推动钢铁脱碳:中国宝武打造低碳钢铁航母

 前 言 

钢铁行业在社会经济发展中处于极重要的地位,也产生了大量的碳排放,是我国第二大碳排放行业。作为钢铁行业的领军企业,中国宝武钢铁集团在2022年排名世界500强的第44位,并提出了2023年实现碳达峰、2050年实现碳中和。为实现其目标,宝武从技术创新、业务低碳化、碳资产管理、绿色文化等角度入手,加速推进自身的低碳发展。宝武的低碳发展使其综合能耗与碳排放强度不断降低,引领我国钢铁行业低碳发展。



一、中国宝武布局低碳发展


为推进钢铁行业绿色发展,2022年我国发布了《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》和《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022年版)》,要求钢铁工业坚持总量控制与绿色低碳发展、推进节能降碳改造升级。在碳达峰碳中和目标的压力下,钢铁行业未来需要加速推进绿色发展,助力高质量实现碳达峰,推进碳中和。

2021年,中国宝武粗钢产量达1.20亿吨,占全国粗钢产量的11.61%,占全球粗钢产量的6.14%[1],同时以9723亿元营收位列世界500强第44位,是全球最大的钢铁企业。宝武碳减排对我国乃至全球钢铁行业实现碳中和都具有重要意义,宝武需要承担起推动中国钢铁行业高质量发展、实现碳中和的责任。目前宝武的低碳发展已取得了相应的成效,吨钢综合能耗下降至583千克标准煤,万元产值综合耗能也降低至1.44吨标准煤,碳强度也在逐步降低。



二、宝武多维度推进低碳发展


 (一)绿色钢铁技术路线图

宝武作为钢铁行业企业,其碳排放最主要来源于钢铁的生产,因此,宝武在2021年发布的《中国宝武碳中和行动方案》要求以技术创新为核心推动力,引领钢铁绿色升级,布局绿色产业,从而助推宝武绿色低碳转型。在《方案》规划的时间线里,宝武将在2023年实现碳达峰,在2035年实现碳排放较2020年降低30%,最终在2050年实现碳中和。在《方案》规划的行动里,宝武将极致能效、冶金资源循环、近终型制造、富氢碳循环高炉、氢基竖炉和碳回收及利用等6项技术作为节能降碳的主要技术研发与应用方向,来推进钢铁绿色制造,同时打造绿色产品、布局绿色产业,以此推进宝武碳中和。


推动钢铁脱碳:中国宝武打造低碳钢铁航母

图1  中国宝武碳中和整体路线图

数据来源:中国宝武,中大咨询整理



宝武整份《方案》以技术创新为核心,通过创新低碳技术推动钢铁制造以及品质绿色升级。宝武的技术路线图由六项基础技术相互融合而成,涵盖了钢铁生产的整个生命周期,从原料使用、能源使用、生产加工、碳排放利用、产品使用等阶段入手,利用高炉-转炉工艺和氢冶金工艺技术升级推动减少碳排放。


推动钢铁脱碳:中国宝武打造低碳钢铁航母

图2 中国宝武碳中和冶金技术路线图

数据来源:中国宝武官网,中大咨询整理



(二)业务体系低碳化

1. 研发冶金技术,助力制造过程低碳化


宝武综合自身技术发展,确定了六大技术研发方向,并以两条主要工艺路径推进技术融合,实现钢铁制造过程绿色化。


其中,六大技术突破方向为:


·  极致能效。通过余温余热利用、能效提升技术的创新,对现有制造流程进行升级改造,平衡集团发展与碳减排。

·  富氢碳循环高炉工艺。宝武应用富氢碳循环高炉技术提升碳循环利用率,同时辅以绿电与原料绿色化深挖高炉炼钢减碳潜力。

·  氢基竖炉。通过清洁能源制取绿氢,并使用绿氢还原氧化铁,产生金属铁与水蒸气,助力钢铁走向碳中和。

·  近终形制造。从钢水浇铸开始就贴近成品尺寸,以此压缩钢铁制造工序、缩短制造流程,实现节约能源、减少碳排放。

·  冶金资源循环利用。加强内外部循环,充分利用厂内与厂外的含铁含碳固废、钢铁材料、生物质等资源。

·  CO2回收及利用。钢铁制造难以完全避免产生CO2,需要充分利用碳捕集与利用技术,提高碳化学能的循环利用。


两条主要工艺路径以六项技术为基础,综合利用宝武的技术储备,对各项技术进行融合,实现宝武碳中和冶金:


