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第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 走新型低碳工业化道路① 李尚诣 中国金属学会，北京1 0 0 7 1 1 摘要介绍了世界钢铁消费量、产量的现状及发展趋势。阐述了清洁能源技术及新能源开发方向。重点说明了钢铁工业走低碳 之路的途径。 关键词可再生能源；清洁低碳；智能电网；页岩气；低碳转型路线图；高端装备制造 中图分类号F 4 0 7文献标识码B文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 0 1 9 0 5 l 世界钢铁产量和消费量变化趋势 澳大利亚资源与能源经济局B R E E 在一份报告 称，世界钢消费量和产量增长速度今后5 年平均分别 降至3 ％和4 ％。发展中经济实体，2 0 1 2 年世界钢消 费量预计增加4 ％至1 5 ．5 亿吨，到2 0 1 7 年为1 8 ．9 亿 吨 见表1 。 表1B R E E 对世界钢产量的预测 单位百万吨】 惑2 0 l O 2 0 1 1 年龇年2 0 1 3 年粼2 0 1 5 年础年猢年 欧盟 1 7 3 美国 8 l 俄罗斯 6 7 中国 6 2 7 日本 1 1 0 韩国 5 8 印度 6 7 世界 14 1 5 1 7 6 8 6 6 9 6 8 3 1 7 7 8 9 7 l 7 3 1 1 0 81 1 l 6 87 2 7 27 8 15 1 ll5 8 5 新兴经济体 尤其是中国和印度 的钢消费量占 全球消费量的比例预计将不断增加，2 0 1 2 年估计将达 到4 9 ％；未来5 年将年均增长4 ％，到2 0 1 7 年将达到 9 ．2 5 亿吨，占比为5 1 ％。 中国未来5 年钢铁消费平均增加4 ％，到2 0 1 7 年 达到9 ．0 1 亿吨。尽管中国的钢铁产量仍保持增长，但 面I 临一系列的风险，中国在其“十二五”规划中指出要 发展更为大型和更加有效率的钢铁生产商，要对钢铁 产能的扩张进行限制和对钢铁“绿色技术”进行升级， 这将在短期内减少钢产量的增速。O E C D 的钢产量增 幅预计仅为温和的，美国和日本未来5 年的钢产量预 计仅年均增加2 ％，到2 0 1 7 年达到1 亿吨和1 ．1 9 亿 吨；欧盟今年的钢产量将与上一年持平，为1 ．7 7 亿吨。 2 0 世纪9 0 年代中国钢铁行业已持续增长，前5 年平均年增钢产量6 0 0 ～6 5 0 万吨，进入2 l 世纪以来 的5 年，平均年增钢产量4 4 7 7 万吨，为2 0 世纪9 0 年 代增长速度的7 倍以上。 钢铁生产的发展不是简单的数量增加，而是伴随 着科技进步、结构优化、技术经济指标的改善，生产效 率大幅度提高。， 目前中国钢铁生产的增长速度已经大大超过工业 发达国家的增长速度，没有钢铁生产和消费的这种高 速增长，中国国民经济的发展以及工业化、农业现代化 和城镇化的目标都难以实现。 国民经济发展之所以成为钢生产持续高速增长的 根本动力，是因为钢铁材料是用量最大的基础性、结构 性、功能性材料，并以其优良的性价比，在2 l 世界仍将 满足国民经济各方面高速增长的要求保持其不可替 代的地位。科技发展为钢铁行业的清洁生产、发展 “低碳经济”奠定了良好的基础。钢铁生产不断节约 资源、降低消耗与成本，不断优化钢铁材料的性能，成 为与各行业协调发展、优化环境、推动和谐社会建设的 重要支撑条件。同时，钢铁工业自身优化与完善，也有 赖于信息、环境、装备、加工等学科技术进步的推动。 可以肯定，钢铁工业作为国民经济的重要基础产业，其 作为实现工业化的支撑地位不会改变。 总体上看，中国钢铁科技自主开发能力还需提高， 科技创新体系还需完善，科技成果的水平与产业化程 度与工业发达国家相比还有差距。