平行未来的N次元-INNO有话说 | 双碳进程下,钢铁行业如何解决低碳冶金的能源保障难题

平行未来的N次元-INNO有话说 | 双碳进程下,钢铁行业如何解决低碳冶金的能源保障难题

INNO有话说

——浦江创新论坛《平行未来的N次元》特别板块

《平行未来的N次元》是一档由浦江创新论坛打造的深度访谈节目,旨在展现科学家、科技创新者、行业领军人的前沿研究、热点思考。今年浦江创新论坛联合上海科技及国家技术转移东部中心,推出“INNO有话说”特别板块,邀请环境科学、城市治理、数字经济、健康医疗等相关领域专家共同探讨并展望“低碳”时代的科技赋能、产业变革和行业机遇。

近年来,我国科技事业迅猛发展,促进了大批科技成果的涌现,深刻改变着日常生产生活方式,从居家生活、交通出行到环境治理、医学治疗,无不渗透着科技发展对人类生活的影响。

2022 全球技术转移大会(InnoMatch EXPO)作为浦江创新论坛的重要组成部分是国内首个以“创新需求”为主题的科技型展会,以“万‘象’需求,全球揭榜-共建绿色新未来”为主题,这个8月你将饱览更前沿的科技成果,迎接更多元的技术需求,获取更前端的产业发展趋势,我们一起和专家对话,和科技共鸣,后疫情时代,助力科技行业全力“破冰”!

来源:浦江创新论坛

曾经,钢铁行业一直是“高能耗、高排放”的形象。通过上一轮周期大量的环保投入,钢铁行业正在变得越来越绿色、越来越清洁。相比20年前,每吨钢的能耗已经基本下降了一半。宝武清洁能源有限公司(以下简称宝武清能)总裁、党委副书记魏炜向上海科技表示:

“但在双碳进程中,我们一直有一个观感:2025年前大家都热情高涨,形势一片大好,产业机遇非常广阔,纵深也很大,空间也很大。”

“2035年以后未来非常可期、非常美好。这个过程当中产业就会几何级地产生很多颠覆性的新的市场机遇和市场空间。但是我想说的是,2025—2035年这是一个非常痛苦的阶段,需要整个工业体系、研发领域以及政府政策配套,真正地攻坚克难地去逾越。”

01 何以“规模化低碳冶金”

在魏炜看来,将来典型的低碳钢厂很可能是一个百万吨的氢基竖炉加上电炉以及配套一条轧线,100万吨的产成品可以是一个标准模块,100万吨也恰恰是宝武基于钢铁现有产品流程所确定的一个很好的比例。

“这是用可级联、可复制的标准化的方式去推进百万吨级新钢厂工程化的一种样板。从而构成实现100万吨—500万吨的网络分布式创新型钢厂。”“但真正要做到这一步的确还有很多路要走。”

其中,因地制宜,结合钢铁厂特点提供个性化的清洁能源保障方案是很重要的一环。

时间回到2019年,被称为氢能产业的“风口”之年。

据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,我国2050年氢气需求接近6000万吨,加氢站将达到1万座以上,燃料电池汽车产量达到520万辆。未来伴随着氢能与燃料电池产业的高速发展,迎来黄金发展时期。

宝武清能成立于这一年的年末。注册资本58亿元的宝武清能,是中国宝武钢铁集团有限公司控股的一级子公司。自2019年成立以来,宝武清能在“一总部多基地”的管控模式下,大力发展氢能、绿电、天然气等清洁能源产业和绿色工业气体基础业务,聚焦钢铁清洁能源保障体系建设。

02 “砸钱”也要有“砸钱”的方向

现在,上海市已经作为全国首批氢能示范城市来推广氢能产业。这个推广的过程中需要政策、技术、资金、产业方方面面的紧密合作,真正地攻坚。

魏炜说:“‘砸钱’也要有‘砸钱’的方向。砸出方向以后把这个方向立刻转化成道路,铺好道路以后立刻就要把部队拉上去,往前走,这样才能步步为营同时又能加快节奏去推进。”

