碳达峰“十四五”怎么做
瞭望 扈永顺 3月30日
一些地方认为2030年前是提高化石能源使用的“窗口期”，甚至还在高碳的轨道上谋划“十四五”发展规划，攀登碳排放“新高峰”，达到“新高峰”后再考虑下降，这就没有认识到碳中和对各地发展的倒逼要求。
自今年1月1日起，全国碳市场发电行业第一个履约周期正式启动，2225家发电企业将分到碳排放配额。这是第一次从国家层面，将二氧化碳减排的责任压实到企业。
实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局
2021年政府工作报告提出，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。制定2030年前碳排放达峰行动方案。
3月15日召开的中央财经委员会第九次会议，要求把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。
近日，全国人大环资委委员、中国工程院院士、生态环境部环境规划院院长王金南接受了《瞭望》新闻周刊专访，详解如何做好“十四五”期间碳达峰、碳中和各项工作。
“要避免高位达峰，给未来的碳中和打下基础”
《瞭望》：“十四五”是实现我国碳达峰的关键期，这期间我们面临的最大挑战是什么？
王金南：“十四五”是实现我国碳达峰的关键期，也是迈向碳中和的重要窗口期，我们既面临客观的外在挑战，也面临主观认识方面的挑战。
客观挑战在于我们的碳达峰是在2060年前实现碳中和目标统筹考虑下的达峰。对标欧盟在上世纪90年代二氧化碳排放达到45亿吨的峰值，预测中国二氧化碳排放峰值将达到106亿吨左右，是欧盟的2.4倍。按照欧盟本世纪中叶实现碳中和目标，其碳达峰至碳中和历经60年，而我国从碳达峰到碳中和仅有30年，因此我国面临着比发达国家时间更紧、幅度更大的减排要求。
为了实现碳中和的目标，我们要尽快达峰。放任不加控制的峰值与加以控制的峰值差异很大，因此我们还要避免高位达峰，给未来的碳中和打下基础。这就要求我们在“十四五”期间推动一些地区和重点行业率先达峰，同时在经济社会各方面做出努力，减缓碳排放增长态势。
主观挑战在于不少地方和行业还没有做好碳减排的准备，高碳发展的路径依赖仍然存在。现在一些地方认为2030年前是提高化石能源使用的“窗口期”，甚至还在高碳的轨道上谋划“十四五”发展规划，攀登碳排放“新高峰”，达到“新高峰”后再考虑下降，这就没有认识到碳中和对各地发展的倒逼要求。
如果在“十四五”期间投产一些燃煤电厂、钢铁企业，这些企业设备的服役年限都在30年以上，这意味着一直到本世纪中叶，这些设备都将持续排放二氧化碳，造成高碳排放“锁定”效应，对我国达到碳中和愿景造成阻碍；或者为了满足碳中和的要求，这些新建设备在达到服役年限前就要提前关停淘汰，造成巨大投资浪费。
我国经济现代化、城镇化等进程远未结束，无法沿袭发达国家自然达峰和减排的模式，而是要在经济社会快速发展过程中实现碳达峰、碳中和，这是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。因此，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，通过碳达峰、碳中和强约束驱动经济新变革，包括生产模式、产业结构、能源供给、电力体系、能源消费和生活方式等变革。
《瞭望》：要如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标，我们有什么样的基础？
王金南：第一个基础是我国进入了新发展阶段。总的来看，我国经济发展进入新常态，由高速增长阶段转向高质量发展阶段；工业化进入中后期，二产在经济总量中的比重以及碳强度较高的重工业在二产中的比重都稳步下降；人口增速也明显放缓，这都使得我国的碳排放增长日益趋缓，年均排放增速由“十五”的12.5%、“十一五”的6.1%，降为“十二五”的3.3%、“十三五”的1.7%。