钢铁生产流程正朝 着清洁生产的方向发展，扩大产量的同时质量品种也 有改善，但仍难以在实现产能增长的同时，满足排污总 ①收稿日期2 0 1 2 4 5 - 2 9 作者简介李尚诣，男，吉林人，教授级高级工程师，原冶金部科技司司长，主要从事材料科学研究及管理工作。 Ⅲ啪盯吾i m 盯 呈袭；阱鳃躲仍㈣辨％瞄Ⅲ％∞|耋⋯趴鸲仍 m舛“涨Ⅲ鸺昌8 m m 睨弭m m “ 昭岱 万方数据 矿冶工程 第3 2 卷 量下降的目标。 2 清洁能源技术与新能源开发 2 ．1 清洁煤炭与智能电网 除新能源之外，传统能源也由于清洁能源技术的 进步而正在发生转变。 石化能源在世界长期能源需求中还将占据相当地 位，即使可再生能源快速发展，到2 0 3 0 年，全球8 0 ％ 的能源消费仍要靠常规能源。 煤炭成为全球发展最快的燃料。受全球经济影 响，近期能源需求暂时走软，但是从长期来讲，其需求 仍将十分强劲。据国际能源机构预测，未来1 ／4 世纪， 世界能源需求将增加4 5 ％，2 0 3 0 年全球煤炭用量将增 加6 l ％。从现在到2 0 2 5 年，煤炭需求量将超过天然 气、核能、水电、太阳能和风电消费量的总和。中国、印 度和美国将占全球煤炭需求增量的9 0 ％。 由于煤炭的规模与成本优势，煤炭仍然是通往未 来的桥梁，各国在一定阶段仍将大量使用。比如，在美 国，2 0 0 8 年煤炭交付使用的成本比石油低8 3 ％，比天 然气低7 9 ％。煤炭对寻求能源安全的国家来说吸引 力可谓超强，现在世界各国每年要新建燃煤发电能力 20 0 0 亿瓦，用煤量达7 亿多吨，由此可创造4 5 0 万个 就业机会，直接经济效益达1 万亿美元。全球有5 0 多 个国家从事煤炭商业开采，既有发达国家也有发展中 国家。煤炭运输不用管道，储存方便，燃煤发电不受天 气影响。 然而，煤炭会释放大量温室气体，这对全球变暖无 疑是致命的。一方面，是煤炭的不可或缺，另一方面是 应对气候变化的紧迫使命。 “清洁煤炭”技术是未来的发展趋势，已经引起了 高度重视。利用碳捕集存储技术 C C S ，将煤燃烧时 释放的二氧化碳降至最低程度，其原理是使用碳截存 技术，使二氧化碳从废气中分离出来，注入地下的贮液 器中，而不是排放到大气中。 超导电缆输电过程具有能量损耗低、输送容量大、 体积小、电磁污染少等优点，在相同截面下，输电能力 是常规电缆的3 ～5 倍，尤其适应中国、美国、俄罗斯和 欧盟等幅员广阔的国家。譬如，从中国内蒙到上海，通 过传统输电方式至少需要5 0 0 千伏的电压，但是，通过 超导电缆可使用2 2 0 伏的电压输送。因此，将国家电 网革新提升为超导电网，是全球生产力面临的最伟大 变革之一。 所谓“智能电网”，它能实时机动地整合调配用电 供需，并达到最佳节能的电力管理。智能电网包括了 输配电网络、先进电子电表、各式储能设施、信息分析 管控软件及电路安全保护机制等，它能更灵活有效地 调配电力供需，更新利用先进电表所提供的实时用电 信息，来改变用户的用电模式、节约用电；同时，还能透 过差异店家，进一步降低尖峰用电，避免增建电厂的庞 大投资。 中国提出全面建设统一“智能电网”，早在2 0 0 7 年，华东电网就规划了从2 0 0 8 2 0 3 0 年的“三步走” 战略。国家电网公司确立了加快建设坚强智能电网的 发展目标，即加快建设以特高压电网为骨干网架，各级 电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特 征的统一的坚强智能电网。国网公司将按照统筹规 划、统一标准、试点先行、整体推进的原则，在加快建设 由10 0 0 千伏交流和8 0 0 千伏、10 0 0 千伏直流构 成的特高压骨干网架，实现各级电网协调发展的同时， 分阶段推进坚强智能电网发展。到2 0 2 0 年，中国将全 面建成统一的坚强智能电网。 中国作为世界第三大煤炭国，煤炭仍是其广泛领 域里最便宜的能源。诺贝尔经济学奖得主保罗克鲁 格曼一篇题为碳帝国的文章中指出，主要基于煤炭 发电的中国二氧化碳排放量于1 9 9 6 年及2 0 0 6 年间翻 了一番，增速远快于过去1 0 年，而且此种趋势似将延 续到2 0 1 5 年将增加3 0 ％产量以满足经济增长需求。 