反观目前总体还属于高能耗的钢铁行业,仍是仅次于电力的第二大碳排放大户。在这样的形势下,钢铁行业下一步要实现长期绿色可持续发展,无论是工艺、装备、经营模式还是碳排放整体管理都面临转型。

“这样的转型过程当中技术创新是核心要点。”

魏炜强调“没有技术创新,依托原有的工艺、商业模式、生产运营方式要想取得低排放以及低能耗和将来的绿色低碳的前景是很困难的。”

03 技术路径:可能50%要靠氢冶金

2021年,宝武集团发布了碳减排宣言。即2023年力争实现碳达峰、2025年具备减碳30%的工艺技术能力、2035年力争减碳30%、2050年力争实现碳中和。

宝武清能预判,在2050年前后实现碳中和,可能50%要靠氢冶金,30%靠现有流程极致化以及大量推行电气化。真正地面向未来2035年以后的碳减排,起到颠覆性作用的也是氢冶金,即真正地从碳还原炼铁走向氢还原炼铁这样一个颠覆性的工艺。

04 和造车、造火箭一样

低碳工程师必须跨越两大难题

在魏炜看来,在目前的工艺路径变革下,大规模的低碳冶金实践,只有真正靠作为钢铁行业龙头企业的责任感和工艺集成的决心,也只有靠配套的大型联合生产基地的承载之下,才具有可能性。规模不到、技术实力不够、资金产业配套不够,很难做这样庞大的项目,在前期阶段肯定是要“烧钱”的。但如果只做一台设备,后续没有复制的可能性,就丧失了研发设备的工程意义。

所谓“工程化的技术研发项目”必须跨越两大难题:

第一个难题,工程化的验证。由于低碳技术研发难度很高,工程化过程中有很多不确定性。

第二个难题,向商业化推广的经济性和可靠性。宝武清能是在切切实实地按照工程化项目实施的,工程化项目实施必然要达到它的性能考核标准,必然要投入生产的连续运行和实际的经营。

宝武成立清洁能源公司的目的,重点在于探索绿氢-绿电面向工业领域的规模化技术、规模化装备,以及支撑这些所需要的全产业链的相关问题,而不仅仅从事是商业和清洁运输这方面的领域。

“希望通过宝武清能这些年的积累和实践逐一解决、逐一攻克。”

05 现在已经看到曙光了

在魏炜看来,低碳商业化落地的场景中,冶金和化工这两个行业非常关键。“将来提供和钢铁冶金配套和面向跨领域的清洁能源解决方案的过程当中,离不开数字化。”魏炜介绍,宝武清能正在开发的源网荷储控一体化系统,就是希望能将绿电平滑接入系统并稳定顺行,进而摘掉“垃圾电”的帽子,这就离不开宝武清能大量的数字化工具……“这就是宝武清能在清洁能源领域辛勤工作的工程师们在努力做的一个梦。希望真正有一天通过我们智数化的控制,实现远远高于现水平的源网荷储控一体化。”

“现在已经看到这样的曙光了。”

而就宝武清能目前的实践来看,在经济发达地区氢源的获取是推动氢产业很关键的问题。

在资源布局的角度,宝武提出了一个非常好的战略——双“弯弓搭箭”战略。魏炜表示,希望通过资源布局的形式有效地解决清洁能源的来源和远距离输送的问题。宝武清能一直有一个观念,除了远距离输送电能和氢能,就地制成高载能的钢铁产品也不失为一个好策略。

作为宝武集团的战略性培育公司,宝武清能经过三年的培育期后已进入一个新的阶段。

所谓新的阶段,魏炜表示:

“就是要加速有关的产业布局和相关配套工作,加速投资。但怎么把握好节奏,这也是宝武清能现在重点考量的问题。”

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