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绿色钢铁标准引领钢铁产业链低碳发展

2024-09-03 09:36:00

  Overview
  The article discusses the importance of green steel standards in the low-carbon development of the global steel industry chain. Countries worldwide are formulating and implementing green steel standards to reduce carbon emissions and environmental impact during the steel production process. The article introduces green steel standards from various countries and regions, including the green steel agreement between the United States and the European Union, Low emission steel standard(LESS)in Germany,and China's green steel standards and their role in the international market. The article also explores the challenges faced by global green steel standards, such as disputes over carbon emission calculation methods, technical indicators, and energy consumption limits. Finally, it offers suggestions for achieving mutual recognition of global green steel standards and emphasizes China's role in promoting alignment and mutual recognition between downstream users and foreign green steel standards.
  引言
  全球钢铁产业是现代工业体系中最为重要的组成部分之一,其在支撑基础设施建设、汽车制造、机械工业等多个领域发挥着关键作用。作为重要的基础工业之一,钢铁产业生产过程中的高能耗和高排放一直是全球节能减排工作的重点。随着全球气候变化问题的日益严峻,低碳发展成为重中之重,推动钢铁产业向绿色化、低碳化发展转型已成为各国政府、行业协会及企业的共同目标。在这一进程中,绿色钢铁标准的制定和实施成为引领行业可持续发展的关键抓手。
  广义上来讲,绿色钢铁标准主要包括对钢铁生产过程中能效、原料使用、生产技术、产品质量、环境影响等方面的规范。这些标准不仅帮助企业降低能耗和排放,还促进了资源的高效利用和环境保护。更重要的是,这些标准为钢铁产品提供了可持续性的评价依据,增强了消费者对绿色产品的信任和认可,从而推动了市场对绿色钢铁产品的需求,引领钢铁产业链绿色低碳高质量协同发展。
  一、世界各国纷纷提出绿色钢铁定义及标准
  当前,全球各国在绿色钢铁政策及标准的制定方面取得了不同程度的进展。这些进展反映了各国对钢铁产业环境影响的关注程度以及对可持续发展的承诺,不同国家根据自身的工业基础、环境政策以及国际合作的程度有所差异。在碳中和发展背景下,钢铁下游用户开始重视钢铁生产过程的碳排放,并要求钢铁企业参照相关标准或方法提供碳排放阈值以下的钢铁产品,部分研究机构和企业在相关标准基础上提出了自定义的要求。
  (一)绿色钢铁的不同术语和定义
  在全球范围内,关于绿色钢铁的术语和定义可谓是五花八门、名目繁多,各个研究机构、钢铁企业或利益相关方对此都有各自的理解,主要的表述总结如下:
