日本制铁低碳发展路径研究

2021-6-7 12:17 来源: 世界金属导报

日本减缓气候变化长期愿景及未来技术开发


为应对全球气候变暖并达成《巴黎协定》的长期目标,日本铁钢连盟在努力实现《低碳社会行动计划》第二阶段目标外,还决定制定2030年及以后的“减缓气候变化长期愿景”,以实现“零碳钢”。

该愿景的制定首先基于未来全球钢铁行业的供需状况预测。未来,受新兴国家人口增长和经济增长带动,预计中长期内全球钢铁需求将增长,从2015年的12.9亿吨增加到2050年的21.3亿吨,2100年增加到30.1亿吨;预计全球粗钢产量从2015年的16.2亿吨增加到2050年的26.8亿吨,2100年增加到37.9亿吨。未来,全球钢铁生产中废钢的用量也会随全球钢铁积蓄量增加成比例增加,预计从2015年的5.6亿吨增加到2050年的15.5亿吨,2100年增加到29.7亿吨。但这不能满足钢铁生产的全部需求。因此,利用自然资源炼钢是必不可少的。采用高炉长流程工艺生产的生铁量预计在2100年达到12.0亿吨,与2015年基本持平。

其次,该愿景目标的实现基于钢铁行业先进节能技术、创新技术和超级创新技术的开发以及应用情况的假设,为此,设定了四种假设条件下的愿景目标:1)一切照旧(BAU):技术水平保持现状,但随废钢产生量的增加,废钢比增加;2)先进节能技术(BAT)最大程度引入场景:到2050年,最大限度地向全球推广现有的先进节能技术(干熄焦、TRT等),国际能源署发布的能源技术展望中预期BAT国际推广应用的CO2减排潜力为21%;3)创新技术最大程度引入场景:目前正在开发的创新技术(COURSE50等)将在2030-2050年期间以最高水平应用于实际生产;4)超级创新技术开发场景:随着超级创新技术(氢还原炼铁、CCS等)的开发及应用,以及电网供电实现零碳排放,预计2100年将实现“零碳钢”。

虽然日本钢铁行业不断努力开发创新的炼铁技术,但仅依靠这些技术无法实现《巴黎协定》的长期目标,为此,日本钢铁工业开始挑战开发最终实现炼铁过程零排放的技术,包括使用氢气还原炼铁技术、以及CCS、CCU技术。氢还原炼铁工艺的实际应用是以氢气作为社会公共能源载体的开发和维护为前提的,因为氢气不仅广泛用于钢铁生产,而且广泛用于汽车、消费品等各个领域。钢铁生产对氢气的一个重要要求是稳定的低成本供应。此外,实施CCS除了需要开发大量CO2的廉价运输和储存技术外,还需要解决技术方面以外的问题,如CO2储存场所的安全、社会的接受、实施实体和经济负担的分配。因此,实现“零碳钢”,不仅要开发与钢铁行业相关的技术,还需要开发社会公共基础技术,如无碳能源先进的传输、储存技术,低成本大批量氢气的制造、运输和储存技术,CO2捕集与封存/利用技术等。

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