引用本文
??崔志峰, 上官方钦, 马文略, 李骁, 刘正东, 殷瑞钰. 双碳背景下中国钢铁行业未来发展趋势探讨[J]. 工程科学学报, 2025, 47(4): 862
??CUI Zhifeng, SHANGGUAN Fangqin, MA Wenlue, LI Xiao, LIU Zhengdong, YIN Ruiyu. Discussion on the future development trend of China’s iron and steel industry under the background of double carbon[J]. Chinese Journal of Engineering, 2025, 47(4): 862
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钢铁行业是绿色低碳发展的重要领域，从战略层面上探讨钢铁行业的低碳转型路径具有重要意义. 本文构建了钢铁行业粗钢产量、废钢资源产出量、碳排放量、铁素资源结构、生产流程结构、能源消费结构等预测模型，分设三类情景对钢铁行业低碳转型路径从战略层面上进行了深入探讨. 研究结果表明，随着产业结构的调整优化，未来我国钢铁行业将呈现减量化发展态势，粗钢产出总量将逐年降低，2060年有望降低至6～7亿吨；随着社会钢铁蓄积量的不断增加，废钢资源产出量将快速增长，预计于2045年前后达到峰值，约5～6亿吨；随着各类降碳措施的合理应用，行业CO2排放量将逐年下降，预计2060年行业剩余CO2排放量约0.9～1.98亿吨，此时借助碳捕集封存与利用技术（CCUS）、碳汇等技术手段可实现“碳中和”目标. 三种情景下，钢铁行业的降碳趋势大致相同，仅减碳量略有差异，其中低产量情景更符合“双碳”目标. 在低产量情景下，中国钢铁行业的低碳发展历程大致可分为：初步脱碳、强化脱碳、深度脱碳、近零碳排4个阶段；在各降碳措施中，控制粗钢产量是最行之有效的降碳措施，降碳潜力最大，约占总减碳量的40%，其次是废钢资源利用，降碳潜力约27%，流程结构优化和低碳技术应用的降碳潜力占比分别为16%和15%，也具备一定的降碳潜力，不容忽视. 未来在我国钢铁行业“双碳”进程中，行业铁素资源结构、生产流程结构和能源消费结构将得以调整优化，预计2060年我国铁矿资源消耗将在2023年基础上降低65%～77%，废钢资源消耗将增长近1倍；高炉—转炉长流程占比将调整至15%～30%，全废钢电炉短流程占比提升至40%～50%，氢还原—电炉流程占比提升至28%～34%；煤炭资源消耗降低76%～89%，电力资源消耗维持在3100～4800亿千瓦时，氢气资源消耗约1000万吨.
从全球主要经济体的发展历程来看，一个国家的工业化程度、城市化程度、人民生活水平、基础设施水平等，都需要消耗大量化石能源来提升，从而必然带来大量CO2的排放，进而导致全球气候变化. 中国的发展也不例外，在过去几十年内，特别是改革开放以来，中国经济与社会发展呈现出令人瞩目的活力；与此同时，中国CO2排放总量也呈现整体上升趋势. 据世界资源研究所（World resources institute）统计数据显示，自2013年起，中国一直是全球CO2排放量最大的国家. 2020年，前六大碳排放国CO2排放量合计占全球CO2排放总量的68%；其中，中国占31%，美国占14%，欧盟占8%，印度占7%，俄罗斯占5%，日本占3%. 中国作为一个负责任的大国，始终高度重视气候变化问题，积极主动地做出了承诺：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，并构建起了碳达峰、碳中和“1+N”的政策体系，以确保碳达峰碳中和工作的稳步推进. 从碳排放的来源看，据国际能源署（IEA）分行业CO2统计数据，2020年我国工业CO2排放量占全国CO2排放总量的比例约为28.4%，钢铁行业CO2排放量占比约16.9%（包含因外购动力介质引起的间接CO2排放量）. 因此，钢铁行业在国家落实双碳战略进程中理应承担更大的减碳责任.
中国作为目前全球最大的钢铁生产和消费国，钢铁行业的低碳转型对于我国实现碳达峰、碳中和目标具有至关重要的作用. 为了促进我国钢铁工业逐步向绿色化、低碳化方向转型发展，保障“双碳”目标的实现；科学合理地定量测算行业未来粗钢产量、废钢资源量、碳排放量，并在此基础上，解析行业未来铁素资源结构、生产流程结构、能源消费结构的变化趋势，从而确定影响钢铁行业碳排放的主要因素，进而从战略层面上针对性地提出降碳措施，探讨低碳转型路径，具有重大意义.
(1) 钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是建设现代化强国的重要支撑，也是实现绿色低碳发展的重要领域. 落实“双碳”目标，粗钢产出总量控制与废钢资源回收利用是两大重要抓手. 未来我国粗钢产量将逐步降低，在低产量情景下，2060年有望降低至6.16亿吨，人均钢材表观消费量约450 kg；废钢资源产出量将经历两次快速增长阶段，并于2045年前后达到峰值，约5.8亿吨，为全废钢电炉流程发展提供资源保障.
(2) 总体来看，我国钢铁行业已于2010年前后进入碳排放量峰值平台期，并将持续到2030年左右；未来若合理采用各类降碳措施，行业CO2排放量将稳步下降，在经历四大降碳阶段后，2060行业剩余CO2排放量约0.9～1.98亿吨，需依靠CCUS、碳汇等手段助力钢铁行业实现“碳中和”.
(3) 初步判断，未来在我国钢铁行业“双碳”进程中，行业铁素资源结构、生产流程结构和能源消费结构将得以调整优化，进而对我国钢铁工业的产业布局以及铁素资源和钢铁产品的进出口等方面都将产生深远影响，值得引起关注. 预计2060年我国铁矿资源消耗将在2023年基础上降低65%～77%，废钢资源消耗将增长0.90～0.97倍；高炉—转炉长流程占比将调整至16%～30%，全废钢电炉短流程占比提升至41%～50%，氢还原—电炉流程占比提升至29%～34%；煤炭资源消耗降低76%～89%，电力资源消耗维持在3100～4800亿千瓦时，氢气资源消耗约1000万吨.
图 1 研究框架图
图 2 三种情景下2025～2060年中国粗钢产量预测变化趋势图
图 5 钢铁行业未来碳排放量预测模型建模思路
图 10 三种情景下中国钢铁行业未来生产流程结构变化趋势图. (a)高产量情景; (b)基准情景; (c)低产量情景
《工程科学学报》精选文章系列
CJE | 工程科学学报
排版：王烨
编辑：徐刚
审核：曹兵
《工程科学学报》(Chinese Journal of Engineering)，卓越行动计划中文领军期刊，1955年创刊，曾用名《北京科技大学学报》，由教育部主管，北京科技大学主办，ISSN 2095?9389，CN 10?1297/TF，月刊，国内外公开发行，现任主编为中国工程院院士吴爱祥教授，主要刊载矿业、冶金、材料、信息、控制、能源、环境等工学领域高水平论文。2023年《工程科学学报》在中国知网影响因子学科排名中位于第一，2024年入选中国卓越行动计划二期领军期刊项目。目前被EI、Scopus、DOAJ、中文核心期刊、CSCD(核心库)等国内外著名数据库收录。先后多次荣获国家期刊奖，中国精品科技期刊，中国最具国际影响力学术期刊，中国高校百佳科技期刊等多项殊荣，入选《有色金属领域高质量科技期刊分级目录》T1级别；《冶金工程技术领域高质量科技期刊分级目录》T1级别；材料腐蚀与失效领域中文高水平期刊。
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