来源:中国冶金报社
编者按
绿色低碳是世界钢铁工业重要发展主题之一。相关数据统计,钢铁行业作为资源消耗密集型产业和典型的高碳排放行业,约占全球能源总消耗的8%和全球二氧化碳排放总量的7%。今年初以来,英国、德国、西班牙等多个欧洲国家陆续宣布将投入大量资金以支持本国钢铁制造商“走向绿色未来”。实际上,“绿色钢铁”在欧洲并非一个新概念。近年来,欧洲钢铁行业在欧盟各成员国政府根据自身实际制定的碳中和目标下,虽承压运行,但也有所收获。为此,本版特别组织“初探欧盟钢铁业绿色发展‘攻略’”报道,介绍《欧洲绿色新政》的背后的基金支持、欧盟钢铁行业重点低碳项目、重点企业低碳项目进展3个方面的内容,以飨读者。
《欧洲绿色新政》背后有多少基金及项目做支撑?
《欧洲绿色新政》(下称新政)是欧盟推进环境治理与经济发展的中长期发展战略,也是欧盟引领其成员国乃至全球绿色发展的纲领性文件。2019年12月11日,欧委会发布了新的发展战略文件《欧洲绿色新政》,提出了到2050年实现温室气体净零排放、经济增长与资源使用脱钩的目标;强调保护欧盟的自然资源,并保护公民的健康和福祉免受与环境变化相关风险的影响。2021年7月份,新政正式开始实施。
为了推进新政,欧盟积极构建可预测、简化的监管环境,支持“净零制造技术”快速应用,并重点在以下几个方面采取了行动:
一是出台《净零工业法案》,以支持欧盟关键技术发展。《净零工业法案》将为该地区实施电解槽、碳捕集与封存等关键技术提供一个简化的监管框架。每项关键技术在正式被使用前,都需经相关部门仔细分析,并认真调研全球供应链、价值链的基本情况,以便促进关键技术在该地区快速推广。
二是出台《关键原材料法案》,确保供应链安全。《关键原材料法案》旨在为欧盟建立安全可靠的供应链,具体措施包括原材料提取、加工和回收再利用技术并确保这些技术符合严格的环境标准,例如减少能耗和开发生物基替代品等。
三是建立欧洲能源平台工作组。2022年5月25日,欧委会宣布建立欧洲能源平台工作组,协调各部门的基础设施使用情况,并与国际合作伙伴深入沟通,为市场设置短期能源价格上限。
四是加强基础设施建设。今年3月28日,欧盟理事会和欧洲议会就《替代燃料基础设施法规》达成临时政治协议,未来几年将在整个欧盟范围内安装充电基础设施和加氢站等替代燃料相关的公共设施,尤其是在欧盟的主要交通走廊和枢纽上。此外,“欧盟电池监管框架”也是欧盟推动实现碳中和目标的关键措施,以确保欧盟在电池生产、回收和再利用领域的全球竞争力。未来,欧盟还计划发布可持续产品生态设计法规,进一步扩大欧盟优势工业产品规模。
欧盟绿色新政投资计划(EGDIP),也被称为可持续欧洲投资计划(SEIP),是新政的主要资金支柱。为实现新政设定的目标,欧盟计划在新政发布之后的10年内筹集至少1万亿欧元(约合1.1万亿美元)的可持续发展资金。在该投资中,大约一半的金额将直接来自于欧盟政府自身的财政预算,剩余部分将由公共筹集和私人捐款实现。
欧委会计划于2021年—2027年,为“气候支出”提供5780亿欧元(约合6404亿美元)的资金,占欧盟政府预算总额的32.6%。其中,以下几个基金及项目值得关注:
一是复苏与韧性基金(Recovery and Resilience Facility)。该基金是欧盟推出的一个临时手段。欧委会计划通过该基金,向该地区的资本市场借款从而筹集资金。同时,欧盟各成员国也可以利用该基金实施一系列改革,主要包括绿色转型、数字化转型等几个重点方向。其中,关于绿色转型方向的投资截至目前共计有181亿欧元(约合200亿美元)。今年2月21日,欧盟理事会发布公告称,将“欧盟可再生赋能”项目纳入复苏与韧性基金,以更好地支持欧盟摆脱对俄罗斯化石燃料的依赖。这意味着,欧盟各成员国今后可将“欧盟可再生赋能”项目纳入其国家复苏和韧性基金,以便为实现能源计划目标的关键投资和改革提供资金。与此同时,欧盟将批准200亿欧元(约合220亿美元)用于资助相关投资和改革项目,其中60%的资金来源为创新基金,40%来源于碳排放交易配额资金。
