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新能源汽车对钢铁行业低碳需求分析

2023-11-13 13:35 1191 0 来自: 中国环境
简介
【汽车碳化综合】依照中华人民共和国工业和信息化部2017年1月6日发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》,新能源汽车是指采用新型动力系统,完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车,包括插电式混合动力(含增 ...

【汽车碳中和】依照中华人民共和国工业和信息化部2017年1月6日发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》,新能源汽车是指采用新型动力系统,完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车,包括插电式混合动力(含增程式)汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等。新能源汽车作为应对能源和环境挑战的战略重点,已成为推动汽车产业转型升级的中坚力量。新能源汽车行业的发展对钢铁行业也产生了重要影响。一方面,由于新能源汽车相比传统燃油汽车在结构上有所差异,如电池组代替了发动机、变速箱等部件,导致整体用钢量有些许减少。另一方面,由于新能源汽车追求轻量化设计以提高续航里程和节约能耗,导致用钢结构有所变化,如更多地使用高强度钢、超高强度钢等轻量化材料。因此,新能源汽车行业的发展对钢铁行业提出了更高的要求,要求钢铁企业加大研发力度,转变产品结构,提高产品质量和性能,以适应市场的变化和需求。

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新能源汽车行业对钢铁行业的产销量拉动

(一)新能源汽车行业市场规模和趋势

根据国际能源署(IEA)发布的《全球电动汽车展望2023》报告,全球新能源汽车市场呈现指数级增长,2022年销量突破了1000万辆,渗透率达到14%。中国、美国和欧洲是全球销量的主要驱动力,其中中国位居第一,约占全球电动汽车销量的60%。image.png

数据来源:  CleanTechnica(上述车型包含纯电动和插电式混合动力)

根据中国汽车工业协会数据,2022年我国新能源汽车行业产销量分别完成705.8万辆和688.7万辆,同比分别增长96.9%和93.4%,连续8年保持全球第一。2023年1-8月,新能源汽车产销分别完成543.4万辆和537.4万辆,同比分别增长36.9%和39.2%,市场占有率达到29.5%。1-8月,新能源汽车国内销量464.7万辆,同比增长32%;新能源汽车出口72.7万辆,同比增长1.1倍。整个新能源市场依旧处在快速增长阶段,与上年同期相比,纯电动汽车和插电式混合动力汽车产销呈不同程度增长,燃料电池汽车产量下降、销量增长。

新能源汽车行业的快速发展得益于国家持续推进的相关政策支持和市场需求拉动。国家先后出台了《节能与新能源汽车技术路线图2.0》《新能源汽车产业发展规划 (2021—2035年)》等规划文件,明确了新能源汽车的发展目标、技术路线和政策措施。尽管新能源购车补贴政策于2022年正式退出,但政府将延续新能源汽车免征车辆购置税等优惠政策,并加大充换电设施建设、智能网联技术推广、节能环保标准制定等方面的支持力度。同时,随着消费者对新能源汽车的认可度提高、产品质量和性能不断提升、续航里程和安全水平不断改善、充换电服务便利性不断增强等因素的影响,市场对新能源汽车的需求也在持续扩大。

(二)新能源汽车行业对钢铁基本需求

新能源汽车在不同的部件和结构中都会用到钢铁,其中最主要的用钢结构为电机和车身。新能源汽车的电机是将电能转化为机械能的核心部件,需要具备高效率、高功率密度、低噪音等特点。因此,电机一般采用硅钢片作为主要材料。硅钢片是一种含有一定比例硅元素的低碳钢,具有较高的磁导率和较低的铁损,可以提高电机的性能和寿命。此外,新能源汽车的车身结构需要满足轻量化、高强度、高安全性等要求,会使用低碳钢、高强度钢、先进高强度钢、热成型钢等材料。

新能源汽车对钢铁的基本需求

相较于传统汽车,新能源汽车对钢材的用量和结构都有所不同:

(1)用量需求:新能源汽车与传统汽车相比,最大的不同在于驱动方式的变化。由于电池组的重量较大,整车重量也相应增加,因此对钢材的用量需求差距基本在电车组与发动机构建的差距上,并且随着新能源汽车的轻量化、智能化、网联化等发展趋势,未来单辆汽车用钢量将逐渐下降。据测算,2025年,汽车用钢量约6500万吨;2030年,汽车用钢量约6200万吨。其中,新能源汽车用钢量约占总用钢量的20%左右。

