為積極應(yīng)對全球氣候變化和促進人類文明進步，我國向全世界鄭重承諾“碳達峰”、“碳中和”時間目標，在此背景下加快實現(xiàn)新興電氣化是降低化石能源消耗、降低油氣對外依存度重要戰(zhàn)略措施。電氣化包含清潔低碳電氣化、深度廣泛電氣化、裝備先進電氣化、智能互動電氣化等。電氣化將加速能源向清潔低碳轉(zhuǎn)型，推動清潔能源成為主導(dǎo)能源，重構(gòu)能源體系結(jié)構(gòu)巨變。供需端將形成“電力生產(chǎn)低碳化+能源消費電氣化”特征，推動全社會向以電為中心的高度電氣化水平躍升，帶動工業(yè)革命大量的技術(shù)進步和創(chuàng)新，帶動人類美好生活，交通出行、采暖脫碳、綠色建筑等方面也將向碳中和目標邁進。電氣化有著廣闊遐想空間，需要裝備先進安全，更需要技術(shù)的支撐和嚴謹?shù)墓芾怼?nbsp;

2.1電氣化發(fā)展政策優(yōu)勢

“十四五”是碳達峰的關(guān)鍵期、窗口期，中央以促進新能源發(fā)展為突破口，賦予了深化電力體制改革新的要求和任務(wù)，首次明確了新能源在未來電力系統(tǒng)當(dāng)中的主體地位，強調(diào)了構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

 2021年3月，《關(guān)于引導(dǎo)加大金融支持力度 促進風(fēng)電和光伏發(fā)電等行業(yè)健康有序發(fā)展的通知》的發(fā)布，對促進風(fēng)電和光伏發(fā)電給予了強有力的政策金融支持。

“十四五”期間，可再生能源發(fā)展將進入一個新階段，到“十四五”末呈現(xiàn)以下幾個特征：一是大規(guī)模發(fā)展，可再生能源的發(fā)電裝機占我國電力總裝機的比例將超過50%；二是高比例發(fā)展，預(yù)計可再生能源在全社會用電量增量中的占比將達到2/3左右，在一次能源消費增量中的占比將超過50%，變?yōu)槟茉措娏οM的增量主體；三是市場化發(fā)展，從2021年開始風(fēng)電、光伏發(fā)展將擺脫對財政補貼的依賴，實現(xiàn)市場化發(fā)展和競爭化發(fā)展；四是高質(zhì)量發(fā)展，提升新能源消納和存儲能力。

2.2電氣化現(xiàn)狀與發(fā)展前景

2.2.1現(xiàn)狀概況

2019年中國陸上風(fēng)電、太陽能光伏、水電累計裝機規(guī)模分別占全球總量的34%、35%、27%，均居全球第一。從2018年起棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象逐年快速好轉(zhuǎn)，截至2020年底風(fēng)電利用率已經(jīng)達到97%，光伏利用率達到98%；可再生能源發(fā)電裝機總規(guī)模達到9.34億千瓦，占國內(nèi)總裝機的比重達到42.4%，發(fā)電量達到22000億千瓦時，占全社會用電量的比重達到29.5%。

2.2.2發(fā)展前景

我國電氣化技術(shù)裝備已形成較為完備的可再生能源產(chǎn)業(yè)體系。水電領(lǐng)域具備全球最大的百萬千瓦水輪機組自主設(shè)計制造能力，特高壩和大型地下洞室設(shè)計施工能力均居世界領(lǐng)先水平。低風(fēng)速風(fēng)電技術(shù)位居世界前列，國內(nèi)風(fēng)電裝機90%以上采用國產(chǎn)風(fēng)機，10MW海上風(fēng)機開始試驗運行。光伏發(fā)電技術(shù)快速迭代，多次刷新電池轉(zhuǎn)換效率世界紀錄，光伏產(chǎn)業(yè)占據(jù)全球主導(dǎo)地位，光伏組件全球排名前十的企業(yè)中我國占據(jù)7家。根據(jù)麥肯錫測算，我國在新能源領(lǐng)域的表現(xiàn)遠超美國，在所有行業(yè)對比中位列第一。