现在最大的问题是，我们在清洁技术上到底能走多远。 2 ．2 低碳能源的新疆界 目前，世界各国都把新能源发展提升到了前所未 有的高度，据国际能源署不完全统计，已有5 0 多个国 家和地区制定了激励可再生能源发展的政策。美国不 惜投入15 0 0 亿美元发展新能源，计划用卫隼时间使 美国新能源产量增加1 倍，到2 0 1 2 年，将新能源发电 站总能源发电的比例提高到1 0 ％，2 0 2 5 年这一比例将 增至2 5 ％。日本经济产业省制定最新计划，到2 0 3 0 年，风力、太阳能、水利生物质能和地热等的发电量将 占日本总用电量的2 0 ％。德国也表示将来新能源领 域就业人数要超过汽车领域就业人数。 中国由于社会在高速发展，新能源等新兴产业方 兴未艾，产业前景十分诱人。 我国正在制定新能源发展规划，将把新能源放在 战略地位，加强新能源的技术研发，增加对新能源产业 的投资，创新体制，转变能源结构，促进新能源的发展。 按照规划，到2 0 2 0 年，中国在新能源领域的总投资将 超过3 万亿。其中，核电、风电、太阳能发电成为新能 源振兴规划的重点发展领域。 节能减排也是生产力。今后国际间的竞争，除了 传统的资本、资源和劳动力竞争外，还有低碳生产率的 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月 李尚诣走新型低碳工业化道路 竞争，我们只有在节能减排方面实现突破性的进展，才 能抢占未来国际竞争的制高点。 可以预见的是，新能源产业的发展和竞争，将成为 各国新一轮科技竞争和产业竞争的重要“战场”，而中 国作为经济大国和能源消费大国，必然要参与这一轮 新能源产业的竞争。面对这场新能源技术革命，中国 的能源战略应作出什么样的应对和调整 中国能否在 这场创新性技术革命中抢占先机 能源的变革对钢铁 工业的影响如何，如何应对 这是需要认真思考和研 究的课题。如果我们再不重视，不能从一个更好的视 野审视新能源发展问题，预计再过十几年，将会突然发 现，我们又落到别人后面了。到时候，我们即使想追也 追不上了。 2 ．3 进入页岩气的新时代 由于页岩气的开采，美国在2 0 1 0 年取代俄罗斯成 为世界上最大的天然气生产国。美国从液化天然气的 进口国转变为出口国，这场改变美国能源前景的革命 技术是“水力压裂法”，这项技术的问世使得页岩气大 规模开采成为可能。美国、中国和欧洲的页岩气储量 都相当高。国际能源署预计世界可能很快将进入天然 气的黄金时代价格低廉的天然气取代煤，成为首选发 电燃料。 目前，欧洲和中国两者的页岩气总储量是美 国估计储量的两倍以上，投资数十亿美元开采页岩气。 这些投资可能改变全球能源格局，减少世界对中东和 非洲资源的依赖。国际能源署首席经济学家法提赫 比罗尔最近说“页岩气是美国送给国际能源的一份 大礼。” 就在1 0 年以前，能源专家还预计美国将需进口液 化天然气，以弥补国内产量下降造成的缺口。如今，美 国公司却已开始生产大量页岩气，并游说华盛顿允许 液化天然气出口。但美国并非具有开采页岩气潜力的 唯一国家；能源极度匮乏的欧洲和中国页岩气蕴藏量 居世界前列，而中国的页岩气储量可能位居世界第一。 英国壳牌石油集团已经同中国石油天然气集团公 司 C N P C 签订了首份在中国合作生产页岩气的 合同。 页岩气是在岩石形成过程中被封存起来的气体。 中国拥有几个世界最大储量的页岩气矿。其他一些国 际石油企业也在中国勘探页岩气。中国的页岩气工业 发展缓慢是因为缺乏技术力量。“壳牌公司将运用先 进的技术，专业的经营知识和国际化经验来同中石油 合作开发页岩气资源。”大部分中国的页岩气资源位 于四川省和塔里木盆地。 去年，中国首次拍卖页岩气资源。6 家中国企业 通过了初审，他们包括中国石油天然气股份有限公司 和中国石油化工股份有限公司。其他签署协议在中国 开发页岩气的有英国石油公司、雪佛龙公司和法国的 道达尔石油公司。 