第二个基础是我国可再生能源市场的相对优势。近年来我国新能源产业蓬勃发展，风电、光伏产能大幅提升。可再生能源的消费比重也持续提升，2020年非化石能源占一次能源消费比重约16%，比2015年提高了约5个百分点。
第三个基础是生态文明理念成为社会共识，绿色低碳循环发展理念日渐深入人心，减污降碳协同增效格局正在形成，这是我们深入开展碳达峰、碳中和的重要条件。
第四个基础是“双强度”控制提供了制度框架。“十三五”期间，国家实施单位GDP的能源消耗和碳排放强度控制，并且将控制目标分解到各省区市，纳入各地经济社会发展综合评价体系和干部政绩考核体系，为实施碳达峰提供了初步的制度框架。
“第一次从国家层面，将二氧化碳减排的责任压实到企业”
《瞭望》：你认为制定2030年前碳排放达峰行动方案，最重要的抓手是什么？
王金南：2030年前碳达峰，要抓住能源革命和减污降碳关键环节。
第一，国家层面要以2060年前实现碳中和为远景目标，争取今年上半年出台碳达峰行动方案。按照“共同但有区别的责任”原则，提出不同区域分阶段达峰路线图，明确地方达峰责任主体、完成时间、工作任务，推动不同领域结合发展趋势和技术水平，实现梯次达峰。其中钢铁、水泥、有色等重点行业要在“十四五”期间达峰。
第二，构建基于碳中和的清洁低碳安全高效能源体系。主要是控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动。提高终端用能的电气化比重和电源的非化石能源比重。在2030年前，要继续加大非化石能源发电的装机规模，同时提高电网系统的灵活性，消纳更多的可再生电力。
第三，加大资源回收循环利用力度。以钢铁和电解铝行业为例，将回收的废钢、废铝重新冶炼加工，总能耗和碳排放量比从矿石开始冶炼降低一半以上。因此，推进电炉钢和再生铝生产，是钢铁和有色等行业达峰的关键举措。
第四，落实各方碳达峰行动责任。各地和部门应结合国家行动方案的要求，明确自身目标，设计重点任务并推动实施；社会机构也应积极发动人民群众参与，开展碳达峰全民行动；加快建立二氧化碳排放统计核算体系，科学监测和准确评估各个地区和行业的碳排放结果，强化考核评估倒逼达峰任务落实。
第五，建立有利于低碳技术发展的投融资机制。设计实施相关的经济政策，带动低碳技术、低碳经济快速发展，在助力我国碳排放达峰的同时提升我国相关产业和技术的国际竞争力。
《瞭望》：2021年政府工作报告要求加快建设全国用能权、碳排放权交易市场，完善能源消费双控制度。目前我国的碳排放权交易市场运转情况如何？怎样完善能源消费双控制度？
王金南：我国碳排放权交易市场建设进展较快。2020年底生态环境部印发了《碳排放权交易管理办法（试行）》，并配套印发了《2019—2020年全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案（发电行业）》，自今年1月1日起，全国碳市场发电行业第一个履约周期正式启动，2225家发电企业将分到碳排放配额。企业是减排的主体。这是第一次从国家层面，将二氧化碳减排的责任压实到企业。未来，在发电行业碳市场稳定运行的基础上，将逐步扩大市场覆盖行业范围，丰富交易品种和交易方式，有效发挥市场机制在碳达峰、碳中和目标中的作用。
能源消费双控制度是着眼能源安全保障、用能效率提升和应对气候变化等多重目标，对我国能源消费既实施强度控制，同时也实施总量控制的一项制度。能源消费强度控制要着眼于高能耗地区的产业结构调整和高能耗行业的节能技术改造；能源消费总量控制要在能源综合生产能力约束性指标下，在确保能源供应安全的前提下，尽可能提升清洁可再生能源消费比例。
《瞭望》：在实施金融支持绿色低碳发展专项政策，设立碳减排支持工具方面，有什么建议？
