中国钢铁行业碳达峰碳中和时间表与路线图
张琦
1,2,3
，田硕硕
1
，沈佳林
1
(1.东北大学国家环境保护生态工业重点实验室， 辽宁 沈阳 110819；2. 东北大学低碳钢铁前沿技术
研究院， 辽宁 沈阳 110819；3. 低碳钢铁前沿技术教育部工程研究中心， 辽宁 沈阳 110819)
2020年9月2
2日，中国在第七十五届联合国大会上提出，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。钢铁行业深度脱碳是实现“碳达峰”和“碳中和”的必经之路，是应对气候变化、缓解能源危机、推动绿色健康发展的重要战略举措。绿色低碳发展是钢铁行业实现转型升级高质量发展的关键，也是中国实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。分析了中国钢铁行业碳排放现状，对比了主要产钢国家钢铁行业碳中和目标及实施路径，采用动态物质流分析方法构建了钢铁需求量模型、废钢回收量模型并预测了中国到2060年的钢铁需求量和废钢资源量。结果显示，中国的钢铁需求量将在2030年和2060年分别下降至8.78亿t和5.43亿t，2030年国内废钢产量约为4.2亿t，2055年以后，废钢产量将逐渐下降，但仍将保持在4亿t以上。在动态物质流分析结果的基础上，使用情景分析方法，构建了钢铁行业碳排放模型，分析了钢铁行业的节能降碳潜力；基于钢铁行业碳中和路径分析模型制定了中国钢铁行业碳达峰碳中和时间表和路线图，指出中国钢铁行业在实现碳中和之前要经历粗钢产量波动下行-控碳、粗钢产量下降-减碳、粗钢产量处于低值平台期-低碳、粗钢产量稳定于低值-碳中和等4个阶段，为中国钢铁行业实现碳达峰碳中和目标提供重要指导和行动方案。
钢铁行业； 二氧化碳； 碳达峰； 碳中和； 路线图
钢铁工业是中国国民经济重要部门之一，也是典型的资源、能源密集型行业，在能耗“双控”和“双碳”目标下，钢铁工业面临巨大压力。2021年中国粗钢产量达到10.35亿t，占全球粗钢产量的53%，能源消耗占全国能源消耗总量的13%，碳排放占全国碳排放总量的15%。因此，中国钢铁行业绿色低碳发展是实现转型升级高质量发展的关键，也是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。
2021年，《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》为实现碳达峰碳中和目标制定了时间表和路线图，指出推动产业结构优化升级，强化能源消费强度和总量双控，大幅提升能源利用效率、积极发展非化石能源等措施。2022年，中国钢铁工业协会发布《钢铁行业碳中和愿景和低碳技术路线图》，明确了中国钢铁工业“双碳”技术路径，即系统能效提升、资源循环利用、流程优化创新、冶炼工艺突破、产品迭代升级和碳捕集、封存和利用(CCUS)，同时给出了钢铁行业“双碳”愿景。国际能源署(IEA)指出在可持续发展情景下，通过提高材料效率、技术性能改进、采用创新技术(包含CCUS、氢冶金)等措施可分别为钢铁行业贡献40%、21%、24%的减排量。殷瑞钰院士等分析了中国钢铁行业的CO
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排放现状及实现“碳达峰”“碳中和”的关键时间节点和技术路线图等，指出削减粗钢产出总量和流程结构调整是中国钢铁行业实现“碳中和”的两大抓手。魏一鸣等采用模型化方法提出了兼顾经济性和安全性的中国碳达峰碳中和时间表和路线图，针对钢铁行业，设置了不同需求情景下的CO
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排放。以上这些研究为中国钢铁行业制定碳达峰碳中和路径提供了重要参考，但这些研究未能针对时间表和路线图给出详细分析，本文围绕这一重要议题，通过构建钢铁需求量模型、碳排放模型和碳中和路径情景模型等综合分析中国钢铁行业碳达峰碳中和的时间表和路线图，为中国钢铁行业实现碳达峰碳中和目标提供重要指导和行动方案。
钢铁行业碳达峰碳中和对全国双碳目标实现有重要意义，本文分析了中国钢铁行业碳排放现状，对比了国内外钢铁行业碳达峰碳中和路径，并提出中国钢铁行业碳达峰碳中和路线图和时间表，主要结论如下：
1)综述了世界主要产钢国钢铁工业碳达峰碳中和路径，并分析了中国钢铁行业碳达峰碳中和影响因素，为路径制定和模型开发提供依据。
2)采用动态物质流分析方法并结合中国未来经济、社会等发展趋势，构建了中国未来钢需求量、废钢回收量和钢铁流向模型。中国的钢铁需求量将在2030年和2060年分别下降至8.78亿t和5.43亿t，2030年国内废钢产量约为4.2亿t，2055年以后，废钢产量将逐渐下降，但仍将保持在4亿t以上。
3)分析了钢铁行业碳达峰碳中和路径主要影响因素，并采用模型化和情景分析方法构建了碳排放模型，分析了不同因素、不同路径对中国钢铁行业未来碳排放的影响，提出了中国钢铁行业碳达峰碳中和路径，主要有需求减量、能效提升、工艺突破等。
张琦, 田硕硕, 沈佳林. 中国钢铁行业碳达峰碳中和时间表与路线图[J]. 钢铁, 2023, 58(9): 59-68. ZHANG Qi, TIAN Shuoshuo, SHEN Jialin. Roadmap and timetable for achieving carbon peak and carbon neutrality of China′s iron and steel industry[J]. Iron and Steel, 2023, 58(9): 59-68.
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http://www.chinamet.cn/Jweb_gt/CN/Y2023/V58/I9/59
来源：《钢铁》2023年第9期 东北大学建校100周年·钢铁关键共性技术专刊
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