碳达峰、碳中和的中国宝武样本调查:全球最大钢铁企业的绿色革命是怎样“炼”成的?

2021年3月31日
2021年1月20日,全球最大钢铁企业中国宝武钢铁集团有限公司(以下简称中国宝武)公布其“碳达峰”“碳中和”时间表——“力争2023年实现二氧化碳排放达到峰值,…

2021年1月20日,全球最大钢铁企业中国宝武钢铁集团有限公司(以下简称中国宝武)公布其“碳达峰”“碳中和”时间表——“力争2023年实现二氧化碳排放达到峰值,2025年具备减碳30%工艺技术能力,2035年力争减碳30%,2050年实现‘碳中和’”。中国宝武党委书记、董事长陈德荣在当日举行的宝武党委会上说。

这也意味着,中国宝武计划提前7年实现“碳达峰”,提前10年实现“碳中和”,这个进度将远超2020年中央经济工作会议上设定的整体目标。

在按下减碳“快进键”背后,究竟是怎样的底气让中国宝武能率先在中国钢铁行业提出碳减排目标?为了实现这一目标,中国宝武作了哪些技术攻关准备?在绿色低碳发展道路上,公司在作哪些积极探索?中国宝武的减碳行动,又将对中国钢铁行业的发展起到怎样的带动作用?

为了探究这些问题,《每日经济新闻》记者日前实地走访了中国宝武旗下上市公司宝钢股份(600019,SH),并在对中国宝武及宝钢股份、中南钢铁等公司采访后,试图找到这家以“成为全球钢铁业引领者”为愿景的全球最大钢铁企业背后的“碳密码”。

每经记者夏冰摄

 

中国宝武的碳达峰、碳中和实践

从目前披露的营收数据来看,2020年,中国宝武粗钢产量从5849万吨提高到1.15亿吨,几近翻番,实现“亿吨宝武”,营业收入和利润总额方面,也双双创出历史新高,分别增长115%和548%。

庞大规模之下,对于中国宝武而言,其不可避免地要面对“碳达峰”“碳中和”目标的巨大挑战。

2021年1月20日,中国宝武公布绿色低碳冶金路线图和时间表,要实现这一目标,中国宝武会从何处入手?

中国宝武党委书记、董事长陈德荣在接受央视财经采访时,给出的解答是:第一,随着中国宝武国有资本投资公司的建设,宝武在这些年进行了专业化的资本联合重组,宝武体系内进行内部的生产线和基地的专业化分工,从而极致地提高生产效率,减少消耗,进而整个单位产品的排放总量下降了;第二,宝武通过组建绿色低碳冶金基金,来支持绿色低碳冶金的创新科技研发以及试验项目,这个项目以宝武为主出资,现在有很多供应商、同行也愿意一起加入;第三,中国宝武组建了绿色低碳创新基地,利用八一钢铁的产能装备作这方面的探索研究;第四,宝武已经开始在做创新研究,比如高炉原来焦炭产生二氧化碳、一氧化碳,把一氧化碳捕集到以后再跟氢进行反应,制成一个制成品,从而减少碳排放。

而在陈德荣最新的发言中,他提出要“大力推进绿色低碳发展,大力推进绿色钢铁精品制造,大力推进智慧制造支撑绿色发展,用宝武科技力量助力建设科技强国”。

这些,也将成为宝武接下去的工作重点之一。

《每日经济新闻》记者了解到,为实现目标,中国宝武将加大行动力度,并在工艺革新上发力。

宝武方面公布的行动路径是:

第一,以科技创新打通钢铁行业低碳发展路径。创立全球低碳冶金创新联盟,打造面向全球的低碳冶金创新技术交流平台;建立1+N开放式研发创新模式,开展钢铁工业前瞻性、颠覆性、突破性创新技术的研究;建设面向全球的低碳冶金创新试验基地,促进钢铁上下游产业链的技术合作,助推钢铁工业可持续发展。

第二,以智慧化、精品化实现极致的碳利用效率。以数智化系统打破时空边界、跨越管理边界、推动工序互联共享,实现资源能源高效利用,为社会提供更绿色、更优质的钢铁及相关新型材料。

第三,把降碳作为源头治理的“牛鼻子”,优化能源结构、加大节能环保技术投入。不断提高天然气等清洁能源的比例,加大太阳能、风能、生物质能等可再生能源利用,布局氢能产业,推进能源结构清洁低碳化;不断提高炉窑热效率、深挖余能回收潜力,提升能源转换和利用效率,大幅降低能源消耗强度,严控能源消耗总量。

