鋼鐵是城市化和工業(yè)化的重要原材料，而生產(chǎn)鋼鐵的過程排放了大量的二氧化碳，2019年與鋼鐵相關的碳排放量（約2.6Gt）約占全球人為二氧化碳排放量的7%。不同地區(qū)的鋼鐵廠在產(chǎn)能規(guī)模、生產(chǎn)工藝、廠齡和排放特征上具有顯著差異，因此分析全球鋼鐵行業(yè)具有成本效益的脫碳策略需要考慮不同工廠級別特征上的差異。清華大學同丹助理教授課題組全球工廠級鋼鐵排放數(shù)據(jù)庫 GISD，采用廠齡-產(chǎn)能比例和碳排放強度兩個指標，分別從碳減排潛力和經(jīng)濟性兩方面提供了全球鋼鐵行業(yè)脫碳策略。相關成果以“Plant-by-plant decarbonization strategies for the global steel industry”為題發(fā)表于Nature Climate Change期刊。

 

研究構建了全球鋼鐵行業(yè)設施級別詳細數(shù)據(jù)庫，具體包括116 個國家或地區(qū)1990-2019年鋼鐵生產(chǎn)設施的基本設施信息和二氧化碳排放量。研究設計了廠齡-產(chǎn)能比例（工廠服役年限和產(chǎn)能之比）和碳排放強度（碳排放和產(chǎn)量之比）兩個指標，并計算了鋼鐵廠的單位碳減排成本（由能效升級成本、電爐短流程改造成本、關閉工廠擱淺資本成本組成），分別從碳減排潛力和經(jīng)濟性兩方面識別了全球鋼鐵行業(yè)脫碳的優(yōu)先級。

 

研究結果顯示，從全球范圍來看，碳排放強度是比廠齡-產(chǎn)能比更有有效的脫碳指標。分地區(qū)來看，印度等發(fā)展中國家鋼鐵廠的平均能耗較高，采用碳排放強度指標具有更大減排潛力，而發(fā)達國家鋼鐵廠平均服役年限較長，采用廠齡-產(chǎn)能比指標則更有效。不同脫碳策略的減排潛力亦存在顯著差異，對發(fā)展中國家而言，提高能效的減碳效果更佳；而在全球范圍內(nèi)，電爐短流程改造則更為有效。從成本效益的角度來看，在發(fā)展中國家，能效提升和短流程改造的成本效益接近，近期可優(yōu)先考慮能效提升，中長期逐步推動短流程改造。而發(fā)達國家鋼鐵廠的能效水平較高，能效提升的減排潛力較小，短流程改造的減排成本效益顯著高于能效提升，應將短流程改造作為主要脫碳策略。由于淘汰老舊工廠無需承擔擱淺資本，在能效提升和短流程改造基礎上，進一步考慮過剩產(chǎn)能優(yōu)先淘汰可顯著提升脫碳成本效益。

 

雖然可再生能源供電比例、廢鋼供應及其價格、CCUS等技術的應用會增加減排潛力和成本效益的不確定性。但本研究針對全球不同鋼鐵廠在產(chǎn)能規(guī)模、廠齡、生產(chǎn)工藝和排放特征上的差異，揭示了中短期內(nèi)全球鋼鐵廠的減排潛力和成本效益，并探索了相應的減排優(yōu)先級。

 

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.