  (1)低碳排放钢。相比传统方式,采用先进科学的减碳新技术和实践经验生产的钢材都可以视为低碳排放的钢材,简称低碳排放钢,该术语关注的是钢铁生产过程中的碳排放显著降低。世界钢铁协会(WSA)倾向于使用“低碳排放钢”(low-carbon steel),如同“低碳电”一样,认为该术语更加方便直观理解,并且含义清晰。
  (2)绿色钢材。绿色钢材主要指采用突破性技术生产的钢材、利用废钢生产的钢材、再利用和再制造的钢材,以及通过购买碳排放指标或碳汇生产的传统钢材。许多国家或地区的团体在使用和阐述“绿色钢材”,通常在营销环保意识更强的新款产品时使用。
  (3)“零化石燃料钢”。它指钢材生产过程中,既没有使用任何化石燃料(例如煤炭或天然气),也没有使用任何化石燃料的衍生能源。少数几家钢铁企业已在开始推广“零化石燃料钢”,如瑞典钢铁公司。
  (4)“净零碳钢”或“碳中和钢”。如果钢材生产时排放到大气中的温室气体与利用碳汇设施从大气中收集的温室气体能够取得平衡,那么这种钢材就可以被称作“净零碳钢”或“碳中和钢”。为实现真正意义的碳中和,“净零碳钢”的生产可能需要在其他部门进行抵偿。如果生产企业认为自己实现了碳中和,那么就要保证自己生产边界、统计方法体系的透明以及所采用的抵偿办法的高质量和高可信度。
  (二)美国和欧洲绿色钢铁标准的制定
  美国和欧盟正在制定以碳为标准的国际贸易规则。在建立“绿钢俱乐部”方面,美欧正在积极进行产品低碳标准和方法学的准备。另外,美国和欧盟的钢铁企业也会尽量放大自己的“碳优势”(carbon advantage),力求使其转化为国际贸易中的竞争优势。美国政府拟与欧盟及其他贸易伙伴达成《绿色钢材(green steel)协议》,以应对来自中国及其他国家的高碳钢铁产品的倾销。如果美国和欧盟达成绿色钢铁协议,该协议将“改变游戏规则”,对使用高碳排放生产的钢铁设立贸易壁垒。
  由20多家美国和欧盟的钢铁企业成立的全球钢铁气候理事会(Global Steel Climate Council, GSCC)发布了钢铁气候标准草案,该标准定义了一个系统的边界范围,包括排放范围1、范围2和范围3所有相关温室气体类型,将涵盖从采矿到热轧的活动。GSCC发起成员主要是采用废钢+电炉冶炼的电炉钢企业,碳排放相对于高炉+转炉流程企业要低很多。这些企业主张,高炉钢和电炉钢应适用相同的“绿钢”标准,不管高炉炼钢还是电炉炼钢,要低于同一排放水平才能算是“绿钢”。
  GSCC成立的目的之一就是加快低碳钢标准的制订和推广,对低碳排放钢进行统一规范,无论何种工艺,只有在相应年份满足对应的碳排放值,才被认定为低碳排放钢。该标准目前针对扁平材和长材制定了温室气体排放强度标准,自2025年设定初始排放强度标准,此后每5年更新一次,逐步减少(见表1)。
  (三)德国低碳排放钢标准LESS
  德国钢铁工业协会(WV Stahl)与联邦经济事务和气候保护部(BMWK)联合发布了低碳钢铁标准LESS(Low Emission Steel Standard),其核心是标签系统,参考了国际能源署(IEA)对低碳排放钢的分类体系标准,涵盖了从废钢比和工艺技术创新到碳排放水平的全面考量。该标准允许追踪和比较两种关键钢铁制造路线的排放:传统高炉路线向低排放氢基生产过程的过渡,以及电弧炉路线,提出了一套“滑动尺度”标准,允许原生钢和再生钢根据技术创新来判定碳排放水平,允许通过使用渐变尺度按碳强度对低碳钢铁进行分类。根据LESS标准,低排放钢铁可以根据碳排放和废钢含量被分为5个类别——A、B、C、D、E(见图1)。希望获得LESS认证的钢铁制造公司将按照环境产品声明(EPD)报告其废钢含量和钢铁产品的碳足迹(PCF)。
  总体而言,虽然全球绿色钢铁标准的制定还处于发展阶段,但已经有越来越多的国家开始认识到低碳钢铁生产的重要性,并采取相应的政策、标准和技术措施来推动这一进程。
  二、中国积极开展绿色钢铁相关标准的制定
  中国作为全球最大的钢铁生产和消费国,其绿色钢铁标准的制定和实施对全球钢铁行业的可持续发展具有重要影响。近年来,中国政府高度重视钢铁行业的环境问题,积极推动行业向绿色、低碳方向转型。
  (一)中国绿色钢铁标准的制定进展