第四,树立全员减碳意识。推动全体员工低碳生活方式养成,鼓励绿色出行、光盘行动、垃圾分类、植树造林、视频会议等低碳行动。

记者了解到,八一钢铁作为宝武的全球绿色低碳创新研究基地,目前,该公司研究的一项全新绿色低碳冶炼工艺——富氢碳循环高炉试验项目正在进行第二阶段的工程建设,该项目试验是为了进一步转换冶炼动能的提取方式,由以前的燃烧碳变为燃烧氢,进一步减少碳排放,甚至实现零排放。整个项目试验成功后,不仅能大幅度提高冶炼炉的利用系数,还可以减少30%的二氧化碳排放。这也为全球绿色低碳冶炼提供了中国宝武方案。

此外,中南钢铁目前在低碳发展上也有具体举措。

“我们主要重点是围绕提高转炉废钢比、降低高炉燃料比、直送热装等开展工艺改革,极致提高现有钢铁流程热效率和化学能利用,降低碳排放。”宝武集团中南钢铁总裁李世平告诉《每日经济新闻》记者,公司目前严格拒绝新增产能,通过市场化联合重组、精益管理运营等措施推动中南各基地钢铁工业高质量发展。同时,推进钢铁副产资源的再生利用,减少对自然资源的消耗,进而减少碳排放。此外,公司还以数智化系统打破时空边界实现资源能源高效利用;计划加大铁路专用线和码头泊位建设支持力度;优先选用铁路、水路、管道或管状带式输送机等清洁方式及新能源汽车运输;全面实施皮带、轨道、辊道运输系统建设,最大限度减少厂内汽车运输量。李世平告诉记者,钢铁行业的绿色制造不仅仅是环境的绿色化,更重要的是产品绿色化、资源绿色化和过程绿色化,并用数字化时代来改变钢铁生态圈。在这个方面,中国宝武已经走在了行业前列。

探秘“黑灯工厂”里的降碳行动

只有亲眼看见“黑灯工厂”在黑暗中井然有序、不分昼夜地生产的“硬核”生产能力,才能切身感受到钢铁行业早已告别“傻大黑粗”,转向智慧化、自动化的魅力。

这是《每日经济新闻》记者近日在上海市宝山钢铁基地C008热镀锌智能车间内实地调研采访后的感受。

作为中国宝武旗下最重要的上市公司,宝钢股份的碳减排实践对中国宝武能否实现目标至关重要。

近日,《每日经济新闻》记者实地走访了宝钢股份,以了解这家上市公司为实现“碳达峰”“碳中和”目标所采取的做法,以及要面对的困难和挑战。

进入C008热镀锌智能车间,能见度顿时降低了不少,虽然正值大白天,但“黑灯工厂”没有传统钢厂的灯火通明,也看不到工人的身影,只听到行车操作时间或发出的隆隆声。

在无人行车库区,抬头可看到车间最高处两台上料行车正在用“钢爪”将一卷卷银色的冷轧钢卷精准调运上料。工作人员告诉记者,这儿是热镀锌机组的入口,无人化行车自动把钢卷吊到鞍座上。前方,还可以看到自动拆捆带机器人正在工作,并自动回收捆带。

在库区参观后,转而来到的是智能车间最重要的两条C008连续热镀锌机组区,工作人员介绍称,这两条机组整体投资10亿余元,生产工艺技术全部由宝钢自主集成。两条设计产能各36万吨,其中汽车板占80%左右、家电料占20%。用户则覆盖国内外主流汽车厂家和家电厂商。

在车间机组区的炉子段,还有一个能爬高楼不害怕的机器人——“炉子智能巡检机器人”。工作人员对记者介绍,在炉子段,需要把带钢加热到800℃,才能保证带钢的机械性能。烧制钢板的炉子一共有九层,在炉子的工作侧和传动侧都铺设了专用轨道,通过轨道,机器人能自动爬楼,从而实现整个炉子区域所有炉辊和辐射管的自动巡视。

