“十四五”期間電力能源企業(yè)與鋼鐵企業(yè)協(xié)同合作的實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的探索

劉雨軒 李清濤

（大唐國(guó)唐新疆能源有限公司，新疆 烏魯木齊 830047）

本文結(jié)合筆者所在公司與八鋼公司的技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電力能源企業(yè)與鋼鐵企業(yè)協(xié)同合作的實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的技術(shù)進(jìn)行探討。

1 八鋼公司背景條件

寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司（前身為“新疆八一鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司”，以下簡(jiǎn)稱(chēng)八鋼集團(tuán)）始建于1951年9月，是老一輩無(wú)產(chǎn)階級(jí)革命家王震將軍率領(lǐng)駐疆解放軍指戰(zhàn)員和新疆各族群眾艱苦奮斗、節(jié)衣縮食創(chuàng)建起來(lái)的，原是自治區(qū)的國(guó)有骨干企業(yè)和利稅大戶，為自治區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。2007年4月與寶鋼集團(tuán)增資重組，成為寶鋼集團(tuán)控股子公司，目前屬于寶武集團(tuán)。

在碳中和背景下，作為以煤、電、氣為主要消耗能源的國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)最大央企寶武集團(tuán)（八鋼公司所屬集團(tuán)）計(jì)劃在目前電、氣等清潔煉鋼基礎(chǔ)上，提出綠色煉鋼創(chuàng)新思路，計(jì)劃2023年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2025年具備減碳30%的工藝技術(shù)能力，2035年實(shí)現(xiàn)減碳30%，2050年力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)碳中和。

目前，寶武集團(tuán)提出在新疆開(kāi)展50萬(wàn)噸氫氣煉鋼項(xiàng)目，根據(jù)測(cè)算，如項(xiàng)目落成，每年需要?dú)錃?萬(wàn)噸左右。

2 電力能源企業(yè)與鋼鐵企業(yè)協(xié)同合作實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰技術(shù)概述

2.1 “綠電制氫”資源可行性分析

烏魯木齊達(dá)坂城區(qū)域，擁有豐富的風(fēng)能資源與光能資源，但由于目前全疆新能源裝機(jī)容量一直處于“紅帽”狀態(tài)，項(xiàng)目獲批難度大，消納條件較差，導(dǎo)致烏魯木齊周邊新能源開(kāi)發(fā)速度近年來(lái)持續(xù)放緩，大量?jī)?yōu)質(zhì)風(fēng)光資源未能有效利用開(kāi)發(fā)。

八鋼方面，其目前煉鋼的主要能源消耗依舊是煤炭，盡管其目前一直接受?chē)?yán)格的環(huán)保監(jiān)管，但其本質(zhì)均為碳基能源供給，在2060碳中和的大前提下，其勢(shì)必更改燃料來(lái)源，而就目前技術(shù)路線以及工藝成熟度、可行性等方面，利用氫氣冶金，無(wú)論是作為燃料供給或特殊工藝添加劑，均具備巨大的碳減排優(yōu)勢(shì)及可行性。

根據(jù)目前社會(huì)各界關(guān)于碳中和的預(yù)期，后期政策大概率會(huì)以“碳排放稅”的形式進(jìn)一步全面推進(jìn)碳中和，因此碳中和是我國(guó)乃至世界的發(fā)展趨勢(shì)，如何提前布局，關(guān)系到雙方企業(yè)是否能夠在新時(shí)代發(fā)展潮流中站穩(wěn)腳跟并占得先機(jī)。

2.2 “綠電制氫”煉鋼思路闡述

目前發(fā)電企業(yè)面臨新能源發(fā)展任務(wù)重，但項(xiàng)目消納條件差、競(jìng)價(jià)機(jī)制導(dǎo)致電價(jià)進(jìn)一步下降的嚴(yán)峻考驗(yàn)；鋼鐵企業(yè)面臨去產(chǎn)能、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)以及如何完全拋棄碳基能源實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的難題之中。

鋼鐵企業(yè)開(kāi)發(fā)氫氣冶金，如按照工藝研發(fā)－制氫－儲(chǔ)氫－煉鐵－煉鋼的全產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)發(fā)，將面臨巨大的壓力，在轉(zhuǎn)型初期經(jīng)濟(jì)上難以承受，且發(fā)電系統(tǒng)維護(hù)、工程建設(shè)方面存在一定短板，項(xiàng)目資源、管理經(jīng)驗(yàn)及管理模式不適宜鋼鐵自行建設(shè)、運(yùn)營(yíng)新能源發(fā)電站。