·  高炉-转炉工艺路径。首先利用金属化微波烧结与新型炉料制造生产绿色化炼钢原材料,随后将原料送入富氢碳循环高炉炼铁形成铁水,再将铁水与废铁废钢共同加入多功能转炉中,最终得到绿色钢铁产品。此外,还需将分离出的CO2进行资源化利用。

·  氢冶金工艺路径。首先利用清洁能源发电制取绿氢,随后将氢气和球团一同加入进氢基竖炉中,再通过以绿电为能源的电炉连接近终形铸轧,减少制造过程碳排放,最终得到绿色钢铁产品。


目前宝武已经对部分技术开展了实验与应用,如八一钢铁富氢碳循环高炉、湛江钢铁氢基竖炉-电炉短流程零碳工厂、新疆巴州钢铁绿色短流程项目[2],期望以此形成碳中和冶金示范,助力宝武完善碳中和技术路线,实现钢铁制造过程绿色化,降低企业直接碳排放。


2. 抓住绿色机遇,生产绿色产品


钢铁行业是基础性原材料行业,宝武生产的汽车板、硅钢等材料为能源、交通等高碳排放领域提供了建设原料,因此宝武提升产品质量、减少产品生命周期碳排放同样有助于能源、交通等行业的碳中和。宝武沿着高强度、高耐蚀、高效能三条路径打造高品质绿色钢铁,为下游行业碳减排提供绿色钢铁解决方案,助力中国宝武抓住绿色发展新机遇。


3. 利用绿色金融,推动低碳转型与产业布局


当前政策对绿色金融的支持力度持续增大,中国宝武借绿色金融政策推动绿色融资、成立产业基金、升级公司产业金融业板块,持续推进绿色低碳转型。第一,充分利用绿色信贷、绿色债券等融资工具,通过债务置换、申请绿色信贷等方式为各项项目提供低成本资金,同时选择合适的绿色融资工具锁定长期成本;第二,宝武成立了绿色低碳冶金创新基金、碳中和基金,并计划未来通过产业投资基金的方式投资内外部优质项目,利用金融杠杆推动绿色材料、绿色资源、绿色智慧服务等产业发展,丰富宝武绿色产业。


(三)智慧服务体系低碳化

智慧服务业是中国宝武六大业务规划之一,同时也是宝武自身数字化的重要支撑体系。宝武不仅利用智慧服务推进自身低碳发展,更抓住发展机遇将宝武绿色智慧服务体系进行推广,开拓绿色智慧服务新业务。对企业内部,智慧服务贯穿了宝武各项活动,以数智化管控手段支持低碳技术落实,形成支撑业务的智慧服务体系。对企业外部,宝武打造绿色智慧服务业务平台,为其他企业提供绿色数智化解决方案,助推钢铁行业绿色低碳转型。


具体而言,宝武形成了四条路径来助力碳中和行动,分别是提供智慧低碳冶金技术方案、全流程智慧制造解决方案、绿色供应链解决方案、核心设备智能运维综合解决方案。此外,宝武利用数字技术进行了主要产品碳足迹核算、企业碳核算和绿色低碳认证等活动,助力宝武实现碳中和。


(四)加强碳资产管理

随着碳交易体系的不断完善,碳资产已成为钢铁行业重要的资产之一,中国宝武面对着国内国际上不断加强的碳政策,开始着手加强政策及市场研究,提升宝武碳资产管理能力,积极参与全国与各试点碳市场的建设及运作,把控宝武碳配额履约成本,推进宝武的绿色低碳发展。


截至2020年,中国宝武有20家下属企业参与各省(市)的碳交易,全年实际履约的碳排放总量超过一亿吨,并100%完成了碳配额的清缴工作,共支出了超九千万元。在2021年7月全国碳排放权交易市场开市后,宝武有三家自备电厂被纳入碳交易中,碳中和办公室随之开展碳排放核算、碳减排路径分析、减碳绩效评价体系研究等工作,提升了宝武的碳资产管理能力。


(五)推行绿色核心价值观

中国宝武在2022年对企业文化进行了迭代升级,在价值观中用“绿色”替代了“协同”一词,以企业文化引领宝武碳中和行动,持续推进宝武绿色低碳转型。在绿色发展成为全人类的共识的背景下,中国宝武将绿色作为企业核心价值追求,用“绿色”牵引技术创新、推动宝武低碳发展、提升宝武在钢铁产业圈中的竞争力和影响力。