(2)品种结构:新能源汽车对钢材的品种结构要求更高,需要更多的高强度、高韧性、高导热性、高耐腐蚀性等特殊钢种。其中,无取向硅钢具有良好的磁性能和导磁性,能够减少电机中的铁损和涡流损耗,作为电动机和变压器的核心材料需求量有明显增加。无取向硅钢的市场规模预计将从2020年的1000亿美元增长到2025年的1400亿美元。此外,新能源汽车为了实现轻量化和节能减排,更多地应用了高强度钢和先进高强度钢,以及一些铝合金镁合金等替代性材料,以降低整车重量和提高续航里程。

(3)质量标准:新能源汽车对钢材的质量标准也更为严格,需要满足一定的力学性能、尺寸精度、表面质量、内部质量等要求。例如,无取向硅钢要求具有低铁损、高磁感应强度、低磁滞系数等性能。另外,新能源汽车还需要符合一定的环保标准,如低碳排放、低污染等。

新能源汽车行业对钢铁行业的减碳影响

(一)钢铁行业的减碳发展现状

钢铁行业是全球最大的二氧化碳排放源之一,也是实现绿色低碳发展的重要领域。从国际角度来看,欧盟、日本、韩国等国家和地区都制定了较为明确和具体的钢铁行业减碳目标和路线图,主要包括提高能效、增加废钢利用、推广碳捕集利用与封存(CCUS)、发展氢气直接还原炼钢(H2-DRI-EAF)等技术。例如,欧盟计划到2030年将钢铁行业的二氧化碳排放量较1990年水平降低30%,到2050年实现净零排放。一些钢铁企业也积极响应减碳目标,如瑞典的海德克(Hybrit)项目已经建成了全球首个以氢气为还原剂的试验性冶炼炉,预计到2026年实现工业化生产;德国的蒂森克虏伯(Thyssenkrupp)公司已经启动了一座以氢气为还原剂的中试规模冶炼炉,并计划到2050年实现钢铁生产过程的净零排放。

从国内角度来看,我国钢铁行业在“十三五”时期深入推进供给侧结构性改革,化解过剩产能取得显著成效,产业结构更加合理,绿色发展、智能制造、国际合作取得积极进展。在“十四五”时期,我国钢铁行业提出了在2025年前实现碳达峰,到2030年度,钢铁行业碳排放量较峰值降低30%的目标近年来,钢铁行业加大了环保投入,推进了超低排放改造,发布了碳中和愿景和低碳技术路线图,开展了氢能冶炼、碳捕集利用与封存等技术试点,并建立了全生命周期绿色产品评价体系。同时,钢铁行业的低碳转型还存在着一些困难,如废钢资源的不足与利用率的低下,清洁能源的供应与替代能力的不足,新技术的成熟度与可靠性的不高,碳交易市场的规范化与完善程度的不够等。

(二)新能源汽车行业的减碳进展

新能源汽车行业是实现双碳目标的重要领域之一,也是受到政策和市场支持的热门行业。许多新能源车企在可持续发展中也制定了明确的减碳目标和路径。欧盟在气候行动上处在领先地位,政策法规要求严格,因此欧洲的车企应对气候变化的目标更为明确,且行动举措也较为全面。中国新能源车企作为后起之秀,近些年在零碳工厂建设、推动自身运营减碳等方面也有着积极行动,但大部分车企目前尚缺乏具体的减碳目标及规划。

国内外先进新能源车企关键减碳信息

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新能源汽车主要减碳行动措施,在环节上可以分为生产端、产品端和运营端,与钢铁行业的合作主要集中在生产端。

新能源车企的一般减碳环节和措施

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(三)新能源车企对钢铁的低碳要求

新能源车企对钢铁行业的减碳拉动作用主要体现在供应商管理的过程和机制中,其对上游供应商钢铁行业的减碳要求主要有以下几方面:(1)建立完善钢铁回收机制,提高废钢的回收率;(2)优先采用低碳钢材,如使用再生钢铁、绿色电力、氢气等替代传统高炉炼钢的方法;(3)提高钢材的质量和效率,减少废料和能耗,如使用高强钢、优化设计和工艺等;(4)加强供应链的碳核算和管理,建立碳减排目标和评估机制,如签署碳中和承诺书、参与碳排放交易等;(5)与钢企达成深度战略合作或直接投资新技术公司,对绿色钢铁的要求进一步提高。

