鋼鐵是城市化和工業化的重要原材料，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%。不同地區的鋼鐵廠在產能規模、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據庫 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脫碳策略。相關成果以“Plant-by-plant decarbonization strategies for the global steel industry”為題發表于Nature Climate Change期刊。

 

研究構建了全球鋼鐵行業設施級別詳細數據庫，具體包括116 個國家或地區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脫碳的優先級。

 

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。分地區來看，印度等發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，近期可優先考慮能效提升，中長期逐步推動短流程改造。而發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.