2024年10月23日,中国钢铁工业协会在2024年全球低碳冶金创新论坛上发布首批中国低碳排放钢大类产品。此次发布的低碳排放钢产品(表1)在发布EPD报告的基础上,基于第三方认证机构数据审核,按照钢协《低碳排放钢评价方法》团体标准规定的原则、方法和程序进行了严格规范的评价。
备受瞩目的《低碳排放钢评价方法》标准,是钢协10月18日在2024绿色发展数智供应链大会上正式对外公布的,可以为下游用户开展绿色采购提供一套科学且系统的依据,也是中国钢铁业应对国际贸易壁垒、推动绿色贸易的重要手段。
低碳排放钢标准的制定并非一蹴而就,其背后是全球气候治理行动的逐步深入推进。从《联合国气候变化框架公约》到《京都议定书》,再到《巴黎气候协定》,全球气候治理逐步细化了碳排放的核算、减排以及碳中和目标的制定与落实,相关碳标准伴随而来。
2021年,依据《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)的《突破性议程》,业内启动了“钢铁突破”倡议,制定标准和确定定义是其优先行动领域。接着,在2023年COP28大会上推出了“钢铁标准原则”,规定了持续协调和制定低/近零碳排放钢定义和核算方法的公认原则。
何为低碳排放钢?其是指通过实施管理和技术减排措施,在实现碳减排目标的基础上,经评价,碳排放强度符合相关要求的产品。具体来说,就是通过优化生产工艺、使用低碳原材料和改进能源管理等方式,减少钢铁生产过程中的碳排放,从而达到降低产品全生命周期碳排放的产品。
评价指标体系由相互联系、相互独立、相互补充的评价指标组成。一是碳排放强度,企业单位产品产量的碳排放量;二是能源消耗量,生产过程中各种能源的消耗量;三是环境影响指标,如温室气体排放、废弃物处理等。这些指标共同构成低碳排放钢的综合评价体系。这就要求钢铁企业在生产过程中,采用节能减排技术、优先使用低碳原材料、建立完善的能源管理体系,从源头减少钢铁生产的碳排放。
钢协《低碳排放钢评价方法》标准在遵循国际规则的基础上,坚持“共同但有区别的责任”原则,建立了符合中国发展特征及资源能源禀赋的评价方法。该标准基于满足国家“双碳”战略和《巴黎气候协定》的目标要求,以全生命周期评价(LCA)为核心,认可不同减碳工艺的贡献,并鼓励多种减碳技术的协同发展,通过科学的核算方法,对钢铁生产过程中产生的碳排放进行量化和评估。
该标准设定了不同的碳效等级,从低到高依次为E级(基准值)、D级、C级、B级和A级,其中A级碳效为近零排放,并通过科学的数据模型对粗钢及热轧产品的温室气体排放量进行精准核算。其核心特点可归结为3个方面:
第一,固定可比边界,包括范围一、范围二和部分范围三,核算产品最终节点到热轧。
该标准规定在低碳排放钢评价过程中,系统边界内的生产工序或单元过程无论是否归属于本企业,其所消耗的能源、物料对应的生产工序或单元过程的温室气体排放均需计入被评价产品的排放量。
目前,该系统边界暂未计入上游矿石、合金、耐材、石墨电极准备的过程,如矿石:采矿、运输、选矿;合金及辅剂:采矿、冶炼、运输,特别是脱氧剂铝粉的制备过程;耐材:材料准备、煅烧(包括钢铁冶炼工艺损耗);电极:石墨电极的制备过程。后续若纳入高合金钢和不锈钢品类,那将铁合金制备过程的碳排放计入也是必要的。
第二,双重评价系统,包括碳排放数值和碳效评价等级。
基于温室气体排放量和碳效等级的双重评价体系,低碳排放钢证书至少要披露粗钢或热轧产品类别、碳效等级、温室气体排放量、废钢比、绿电使用比例、是否使用CCUS(碳捕获、利用和储存)及CCUS净固碳量等信息。此外,证书还应包括产品评价范围(是基地、产线还是部分产品)、证书有效期等。
需要特别把握的是:第一,标准只计入冶炼过程中消费前废钢消纳量和消费后废钢消纳量,不计入内部废钢;第二,标准接受PPA(购电协议)、VPPA(虚拟购电协议)、GEC(绿色电力证书)等绿电凭证;第三,绿电可以在基地内进行分配;第四,标准不接受碳抵消,如林业固碳、海洋碳汇等均不适用。当前标准将主要适用于中低合金钢成分的普通钢种,后续还将纳入高合金成分的特钢及不锈钢的钢种。
第三,等组分类体系,以废钢加入比例滑动计算,废钢加入比例越高,相应等级分类阈值也越低(图1),以鼓励钢厂采取添加废钢之外的减碳技术。
该标准考虑热轧产品结构的多样性,热轧产品碳效等级阈值采用粗钢产品碳效等级阈值+热轧工序产品碳效等级阈值(β)的评价方法(表2)。
可以看到,该标准根据中国的国情进行了适应性调整,如在长、短流程两种钢铁生产工艺路线中引入废钢比例这一共同因子,将碳减排衡量统一起来,在同一套公式系统中公平地进行比较,符合中国实际情况。这与欧洲标准遥相呼应,也与美国纽柯公司主导的全球钢铁气候理事会(The Global Steel Climate Council,GSCC)的标准形成鲜明对比。
虽然全球低碳排放钢标准的制定还处于初级阶段,但已经有越来越多的国家、组织、企业认识到低碳排放钢生产的重要性,并采取相应的政策、标准和技术措施来推动这一进程,并形成一些基础性共识。