王金南：首先，基于碳达峰、碳中和重点领域投资需求，完善绿色信贷、绿色债券等绿色金融标准体系，推动并强化金融机构披露碳排放信息的强制性、规范性、真实性。相关金融机构可根据不同类型低碳项目融资需求，完善绿色金融产品体系。优化低碳项目实施的激励政策，加大央行再贷款机制对低碳项目的支持力度。
其次，各级财政部门可采取贴息、奖补、担保等方式，降低低碳项目融资成本。鼓励设立政府引导型碳中和基金，带动金融机构以及社会资本投资低碳领域。
再者，基于全国统一的碳排放权交易市场，有序发展碳期货、碳期权、碳租赁、碳债券、碳资产证券化、碳基金等碳金融产品和衍生工具。鼓励养老基金、保险资金等长期资金开展低碳投资，提升机构投资者碳排放分析能力。
最后，积极开展国际合作，支持国际金融组织和跨国公司在境内开展低碳投资。
“以低碳甚至零碳为重要目标引领经济社会发展”
《瞭望》：我国已有一系列与促进碳达峰有一定关联性的法律，地方在应对气候变化和低碳发展的法规规章建设方面也有探索，是否有必要制定国家层面的应对气候变化的法律？应重点关注哪几方面问题？
王金南：近年，我国生态文明建设方面的立法和修法突飞猛进。尤其是在污染防控和生态保护方面，但是在应对气候变化或者低碳发展领域还没有专门的全国性法律。支撑碳达峰、碳中和目标实现的法制体系薄弱、立法层级低且碎片化，无法满足我国实际工作需求。
促进碳达峰、碳中和立法，不仅可以使我国应对气候变化行动的决心和原则更加明晰，也可以填补现有法律空白，以法律的强制力保障我国碳达峰、碳中和目标的实现。在十三届全国人大四次会议上，我领衔联合89位代表提交了关于制定碳中和促进法的议案。
通过促进碳中和立法，可以赋予碳排放峰值目标、总量和强度控制制度以法律地位，明确实现碳中和的能源生产和消费技术方向，引导建立全社会绿色低碳生活方式，保障全国碳排放权交易市场的有序推进，也为政府管理部门分解落实碳减排目标、开展目标责任考核提供法律依据。
《瞭望》：面向2060年前实现碳中和的目标，你认为今后要做好哪些工作？
王金南：要在2060年前实现碳中和，核心是构建新发展格局，以低碳甚至零碳为重要目标引领经济社会发展，实现碳达峰、碳中和与高质量发展协调统一，需做好以下三方面工作：
一是加快能源结构转型，建立清洁低碳能源体系。通过碳达峰、碳中和工作推动能源革命，力争实现煤炭、石油、天然气等化石能源消费量梯次达峰。尽快研究发布煤炭和石油消费达峰时间，建议分别为“十四五”和“十五五”达峰。同时，通过科技攻关，解决基于碳中和的能源生产和消费革命中的“卡脖子”技术。
二是实施重点行业领域减污降碳行动。推进工业绿色制造，提升建筑节能标准，加快形成绿色低碳交通运输方式。要推动绿色低碳技术实现重大突破，抓紧部署低碳前沿技术研究。建立全国性的绿色低碳技术评估、交易体系和服务平台。
三是发挥市场和政府两方作用。完善有利于绿色低碳发展的财税、价格、金融、土地、政府采购等政策，建立不同类型的碳排放总量控制制度，全面开展全国碳市场建设和配额有偿分配制度建设，出台纳入环境保护税的碳税政策。发挥政府在碳达峰行动中的主体责任，把碳排放控制纳入中央生态环境保护督察、党政领导综合考核等范围。
中国电弧炉炼钢技术未来如何发展？
倪冰 3月30日
近年来，世界粗钢年产量在16亿吨~18亿吨，其中电炉钢有4亿多吨，占比约25%。除中国以外，全球钢铁工业的电炉钢占比已达40%以上。美国电炉钢比例达到67%，是发达国家中电炉钢占比最高的。2020年，中国粗钢产量达10.65亿吨，其中电炉粗钢约0.96亿吨，占比约为9%，尚有很大的提高空间。截至2020年底，中国有30吨以上电炉420座左右，产能18225万吨。
与长流程相比，电炉短流程CO2排放量仅有25%，固废排放量仅为1/30，能耗约50%，具有明显优势。短流程还有即开即停、生产高效灵活、可消纳城市废弃物等优点。随着中国废钢资源逐步释放，未来10年~15年电炉具有极大的发展潜力。国家鼓励利用废钢炼钢和短流程炼钢，鼓励企业在不增加新的产能基础上进行电炉流程产能置换，鼓励将环保压力大、产能过剩严重地区的产能置换到废钢相对充足、钢材供应不足的地区。