二是欧盟凝聚力基金(Cohesion Fund)。该基金面向欧盟内部人均国民总收入低于欧盟27个成员国平均水平90%的成员国提供支持,以加强欧盟的经济、社会和领土凝聚力。该基金主要支持对交通基础设施领域的环境建设和跨欧洲交通网络系统建设领域的投资。今年3月20日,欧委会便批准投资1.24亿欧元(约合1.37亿美元)用于在波兰建设一条长253公里的天然气管道。该笔资金便来自欧盟2014年—2020年预算期的欧盟凝聚力基金。
三是欧洲连接设施基金(Connecting Europe Facility)。欧洲议会与欧盟理事会于2021年3月份批准欧委会提出的2021年—2027年欧洲连接设施基金计划,资金规模为337亿欧元(约合373亿美元),其中258亿欧元(约合285亿美元)用于欧洲交通运输项目建设,58亿欧元(约合63亿美元)用于跨境可再生能源项目建设,2亿欧元(约合2.21亿美元)用于5G网络建设。该基金将为欧洲交通、能源、数字化基础设施等领域的重点项目建设提供资金支持,支持相关产业绿色和数字化转型,助力实现智能和可持续的交通战略目标。
四是投资欧盟计划(InvestEU)。2018年6月份,欧委会提议在欧盟长期预算期(2021—2027年)实施投资欧盟计划,将欧盟政府预算通过贷款和担保的方式纳入统一体系。该计划的关键组成部分是380亿欧元(约合429亿美元)的担保项目,欧盟希望借此撬动私人银行业和其他投资者的资金,降低私营领域投资的融资成本,从而使整个计划的总投资额成倍增加。该计划的主要融资渠道包括欧洲投资银行、欧洲复兴开发银行(ERBD)、世界银行和欧洲理事会开发银行(CEB)等。
五是公正过渡基金(JTF)。欧委会于2021年6月份正式批准设立公正过渡基金 (JTF) ,作为公正过渡机制 (JTM)的第一经济支柱。该基金将配备175亿欧元(约合193亿美元),拨款将专门提供给化石燃料在经济中发挥重要作用的欧盟成员国,以减小其推进绿色转型对本国经济的负面影响。其中,波兰可获得35亿欧元(约合38亿美元),数量最大,占基金的20%;德国可获得22.5亿欧元(约合24亿美元);克罗地亚可获得1.69亿欧元(约合1.87亿美元)。欧委会表示,这些基金将投资到欧盟的减排和就业保护领域,支持对中小企业的生产性投资、创建新公司、技术研究和创新、环境恢复、清洁能源、工人的提升和再培训、求职援助和积极纳入求职者计划,以及用于对现有碳密集型设施的改造。公正过渡机制是确保欧盟向“气候中性”经济过渡的一个关键工具,将为欧盟在2021年—2027年受影响最严重的地区筹集约550亿欧元(约合607亿美元)经费支持,以减轻社会经济负担。该机制由3个支柱组成:公正转型基金、投资欧盟计划下的公正转型计划、欧洲投资银行(EIB)的贷款机制。
六是“欧洲地平线2020”计划(Horizon 2020)。“欧洲地平线2020”计划 于2014年1月31日在英国启动,是全球最大的用于科研和创新领域的资助项目之一,由欧盟政府及28个成员国政府提供资金支持。自2014年起,该计划通过约800亿欧元(约合885亿美元)的资金投入来提高欧洲地区的科技创新水平。该计划的一大特点是将科研和市场需求相结合,将成果投入到产品和服务中去,而不是只开展学术研究。2021年6月份,欧委会通过了“欧洲地平线2021年—2022年主要工作计划”,拟投资147亿欧元,资助该地区数字化、生态环保等领域发展。
此外,欧盟碳排放交易体系(ETS),涵盖了欧盟45%的排放部门。在欧盟碳排放交易体系下,欧盟通过碳配额拍卖所得的一部分收入被分配给创新基金和现代化基金。其中,创新基金专注于有前景的低碳技术示范项目;现代化基金专注于支持能源系统现代化建设、能源利用效率提升等。欧盟表示,创新基金和现代化基金的实际投资金额将取决于未来10年的市场碳价。
建立碳边境调节机制是新政中最受争议,也是最关建的行动计划,主要目的是避免“碳泄漏”,即一个发达国家采取碳减排措施,可能会导致该国国内高耗能产品转移到其他未采取碳减排措施的国家。和新政其他的关键行动计划不同的是,对于是否建立碳边境调节机制,社会各界一直存在争议,部分人认为这一举动不符合世贸组织规则,会导致贸易冲突等;还有部分人认为欧盟是在利用气候问题设置新的贸易壁垒。
欧盟钢铁行业有哪些低碳项目值得关注?