在锌锅段,自动加锌锭AGV小车会自动检测传送辊道上锌块情况,自动在辊道上加锌锭块,小车按事先规划路线行走,实现锌锭作业自动化和无人化。

此外,在锌锅区域捞渣作业区,这儿曾是典型的“3D岗位”(危险、脏、重复),但现在设置了捞渣机器人,它能自动捞渣,替代人工,大大减轻人员负荷。

虽然工厂里漆黑一片,但在后端的“中枢大脑”——“六合一集控室”的操控台前,三块巨大显示屏实时清晰显示着机器的运转画面。这套冷轧智慧工厂管理系统实现了现场管理数字化,通过应用大量数字化、网络化、智能化技术,解决了生产全要素分段式管理的弊端,实现了无缝的全流程一贯制智慧管理。

宝钢股份冷轧厂C008热镀锌智能车间,是工信部钢铁企业智能制造示范试点和工业互联网应用试点项目,从2017年开始建设。经过将近4年的生产实践,“硬核”提升带来的成绩显赫:“黑灯工厂”每小时产量提升了近20%,生产的每一块钢板都能通过数字身份证追溯“前世今生”,C008智能生产车间也作为新材料界的代表入选首批20家上海市智能工厂。

工作人员告诉记者,基于钢铁行业的特殊性,生产线即使停工一分钟,也会给企业和上下游造成巨大损失。

因此,宝钢股份的几大钢铁制造车间,实行的是24小时不间断式的生产模式。从春节开始到现在,“黑灯工厂”始终保持稳定的满负荷运行,宝钢股份的四大基地也是正常满负荷生产。

“公司通过远程运维、大数据、人工智能等综合智慧手段对冷轧厂C008热镀锌智能车间智能化升级后,吨钢能耗下降了15%,综合污染物吨钢下降30%,可提高30%的劳动效率和20%的产能,加工成本下降10%。”宝钢股份冷轧厂四冷轧分厂厂长沈青福告诉记者,C008热镀锌智能车间就是宝钢股份实施“一个智慧决策中心+若干个智慧工厂”网络型结构的代表,智能制造已成为企业提质增效的“利器”,助力企业碳减排。

宝钢股份加大低碳冶金技术研究

作为一家上市公司,宝钢股份设置的减碳目标、时间、路径和规划是什么?想要实现“碳达峰”,它的难度是否像外界猜测的那么大?

宝钢股份相关人士表示,宝钢股份的“碳达峰”、“碳中和”目标将整体稳步同步母公司中国宝武已确定的碳减排目标。

“当前,‘碳达峰’‘碳中和’对钢铁行业的生产工艺、产品升级和竞争态势极有可能造成颠覆性的影响,推进革命性冶金工艺创新已是大势所趋。中国宝武‘超亿万千百十’的目标要求让我们切实感受到‘等不起、慢不得、坐不住’的内在紧迫感。”宝钢股份表示。

从当前宝钢股份已披露的减排路径来看,其提出的是以降碳为源头治理的“牛鼻子”,科学规划“碳达峰”及降碳行动方案,并积极推动绿色布局、优化结构、节能提能等深度脱碳项目。

那么,宝钢股份具体打算怎么做?

对此,宝钢股份表示,“将加大低碳冶金技术研究,从提升废钢比例、降低吨钢能耗和探索新的工艺等方面来推进”。据透露,在2021年及未来一段时间,宝钢各大制造基地将进一步推进大废钢比冶炼、提高热装热送比,减少吨钢二氧化碳排放。在推进“三治四化”方面,公司要瞄准实现超低排放、实现100%固废不出厂、具备废水零排放能力、加快治理重大环境风险、提升环保治理水平等方面发力,每项工作都有不同的计划目标时间节点。

宝钢股份技术工程方面负责人告诉《每日经济新闻》记者,目前钢铁行业的碳减排、“碳达峰”尚在探索、实验阶段,主要的实现路径有以下几类:能效提升、绿色能源、低碳冶金、碳捕捉、循环经济、碳交易等。就绿色能源来说,可以研究利用风、光、水、核电、氢气、天然气等清洁能源替代燃煤,提升绿色能源比例,减少碳排放。

“我们需要从能源体系、产业结构、科技创新等方面进行布局和努力。低碳绿色将成为影响钢铁行业生产发展的巨大挑战。同时,从钢铁行业和钢铁企业高质量转型发展的自身诉求来说,推进革命性冶金工业创新已是大势所趋,作为一家以‘成为未来钢铁引领者’为使命的企业,宝钢股份必须率先落子,抢占低碳冶金技术制高点。”上述宝钢股份技术负责人强调,公司方面下一步将强化低碳冶金等未来钢铁技术的研发,通过技术创新在行业中发挥引领作用。

