中国钢铁行业电气化转型与电网脱碳协同路径：迈向2060碳中和的关键策略

为破解中国钢铁行业高碳排难题，研究人员构建了电气化转型与电网脱碳协同框架，预测2060年电力需求将增至513.19 TWh，同时煤电占比降至4.96%，碳排放减少至2020年的14.88%，凸显跨部门协同减排潜力，为碳中和目标提供关键路径。

　　

中国钢铁行业作为全球碳排放的重要贡献者，其转型路径直接关系到2060碳中和目标的实现。当前，该行业年耗电量超过400 TWh（相当于英国全国用电量），但传统高炉-转炉（BF-BOF）工艺每吨钢碳排放高达2吨。随着电弧炉（EAF）和直接还原铁（DRI）等电气化技术的推广，电力需求激增与电网清洁化进程如何协同，成为亟待解决的科学问题。

中国某高校研究团队在《Resources, Conservation and Recycling》发表研究，首次构建了钢铁生产电气化与电力系统脱碳的耦合模型。通过量化分析三种工艺路线（BF-BOF/EAF/DRI）的电力需求演变，结合中国煤电退役与可再生能源扩张的时序特征，揭示了跨部门协同的减排机制。

关键技术包括：1）建立钢铁生产电力需求模型，区分自发电与电网购电；2）基于机组寿命的煤电退役预测；3）考虑区域差异的可再生能源渗透率模拟。研究整合了国家统计局、IEA等机构的行业数据，采用情景分析法对比不同脱碳速度的影响。

主要发现

1. 电力需求结构性转变
   BF-BOF占比将从2020年90%降至2060年34%，而EAF和DRI合计占比达66%。尽管粗钢产量下降40%，电力需求仍增长8.2%（474.16→513.19 TWh），其中DRI工艺单耗高达1000 kWh/t_铁。

2. 电网脱碳的倍增效应
   煤电占比从68.52%骤降至4.96%，使吨钢碳排放降低85.12%。通过自建光伏与采购绿电，钢铁行业可避免2.607亿吨/年（Mt/yr）排放，相当于2020年该行业总排放的25.7%。

3. 区域协同机遇
   河北等钢铁集群与内蒙古风电基地的时空匹配分析显示，跨省绿电交易可降低脱碳成本19%。研究同时发现，2035年前淘汰<30年役龄的煤电机组将导致1.2万亿元资产搁浅。

结论与展望
该研究证实，钢铁行业电气化必须与电力系统变革同步推进。通过建立"工艺革新-电网重构-政策协同"的三维框架，团队量化了不同情景下的减排贡献：电网脱碳占减排总量的62%，远高于氢能替代（23%）和CCUS（15%）。值得注意的是，自发电占比将从当前35%降至2060年12%，凸显电网清洁化的决定性作用。

这一成果为制定《钢铁行业碳中和路线图》提供了科学依据，其方法论可扩展至水泥、化工等高耗能产业。作者建议优先在长三角试点绿电直供园区，并建立钢铁-电力碳市场联动机制。未来研究需进一步探讨极端气候下的可再生能源供应稳定性对连续生产型工业的影响。