  在标准制定和修订方面,中国钢铁工业协会等行业组织与国家相关部门合作,制定和修订了一系列与绿色钢铁生产相关的标准,涵盖了节能节水、绿色制造、烟气治理、碳排放管理、低碳冶金、资源综合利用等多个方面,并基本形成了钢铁行业完善的绿色低碳标准体系,从生产过程层面和产品层面推动了钢铁产业的绿色低碳高质量发展。
  (1)绿色制造:发布了“绿色工厂评价”和“绿色设计产品评价”等系列标准,对钢铁产品的生产过程和产品本身的环境影响进行了严格的规定;通过认真研究国内外及河北省钢铁产业发展特点,在客观分析钢铁行业及下游产业对绿钢实际需求的基础上,形成了首批绿钢认证推荐目录,共计涵盖9个类别55种产品,对建筑、汽车、机械、家电、船舶等下游重点用钢领域基本实现全覆盖。
  (2)节能减排:正在推动钢铁行业实施更为严格的超低排放标准,围绕主要生产工序开展烟气净化除尘系列标准制定,重点研制烧结、焦炉烟气脱硫脱硝系列标准,以促进污染物减排技术的应用。通过节能标准的制定实施,设定提高能效门槛,配合节能监察,淘汰落后产能,支撑企业实施节能改造;引导企业开展节能诊断、能效评估,促进先进节能技术推广,引领企业采用技术改造,提升能源利用水平,以达到极致能效。
  (3)低碳发展:正在加速钢铁行业低碳发展整体布局,开展支撑碳达峰、碳中和目标实现的系统性低碳工作,积极推动世界前沿低碳共性技术协同研发和推广应用。探索建立钢铁行业的碳排放权交易机制,通过市场化手段推动碳减排,积极与国际标准组织合作,促进中国标准与国际标准的对接和互认,提升中国钢铁产品在国际市场上的竞争力,同时推动全球钢铁行业的绿色转型。
  (4)绿色钢铁标准:探索开展低碳钢数据研究和标准研制,加大行业内外低碳业务合作力度和深度。中国钢铁行业环境产品声明(EPD)平台上线运行,制定了产品种类规则(PCR)文件,已发布100多份EPD/CFP报告,全生命周期碳足迹评价在中国钢铁业已经从理念到行动,迅速与上下游产业对接。由中国宝武牵头,联合上下游及相关单位正在参与制定中国低碳排放钢标准。该标准契合中国资源能源禀赋、契合中国钢铁产业现状及未来发展趋势,在充分调研中国钢铁企业碳绩效的基础上,考虑与国际标准接轨,形成从摇篮到大门的热轧产品的碳效阈值,进而评价低碳排放钢的等级(见图2)。
  (二)直面中国绿色钢铁标准制定的挑战
  从总体来说,中国钢铁已采用世界先进的工艺、装备、流程和技术,建成了全球产业链最完备、规模最大的钢铁产业体系,在绿色钢铁标准和低碳排放钢铁标准的制定方面已取得一定进展,并积极开展与国际绿色钢铁标准的接轨互认。但中国在制定和引领绿色钢铁标准方面仍面临若干挑战和难题,需要综合考虑技术、经济、政策和国际竞争等多方面因素,通过创新驱动和政策支持,贡献绿色钢铁标准的中国方案。为有效推动绿色钢铁标准的制定和实施,促进钢铁产业的可持续发展,主要采取以下几个措施克服难点、直面挑战:
  一是加强技术研发和创新。技术创新的速度和成本效益是推动绿色钢铁标准实施的关键因素。中国在绿色钢铁技术方面取得了一定进展,但高效、低碳技术的研发和商业化应用仍存在瓶颈。因此,增加对绿色钢铁技术研发的资金支持,政府提供税收减免、补贴等激励措施,鼓励企业和科研机构进行技术创新;促进企业与高校、研究机构的产学研合作,共同开发成熟可靠的低碳钢铁生产技术,同时推动技术的标准转化。
  二是完善政策与市场的协调机制。政策执行的一致性和效率是推广绿色钢铁标准的重要支撑。中国已经推出一系列政策支持绿色钢铁的发展,但这些政策与市场需求之间的协调仍然存在不足。因此,根据市场和技术发展的实际情况,动态调整相关政策,确保政策与市场需求相匹配;同时,加大政策执行力度,确保各项绿色钢铁政策及标准得到有效实施。
  三是积极参与国际合作和竞争。随着全球对钢铁产品低碳要求的提高,中国钢铁企业需要不断提升自身产品的碳排放标准以满足国际市场的需求。如何有效对接国际绿色钢铁标准的制定,是提升国际竞争力的关键,同时,需要应对国际贸易中可能出现的技术壁垒和贸易保护主义,及时反映合理诉求。因此,通过国际合作,引进先进的绿色钢铁生产技术,积极参与和牵头国际绿色钢铁标准的制定,争取在国际标准制定中有更大的发言权。