关于具体实施,该负责人透露,在低碳冶金方面,目前电炉的碳排放强度不到高炉的一半,技术也比较成熟,只是受制于中国的废钢保有量、电价等因素,目前成本较高,预计未来电炉产能占比会逐渐提升;比较前沿的技术有氧气高炉、全氢冶炼等,中国宝武在八一钢铁及宝钢湛江基地已经开始了相关技术的研发。

值得注意的是,2月4日,宝钢股份等314家企业被列入《上海市纳入碳排放配额管理单位名单(2020版)》,上海市生态环境局公布的数据显示,2020年度上海碳排放交易体系配额总量为1.05亿吨。对此,有投资者向宝钢股份提问:公司免费配额有多少,可以供应多少产能?

宝钢股份回复称,目前公司审定碳排放量中较大比例为免费配额,有小部分缺口。公司将通过各种减碳路径投入主动技术进步减少碳排放,而不是通过被动减产来满足碳排放总量减排要求;减排后的少量配额缺口从政府拍卖和碳交易市场购买。此外,公司还不断评估节能低碳技术的研发应用前景,近阶段加大低碳能源和节能项目的投入,例如厂房屋顶光伏开发。

采访中,上述技术负责人亦称,政府已在部分区域推行了碳交易试点,宝钢的上海宝山、武汉青山、湛江东山三个基地均在试点区域,并在前期的试点中积累了一定的经验,同时也一直和相关部门探讨钢铁行业纳入碳交易市场的相关政策,在此领域准备比较充分。

“我们认为需要积极应对‘碳中和’,越早进行相关技术的投资、研发和储备,越是能在未来从容不迫,如果缺乏长远的‘碳中和’战略,只是消极地购买碳排放份额应对,则迟早会被高昂的碳成本压垮,被市场所淘汰。”上述技术负责人指出。

如何破解目标背后的困难与挑战

2020年是“十三五”规划收官之年,这一年,中国粗钢产量达到10.53亿吨,占全球粗钢产量的比重达到56.5%,再创新高。随着钢铁企业节能环保水平提升,吨钢碳排放同比在下降,但粗钢产量的快速增长,导致碳排放总量仍持续升高。

外界不免担忧,钢铁企业未来将面临低碳转型的巨大压力,要实现“碳达峰”“碳中和”目标更是前所未有的挑战。

在实现目标的道路上,宝武的短板是什么?陈德荣在接受央视财经采访时表示,主要还是工艺技术创新的问题,尽管目前新能源制氢成本比较高,跟碳冶金在成本上还没有办法竞争,但他认为,未来氢冶金会比碳冶金更有竞争力。

在宝钢股份层面,目前,公司拥有上海宝山、武汉青山(原武钢股份)、湛江东山和南京梅山四大制造基地。根据公司年报,宝钢股份2019年钢产量为4687万吨。作为中国钢铁行业核心资产,宝钢股份主营板材(冷轧板、热轧板),其中,公司高强钢和超高强钢的产销规模分别达到260万吨和50万吨,规模稳居全国第一。

从宝钢股份透露的种种降碳手段和行动路径来看,理论上,只要压住产量的上升,再通过系列技术革新就可降低冶炼过程中的碳排放。另外,再开发碳捕捉和储存技术,有望在短时间内实现“碳达峰”。

而相较于国内同行,技术力和产品力一直都是宝钢股份的“看家本领”。面向“十四五”,“双循环”新发展格局仍将对钢铁需求起到较强的支撑作用,同时实现产业链独立自主和减碳脱碳的战略部署,均对钢铁业技术创新和产品升级提出了新的要求。

在这种背景下,宝钢股份将如何应对挑战?

宝钢股份方面表示,公司将面临铁矿石、煤炭、合金、废钢等原料成本上升的压力和国内同行竞争两方面的挑战。

“2020年以来原材料涨幅明显,蚕食了钢铁行业利润,这更加考验公司的成本控制能力。过去几年,公司的成本削减取得了很大的成绩,如今降本工作的难度进一步加大,公司需要从全流程、多基地的角度,以更高的视角去审视成本削减,把降本工作进一步推向深水区。”宝钢股份表示。

另一方面,随着未来碳成本的上升,宝钢股份又要如何增强熨平周期性波动的能力?