经梳理发现,低碳排放钢标准都遵循LCA(全生命周期评价)方法论,就是计算钢铁产品从原材料采集、生产、使用到废弃整个过程的碳排放量,这种方法能更全面地评估产品的环境影响。
标准的现阶段版本可实现粗钢或热轧产品的温室气体排放量核算及温室气体排放等级(碳效等级)评价。其中,温室气体排放量核算主要是二氧化碳,碳效等级是根据核算出的温室气体排放量进行产品碳效等级评定,其中,高碳效等级意味着产品在生产过程中的碳排放较低,是更环保的选择。这种分类帮助购买者和使用者识别和选择低碳产品,以推动市场对低碳钢铁产品的需求。
本文选取国外两个有代表性的标准与钢协标准进行比较(表3),分别是负责任钢铁组织的RS标准与德国钢协的LESS标准,其中,RS标准是指《Responsible steel International Production Standard》2.1版,这是在2022年9月14日发布的《Responsible steel International Standard》2.0版基础上,经1年左右试验运行与公开征求意见后修订完善并更名的最新版本。LESS标准是指2024年4月底德国钢铁工业协会(WV Stahl)和联邦经济事务和气候保护部(BMWK)联合发布的低碳钢铁标准。
通过对比可以发现,RS标准开发了数据集,用以评价全球钢铁业、各种废钢利用比例下的排放值,后又审查和完善了该数据集,修订碳排放阈值,如1级排放阈值在2.0版基础上调高了150千克二氧化碳当量/吨粗钢,以保证这一标准的可靠性。修订后的1级、2级、3级排放值变化反映了行业排放现状,每一等级的斜率下降旨在鼓励在废钢可用性范围内提高回收利用率。
RS标准各级别排放值采用的是废钢可变法,以鼓励各类别的钢厂改进工艺、降低排放。其中,约50%钢厂排放水平低于1级的排放值(这与Steel Zero要求基本一致),4级碳效指标与国际能源署(IEA)2021近零排放阈值保持一致。
LESS标准的核心是标签系统,参考了IEA对低碳排放钢的分类体系标准,涵盖了从废钢比、工艺技术创新到碳排放水平的全面考量。该标准提出了一套“滑动尺度”方法,可根据技术创新来判定原生钢和再生钢的碳排放水平,通过使用渐变尺度按碳排放强度对钢铁产品进行分类。
需要说明的是,因边界范围、温室气体种类等差异,不同标准之间难以直接对标对表,需要先对齐再比较。各标准之间的差别总是存在的,但相比RS标准而言,钢协标准与LESS标准更接近一些。
钢协标准中,100%废钢比下各等级阈值比LESS标准相应等级阈值低33%~58%;0%废钢比时各等级阈值与LESS标准相比则要高一些,因此,钢协标准分级线的斜率就要大于LESS标准。
在钢种方面,LESS标准分为合金成分含量在8%以下的结构钢与钢筋、合金含量8%以上的高品质钢材,核算范围是热轧工序,但LESS标准的热轧工序碳排放值同子类中只有单一数据,未按不同热轧品种、不同等级进行再分类。
还有,LESS标准有近零碳级别,钢协的分级标准中没有这一命名,与其碳排放值对应的等级应该是A级,我们的命名系统不能与LESS标准直接对应。本来已经达到近零碳(超A级)级别的钢材仍被命名为A级,这对我们钢铁贸易实务中是否会造成难以协调的不利影响还不好准确判断。但这种标准的不一致,一定会给钢铁业及下游行业、企业带来了诸多困扰,必须高度重视,提前做好互认衔接的磋商性工作。
我们知道,标准的生命力在于接受、掌握之后的广泛应用,而应用的关键在于使用者对方法论的认可,即不同标准之间的互通互认。钢铁企业和用户不必费力追求不同标准边界和细节的一致性,或是苛求建立统一的大标准,没必要也做不到。
随着低碳排放钢标准的逐步实施与深入应用,未来必将对钢铁业产生重大影响,钢铁企业需要高度重视,早做准备并付诸于行动。现阶段,钢铁企业的当务之急是要建立好自己的碳排放数据数字化核查系统,按LCA方法系统收集处理相关数据,再按不同标准要求进行不同的工序数据组合,不断完善数据和系统来应对不同的碳排放核算规则。
未来,碳排放将面临更加严格的监管。政府和行业组织可能会根据标准的实施情况,逐步推行相应的碳排放控制政策,钢铁企业需要加大低碳技术投入,优化生产流程,减少碳排放。绿色采购需求将逐步上升,钢铁企业需要开发出更加环保、可持续的绿色产品,提升品牌价值,参与绿色供应链体系建设,进一步提升市场竞争力。行业龙头企业还应引领行业技术创新,推动全行业的绿色低碳发展。
总而言之,中国版“低碳排放钢”标准的发布,是中国钢铁业迈向低碳转型的重要步伐。随着标准的逐步实施,在低碳技术的推动下,中国钢铁业一定会朝着更加绿色、可持续的方向发展。我们也坚信,中国钢铁企业会紧随行业标准的变化,积极推进绿色转型,在未来更加激烈的市场竞争中立于不败之地。
作者 | 刘仕君
编辑 | 陈曦
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