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87不同类别钢铁企业碳中和路径研究徐鹏1孙义张永强31.辽宁省生态环境保护科技中心，辽宁沈阳110 16 1；2.中环联合（北京）认证中心有限公司，北京10 0 0 2 9；3.辽宁中联碳汇环保科技有限公司，辽宁沈阳110 0 0 3摘要：介绍了1950 一2 0 2 1年间全球钢铁产量及化石燃料碳排放量变化情况，阐述了钢铁行业减排对实现增温控制在1.5的目标的重要意义。以辽宁省钢铁企业为对象，选择企业产值、碳排放总量、粗钢产量、碳排放强度、煤炭占总能源比重等13个指标作为变量，设定减排责任、减排能力和减排潜力3个集合，对辽宁省18 家钢铁企业进行了聚类分析。结果表明：不同企业的能源效率和碳排放强度各不相同，为了确保行业发展与减排目标协同推进，政府主管部门需要制定差异化的管理政策和净零排放路线图。对于减排责任与减排能力较大的企业，政府部门可以将工作重点放在引导其科技创新与技术升级方面；对于规模较小且减排能力有限的企业，应更多考虑企业和产品转型方面。关键词：钢铁；碳中和；聚类分析；路径Abstract:This article introduces the changes of global steel production and the carbon emissions from 1950 to 2021,and expounds the significance of emission reduction of steel industry for the realization of temperature increasingcontrol of 1.5 C.The study takes iron and steel enterprises in Liaoning Province as the object,selected 13 indicatorssuch as output value,total carbon emission,crude steel output,carbon emission intensity,and proportion of coal intotal energy as variables,set three sets of emission reduction responsibility,emission reduction capacity and emissionreduction potential,and conducted cluster analysis on 18 iron and steel enterprises in Liaoning Province.According tothe research,the energy efficiency and carbon emission intensity of different enterprises vary.In order to ensure thecoordinated development of the industry and emission reduction targets,the competent government authorities need todevelop differentiated management policies and net zero emission roadmap.For enterprises with large emissionreduction responsibility and capacity,government departments can focus on guiding their technological innovation andtechnological upgrading;for enterprises with small scale and limited emission reduction capacity should give moreconsideration to enterprise and product transformation.Key words:steel industry;carbon neutrality;cluster analysis;path中图分类号：TF089文献标识码：A文章编号：16 7 4-10 2 1(2 0 2 3)0 7-0 0 8 7-0 41引言大气中二氧化碳的浓度已经从17 50 年的约0.0278%增加到2 0 2 1年的0.0 4147%，与之呼应的是，18 50 一2 0 2 1年间，化石燃料二氧化碳累计排放达到1.7 万亿t。