中国已经确定了在2 0 1 5 年之前开始生产页岩气 的目标。中国目前的页岩气产量接近于零，到2 0 1 5 年 产量达到6 5 亿立方米。到2 0 2 0 年通过页岩气生产的 天然气要占到天然气生产总量8 ％～1 2 ％。 与此同时，中国公司大量投资北美页岩气资产，希 望获得经验后带回国内使用。由于缺乏先例，不知如 何操作，与外资签署生产一分享协议事宜一直受阻。 中国目前拥有全球最大的页岩气储备，约占全球 储备总量的1 9 ％。在勘探页岩气资源方面，包括壳 牌、英国石油、雪佛龙等在内的外国公司已经与中国公 司建立了伙伴关系。去年1 2 月，中石油称其与壳牌的 合资公司在四川省发现了页岩气资源。为了在勘探和 开发页岩气资源方面获得经验，今年2 月，中石油还与 壳牌达成了一项协议，购买壳牌在加拿大不列颠哥伦 比亚省的页岩气资产。法国的道达尔公司也与本月就 勘探和生产页岩气与中石化达成预备协议。 3 钢铁“低碳之路” “低碳”问题是当今中国社会关注的热点，钢铁企 业领导人开始意识到，需要走一条低碳发展之路，中国 钢铁经济正面临着一场低碳转型的大考。 但这条“低碳之路”到底该怎们走 如何才能走 好 “低碳转型路线图”将有助于人们厘清对低碳问 题的认识。 “低碳转型路线图”包含了六个层次第一层是路 线的起点，即低碳转型的两大原因；第二层是要达成的 低碳目标，即在全球气候治理和国际政治谈判框架下， 形成的国家减排目标；第三层是可使用的手段，包括技 术手段、行政手段和市场手段；第四层是以能源结构清 洁化和生产、传输、利用的高效化为表征的能源革命； 第五层是主要的低碳领域，包括低碳交通、低碳建筑、 低碳工业、低碳农林以及低碳生活消费等广泛变化；第 六层是整过国民经济产业体系的技能降耗，这也是整 万方数据 矿冶工程 第3 2 卷 条路线要达到的终点。整个路线图，可以说就是一条 涵盖从起点到终点的“低碳之路”全景图，见图1 。 能源约束ll 气侯变化 国际谈判、协议ll 低碳经济转型 资金、技术 r ] 国家目标4 5 ％ 技术进步lI 政策、法律II 市场机制 。。。，A结构 清洁- 1 ⋯ 6 能源革命薹掣、、蕊、利用 錾㈨ 森II 低 彗㈨ 国民经济体系 产业 节能降耗 图1 “低碳之路”全景图 过去3 0 年，中国从一个工业落后、商品短缺的国 家发展成一个商品制造大国，成为世界经济的重要组 成部分，中国的发展日益引起世界的关注。作为世界 上最大的发展中国家，中国正处在工业化和城市化的 发展期，资本充裕、市场巨大。向低碳经济的成功转 型，将在很大程度上重新塑造我国未来的经济结构和 社会面貌。 最近，英国盘石基金首席投资官克里斯米兹说， 中国经济开始转向创新模式。中国企业已不再机械地 模仿，他们先是掌握了某些技能，然后再加以提升。他 还认为，让世界重新取得平衡，使人们看到制造业转向 其他地方，其中包括回到西方。亚洲的未来，中国的未 来，存在于他们由国内转向国外服务、品牌和技术 领域。 以“低碳转型路线图”为参照，总结经验，探讨低 碳之路、创新之路，抵御风险，迎接未来，加快结构调 整，转变增长方式。 3 ．1 低碳之路的起步 2 0 0 6 ～2 0 1 0 年 我国向低碳经济的结构转型，低碳之路从降低单 位G D P 能耗和淘汰落后产能起步，此期间，单位G D P 能耗降低两成、主要污染物排放减少一成。为此，到 2 0 0 8 年底各地已淘汰了大批落后产能，包括炼铁60 0 0 多万吨、炼钢4 0 0 0 多万吨、水泥1 ．4 亿吨、焦炭6 0 0 0 多 万吨，关停小火电机组54 0 0 多万千瓦。中国节能6 亿多吨标准煤，减少二氧化碳排放量1 5 亿吨。在联合 国气候变化峰会上，胡锦涛总书记代表中国政府更进 一步承诺，到2 0 2 0 年单位G D P 二氧化碳排放比2 0 0 5 年显著下降，非化石能源占一次能源消耗总比重达到 1 5 ％左右。这既是压力，也成为调整钢铁工业结构和 向低碳经济转型的动力。 