随着世界钢铁总产量的增加，电炉炼钢总产量也逐年增加。除中国以外，现在全球钢铁工业的电炉钢占比已达40%以上，中国电炉钢尚有很大的增长空间。未来电炉应选择能够满足高效节能、连续加料、废钢预热、绿色环保、余热回收等要求的炉型，对应炉型选择工艺技术，完成相应的冶金功能，实现可持续发展。同时，电炉发展还应关注高效低耗的节能低成本生产技术、绿色化关键工艺技术、智能化制造技术、高附加值特种钢冶金技术等方向。
电炉炼钢工艺技术
围绕生产高效化、功能简单化、环境友好化、控制智能化、原料多元化等目标，电炉炼钢技术不断得到发展。电炉冶炼高效化追求的目标是冶炼周期、通电时间尽可能缩短，冶炼电耗尽量降低。我们应围绕以下6个方面开展工作：采用提高吨钢输入电功率的方法，表现在技术层面上就是装备的大型化和更高功率；提高钢中元素氧化的化学热及氧燃烧嘴提供的化学热；提高由废钢预热后废钢的显热；提高电效率和功率因数，如供电制度合理化、采用智能电弧炉、优化短网结构等；缩短热停工时间，如装废钢时间、接电极时间、出钢时间、补炉时间等；整条产线单一品种组织生产比多品种效率更高。
选择先进炉型以达到全废钢预热、连续加料、不开盖、平熔池、低噪声、少烟尘、痕量二噁英、除尘灰回收等目的。在技术发展的过程中，电炉经历了传统开盖式电炉、Fuchs电炉(竖式预热废钢)、Consteel电炉(水平连续加料)、Quantum电炉(量子电炉)、Ecoarc电炉（环保生态电弧炉）、Sharc电炉（竖井电弧炉）、CISDI-Green电炉（赛迪绿色智能电炉）、CERI-s1-Arc电炉（中冶京诚新型废钢预热电炉）等不同类型的发展。
传统常规开盖式电炉的优点是设备故障少、稳定可靠，缺点是几乎都无法较好地实现上述目的，生产效率较低。上世纪90年代，Fuchs电炉和Consteel电炉几乎同时被引进中国。因为Fuchs电炉设备故障率高，在废钢成本不能被抵消的大背景下基本上被淘汰了。在Consteel电炉设备被国产化后，在“中改电”的背景下，因为其效率高、成本低、稳定可靠的优势获得了快速发展。2017年以前，全国95%的电炉为开盖顶加料式；自2017年以来，企业的新上电炉设备85%以上为连续水平加料系统。
但Consteel电炉也有明显的缺点，主要是水平烟道尾气预热废钢的设计温度为400摄氏度~600摄氏度，废钢温度一般只能达到200摄氏度~300摄氏度；预热废钢通道内的废气温度正处于产生呋喃和二噁英等的高峰区间，有害气体对环境的污染问题难以解决；预热通道进“野风”量大，给除尘和余热回收带来困难。
Quantum电炉、Ecoarc电炉和Sharc电炉则希望通过竖式烟道预热废钢的方式解决上述难题。Quantum电炉通过废钢料槽升降小车替代了料篮加料，采用虹吸式无渣出钢系统，仍使用手指式系统保持和预热废钢，预热温度高，有害气体少。
目前，世界上投产和在建的共11座Quantum电炉，其中墨西哥1座、土耳其1座、孟加拉1座、中国8座。2020年底，中国2座Quantum电炉投产，综合效果仍有待观察。Ecoarc电炉的主要部分是由熔化废钢的熔化室和与熔化室直接连接在一起的预热竖炉构成，炉体密封和废钢预热相结合，平熔池操作，高度自动化，废钢预热温度可达800摄氏度，可避免污染物的产生，二噁英排放量＜0.1ng-TEQ/m3（纳克毒性当量值每标准立方米，下同）。目前投产和在建的共9座Ecoarc电炉，其中日本5座、韩国1座、泰国1座、中国2座（在建）。Sharc电炉均为直流电炉，噪声小、粉尘少，设计双竖井利用尾气预热废钢，二噁英＜0.1ng-TEQ/m3。应用方面，除土耳其1座正在运行的100吨Sharc电炉外，河钢石钢引进2座130吨Sharc电炉。总之，这3种电炉应用数量较少，前景仍有待进一步观察中。