  四是平衡环境与经济发展。在推动绿色钢铁标准的制定过程中,如何平衡环境保护和经济增长的关系是需要考虑的重要因素,特别是在经济下行压力较大的背景下,确保绿色转型政策和相关标准不会对钢铁行业的整体经济表现产生过大负面影响。因此,根据不同地区的经济发展水平和环境承载能力,制定差异化的绿色钢铁政策和相关标准,并将绿色钢铁产业发展纳入国家长远发展战略,确保环境保护与经济发展的双重目标实现。
  三、不同国家绿色钢铁标准存在较多争议点
  全球范围内,不同国家对于绿色钢铁标准的定义和实施存在一定的差异,这些差异主要受到各国工业发展阶段、环境政策严格程度、技术创新能力以及国际合作态度等的影响。各国基于自身发展和战略规划分别提出了绿色钢铁标准,虽然均是在推动其钢铁产业向绿色低碳可持续方向发展,但要实现全球接轨互认仍存在较多争议,主要表现在以下3个方面。
  (一)碳排放计算方法的争议
  一是碳排放计算标准的统一性。如何量化和监测钢铁生产过程中的碳排放及其他环境影响是一个技术挑战,不同国家和组织可能采用不同的方法来计算碳排放,这导致数据的比较和验证变得复杂。例如,有些方法可能包括全生命周期内的排放(从原材料采集到产品末端使用和废弃),而其他方法可能只考虑生产过程中的直接排放。国际标准化组织(如ISO)和其他环境组织努力推动统一的计算标准,但在全球范围内实现一致仍然面临挑战。
  二是间接排放的计算。除了直接排放(如生产过程中直接产生的碳排放)之外,间接排放(如购买的电力和其他能源的碳足迹)的计算也是争议的一个焦点。不同的能源结构和供应链条件会导致间接排放的计算结果差异很大,如何准确评估并计入这些间接排放,以及它们在总排放中的比重,是制定有效碳排放标准的关键。
  三是排放因子的选择和更新。碳排放计算常常依赖于特定的排放因子,这些因子根据燃料类型、技术和其他条件的不同而变化。排放因子的选择和更新是技术和数据密集型的,需要定期根据最新的科学研究和技术进步调整更新。如何确保这些排放因子的准确性和时效性,以及如何处理历史数据与新标准之间的不一致,是碳计算中的重要争议点。
  四是碳抵消或碳信用的计算。在一些碳排放计算体系中,企业可以通过购买碳抵消或碳信用来“抵消”自身的排放。这种做法的有效性和透明度常常受到质疑,特别是关于碳项目的真实环境效益和长期影响,确定何种类型的碳抵消项目可被接受,以及如何计入总排放量是另一大争议点。
  (二)技术指标方面的争议
  一是在技术可行性与成本效益层面,选择哪种技术以及如何定义技术的成熟度和可行性是一大争议点,不同的技术在不同地区的适应性和成本效益可能差异很大。例如,氢冶金技术虽然具有潜力实现零碳排放,但其高昂的成本和对基础设施的需求使得它在短期内难以在全球范围内普遍推广。
  二是技术标准的统一与差异化,如何在保持全球标准一致性的同时,考虑到地区间的经济、技术和资源差异是另一个主要争议点。一些国家或地区可能更倾向于采用某些特定技术,而这些技术未必是全球最优解,技术标准的差异化可能导致国际贸易中的技术壁垒,影响全球市场的公平竞争。
  三是创新与风险管理层面,在推动技术创新的同时,如何管理与新技术相关的风险,特别是在大规模商业应用前的试验和验证阶段,是一个重要的争议点。投资者和政策制定者需要在促进创新和避免潜在的经济损失之间找到平衡,在制定技术标准时,需要平衡长期的环境目标和短期的经济可行性,长期目标可能需要采用更先进但成本更高的技术,而短期目标则可能更注重成本效益和现有技术的优化。
  (三)能源消耗限制的争议
  一是能耗限制的设定标准。如何确定合理的能耗限制标准是一个核心争议点,不同国家和地区的能源结构、工业发展水平和环境政策差异导致了对合理能耗限制标准的看法不一。过于严格的能耗限制可能会抑制工业生产和经济发展,而过于宽松的标准则可能无法有效减少环境污染和碳排放。如何平衡行业之间、甚至同一行业内不同企业之间的能耗差异,也是制定标准时必须考虑的问题。
  二是能耗监测和执行机制。确保能耗限制措施得到有效执行,需要有一个可靠和透明的监测系统,如何处理数据收集和验证中的技术挑战,是实施能耗限制政策时的关键争议点。监测过程中可能出现的数据造假或误报问题,也需要通过法规和技术手段来加以解决。
  总之,绿色钢铁标准的推广涉及环境、经济、技术和政策等多方面的因素,需要国际社会共同努力,通过对话和合作解决这些争议,以实现全球钢铁产业的可持续发展。
  四、推进世界绿色钢铁标准互认的建议
