欧盟减排技术路线对中国2060碳中和的挑战与启示

气候保护是《欧洲绿色协议》的核心内容,仍然是重中之重。2019年12月,欧盟国家元首和政府首脑商定了到2050年实现气候中和欧盟的目标,将确立在欧盟立法中。到2030年,主要挑战是无二氧化碳炼钢的进步,加速航空航天和汽车行业的脱碳。为了维持和加强欧洲乃至全球向气候中性的转变,必须对欧盟以及可能的话在20国集团所有国家,所有相关经济部门中的温室气体排放定价。

在这方面,我们将研究和讨论欧盟委员会关于将二氧化碳定价扩展到成员国之间新领域的建议。还应考虑修订市场稳定储备并引入二氧化碳最低价格。

(一)   国内外碳排放背景

欧洲碳排放及政策目标

近年来中国经济高速发展,碳排放量也随之跃居首位。中国的碳排放量从1980年的1．46亿吨增至2018年的10．06亿吨,增幅大,排放高。中国的一次能源消费和以CO2为主的温室气体排放迅速增加,预计到2030年中国的温室气体排放量将达到128亿吨碳当量,占世界总量的比例将达到30．5%。因此,亟待能源转型和绿色发展。

钢铁行业是我国的支柱产业之一,中国钢铁工业碳排放量占全国碳排放总量的15%左右,是我国碳排放量最高的制造业行业。据不完全统计,每生产1t钢,采用高炉工艺将排放出2．5t的二氧化碳,转炉生产吨钢CO2排放为2．2吨左右,电炉工艺也要排放0．5t的二氧化碳。因此,中国迫切需要加速推进钢铁等重点行业节能减排,钢铁行业的节能减排对策的制定与实施刻不容缓。

钢铁行业2000-2018年碳排放占比以及总量

(二)   欧盟钢铁生产路线

根据“德国冶金技术协会钢铁研究所”的一份欧洲钢铁研究报告中指出,截至2018年初,欧盟28国(当时英国尚未脱欧)主要有2条钢铁生产路线:高炉/碱性氧气炉(BF / BOF)路线和电弧炉(EAF)路线。高炉/碱性氧气炉路线以铁矿石为原材料,碳作还原剂,并在过程中添加废钢来炼制钢铁。电弧炉路线则基于废钢和电能,利用电弧的热效应加热炉料进行炼钢。2016年欧盟28国的粗钢产量为162百万吨,其中60．2%为高炉/碱性氧气路线,39．2%为电弧炉路线。

(三)   欧盟钢铁行业资源利用效率

钢铁行业作为一个系统,其重要性要大于它包含的单一元素的总和,因此其资源效率是钢铁行业的核心。欧盟的钢铁行业主要通过技术开发来提高资源效率,在每个过程,流程链以及产品上做优化和创新。比如在钢铁生产过程通过工艺的优化和回收使用废钢来节约资源。矿渣可以用作建筑材料和水泥。对于其他副产品和耦合产品,可做进一步的工艺气体和能源回收。在钢铁应用领域,优化钢/新钢种会进一步减少排放。废弃钢通过回收利用重新进入钢铁的生产流程,从而构成一个完整的钢铁行业循环。与此同时改进过程控制,包括建立动态过程模型,基于计算机的控制,建立数字化过程等。

欧盟钢铁行业通过技术的优化和创新,实现了很高的资源效率。但是值得注意的是,随着技术的进步,当前高炉练钢的流程已经达到了热力学极限,其产生的二氧化碳已经降低到了技术最小值。因此能源效率的进一步提高和二氧化碳排放的减少需要根本性的突破性技术。