欧盟钢铁行业于2003年建立了欧洲钢铁技术平台(ESTEP),从2004年开始启动ULCOS(超低碳排放冶金)项目,旨在研究出新的低碳炼钢技术,到2050年使吨钢二氧化碳排放量较当前的最低水平再减少50%。在此背景下,欧盟钢铁行业以ULCOS项目为基础,系统地研发了不同的低碳冶金技术方向和工艺路线。
2020年上半年,欧钢联确定了实现低碳冶金的两大技术方向:碳直接避免和智能碳使用。这两大技术方向都有很多的技术和工艺难题尚待破解,所以欧盟钢铁行业规划了短期、中期和长期的技术创新关键项目。目前,欧盟钢铁行业在智能碳使用技术方向上有多个项目正在运行,其中代表性的项目有Carbon2Value项目、3D碳捕集示范工厂项目、用高炉中废气制造生物乙醇的Steelanol项目、废气生物发酵转化为化工产品的Carbalyst®项目等;在碳直接避免技术方向上,欧盟已经有14个项目在规划中或已启动,其中瑞典钢铁公司的全世界第一个氢基直接还原试验工厂于2020年8月份正式投产,于2021年6月份成功生产了100吨“绿色钢材”,计划到2026年实现工业规模级别的生产能力。
除了上述两大技术方向外,新一代的技术方向也正加速形成,包括电解冶金、氢等离子体熔融还原、熔融氧化物电解、氢闪速冶炼等技术。值得关注的是,哪些工艺路线可以在未来全球钢铁行业的低碳转型中成为主流,尚待时间验证。
纵观整个欧盟的钢铁行业低碳项目,有几个项目值得重点关注:
一是“欧洲地平线2020”计划项目——SIDERWIN项目。该项目由安赛乐米塔尔(下称安米)主导,利用水基电解质,研究低温电解工艺。在11家创新型欧洲伙伴机构的协助下,安米开发了新试点项目。该新试点项目目前已经完成了TRL4级技术可行性验证,并且生产了4千克铁样品。该项目提出了一项突破性的创新技术,与传统的钢铁制造工艺相比,可将炼钢与电化学工艺结合在一起,即电解冶金(Electrowinning)技术。这是一种基于铁矿石电解的突破性技术,可直接从铁矿石中分离铁和氧。该技术使用的是碱性溶液,在电流作用下从惰性阳极流过液体碱性溶液,让溶液中的铁颗粒沉积并还原到阴极上。该技术的反应速率非常高,而电解的条件较为温和。该技术具有很高的灵活性,由可再生能源提供电能,从而大大减少了能源消耗及碳排放(可减少87%的碳排放、31%的直接能源消耗)。
二是C4U项目。C4U项目由“欧洲地平线2020”计划资助,是一个整体性跨学科项目,致力于解决钢铁行业二氧化碳的最优化捕集问题。安米参与了该项目的研究。C4U项目将两种高能效的高温固体吸附剂二氧化碳捕获技术从TRL5等级提升至TRL7等级,用于高炉煤气和其他含碳气体的除碳。
三是CORALIS项目。该项目也是“欧洲地平线2020”计划资助的项目,全称为“通过促进长期产业共生构建新的价值链”示范项目。该项目于2020年10月份开展,计划于2024年9月份完成。参与该项目的钢铁企业有奥钢联、西班牙西德诺尔公司(Sidenor)、意大利Feralpi Siderurgica公司;研究机构包括K1-MET(奥地利冶金和环保工艺研究机构)、欧洲铝业协会等。该项目分别在西班牙、瑞典和意大利的3个指定工业园区内开展示范研究,分别为西班牙的Escombreras项目、瑞典的Höganäs项目、意大利的Brescia项目。此外,欧盟下一步计划在奥地利林茨工业区开展第四个示范项目,重点关注三聚氰胺化学工业与钢铁工业之间的耦合。
四是HyPSTER项目。该项目是欧盟支持的首个地下盐穴绿氢存储项目,总预算是1300万欧元(约合1438万美元),得到了欧盟燃料电池与氢联合事业基金500万欧元(约合553万美元)的资助。该项目于2021年初首先进行地下洞穴和地表工程研究,然后进入试验阶段。该项目能使人们更好地了解氢价值链中的存储环节,并最终达到支持欧洲氢经济发展的目的。该项目的氢气制备以就近原则使用可再生能源(光伏发电和水电),配套电解槽的容量为1兆瓦,计划最终实现每天生产400公斤的绿氢。该项目预计最初在盐穴中存储2吨~3吨的氢气,最大存储量可达44吨(可满足1760辆氢燃料电池公共汽车每天的氢气消耗量)。
欧洲各冶金企业低碳冶金重点项目进展如何?