目前国内电炉产能中，国产电炉设备占85%，进口电炉占15%。虽然在单体设备上国内厂家已经具备一定实力，100吨以下的电炉设备基本实现了国产化，但中国科技工作者也一直致力于研发具有自主知识产权的成套电炉设备。尝试集合水平加料和竖式电炉的优点，国内设备商推出了CISDI-Green电炉。该电炉利用阶梯型连续密闭加入废钢的思路，形成了阶梯加料的独有专利技术，在中国和欧盟都获得了专利授权，并形成了国内团体标准。技术指标也较为先进，在国内及东南亚地区有数台电炉投入使用
。另一家设备商则推出了CERI-s1-Arc电炉。废钢经由小车加入竖井，竖井下面的推钢机构将废钢推进水平通道，水平通道振动废钢进入平熔池，从而实现废钢连续加料；通过烟气急冷、活性炭吸附和余热锅炉降低二噁英含量并实现余热利用。该电炉集成了众多先进技术，目前还处于推广阶段。总的来说，国内电炉厂家在设计、制造先进炉型上还有不少方面需要进一步的努力工作。未来电炉炉型的发展方向将是能实现连续加料、废钢预热、绿色环保、低二噁英排放、余热回收及智能炼钢的电炉。
在先进的炉型中采用各种高效化生产技术，目前在全废钢条件下，国内部分Consteel电炉和转炉一样，也能做到30分钟的冶炼周期。其他技术经济指标能够达到金属收得率90%~92%，全废钢电耗在300千瓦时/吨以下，电极消耗在1.0千克/吨以下，单位公称容量年产量能做到10000吨钢/吨以上。
目前，电炉钢成本要比长流程高500元/吨钢~600元/吨钢（备注：不一定正确），差异主要在于原材料（铁矿石、焦炭、废钢）、电耗、电极消耗、耐材消耗等，短流程降成本的途径在于以上要素。鉴于国内钢企成本长期居高不下，扩大废钢进口、减少对铁矿石的依赖是现实的选择方案。
此外，电炉钢低生产成本的过程管理与控制还包括：减少原料成本，加强对废钢和含铁原料的分类加工和管理，广泛使用各种含铁料如热压铁块、提钒铁等。降低能源消耗，展开电炉供电技术优化的研究，降低电耗和电极消耗，回收物理热，如热装海绵铁及兑铁水；加强化学热的回收，如废钢预热技术以及连续加料装置的实现。错峰用电用好谷电优惠，操作过程的连续化和自动化，缩短热停工时间等。
未来要关注的技术方向
以“高效、低耗、绿色化和智能化”为目标，钢企需要选择合适的电炉炉型及生产技术。转炉工序的原料主要是液态的铁水，电炉工序的原料主要是固态的废钢，最终的产品形态都是钢液。物理化学形态的转变不同，决定了控制方法不同，因此电炉的控制比转炉要困难得多，电炉炼钢要充分考虑这一差异性。未来发展方向主要有短流程的高效低耗节能低成本生产技术、绿色化关键工艺技术、新型生态电炉短流程智能化制造、高附加值特种钢冶金技术等几个方面。
电炉高效化生产方面，钢企需要关注废钢分选处理、连续加料预热、电极自动调节、多功能氧燃烧嘴和复合喷碳稳定造泡沫渣、平熔池和长寿炉龄、底吹技术等；绿色化方面，包括烟气余热回收、炉壳保温节能、低热值废水余热利用、二噁英治理、含锌除尘灰提取高品质附加物、炉渣改质利用技术等；智能化方面，包括废钢和炉料配料、电极智能调节、多功能机器人、熔池温度连续测量、泡沫渣检测和液面监测控制、炉气在线分析、终点控制、一键式电炉炼钢或电炉整体智能控制技术等。
整体上看，我国高端特钢比不足5%，欧洲国家及美国、日本均超过20%，瑞典最高达60%，我国尚有很大差距。一般来说，高端特钢多由电炉生产，特钢行业专业性强、品种多、批量小，难以实现规模效应，钢企更应注重以高质量来弥补规模的不足。当前，钢铁行业由追求总量向追求高质量转变，材料升级迫在眉睫，高端特钢需求有望迎来高速增长，需要密切关注相应的高端特钢生产技术。
（作者系钢铁研究总院工艺所教授级高工）
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