相比2 0 2 1年，2 0 2 2 年全球化石二氧化碳排放量继续增长1.0%左右 1,这一变化让COP24（联合国气候变化框架公约第2 4届缔约方大会)确定的增温控制在1.5的目标更加难以实现，要实现这一目标需要采取更加积极、有效的措施。在2 0 2 2 年11月结束的二十国集团领导人会议收稿日期：2 0 2 3-0 1-2 8；修订日期：2 0 2 3-0 6-0 9。作者简介：徐鹏，男，198 4年生，高级工程师，硕士，主要研究方向为应对气候变化与大气污染防治。环境保护与循环经济888.00上，与会领导人再次强调要加强推动巴黎协定及7.006.00其温度目标的全面有效落实，通过制定明确的国家05.00斗4.00减排途径,将长期目标与短期和中期目标结合起来，3.002.00努力将温度升高限制在1.5，力争在本世纪中叶或1.00前后实现全球温室气体净零排放?2 。0.00-1.00钢铁工业一直是支撑现代世界经济发展的重要基础，在全球经济和价值链中占据中心地位。但钢铁生产，特别是炼铁是一个能源消耗密集型的过程，对全球使用化石燃料产生的直接排放负有7%9%的责任。有研究认为，到2 0 50 年全球钢铁产量将大概率达到2 50 0 Mt4,较2 0 2 1年增长近30%，因此，按照巴黎协定所确定的目标，钢铁行业要为全社会的减排作出积极贡献，不仅需要自身进行技术革命，更需要政府合理、差异化的管理与引导。2文献综述世界钢铁协会公布的数据显示，1950 一2 0 2 1年间，全球钢铁产量增长超10 倍，年均增长率为3.4%左右 5。在碳排放量方面，全球化石燃料排放量从1950年的16 38.45MtC，增长至2 0 2 1年的10 132.0 6MtC,增长6.2 倍，年均增长率为2.6 3%。其中，煤炭对应的碳排放量从1950 年的10 52.46 MtC，增长至2021年的40 8 8.32 MtC,增长近4倍，年均增长率在2%左右。从变化趋势看，1950 一2 0 2 1年间，全球钢铁产量与化石燃料及煤炭碳排放量变化趋势高度一致，呈正相关。在增长率变化方面,粗钢产量增长率变化显著，1990 一1995年间一度呈现负增长，在此期间，化石燃料与煤炭碳排放呈现低增长；2 0 15一2020年间，化石燃料与煤炭碳排放增长率呈现负增长，而粗钢产量增长率达到3%，说明粗钢产量与化石燃料和煤炭碳排放在一定时期呈现脱钩状态。1950一2 0 2 1年全球粗钢产量、化石燃料碳排放量及煤炭碳排放量增长率变化趋势见图1。-化石燃料碳排放煤炭碳排放粗钢产量/年份图11950 2 0 2 1年全球粗钢产量、化石燃料碳排放量及煤炭碳排放量增长率变化趋势从个体看，边界条件（原材料、能源、工艺、产品等)不同的企业，乃至国家之间的能源效率和碳排放强度都是不同的。IEA/OECD(国际能源机构/经合组织)此前的一项综合研究分析了不同国家的钢铁工业，结果显示，不同的国家节约潜力从1.4GJ/t钢到8.7 GJ/t钢不等，平均节能潜力为4.1GJ/t钢（相当于比目前世界平均水平降低2 0%)5。这从另一个角度说明，针对不同类别的企业，通过分类施策，能够有助于区域碳中和目标的实现。3基于辽宁省钢铁企业的聚类分析世界钢铁协会最新统计显示，在粗钢产量世界前50 强中，有2 8 家中国钢铁企业上榜，其中，中国宝武钢铁集团位居全球第一位，中国鞍钢集团位列第三位15。辽宁作为中国传统工业基地，钢铁企业数量位居全国第四位，辽宁不仅有鞍钢集团这种特大型钢铁企业，还有其他中小型长流程企业,因此，以辽宁为样本可以挖掘不同类型钢铁企业间的相同特性,更有研究价值。3.1分析方法首先，基于减排责任、减排能力和减排潜力设定3个集合，同时，考虑到数据可获取性、真实性、准确性，各变量数据来自重点企业2 0 2 0 年度碳核查结论，其中活动水平数据、生产相关等数据根据企业实际情况选取。选择企业产值、碳排放总量、粗钢产量、碳排放强度、煤炭占总能源比重等13个指标作为变量，见表1。为了消除变量本身数据统计单位和属性带来的影响，采用min-max标准化方法对数据进行归一化处理。89表1聚类分析集合与指标（变量）考虑因素企业产值能耗总量碳排放总量减排责任煤炭总量外购电总量粗钢产量占区域总产量比重粗钢产量碳排放强度减排能力在岗职工数量人均产值碳排放强度与国际比较减排潜力煤炭占总能源比重单位粗钢产值其次，采用典型的欧式距离来度量相似度，并采用K-均值聚类方法进行聚类分析，最终生成类别频数分布，表1中的3类群体的占比分别为5.56%，22.22%,72.22%。3.2分析结果根据以上方法，对2 0 2 0 年辽宁省18 家钢铁企业进行聚类分析，通过减排潜力（纵坐标）减排能力（横坐标)以及减排责任（气泡大小)表征出3类企业，结果如图2 所示。1.00海城市博涛业0.80石钢京非0.600.400.20鞍山源鑫钢铁0.000.20图2 辽宁省钢铁企业聚类结果通过分析可知，辽宁省1类企业共2 家，分别为鞍钢股份有限公司和本钢板材股份有限公司，这类企业减排能力、减排潜力突出，不仅规模大、产量大，指标能源消耗和碳排放总量也远高于行业内其他企业。