不同冶煉流程對中、日、韓和OECD歐洲國家2050年碳強度的影響預測

 

在本文研究的所有區域，無論是EAC情景還是DAC情景，2020年至2050年（即IEO2021的預測期），煤炭使用量普遍下降，而鋼鐵行業的電力使用量增加。煤炭和電力消耗的這些變化是由于在兩種替代情景下電爐鋼產量增加的假定條件下發生。在這些情景下，天然氣消耗增加將超過參考情景，因為電爐鋼產量增加意味著需要用更多的直接還原鐵，以補償轉爐鋼產量下滑。此外，根據EAC情景更早實現（到2030年）可再生能源生產的氫氣成本與基于化石燃料生產的氫氣成本一致的更大膽假設，而天然氣消費趨勢略低于DAC情景，電力消費略高于DAC。發生這種變化是因為我們假設可再生能源生產的氫氣成本更早達到化石燃料成本，這意味著氫氣產量和可再生能源發電量增加，并導致利用重整天然氣生產的直接還原鐵減少。

 

在另一種情景下，中國鋼鐵行業的整體能源強度下降，這是由轉向能源強度較低的電爐生產推動的。然而，這種能源強度下降受到直接還原鐵產量增長所需的天然氣增長緩慢的限制。日本、韓國和經合組織歐洲國家總體能源強度的相對變化大于中國，因為其電爐鋼和轉爐鋼份額變化更大。

 

鋼鐵工業作為一個碳密集型產業，采用廢鋼的電爐生產流程比采用高爐-轉爐流程的碳強度和能源強度低得多。鋼鐵目前已經是世界上回收利用最多的材料，進一步降低鋼鐵行業碳強度的努力必須包括更多的廢鋼回收利用。但是廢鋼回收是有限度的。廢鋼回收的有限性和廢鋼冶煉的鋼材潔凈度的關注，使得采用其他低碳強度工藝生產高純度粗鋼成為必要選擇。

 

為了實現這些目標，在本文分析中，重點關注使用可再生能源提高電爐鋼產量，并使用由可再生能源供電的電解氫還原生產直接還原鐵補充廢鋼原料不足。通過以下方式量化了四個國家（地區）鋼鐵行業不同的二氧化碳減排潛力：

 

★增加電爐爐料中使用的直接還原鐵比例；

 

★增加直接還原鐵生產中使用的可再生能源生產的氫氣用量；

 

★增加用于電爐冶煉的可再生能源使用。

 

對四個國家（地區）研究的情景展示了各個地區鋼鐵行業所需新增可再生能源的數量存在差異，且其取決于所在區域的電力構成。例如，從《國際能源展望2021》給出的參考情景來看，到2050年，韓國碳強度降低22%需要新增25%的可再生能源發電量，而在經合組織中的歐洲國家，碳強度降低30%以上只需要增加9%的可再生能源發電量。

 

盡管沒有詳細說明氫氣的生產、運輸、儲存或分配，但這些情景說明了相對于參考情景的結果，鋼鐵行業部分脫碳存在區域性差異。與參考情景相比，到2050年，中國粗鋼生產的碳強度下降14%，日本下降24%，韓國下降22%，經合組織歐洲國家下降31%。但碳強度的降低意味著要求對四個國家（地區）鋼鐵生產過程控制以及對可再生能源發電進行投資。