全產(chǎn)業(yè)鏈集成制造有力推動了風(fēng)電、光伏發(fā)電成本持續(xù)下降，近十年來陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電項目單位千瓦平均造價分別下降30%和80%左右，光伏從政策支持到單位發(fā)電成本競爭能力持續(xù)提升，在煤炭資源價格上漲、碳減排雙重壓力下，進一步推動風(fēng)能、太陽能等零碳新能源發(fā)電進入規(guī)?；氨端佟卑l(fā)展。我國幅員遼闊，“十四五”期間總體規(guī)劃風(fēng)電裝機290GW，為可再生能源新模式、新業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展注入強大動力。

2.3我國新能源需求發(fā)展趨勢

根據(jù)國網(wǎng)能源研究院的研究成果，到2050年，煤炭發(fā)電占比大幅下降至6%，風(fēng)光發(fā)電上升為主力，合計占比66%，氣電、水電、核電等次優(yōu)能源占比維持在28%左右，此外生物質(zhì)發(fā)電占比約6%。整體趨勢可概括為，煤炭發(fā)電持續(xù)削減、風(fēng)光發(fā)電持續(xù)擴張、次優(yōu)能源發(fā)電穩(wěn)定支持。風(fēng)光發(fā)電裝機占比的提升對電網(wǎng)穩(wěn)定運行提出了更高要求，儲能裝機配比有望占發(fā)電側(cè)總裝機的20%，成為電力系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，煤炭機組成為調(diào)峰手段，有助于提升我國能源獨立性。發(fā)電結(jié)構(gòu)的不斷低碳優(yōu)化，單位發(fā)電量的CO₂排放因子顯著下降，發(fā)展新能源成為降低碳排放的第一驅(qū)動力。能源供給側(cè)向綠色電力轉(zhuǎn)變，促進需求側(cè)的脫碳首先向著終端電氣化轉(zhuǎn)變。研究成果表明，終端電氣化率在2050年達到50%以上，其中工業(yè)、建筑、交通部門分別達到 55%、65%、35%。  

電氣化擔(dān)當(dāng)著能源主戰(zhàn)場生力軍，在煤炭發(fā)電持續(xù)削減、風(fēng)光發(fā)電持續(xù)擴張、電力低碳綠色轉(zhuǎn)型的格局下，以省為單位的執(zhí)行電價將會重新洗牌。

3.1鋼鐵碳排放的差距

鋼鐵行業(yè)作為僅次于發(fā)電行業(yè)的高碳排放行業(yè)，面臨著碳減排的巨大壓力。近兩年來，全球多國的鋼鐵企業(yè)紛紛宣布了各自的減碳目標，鋼鐵行業(yè)由此加速進入“綠色低碳轉(zhuǎn)型時代”。2020年我國粗鋼產(chǎn)量高達10.65億噸，占全球粗鋼產(chǎn)量的比例超過57%。我國鋼鐵工業(yè)碳排放量占全球鋼鐵工業(yè)碳排放總量的60%以上，占全國碳排放總量的15%。目前，我國電爐短流程煉鋼占比僅為10%，長流程占比高達90%，高爐-轉(zhuǎn)爐流程特點決定了能源結(jié)構(gòu)是以煤炭為主，煤炭比例達78%以上，電只占總能耗的10%。

傳統(tǒng)高爐-轉(zhuǎn)爐長流程的噸鋼CO₂排放量約為2t，純廢鋼電爐短流程的噸鋼CO₂排放量約為600kg。目前已完成碳達峰的西方工業(yè)發(fā)達國家長流程的噸鋼CO₂排放量約為1.7t，電爐短流程的噸鋼CO₂排放量約為400kg。結(jié)合國內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)現(xiàn)狀，2025年鋼鐵行業(yè)要完成碳達峰目標，不是提升碳達峰值，而是從現(xiàn)在就需要加大削峰力度，為完成2060碳中和打下牢固基礎(chǔ)。