(六)综合能耗与碳排放强度逐步降低

中国宝武的发展过程中,持续对我国钢铁企业进行并购重组,虽然营业收入、钢铁产量产生了大幅变化,但是随着绿色发展的持续推进,宝武的综合能耗仍在不断下降。宝武的吨钢综合能耗从2016年的602(千克标准煤)下降至583(千克标准煤),同时万元产值综合能耗下降至1.44(吨标准煤)。尤其是宝武最主要子公司(宝钢股份)的碳排放强度快速下降,2018年的碳排放强度较2014年下降了10%,宝武的绿色低碳发展取得了一定成效。


但是从绝对值来看,产量约占集团总量40%的宝钢股份在2019年产生了9397万吨碳排放,未来仍需要持续加大碳减排力度,才能如期实现碳中和。

推动钢铁脱碳:中国宝武打造低碳钢铁航母

图3  宝武吨钢综合能耗(千克标准煤) 

数据来源:中国宝武社会责任报告,中大咨询整理



推动钢铁脱碳:中国宝武打造低碳钢铁航母


图4  宝武万元产值综合耗能(吨标准煤)

数据来源:中国宝武社会责任报告,中大咨询整理




三、宝武低碳布局启示


在碳达峰碳中和目标的要求下,钢铁行业绿色低碳发展势在必行,各钢铁企业也更加重视低碳发展,纷纷采取相应措施探索低碳发展路径。中国宝武2021年绘制了清晰的低碳冶金路线图,从技术研发、产业布局、碳资产管理、绿色核心价值观等方面采取措施,加速推进实现宝武碳中和。


(一)加强低碳技术研发与应用

钢铁企业高能源消耗的生产特性导致其实现节能降碳的任务艰巨,需要强化顶层设计、绘制绿色低碳发展路线图,以低碳技术创新引领节能降碳。宝武清晰地描绘了降碳技术研发方向,并制定了碳中和冶金技术路线图,推进制造过程绿色化、钢铁产品绿色化。目前我国其他几大钢企同样着手制定技术路线,推进钢铁产品及制造流程绿色低碳化,但是我国钢铁生产仍是以长流程粗钢为主,未来需要持续推进低碳技术的研发与应用,实现钢铁企业的低碳发展。


(二)充分利用绿色金融资源

据统计,钢铁行业达到碳中和目标需要3.1万亿元投资,存在大量的资金缺口,利用绿色金融是助力碳达峰碳中和实现过程中不可或缺的一环。在绿色金融政策不断推进下,宝武充分利用绿色金融资源,降低融资成本、成立碳中和产业基金,推进宝武厂内低碳技术应用、设备升级改造、布局新材料与原料循环产业。但是目前我国其他钢铁企业对绿色金融的应用不足,如河钢集团在2022年1月才发行了首单碳中和绿色公司债券。因此,钢铁企业需要积极参与绿色金融创新实践,调动资源助力企业低碳发展。


(三)建立碳资产管理制度

碳交易市场开市之后,钢铁企业就被纳入交易以推进碳减排,导致钢铁企业经营成本持续增加,由此产生了企业碳资产管理的需求来降低钢企履约成本,从而更好地推进企业节能降碳工作。宝武下属20家企业被纳入碳交易市场中,其着手建立集团统一的碳资产管理平台,以集团规模优势推进各子公司协同降碳,助力降低碳配额履约成本、碳资产运营效率、规避碳价波动风险。目前,河钢集团成立了碳资产管理公司,负责开展公司内外部的碳排放管理业务。然而其他钢铁企业在碳资产管理方面并未展开相应的举措,在钢铁纳入全国碳交易市场的预期下,我国钢铁企业需要更加重视碳资产管理,规避碳市场风险。


(四)创建绿色文化内核

企业文化是公司发展的精神内核,在绿色低碳发展的趋势下,钢铁企业绿色转型不可逆转,需要对自身进行重新审视与定位,将“绿色”作为钢铁企业发展的底色是钢铁企业坚定绿色发展的有效手段。宝武在对企业文化进行迭代升级后,以“绿色”为核心价值观之一,推进宝武履行“双碳”承诺、走绿色发展之路、践行绿色工作生活。然而我国其他钢铁企业很少将绿色作为企业文化内核,对绿色发展的认识仍不到位。因此,我国钢铁企业未来需要推动企业文化向绿色低碳转变,以“绿色”价值观推进企业低碳发展。