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辽宁省重点钢铁企业单位能耗碳排放逐年降低 五大策略助力节能减排

北极星大气网  来源:科技导报  作者:张文凤 王娇月等  2020/8/5 9:58:21  我要投稿  
所属频道: 节能  关键词:碳排放 钢铁行业 辽宁

北极星大气网讯:全球气候变暖及其引发的一系列生态环境问题一直广受关注。各国纷纷针对高耗能、高碳排放行业进行研究,提出减排目标。中国作为碳排放大国,为遏制逐渐失控的全球变暖,减少CO2排放,正在积极推动碳减排工作。

作为能源密集型行业,钢铁是中国CO2排放的重点部门。辽宁省作为中国四大工业区之一,钢铁行业一直是它的支柱产业,也是温室气体排放的重点行业。

张文凤等于2020年《科技导报》第11期刊发了《辽宁省重点钢铁企业碳排放与配额分配分析》,文章分析了辽宁省重点钢铁企业的碳排放核查数据以及碳排放特征,进一步明确了钢铁企业中CO2排放与能耗之间的关系,并对15家重点纳管企业主营产品的碳配额分配进行了模拟研究,探讨了企业配额分配,为辽宁省钢铁企业如何扩展节能减排空间建言献策。

钢铁行业肩负着国家应对气候变化目标的责任和节能减排的压力,有效降低钢铁生产过程中CO2排放已成为钢铁行业亟待解决的问题。

根据国家统计局资料显示,2017年辽宁省粗钢产量为6423万 t,约占当年中国粗钢产量的8%。有研究发现,2012年辽宁省CO2排放总量达4.74亿 t,80%以上来自工业,钢铁行业占比高达25%左右。因此,本研究对辽宁省钢铁行业碳排放与配额分配作进一步分析。

研究方法

核算边界

为了解未来辽宁省纳入ETS钢铁行业碳排放情况,按照《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》的核算方法及《关于做好2018年度碳排放报告与核查及排放监测计划制定工作的通知》的要求,对辽宁省钢铁行业2013—2017年碳排放数据进行核算。

核算的排放气体为CO2,核算的边界包括钢铁生产企业的直接生产系统、辅助生产系统以及直接为生产服务的附属生产系统,按工序划分包括焦化工序、烧结/球团工序、炼铁工序、炼钢工序、钢铁加工工序、供热工序和其他辅助工序;按类别划分包括化石燃料燃烧、净购入电力和热力使用、工业生产过程和固碳产品隐含排放。(图1)

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图1 钢铁行业 CO2核算边界示意

核算方法

钢铁企业CO2排放总量的核算等于企业边界内所有的化石燃料燃烧产生的CO2排放量、工业生产过程产生的排放量及企业净购入电力和净购入热力使用产生的CO2排放量之和,并扣除固碳产品隐含的排放量,计算公式:

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钢铁行业的配额分配方法采用应用较为广泛的历史强度下降法,计算方法为:

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式中,A配额为钢铁企业配额,单位为万t;B排放强度为历史碳排放强度,是钢铁企业最近3年单位主营产品CO2排放量的算术平均值;F减排系数为减排系数,Q主营产品为主营产品产量。

活动水平和排放因子数据

在核算过程中需要量化导致CO2或清除的生产或消费活动的各排放源的活动水平数据以及与活动水平相对应的排放因子的数据。

数据处理

为了保证数据的连续性和可对比性,对2013至2017年所共有的15家企业(钢铁产量占辽宁省钢铁产量80%以上)进行了详细分析。

采用Pearson相关性分析方法分析了15家钢铁企业连续5年共75个数据样本的碳排放、能耗与主营产品的相关关系。

结果与分析

辽宁省钢铁企业碳排放特征

从钢铁企业碳排放的不同类别看,2013—2017年化石燃料燃烧产生的碳排放量最多,且呈下降趋势。

其次是净购入电力、热力使用产生的碳排放量,虽呈降低趋势但变化幅度不大。(表1)

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从钢铁企业不同工序碳排放看,2013—2017年,炼铁工序平均排放量占比最大,其次为其他辅助工序。

但随着年份的变化,辽宁省钢铁企业不同工序的碳排放量所发挥的作用有所改变。2013年炼铁工序碳排放量最多,其次为供热工序;2017年则转变为其他辅助工序碳排放量最多,其次为炼铁工序。(表2)