3.2碳排放核算問題探討

碳素燃燒是產(chǎn)生CO₂的主要來源。碳素消耗與碳排放發(fā)生在鋼鐵生產(chǎn)的全過程，以企業(yè)法人邊界為主體的碳核算缺少細分到工序環(huán)節(jié)碳足跡的核算。企業(yè)能源平衡表和物料消耗表對工序碳足跡缺少數(shù)據(jù)支撐，噸鋼能耗計算中電力現(xiàn)在采用當(dāng)量值，CO₂排放計算中電力因子為等價值，因此，會出現(xiàn)能源平衡表中的能耗指標與CO₂指標不對應(yīng)情況。這種局面應(yīng)進行修訂研究，以適應(yīng)CO₂減排核算過程需要。

3.3企業(yè)自發(fā)電再認識

3.3.1 鋼鐵煤氣發(fā)電貢獻

“十四五”前，鋼鐵企業(yè)的用能結(jié)構(gòu)以“多買煤，少買電”不用天然氣為發(fā)展方向。鋼鐵企業(yè)CO₂排放量主要是體現(xiàn)在高爐燃料比和燒結(jié)加入的固定碳量，其60%轉(zhuǎn)化為各種煤氣，提高企業(yè)二次能源回收利用效率，轉(zhuǎn)換為電力，可大幅減少外購電，并沒有提高鋼鐵企業(yè)CO₂外排量。因為電力大部分是由火力發(fā)電獲得，鋼鐵企業(yè)減少外購電，也體現(xiàn)出對社會CO₂減排的貢獻。

3.3.2碳足跡對煤氣發(fā)電再認識

生命周期評價（LCA）產(chǎn)品的碳足跡，是對原材料從提取到最后廢物處置生命周期內(nèi)所有階段的碳排放進行全面、準確的量化。鋼鐵長流程特點，能源結(jié)構(gòu)以煤炭和焦炭為主，占比90%，其60%轉(zhuǎn)化為各種煤氣，利用煤氣發(fā)電的效率在40%左右，從全生命周期看，仍有60%以碳排放及溫室效應(yīng)產(chǎn)生且難以回收。

在煤炭發(fā)電持續(xù)削減、風(fēng)光發(fā)電持續(xù)擴張、電力低碳綠色轉(zhuǎn)型深刻變化格局下，順應(yīng)新能源低碳電力價格環(huán)比下降的外部條件，今后將會導(dǎo)致企業(yè)的用能結(jié)構(gòu)向“多買電，少買煤、少繳碳稅”方向發(fā)展?！笆奈濉鼻俺珜?dǎo)企業(yè)“多買煤，少買電”發(fā)展的技術(shù)路線，還需要轉(zhuǎn)變思想觀念，完成商業(yè)模式的創(chuàng)新，研究“調(diào)整”技術(shù)路線，分析有利于企業(yè)相應(yīng)的能源流與碳排放流對應(yīng)的策略。