国内外先进新能源车企供应链减碳现状(主要针对钢铁)

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新能源汽车与钢铁行业的协同减碳合作模式探索——案例分析

综上所述,国际新能源车企已经开始推进全生命周期减碳,供应链作为碳排放的重要一环,是国际车企未来推进去碳化的重点,且国际新能源车企和钢企之间的可持续战略合作较为深入,形式多样且低碳主题明确,对钢企的减碳要求细致。国内新能源车企当前的减碳行动更多在增加原材料回收率、打造零碳工厂以降低自身生产和运营的碳排放,供应链减排的工作尚在初步建设阶段,新能源车企与钢企之间的合作主题更加综合,绿色供应链往往仅作为一个子主题,且缺乏统一量化的具体目标要求。

(一)梅赛德斯-奔驰——积极推进全球钢铁供应链去碳化

梅赛德斯-奔驰与钢铁供应商在低碳合作方面有非常多的实践举措,在新能源车企与钢企供应商的合作方面处在领先地位。

早在2020年,梅赛德斯-奔驰汽车就向生产材料供应商发出了一份关于气候中和产品的意向书,同意这份意向书现在是裁决的先决条件。从那时起,占梅赛德斯-奔驰年采购量近90%的供应商签署了这份意向书,其中包括重要的钢铁供应商。此外,梅赛德斯-奔驰已将重点零部件的二氧化碳排放目标纳入其全面供应合同流程标准。这包括生产二氧化碳密集型的材料和组件,例如钢、铝和电池。这些目标不仅适用于直接供应商,也适用于原材料和组件的上游生产。同时,为了促进长期变革,梅赛德斯-奔驰还积极参与制定全行业的可持续发展标准,如负责任钢铁倡议 (RSI)。

5 梅赛德斯-奔驰的钢铁供应链减碳举措

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(二)宝马——与河钢集团合作打造“绿钢”供应链

2022年8月,宝马集团与河钢集团在沈阳签署《打造绿色低碳钢铁供应链合作备忘录》,携手打造绿色低碳汽车用钢供应链。从2023年中期开始,宝马沈阳生产基地量产车型将逐步使用河钢的低碳汽车用钢。相较于传统钢材,这些低碳汽车用钢的生产过程将少产生10%至30%的二氧化碳。随着钢铁行业创新技术的升级迭代,自2026年起,宝马沈阳生产基地开始在整车量产过程中使用河钢生产的绿色汽车用钢(以下简称“绿钢”)。

这些“绿钢”基于绿电和电炉等工艺,其生产过程将逐步实现二氧化碳排放量减少约95%。按照目前的采购计划,从2026年起宝马在供应链端每年预计将减少约23万吨的二氧化碳排放。宝马集团率先成为在中国制定明确规划、在量产中使用绿色汽车用钢的汽车厂商之一。与钢铁行业联动减碳,是宝马在发起“产业链绿色转型”倡议后的一个重要进展,更是两个行业在绿色转型上的一次突破性合作。

(三)北京奔驰——与宝钢股份正式签署《打造绿色钢铁供应链合作备忘录》

2022年11月22日,北京奔驰与宝钢股份以“云签约”方式正式签署《打造绿色钢铁供应链合作备忘录》,致力于在整车制造过程中使用更加清洁的原材料,共同打造绿色汽车钢铁供应链。本次战略合作将促进双方在生产制造全产业链和全生命周期的低碳减排,实现跨领域协同减碳,共同迈向绿色可持续未来,携手为应对全球气候变化做出实质贡献。

2北京奔驰与宝钢股份正式签署《打造绿色钢铁供应链合作备忘录》

目前,北京奔驰与宝钢股份在减碳产品及技术路径方面已达成一致意见。根据《备忘录》的内容,北京奔驰将在2023年逐步使用碳排放强度大幅降低的低碳钢,从2026年起借助氢基竖炉-电炉的技术路径,其车辆用钢的碳排放强度将逐步降低50%-80%,随后还将使用减碳95%的绿钢。这条清晰明确的减碳路径,将加速推动北京奔驰实现碳中和目标,同时驱动宝钢股份协同推进碳减排。据悉,宝钢股份氢基竖炉机组将于2023年建成投产,这将是我国首套百万吨级的集成氢气和焦炉煤气进行工业化生产的直接还原铁生产线,将进一步减少生产工艺上的碳排放,为北京奔驰输送更绿色的超低碳汽车板。

