鋼鐵是城市化和工業(yè)化的重要原材料,而生產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)的鋼鐵廠在產能規(guī)模、生產工藝、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-產能比例和碳排放強度兩個指標,分別從
碳減排潛力和經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-產能比例(工廠服役年限和產能之比)和碳排放強度(碳排放和產量之比)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,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能規(guī)模、廠齡、生產工藝和排放特征上的差異,揭示了中短期內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.
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