业出版社、建龙集团联合组织的“绿色制造节能减排降碳”系列讲座成功召开。冶金工业规划研究院院长范铁军受邀，在本次讲座中作主题报告《从“节能”到“用能” 双碳目标下钢铁能源转型变革之路》。

 

1、中国钢铁工业现状

 

现阶段，我国钢铁工业已经处于加快重组、强化环保、低碳发展三期叠加的历史阶段，正在向高质量低碳阶段演进。

 

近年来，我国工业能源消费比重缓慢下降。从钢铁工业领域来看，吨钢综合能耗逐步下降，主要生产工序能耗达标率逐步提高，二次能源利用水平也在不断提高。中国钢铁工业协会公布数据显示，2021年全国重点大中型钢铁企业吨钢综合能耗为549.24千克标准煤，较2020年下降0.11%，较2015年下降4%。但由于环保等原因，与2020年相比，2021年我国钢铁工业部分工序能耗略有上升。

 

2、相关节能降碳政策及展望

 

为应对能源供需矛盾、生态文明建设、经济高质量发展带来的挑战，我国始终坚持能源转型战略。站在新的历史方位，面对日益复杂的国际形势和日益严峻的气候变化挑战，紧密围绕国家提出的碳达峰、碳中和重大战略目标，党中央、国务院及各部委陆续出台一系列政策举措，均对能源转型和节能降碳提出了新的要求。

 

结合国家政策要求以及近年国内能源总量和能源结构变化，预计2030年前，我国非化石能源消费占比将由15.9%增加至25%；2030年后，我国能源消费总量将逐步稳定，非化石能源消费占比快速上升，能源供给率也将逐步增加。

 

3、我国钢铁能源转型历程

 

钢铁工业是国民经济重要基础产业，也是能源消耗大户。我国钢铁工业能源转型历程按照时间和能源种类两个维度，大致分为如下四个阶段：

 

一次能源“使用”阶段——节约优先。一次能源“使用”阶段从“五五”开始。在此期间，我国钢铁工业能源使用相对粗放，甚至在一定时间段重油曾被广泛用作高炉喷吹燃料，加热炉、铁矿石烧结和铁矿石球团法的点火、焙烧等。

 

二次能源“利用”阶段——提高效率。从“十五”开始进入二次能源“利用”阶段。在此期间，节能技术进步取得快速发展，大量先进成熟技术在我国钢铁工业中获得广泛应用。但钢铁二次能源利用仍存在一些尚未解决的问题，包括余热余能回收效率低、能源介质距离输送长、煤气及蒸汽存在阶段性不平衡及耦合利用方面仍有提升潜力、部分耗能设备介质使用温度和能级不匹配、熔融钢渣余热等中低温余热尚未利用等。

 

新旧能源“混用”阶段——协调互补。碳中和战略要求大力发展可再生能源，但我国以煤为主的能源结构短期内不会改变，钢铁工业进入新旧能源“混用”阶段。在此期间，需要统筹化石能源与可再生能源协调互补，以储能系统为支撑逐步加强新能源的应用和消纳；需要利用钢铁二次能源可调节性强的优势，以储能系统为重要桥梁，与可再生能源构建多能互补与储能相结合的能源体系，并探索可再生能源与副产煤气、余热余压自发电机组相衔接的智慧电力供应网络建设，促进能源结构清洁低碳化。

 

未来能源“通用”阶段——联通共享。伴随电力的逐步“绿化”，我国钢铁工业将持续推进电气化，大幅提高电能应用比例，加快推广以电代煤、以电代油、以电代气。但是，尽管电能替代会在钢铁工业脱碳进程中发挥重要作用，仍有80%左右来源于原料与生产高品位热能的碳排放无法通过电能替代实现脱碳，而氢能是解决这一问题的有效途径。因此，构建以“绿电+绿氢”为核心的能源系统，摆脱对化石能源的依赖，从源头上解决碳排放问题，才是钢铁工业实现低碳甚至“零碳”排放的最佳途径。同时，还需依靠“互联网+”加快能源数字化、智能化升级，提高能源系统灵活感知及高效运行能力，最终实现能源系统联通共享。

 

4、结论建议

 

当前，我国钢铁工业正在由二次能源“利用”阶段走向新旧能源“混用”阶段。在这个关键的转型期，在立足以煤为主的基本国情基础上，我国钢铁工业应统筹推进化石能源与非化石能源协调互补，依托储能系统桥梁，着力构建多能互补与储能相结合的能源体系。

 

对于钢铁企业而言，每家企业的生产方式、装备水平、流程结构、地域能源供应条件均有所差异，发展阶段也不尽相同。因此，建议钢铁企业正确认识和把握双碳进程中能源转型的重要性，客观评估能效水平并制定措施以达到国家政策要求，为企业争取更大的发展空间以应对能耗双控的不利影响，提前布局氢能等未来能源系统，实现能源转型高质量发展。