根据德国冶金技术协会钢铁研究所的报告,欧盟主要的钢铁生产路线为高炉碱性氧气炉路线和电弧炉路线。为了提高资源利用效率,欧盟钢企主要通过技术开发来针对每个过程及产品做优化和创新。例如,在钢铁生产过程中通过工艺优化和回收使用废钢来节约资源、将矿渣用作建筑材料等。随着技术不断进步,当前该地区高炉炼钢流程已经达到了热力学极限,其二氧化碳产生量已降到技术最小值。因此,欧盟钢铁行业能源效率的进一步提高和深度碳减排将依赖新炼钢技术的发展。
基于欧盟钢铁行业的碳中和目标及路线图,欧盟的各冶金企业推行了一系列项目,并设定了相应目标。
安赛乐米塔尔 2020年12月份,该公司完成了“绿色钢材”的首次销售。2021年3月18日,该公司宣布推出XCarb计划,旨在将其目前所有低碳冶金和绿色创新项目整合为一个整体计划,以便更高效地实现企业运营碳中和。安赛乐米塔尔在智能碳使用技术方向上的主要项目包括,2017年—2021年开展的Carbon2Value项目,旨在开发低碳技术,将钢铁生产过程中产生的二氧化碳等废气转化并应用于新的价值链。2021年2月份安赛乐米塔尔西班牙希洪钢厂(Gijon)成功完成了高炉富氢焦炉煤气试验。该公司在碳直接避免技术方向上的主要项目有:正处于设计和融资阶段的氢基直接还原技术示范工厂,于2022年结题的SIDERWIN项目。该公司计划组合采用“清洁电力”“循环碳”和“碳捕捉与储存(CCS)”3种形式,以更快地实现企业运营碳中和。今年6月中旬,安赛乐米塔尔计划投资6700万欧元(约合7421万美元)在贝尔瓦尔(Belval)钢厂新建一座电炉,项目预计于2025年完工。届时,新电炉将取代贝尔瓦尔钢厂现有电炉,并将年产能提高近15%至250万吨,资源利用效率也会随之提高。
塔塔钢铁(欧洲) 塔塔钢铁(欧洲)于2022年启动了一项工业规模的碳捕获和使用计划,每年可捕获达4万吨的二氧化碳。今年初,塔塔钢铁(欧洲)再次宣布投资6500万欧元(约合7193万美元)在艾默伊登厂新建氢基直接还原铁及电炉产能,以逐步替换现有长流程产能,减少钢材生产过程中的碳排放,并计划到2045年让艾默伊登厂实现生产活动碳中和。此外,就在近期,该公司与西马克集团签署谅解备忘录,其将采用西马克集团旗下保尔沃特冶金技术公司开发的EASyMelt(电辅助合成气冶炼高炉)技术对詹谢普尔厂的E高炉进行改造,通过循环利用高炉煤气来显著减少二氧化碳排放。EASyMelt技术旨在帮助现有综合性钢厂快速实现低碳转型。该技术的核心是通过高炉炉顶煤气回收和焦炉煤气重整生产合成气,并将所得合成气通过等离子体火炬系统加热后注入高炉。
瑞典钢铁公司 该公司携手欧洲最大铁矿石生产商瑞典矿业集团和欧洲最大电力生产商之一——瑞典大瀑布电力公司开展了“突破性氢能炼铁技术”技术攻关项目——HYBRIT项目,并获得了欧盟总计1.43亿欧元(约合1.58亿美元)的资助。2020年8月31日,全球第一个无化石燃料海绵铁中试线——HYBRIT项目在瑞典吕勒奥举行了启动仪式。瑞典钢铁公司的目标是到2026年通过应用HYBRIT技术,在世界上率先实现100%绿色钢铁冶炼;到2045年将完全按100%绿色工艺路线制造钢铁产品。
奥钢联 2017年初,奥钢联合发起的H2FUTURE项目,旨在通过研发突破性的氢气替代焦炭炼铁技术,降低钢铁生产过程中的二氧化碳排放,最终目标是到2050年较2018年减少80%的二氧化碳排放。该项目的成员单位包括奥钢联、西门子、VERBUND公司(奥地利领先的电力供应商,也是欧洲最大的水力发电商)、奥地利电网公司、奥地利K1-MET(冶金能力中心)中心组等。该项目获得了“欧洲地平线2020”计划中大约1200万欧元(约合1325万美元)的拨款。