(四)长城——与河钢集团签署战略合作,共建绿色低碳产业链

2023年6月12日,长城与河钢集团有限公司(以下简称“河钢集团”)正式签署《共建绿色低碳产业链战略合作协议》,双方将深入贯彻落实国家“双碳”战略部署,携手打造第一家国产品牌汽车绿色供应链,通过搭建绿色低碳供应链、共建氢能源产业生态,推进汽车钢铁产业链绿色低碳转型。河钢集团副总经理、长城首席战略官李毅仁,分别代表双方签署合作协议。

3长城与河钢集团签署战略合作签约仪式现场

4长城与河钢集团签署战略合作

根据协议内容,双方将充分发挥区域与产业资源优势,重点围绕供应链生态与新能源产业链生态建设,展开多领域、深层次、全方位合作。在供应链生态方面,将进一步深化供应链合作基础,共建汽车钢材料技术创新研发平台,共同推进低碳汽车用钢领域合作,打造绿色低碳钢铁产业链生态体系。在新能源产业链生态方面,未势能源作为长城控股集团在新能源领域氢能产业主要承载主体,将携手河钢集团布局京津冀区域氢能资源及开发应用场景,共建新能源生态管控平台建设,打造京津冀零碳物流解决方案,联合开发氢能高端装备及核心技术等方式,加快氢能应用示范及推广。

2023年8月11日,河钢集团邯钢公司首批基于“高炉-转炉”流程,采用氢冶金技术和大废钢比生产的低碳汽车用钢下线,经检测,指标全部满足要求,已交付长城汽车。该工艺以全流程极致降碳为核心,通过添加30%比例的废钢和氢冶金DRI原料,产品综合减碳量超过30%。

未来展望

近年来,我国坚持纯电驱动战略取向,新能源汽车产业发展取得了巨大成就,成为世界汽车产业发展转型的重要力量之一,未来十年是我国新能源汽车产业高质量可持续发展的关键时期。根据《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,到2025年,我国新能源汽车市场竞争力明显增强,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右,高度自动驾驶汽车实现限定区域和特定场景商业化应用,充换电服务便利性显著提高。到2035年,我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平,质量品牌具备较强国际竞争力。纯电动汽车成为新销售车辆的主流,公共领域用车全面电动化,燃料电池汽车实现商业化应用,高度自动驾驶汽车实现规模化应用,充换电服务网络便捷高效,氢燃料供给体系建设稳步推进。

而钢铁行业作为我国重要的基础产业和战略性产业,同时也是新能源汽车产业链上下游的重要支撑。随着新能源汽车市场规模不断扩大,对钢铁行业产品提出了更高的质量要求和创新需求。钢铁企业想要抓住新能源汽车带来的历史性机遇,应该在多个方面做出调整:

(1)产品类型:钢铁企业应该根据新能源汽车的不同技术路线和应用场景,开发和生产适应不同需求的钢材品种,如低碳钢、高强度钢、超高强度钢、高韧性钢、耐腐蚀钢、耐磨损钢等,提高产品的性能优势和市场占有率。

(2)创新驱动:钢铁企业应该加强技术创新能力,加大研发投入,与新能源汽车企业、科研院所等形成产学研用合作机制,攻克关键核心技术和产品的瓶颈问题,提升产品质量和稳定性,促进高端钢材产品的有效供给。

(3)低碳绿色:钢铁企业应该加快推进绿色低碳转型,采用先进的生产工艺和设备,提高能源利用效率,降低碳排放强度,实现清洁生产和循环利用。同时,钢铁企业也应该积极利用新能源汽车产业链上下游的协同效应,推动绿色供应链管理,提升自身的绿色竞争力。

总之,新能源汽车是我国汽车产业高质量发展的战略选择,也是绿色低碳发展的时代趋势。钢铁行业作为新能源汽车产业链上下游的重要支撑,需要紧跟时代潮流,加快创新发展,提高产品质量和性能优势,降低资源消耗和环境污染,实现与新能源汽车产业的协同发展和共赢发展。


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