綜上所述，本文討論方案，即為發(fā)電企業(yè)發(fā)揮項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)，依托鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型后帶來(lái)的巨大制氫用電量，建設(shè)專(zhuān)用“綠電制氫”新能源場(chǎng)站，搶抓碳中和的歷史機(jī)遇，協(xié)同鋼鐵企業(yè)摸索一條以棄風(fēng)棄光區(qū)域建設(shè)大規(guī)模新能源項(xiàng)目制氫項(xiàng)目用于氫氣冶金的道路。

2.3 項(xiàng)目開(kāi)發(fā)成本控制思路

項(xiàng)目考慮“綠電”制氫的同時(shí)，對(duì)于制氫成本要求較高，按照目前新疆工業(yè)天然氣2.07元/立方計(jì)算，結(jié)合氫氣轉(zhuǎn)換效率，制氫成本邊界條件低于15元/公斤時(shí)，方能滿足成本要求，其中需要到戶電價(jià)達(dá)到0.12元/千瓦時(shí)以下，并且申請(qǐng)國(guó)家相關(guān)補(bǔ)貼才能實(shí)現(xiàn)。

因此采用離網(wǎng)新能源模式制氫、儲(chǔ)氫并進(jìn)行煉鋼，避開(kāi)國(guó)家電網(wǎng)輸配電價(jià)（220千伏電壓等級(jí)約0.12元/千瓦時(shí)）的方式較為可行，但存在存儲(chǔ)氫成本增加的問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究討論。

按照50萬(wàn)噸煉鋼氫氣需求，需要建設(shè)15萬(wàn)千瓦風(fēng)電、50萬(wàn)千瓦光伏配套，風(fēng)電單位造價(jià)需控制在4元以下、光伏單位造價(jià)需控制在3元以下。

2.4 “綠電制氫”配套設(shè)施布置思路

根據(jù)烏魯木齊周邊新能源資源，并按照輸送距離初步確定選址為烏魯木齊縣，將薩爾達(dá)坂鄉(xiāng)東白楊溝村二隊(duì)40萬(wàn)光伏，板房溝鄉(xiāng)燈草溝村10萬(wàn)光伏，托里風(fēng)區(qū)15萬(wàn)風(fēng)電作為配套。

220千伏匯集站建設(shè)在薩爾達(dá)坂鄉(xiāng)東白楊溝村二隊(duì)，板房溝鄉(xiāng)燈草溝村10萬(wàn)千瓦光伏通過(guò)110千伏電壓等級(jí)接入?yún)R集站，線路長(zhǎng)度約10公里，托里風(fēng)電通過(guò)110千伏電壓等級(jí)接入?yún)R集站，線路長(zhǎng)度約25公里，匯集站通過(guò)220千伏線路接入八鋼220千伏制氫變電站，線路長(zhǎng)度約50公里，工程總投資（包括制氫站配套）約29億元。

2.5 “綠電制氫”技術(shù)推廣思路

為進(jìn)一步增強(qiáng)盈利能力，雙方可合作上報(bào)自治區(qū)或國(guó)家級(jí)示范項(xiàng)目，以企業(yè)帶動(dòng)政府的方式，爭(zhēng)取相關(guān)補(bǔ)貼政策。

該技術(shù)在氫氣用量穩(wěn)定的條件下，如能?chē)?yán)格控制風(fēng)電單位造價(jià)4元/千瓦以下、光伏單位造價(jià)3元/千瓦以下，則項(xiàng)目具備一定可行性，尤其是在目前國(guó)家層面仍在觀望各種氫能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)路線時(shí)，如能大力推進(jìn)項(xiàng)目成為自治區(qū)甚至國(guó)家級(jí)示范項(xiàng)目，則極有可能爭(zhēng)取相關(guān)補(bǔ)貼，進(jìn)一步加大項(xiàng)目落地的可能性。

3 總結(jié)

綜上所述，“十四五”期間想要通過(guò)電力能源企業(yè)與鋼鐵企業(yè)協(xié)同合作實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，需要電力能源企業(yè)能夠了解鋼鐵企業(yè)日常生產(chǎn)的能源需求，積極提升風(fēng)電、水電供應(yīng)的穩(wěn)定性，讓新能源能夠達(dá)到與化石能源同等的供應(yīng)水平，保證鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)所需。另外，政府及相關(guān)部門(mén)需要為相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用提供助力，通過(guò)制定針對(duì)性扶持政策等方式，鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行合作交流，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改造升級(jí)，達(dá)到減少碳排放的目的。