蒂森克虏伯 2019年11月11日,蒂森克虏伯在其杜伊斯堡钢厂9号高炉开展注入氢气试验;2021年2月3日,该公司宣布第一阶段试验成功;2022年2月15日,该公司在杜伊斯堡钢厂启动H2Stahl项目,把氢气的使用范围拓展至9号高炉的28个风口,进一步完善其氢气供应基础设施,并建立直接还原中试工厂。该公司计划,到2025年投运第一座氢基直接还原厂,设计产能为40万吨/年;到2030年将上述直接还原厂产能扩大至300万吨/年。据外媒消息,今年6月份,德国政府计划提供约20亿欧元(约合21亿美元)资助蒂森克虏伯在杜伊斯堡建设一座新的绿色钢厂。
萨尔茨吉特钢铁公司 2022年6月7日,萨尔茨吉特宣布与力拓签署了一份谅解备忘录,将共同致力于利用力拓的铁矿石产品推进萨尔茨吉特钢铁公司的低碳炼钢(SALCOS)项目。萨尔茨吉特钢铁公司计划于2025年—2045年逐步用几座直接还原铁厂取代现有高炉流程,初期还原剂采用天然气,后期采用氢气;到2045年,该公司氢气生产和新型电弧炉炼钢将完全使用可再生能源,使钢铁生产导致的碳排放减少95%。萨尔茨吉特钢铁公司已与大众汽车公司达成协议,计划从2025年底开始向大众汽车公司供应“绿色钢材”。
瑞典矿业集团 瑞典矿业集团计划到2045年实现企业生产运营碳中和,并逐步从铁矿石供应商转型为绿色氢基直接还原铁供应商。
绿色新政相关重要事件推进时间线
2023年4月25日
欧盟理事会投票通过了碳边境调节机制(CBAM),标志着碳边境调节机制走完了整个立法程序。
欧盟委员会启动行政流程,允许欧洲公司通过欧盟能源平台登记天然气采购需求。按照规定,各公司提交需求后,平台将对所需数量进行汇总并在全球市场上招标。
2023年4月18日
欧洲议会批准了“Fit-for-55”(“适应55”)2030一揽子气候计划中的3项与气候变化挂钩的重要欧盟法律草案,包括改革欧盟碳排放交易体系(EUETS)、修正碳边境调整机制(CBAM)相关规则以及设立社会气候基金。
2023年3月16日
欧盟委员会发布《净零工业法案》和《关键原材料法案》草案。
2023年3月14日
欧委会提议改革欧盟的电力市场。
2023年2月1日
欧委会主席乌苏拉·冯德莱恩正式提出欧盟绿色协议工业计划(The Green Deal Industrial Plan),支持欧洲加快碳中和步伐。
2022年5月18日
欧委会正式公布了最新的《欧洲廉价、安全、可持续能源联合行动方案》。
2022年4月5日
欧委会提出更新工业排放指令的建议,推动大型工业实现长期绿色转型。
2022年3月8日
欧委会发布《欧盟可再生能源(REPowerEU):欧盟实现经济、安全和可持续能源供应的联合行动》。
2021年7月14日
欧盟通过一揽子计划,开始实施《欧洲绿色新政》。
2020年7月8日
欧委会发布针对欧盟碳中和目标的“欧盟氢战略”,提出了到2050年在欧洲建立一体化氢网络的计划。
2020年3月10日
欧委会提出新欧洲工业战略一揽子计划,旨在指导欧洲工业实现碳中和与数字化的双重转型。
2020年3月4日
欧盟公布《欧洲气候法》草案,决定以立法的形式明确到2050年实现“碳中和”的目标,即温室气体净排放量到2050年降为零。
2020年1月14日
欧盟提出“欧洲绿色协议投资计划”和“公平转型机制”。
2019年12月11日
欧盟新一届执委会主席冯德莱恩上任伊始,即推出《欧洲绿色协议》,也称《欧洲绿色新政》。