  随着技术的进步和国际合作的加深,预计会有更多具体的标准和规范出台,以促进全球钢铁行业的绿色转型,但这也增加了全球绿色钢铁或者低碳排放钢接轨互认的难度,无法形成统一。实现世界绿色钢铁标准的互认是一个复杂的过程,它需要国际合作、技术共享、政策协调和持续的对话。为推进全球范围内绿色钢铁标准的互认和实施,提出以下建议:
  一是建立国际标准协调机构。创建一个国际钢铁标准协调机构,负责制定和维护全球统一的绿色钢铁生产标准。这个机构应包括来自各国政府、行业协会、科研机构和非政府组织的代表,确保各方利益和需求得到平衡考虑。
  二是推动国际标准的制定与更新。通过国际合作,定期审查和更新绿色钢铁标准,确保它们能够反映最新的技术进步和环境需求。这包括对新技术的评估,如氢冶金技术、电弧炉技术、CCUS技术等,以及对现有标准的效果评估和优化。
  三是实施国际认证和监督系统。开发一个全球认证系统,用于验证钢铁企业是否符合国际绿色标准。这个系统应该包括独立的审核机构,以确保评估的公正性和透明度。通过国际认证,可以增加市场对绿色钢铁产品的信任。
  四是加强财政激励和政策支持。国际金融机构和各国政府应提供财政激励,如税收优惠、补贴、低息贷款等,以支持钢铁企业升级技术和改进生产过程。发达国家可通过合资企业、研发合作等方式,帮助发展中国家提升其绿色钢铁生产能力。
  五是强化国际贸易规则公平合理。在国际贸易中实施绿色钢铁标准,确保所有进入市场的钢铁产品都符合标准的基本要求。通过设置公平合理的碳边境调节机制等方式,避免环境标准低的产品对高标准国家的市场造成不公平竞争。
  五、中国推动下游用户和国外绿色钢铁标准做好衔接互认
  中国作为世界钢铁大国,全球影响力之大、产业链图谱之全、产品和服务之优、可持续发展之绿、生产数智化之快,必将实现对世界钢铁的“百年引领”,应积极推动下游用户和国外绿色钢铁标准做好衔接互认,具体可采取以下策略:
  一是加强国际合作与对话。积极参与国际标准化组织相关的绿色钢铁标准制定,确保中国的声音和利益得到体现。通过双边或多边框架,与主要的钢铁进出口国进行标准互认的谈判,推动实现标准的互认和接轨。
  二是增强标准的透明度和公信力。推动所有相关的绿色钢铁标准都能够公开透明地发布,让下游用户和行业参与者都能够理解这些标准。引入国际认可的第三方认证机构,对符合绿色钢铁标准的产品进行认证,增加标准的公信力和国际接受度。
  三是与下游用户紧密合作。加强与下游行业(如汽车、建筑等)的密切合作,了解他们对绿色钢铁的具体需求,确保标准的相关性和实用性。与下游用户共同参与绿色钢铁产品的研发,确保新开发的钢铁产品能满足或超越市场需求。
  四是加大推广和教育力度。通过行业协会、贸易展览、研讨会等渠道,广泛宣传中国的绿色钢铁标准,提高其在国际市场的知名度和认可度。为钢铁企业和相关行业提供关于绿色钢铁标准的培训和教育,提高行业对绿色标准的理解和执行能力。
  五是建立监测与反馈机制。建立一个持续的监测机制,定期评估绿色钢铁标准的实施效果和市场反馈,及时调整和优化标准。设立渠道收集来自国内外用户的反馈,确保标准能够持续改进并满足用户的实际需求。
  通过实施这些策略,中国的绿色钢铁标准可以更好地与国内外的需求和其他国家的标准进行衔接和互认,从而推动中国钢铁产业的绿色转型和国际竞争力的提升。
  结语
  绿色钢铁标准不仅是钢铁产业实现低碳转型的技术和管理基础,也是构建全球钢铁产业可持续发展的框架。引入绿色钢铁标准有助于向社会公众展示行业对环境保护的承诺,改善公众对钢铁行业的负面看法,增强社会责任感,从而在全社会范围内形成推动可持续发展的良好氛围。因此,制定和实施绿色钢铁标准是钢铁行业未来发展的必然选择,同时,也是协同推进上下游产业链绿色低碳高质量发展的关键支撑,通过全球合作,共同推动和实施这些标准,钢铁产业将能有效地减少对环境的影响,向低碳、环保、高效的方向发展,为全球生态环境保护及实现碳中和贡献力量。

 
张龙强(作者系冶金工业信息标准研究院党委书记、院长)

来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网

编辑:张雨恬

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