3.3.3煤氣綜合利用研究

“十四五”電爐鋼產(chǎn)能將提高，煤氣量將有所減少，但煤氣的綜合利用仍尤為重要，拋磚引玉提出幾點看法：1）利用高爐煤氣提高熱風(fēng)溫度，熱風(fēng)是廉價的能源。熱風(fēng)能量是用低熱值高爐煤氣燃燒換來的，高爐風(fēng)溫提高100℃，可降低燃料比15-20kg/t，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國熱風(fēng)溫度相差100℃左右。提高風(fēng)溫、降低燃料比有較高的經(jīng)濟效益。2）焦爐煤氣制氫，可提高企業(yè)二次能源利用效率，進行氫能冶金，即利用氫氣替代部分或全部的煤或焦炭，經(jīng)濟效益好。3）高爐冶煉煤氣循環(huán)利用，轉(zhuǎn)爐煤氣制燃料乙醇，鋼化聯(lián)產(chǎn)用高爐、焦爐、轉(zhuǎn)爐煤氣為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品，實現(xiàn)固碳。4）軋鋼加熱爐利用混合煤氣加熱。5）北方地區(qū)利用混合煤氣對物料解凍加熱。6）企業(yè)發(fā)展與城市規(guī)劃融合，實施熱電聯(lián)產(chǎn)，提高煤氣利用效率。7）融合大型工業(yè)園區(qū)各行業(yè)間規(guī)劃，綜合利用煤氣資源。

3.4短流程的發(fā)展趨勢  

近年，全球電爐鋼比例為28%左右，中國以外世界其他國家平均電爐鋼比例接近50%，美國在65%以上，歐盟40%以上，韓國30%以上，日本25%左右；中國電爐鋼比例在10%左右。

但據(jù)世界鋼鐵協(xié)會預(yù)測，中國通過20年鋼鐵產(chǎn)能快速發(fā)展，根據(jù)鋼鐵產(chǎn)品生命周期評價法，判斷未來廢鋼資源量將出現(xiàn)大幅增長，預(yù)計到2030年中國廢鋼資源量將達到5億噸左右。電氣化發(fā)展為短流程提供優(yōu)厚的供電條件。預(yù)測到2030年鋼鐵行業(yè)電能消費量占終端能源消費量的比重將在2019年基礎(chǔ)上翻一番，達到20%。因此，到2030年中國電爐鋼比例有條件提升到40%。

3.5戶用光伏市場

3.5.1戶用光伏市場蓬勃發(fā)展

為達成碳達峰、碳中和目標，光伏行業(yè)勢必要在“十四五”乃至更長遠的時間內(nèi)獲得大發(fā)展。其中，戶用光伏是一支不容小覷的細分力量，2020年國內(nèi)戶用光伏項目已達10.1GW，創(chuàng)下歷史新高。部分用戶在滿足自己利用以外，還能上網(wǎng)外銷。

3.5.2 鋼鐵行業(yè)潛力分析

鋼鐵行業(yè)“十三五”光伏發(fā)電量占總用電量的比例甚微，不到1%。綠色工廠評價強調(diào)新能源應(yīng)用是必要條件，帶動眾多企業(yè)重視對新能源的開發(fā)，寶武集團建成行業(yè)最大的400MW光伏項目，包鋼股份規(guī)劃“十四五”建設(shè)490MW光伏發(fā)電，光伏發(fā)電占比由現(xiàn)狀0.21%提升到5.16%。

“十四五”期間鋼鐵行業(yè)需要采取各種措施，突擊推動光伏發(fā)電與工業(yè)建筑、工業(yè)設(shè)施融合發(fā)展。除了一般廠房屋頂，還需要不斷探索和實踐擴大應(yīng)用范圍。例如：停車場可以建造成具有安裝太陽能的環(huán)境。廠區(qū)道路也可以開發(fā)利用，建造成具有安裝太陽能的建筑。企業(yè)水處理場也可以建懸浮太陽能設(shè)施。礦山有大量土地空間可開發(fā)利用。

環(huán)保要求企業(yè)原料場實施全封閉，從結(jié)構(gòu)考慮，基本均為弧形屋頂，難以安裝光伏設(shè)施。但是，一個企業(yè)原料場總面積有幾萬平米、外部環(huán)境優(yōu)于冶煉工序，棄之可惜。感悟高鐵站臺階梯型屋頂帶自然采光結(jié)構(gòu)，鋼鐵原料場宜借鑒更新，提升光伏綜合利用空間。（何培育 史君杰 王涵）