把低碳产业的发展纳入到工业发展规划和国家发 展规划，加快节能减排和低碳技术的研发，加快节能环 保和装备的推广应用，国家和地方从产业政策、财政政 策和税收政策等各方面，支持和引导大力发展低碳产 业，引导、支持社会树立绿色发展和低碳发展的理念， 加快自主创新步伐，推进产业升级和结构调整，增进经 济增长方式的转变。 3 ．2 低碳之路第二步 2 0 1 1 ～2 0 1 5 年 加快转变经济增长方式，解决发展不平衡、不协 调、不可持续的问题。推进经济结构战略性调整，这将 是长期过程，也是当前最紧迫的任务。 促进产业结构优化升级，推动战略性新兴产业振 兴，建立新能源利用机制，加强统筹规划，项目配套，扩 大国内需求，防止太阳能、风电设备制造能力的过度扩 张。发展新一代信息技术，大力发展高端装备制造、节 能环保、生物医药、新能源汽车和新材料等产业。钢铁 业控制产量，优化存量，为上述产业提供支撑。 认真落实西部大开发新十年政策措施，加大实施 中部地区崛起战略力度，加快推进东北地区老工业基 地振兴，积极支持东部地区转型发展。 加强环境保护，着力解决重金属、饮用水、大气、土 壤、海洋污染等关系民生的突出问题，今年在京津冀、 长三角、珠三角等经济区域及直辖市和省会城市开展 细颗粒物 P M 2 ．5 等项目监测。2 0 1 5 年涵盖所有地 级以上城市。 发挥经济特区、上海浦东新区、天津滨海新区改革 开放先行先试重要作用。实施海洋发展战略，促进海 洋经济发展。 建好曹妃甸、防城港、鲅鱼圈、湛江港和日照等沿 海钢铁基地和深海港口。 3 ．3 低碳之路第三步 2 0 2 1 2 0 3 0 年 产业结构优化升级，大力培育战略性新型产业。 发展新能源、新材料、高端装备制造、新能源汽车、新兴 服务业。 支持重点产业振兴与技术改造，投资30 0 0 亿元， 其中预算投资1 5 0 亿元加快发展信息、电子商务等新 兴服务领域。交通运输产业快速发展、区域发展的基 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月 李尚诣走新型低碳工业化道路 础不断夯实。 走低碳之路是发展钢铁工业的机遇也是挑战，钢 铁工业要为国家产业结构调整提供服务和支持，能源 环境、交通运输、石油化工、建筑业、制造业等提供钢铁 产品；信息技术、环境技术、生物医药、海洋技术等提供 冶金新材料 包括功能材料 。 3 ．4 低碳之路第四步 2 0 3 1 ～2 0 5 0 年l 新能源与页岩气革命改变了世界能源前景，页岩 气把世界带入天然气时代。天然气价格低廉，排放少， 成为首选的燃料，可以想象对促进工业发展、冶金工业 技术变革、能源结构转型、节能降耗具有深远意义 ①高炉由喷煤改为喷油 气 。②烧结、球团、轧 钢加热炉加热热源由烧煤改为烧油 气 或煤、油 气 混烧。③页岩天然气发电，电价低，可增加电炼钢，提 高电炼钢比，减少碳排放；④熔融还原、薄板坯连铸连 轧和薄带连铸工业化，提供理想能源和动力；⑤为湿 法冶金、生物冶金、深海金属矿业开拓新技术路径。 参考文献 [ 1 ]政府工作报告温家宝总理2 0 1 2 年3 月5 日第十一届全国 人民代表大会第五次会议讲话[ M ] ．北京人民日报出版社， 2 0 1 2 ． [ 2 ]翁宇庆，罗冰生．中国钢铁工业科学与技术发展报告[ M ] ．北京 冶金工业出版社，2 0 0 6 ． [ 3 ] 洪及鄙，干勇，钟增庸．冶金工程技术学科发展报告 2 0 0 8 ～ 2 0 0 9 [ M ] ．北京中国科学技术出版社，2 0 0 9 ． [ 4 ]熊焰．低碳之路[ M ] ．北京中国经济出版社，2 0 1 0 ． [ 5 ] 盖伊查赞 荚 ．页岩气[ E B ／O L ] ．金融时报网站，2 0 1 2 0 5 一1 0 ． [ 6 ] 布莱恩沃尔升 美国 ．黄金时代[ J ] ．时代周刊，2 0 1 2 0 5 2 1 ． [ 7 ]壳牌公司同中国签首份页岩气生产协议[ E B ／O L ] ．英国广播公 司网站，2 0 1 2 一0 3 2 2 ． 万方数据