类企业共3家，分别为本溪北营钢铁（集团）股份有限公司、凌源钢铁集团有限责任公司、鞍钢股份有限公司鲮鱼圈钢铁分公司，其主要特点为减排能力、减排潜力以及减排责任均处于中等水平。类企业共13家，代表企业为鞍山源鑫钢铁有限公司、东北特殊钢集团股份有限公司、辽阳钢铁有限公司，这类企业特点是减排能力和减排潜力低，生产规模较小，能源消耗和碳排放总量相对较低。辽宁省各钢铁企业聚类结果及减排因素见表2。表2 辽宁省各钢铁企业聚类结果及减排因素钢铁企业鞍钢股份有限公司鞍钢铸钢有限公司鞍山宝得钢铁有限公司鞍山源鑫钢铁有限公司海城市恒盛铸业有限公司后英集团海城钢铁有限公司大屯分公司小本钢板材股份有限公司中中大1本溪北营钢铁（集团）股份有限公司中中中鞍钢集团朝阳钢铁有限公司小小中喀左宝顺铸件有限公司小小中凌源钢铁集团有限责任公司小中中东北特殊钢集团股份有限公司小中中抚顺新钢铁有限责任公司小小中圈钢铁分公司锦州锦兴特钢有限公司大团铁份本溪北营锦州特钢鼓转纳后英集成钢铁减排减排减排聚类责任能力潜力结果大大中1小小中小小中小小小小小大小中小 小中）股份辽宁澎辉铸业有限公司辽阳钢铁有限公司鞍钢股份有限公司鲮鱼圈钢铁分公司石钢京诚装备技术有限公司0.400.60减排能力小小中小小中中中中小小大0.803.3讨论由于部分数据不可获取，这在一定程度上影响了聚类分析的结果。一方面，采用类似数据进行替代，导致本研究选取数据与真实情况存在偏差，比环境保护与循环经济90如，能耗总量和外购电总量，在本研究中是指企业边界内总能源和电力消耗量，而非粗钢生产消耗；总产值包括粗钢、钢材等全部产品，高估了粗钢产值。另一方面，本研究未考虑清洁能源、再生能源使用量，废钢回收率等生产经营指标，未考虑企业闲置土地、流动资金等企业资产指标，这些数据的缺失可能导致分类结果产生变化。4结论围绕调整产业结构、推广低碳技术、改变能源结构、推进产业间耦合和加强碳资产管理等方面制定钢铁工业低碳转型路径，对实现中国钢铁工业碳排放早日达峰和碳中和有重要意义l6。同时,结合聚类分析方法，将具有相同特质的企业进行归类，政府主管部门可以制定差异化的管理政策和净零排放路线图，有助于行业发展与减排目标协同推进。其中，对于减排责任与减排能力较大的企业，应该提出相对提前的碳达峰、碳中和目标。此外，针对不同类型企业可以考虑制定差异化的碳中和路线图。I类企业具有产量大、产值高等特点，政府部门可以将工作重点放在引导其进行科技创新与技术升级方面。鼓励其加大投资，积极开展富氢碳循环高炉、氢基竖炉、近终形制造、冶金资源循环利用和碳回收等先进技术的研发与应用，尽早实现碳达峰与碳中和目标。对于类企业，应逐步提高其生产能效和碳排放要求。鼓励其构建循环经济产业链，包括区域能源资源整合、固废资源化利用，优化用能及流程结构，有序发展短流程电炉钢工艺 7 ；鼓励该类企业制定极致能效提升计划，不断降低单位产品碳排放强度。对于类企业，因为其规模较小,且减排能力有限，应更多考虑企业产品和能源结构转型。一方面引导小型企业的关停、并购和重组，鼓励产品向产业链中下游转型；另一方面，加快清洁电力项目的建设和使用占比，着力降低产品全生命周期的碳排放量。参考文献1JPierre Friedlingstein,Michael O Sullivan M,Jones M W,et al.Global Carbon Budget 2022JJ.Earth System ScienceData,2022(14):4811-4900.2The G20 Seoul Summit Leaders.G20 BALI LEADERSDECLARATIONR.2022.3World Steel Association.Steel s Contribution to A LowCarbon Future and Climate Resilient SocietiesR.2020.4 Morfeldt J,Nijs W,Silveira S.The impact of climate targetson future steel production-an analysis based on a globalenergy system modelJ.Clean.Prod,2015(103):469-482.5 JIEA/OECD.Energy Technology Transitions for Industry,Strategies for the Next Industrial Revolution.AvailableonlineR.2017.6张琦，沈佳林，许立松.中国钢铁工业碳达峰及低碳转型路径 J.钢铁,2 0 2 1,56(10)：152-16 3.7戴方钦.钢铁行业碳达峰碳中和行动方案介绍 J.工业安全与环保,2 0 2 1,47(S1)：2 5-2 9.