宝钢股份提出:一是需要进一步优化品种结构。除汽车板、硅钢等明星产品,宝钢股份还有累计千万吨规模的“隐形冠军”产品,在细分领域有着较高的话语权。未来公司将继续优化产品结构,生产更多的“特殊钢”,改变市场对钢铁行业同涨同跌的认知。

二是提升短板基地的盈利能力。目前公司的四大基地中,盈利能力存在差异,随着钢铁生产工序专业化整合,未来几年有望看到短板基地盈利能力的明显提升。

三是孵化更多的优质资产。公司旗下目前拥有上市公司宝信软件,其他资产存在着拆分上市的可能,有望获得高于钢铁板块的估值;未来公司的参股公司也有IPO培育的考虑,相信届时市场对宝钢股份的价值应该会有新的认识。

尽管具体的减排成效还有待观察,但有券商已经表示看好。东吴证券的研报指出,“宝钢股份充分受益‘碳中和’,行业龙头强者恒强。”研报称,宝钢作为行业内环保最优秀的公司,将充分受益“碳中和”:首先,公司走在低碳技术前沿。为助力碳减排,公司密切追踪钢铁行业低碳工艺的前沿技术,充分开展可持续性改善工作;其次,公司环保投入持续扩大,2019年公司环保投入中费用化成本和资本化成本分别同比增长0.39%和89.66%;第三,公司吨钢净利长期高于可比公司,2019年公司吨钢净利达到265元,为可比公司中最优;最后,集团掌握钢铁产能最大,在供给受限前提下产能具备稀缺资源属性。

碳达峰、碳中和倒逼行业变革

谈到目前我国钢铁行业在碳排放治理问题上的现状和挑战时,李世平直言,我国钢铁行业的产业集中度还比较低,依然存在着布局散、单体小、竞争乱、水平低、效率差的“散、小、乱、低、差”现象。无疑,实现“碳达峰”“碳中和”目标不可能一蹴而就,它需要全行业打一场持久战,需要总体谋划、科学推进。

中国物流与采购联合会钢铁物流专业委员会副秘书长王京认为:“国家要实施工业低碳行动和绿色制造工程,并相应要求同比降低粗钢产量,我国钢铁行业供给端在未来将再次出现明显收缩。粗略估算,预计未来3~5年我国粗钢总体产量有望降至10亿吨以下。同时,这也是我国钢铁供给侧结构性改革的延伸。‘碳达峰’不仅要严控新增产能并淘汰落后产能,更要调整钢铁工业生产流程结构,由于电炉具有吨钢碳排放只有高炉1/4的优势,未来我国电炉占比将会有确定性的明显提升,从而导致不同原料的比价关系出现很大变化,这种变化也可以侧面折射出‘碳中和’推进实施的结果。”

兰格钢铁研究中心主任王国清也向《每日经济新闻》记者表示,钢铁行业实现“碳中和”目标重点在于创新和探索新的炼铁生产工艺,如低碳技术、氢冶炼技术及电解技术,在排放控制中加大碳捕集、封存、利用技术(CCS/CCUS)的推广应用,以及扩大应用电炉炼钢规模。此外,记者也注意到,“十四五”时期钢铁行业将被纳入碳排放权交易体系。

“就国内的碳排放来说,钢铁是制造业里最大的一块,因此也面临较大的调整。纳入碳排放交易体系后,重点控排的钢铁企业将在相关配套方案下,每年获得免费的碳排放配额,在企业实际运营中,如果碳排放量高于其配额,则企业需要到碳交易市场购买权益,这样将面临成本上升压力,硬性约束企业去整改创新实现碳减排、降成本;若企业碳排放量低于其配额,则盈余的部分可以在碳交易市场出售,从而在碳减排过程中获得收益。”王国清说。采访中,王国清举例称,初期企业碳排放配额相对宽松,让企业有碳减排的适应期,而后续的免费碳排放配额将不断收紧,迫使企业必须不断减排应对,促进企业在节能减碳方面不断创新突破。

值得注意的是,在“碳达峰”“碳中和”目标的引领下,部分竞争力较弱的钢企可能会承受更大的成本压力,而在压缩掉过剩产能之后,是不是意味着即将进入以兼并重组为主的优化升级阶段?

“‘碳达峰’‘碳中和’会改变钢铁行业的现状,部分企业或面临市场出清的风险。”钢之家研究中心高级分析师杜洪峰分析。王国清则认为,在工信部表示要从四方面促进钢铁产量压减的政策前提下,“十四五”期间几乎不可能会有新的钢铁项目上马,钢企若想实现产能扩张,只有通过兼并重组和产能置换的方式实现。