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辽宁省重点钢铁企业碳排放因子较高的煤炭消耗量占钢铁企业能耗的80%以上,尤其是洗精煤占比达54%,而液化石油气、天然气和电力消耗所占比例较小,约占10%。(图2)

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图2 辽宁省重点钢铁企业能源消费类型

虽然近几年来煤炭的消耗量呈下降状态,但仍占据主要地位。因此,煤炭仍是辽宁省钢铁行业能源消费的主要类型和碳排放的主要来源。

钢铁企业碳排放与能耗分析

辽宁省重点钢铁企业碳排放量和企业能耗均与其主营产品产量呈显著线性正相关关系(R2分别为0.9427、0.9589),即随着企业主营产品产量的增加,碳排放和能耗逐渐增加。(图3)

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图3 CO2排放和能耗与主营产品产量的关系

碳排放强度和吨钢能耗变化趋势基本一致,随着年份的增加呈下降趋势。且2013—2017年碳排放强度减小速度大于吨钢能耗减小速度。

这表明钢铁企业能源消耗结构类型有所改变,从图3中煤炭类能源消耗比例的降低,天然气消耗比例的升高也得到了印证。(图4)

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图4 辽宁省重点钢铁企业CO2排放强度与吨钢能耗随年份变化特征

辽宁省重点钢铁企业综合排放因子2013—2017年逐渐下降,表明其能耗组成中碳素比例逐年减少,单位能耗的碳排放逐年降低。

从前文可知,虽然辽宁省重点钢铁企业吨钢能耗和碳排放都呈下降趋势,但碳排放强度下降幅度更大,这也是钢铁企业综合排放因子下降的原因,可以看出2013—2017年辽宁省节能减排工作取得了显著成效。(表3)

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钢铁企业配额分配探讨分析

基于辽宁省主营产品产量和历史排放强度可知,辽宁省钢铁行业纳管的15家企业配额总量为10700.51万 tCO2。

以2017年钢铁行业碳排放量看,辽宁省钢铁行业纳管的15家企业中将会有9家出现配额盈余,6家出现配额缺口,总的配额表现为盈余。(表4)

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这意味着企业实施低碳发展,制定有效的节能减排措施在碳市场交易过程中将为企业带来经济效益。

因此企业应抓住碳市场交易契机,加强绿色生产、绿色管理理念,发展清洁技术,调整产品结构,减少高耗能产品的生产,同时培养碳资产管理团队,评估和监控企业的碳排放,从而提升企业的管理与生产技术水平,并在碳市场交易过程中获益。

结论

通过分析辽宁省重点钢铁企业碳排放情况发现,2013—2017年辽宁省重点钢铁企业碳排放总量为 10046.39~12468.14万 t,碳排放强度明显下降。

辽宁省的重点钢铁企业碳排放源主要来自化石燃料燃烧,占比达80%以上;各工序中炼铁工序排放量最大,平均占比40.82%。

辽宁省重点钢铁企业碳排放量和能耗均与主营产品产量呈显著线性正相关关系,碳排放强度和吨钢能耗变化相一致,CO2综合排放因子逐年下降。

辽宁省纳管钢铁企业在未来碳市场交易过程中获取的配额总量约为10700.51万 tCO2,各个企业配额盈亏不同。

为更好地实现节能减排目标,辽宁省应该做到以下几点:

1)在能源结构方面,应加大非化石能源的开发利用,减少煤炭能源的消耗。

2)在炼钢工艺方面,应加快废钢加工配送体系建设,鼓励废钢资源回收利用,增加短流程电炉炼钢产量。

3)在能源强度方面,应淘汰落后产能,实施节能减排项目,鼓励钢铁企业采用先进清洁生产技术实施升级改造,大力发展干熄焦技术、高炉富氧喷煤技术等技能减排项目,促进产业升级,提高能源的利用率。

4)在政策方面,政府可建立有利于创新的体制和机制,鼓励钢铁企业技术创新、建立成果转化体系,加大研发投入,为节能减排技术发展提供良好的环境支持。

5)在措施方面,一方面可通过提供财政补贴以及环境税限制火电消耗来鼓励钢铁企业使用清洁的能源,提高非化石能源的使用比例;

另一方面可通过碳排放交易市场手段,鼓励钢铁企业对碳排放指标进行交易,对环保合格的钢铁企业予以资金奖励,达到环保不合格的钢铁企业逐步淘汰的目的。


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