山西重点工业行业电气化发展提速研究

关于 ACTION 2035 “ACTION 2035”是由 iGDP 在多方支持下发起的一项旨在推动地方“双碳”行动的综合性能力建设项目。该项目通过建立地方气候中心、开展合作研究、搭建知识共享平台等方式，挖掘地方减排潜力，提升地方转型雄心，加速低碳转型进程。目前，项目已在广东、山西、安徽、山东等地启动，并与地方政府、科研机构及企业展开合作，开展了一系列前瞻性和富有实效的工作。 关于 2035 气候行动山西实验室 “2035 气候行动山西实验室”是在 2024 年“绿色低碳转型山西合作平台”的工作基础上成立，作为“绿色低碳转型山西合作平台”的秘书处，主要支持平台日常运作及关键议题研究工作。实验室将围绕中长期山西省应对气候变化领域具有长期性、战略性、前瞻性的话题以及重大热点、难点问题开展调研、培训和研讨，并支持跨省跨行业的交流和实践案例分享，为地方决策以及与国际、国内政策趋势研判提供支持，传播推广山西绿色低碳转型经验。 实验室秉承“开放、联合”的运行机制，诚挚邀请关注山西省经济、产业、能源、低碳、环境、投资、贸易等相关领域研究机构、专家学者和企业代表参加实验室交流活动。 专家组成员（按姓名首字母排序） 成岭中国电力科学研究院有限公司用能研究所综合能源科室主任陈瑜冶金工业经济发展研究中心低碳研究所所长宫涛山西省化工协会副会长郝鹏飞山西省铸造行业协会办公室主任李毓婷中国船级社质量认证有限公司机构业务部高级工程师李宝贵致诚伟业能源科技有限公司总经理王计寿山西省建材行业协会常务副会长闫峰兵晋中市生态环境局太谷分局 致谢 感谢绿色创新发展研究院（iGDP）对本项目提供的支持，衷心感谢各位专家为本报告编写和内容修改完善提供的宝贵建议和意见。由于时间和资源的限制，目前报告未能充分采纳各位专家的每一项宝贵意见，我们将在后续的研究工作中不断修正和完善不足之处。 报告作者 山西科城能源环境创新研究院 ：许小静、秦艳、赵跃华、刘宇、张岩姿绿色创新发展研究院（iGDP）：杨鹂 报告声明 本报告编写所需要数据和信息均基于公开、可得的数据源，报告内容是对工业领域电气化改造的初步探索，旨在促进重点工业电气化水平提升的讨论交流，如有不足之处，敬请谅解并指正。报告中主要结论及观点仅代表作者迄今为止的认识，不反映作者所属机构以及研究支持方的立场。 图源 https://unsplash.com/ 目 录 执行摘要············································1 1 引言···············································3 2 现状篇・四大工业行业电气化水平全景扫描·············6 2.1 钢铁行业电气化水平小幅提升，改造多点探索··························72.2 建材行业电气化水平领跑全国，玻璃行业成为改造亮点··················72.3 化工行业电气化水平低位徘徊，核心环节改造尚未破局·················· 82.4 有色行业电气化水平超 20%，核心环节技术有待落地···················· 9 3 潜力篇・2030 年四大工业行业电气化升级可行性····· 10 3.1 钢铁行业：以氢冶金和电炉炼钢打开电气化升级空间··················· 113.2 建材行业：以窑炉改造和低碳水泥拓展电气化应用场景················· 133.3 化工行业：以绿氢替代和电驱动示范夯实深度电气化基础··············· 143.4 有色行业：以关键工序突破培育电气化增长空间······················· 15 4 案例篇・四大企业实践的可复制经验·················16 4.1 政策倒逼产业升级：太谷玛钢冲天炉改电炉转型实践···················174.2 产业耦合赋能低碳发展：晋南钢铁钢焦化氢体系构建··················· 184.3 资源技术双驱动：通才工贸短流程炼钢工艺应用······················· 194.4 利益相关方深度参与：东玉玻璃燃煤熔窑电气化改造示范··············· 194.5 典型案例成功关键因素与经验启示··································· 20 5 挑战篇・工业行业电气化发展提速的核心堵点·········22 5.1 技术瓶颈凸显，工艺适配性差······································· 235.2 改造成本高企，转型动力不足······································· 235.3 基建保障不足，电网承载有限······································· 235.4 企业认知不足，改造意愿薄弱······································· 23 6 行动篇・“十五五”工业电气化发展提速实施策略······25 6.1 锚定目标规划，分阶段推进改造····································· 266.2 强化技术攻关，以试点示范引路····································· 266.3 健全多元化激励机制，降低改造成本································· 266.4 优化电网建设，保障电力供应·······································276.5 激活市场机制，推动绿色价值变现···································27 7 未来展望·········································28 参考文献·········································· 30 执行摘要 电气化，就是在生产生活终端用能场景中，用电能、氢能等清洁能源替代煤炭、石油等传统化石能源，既是优化能源消费结构的重要方式，也是落实“双碳”目标的核心举措。相关研究数据显示，2026 年—2030 年，工业电气化对山西省碳减排的贡献占比将超过 29%，是山西实现绿色低碳转型的重要核心路径[1]。2026 年 3 月出台的《山西省国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要》也明确要求：到 2030 年，山西全社会终端用能电气化水平提升至 30%。基于此，本研究系统梳理了山西工业领域高载能行业的电气化发展现状，探讨适配的技术、装备与生产工艺，测算评估行业电气化提升空间；同时结合实际典型案例，分析当前电气化推进过程中的现实难题，并针对性提出解决思路，可为山西高载能行业加快电气化升级提供理论与实践参考。 （一）发展现状：改造稳步推进，成效逐步显现 2024 年山西省重点工业行业电气化改造迈出实质性步伐。钢铁行业电气化率 10.06%，较全国水平 12% 低 1.94个百分点，主要电气化改造路径集中于电炉钢与氢冶金探索。建材行业电气化率 18.78%，较全国水平 15.6% 高3.18 个百分点，为全省工业电气化发展的亮点领域，电气化改造的实施主要集中于玻璃行业，其中玻璃器皿电气化程度高，平板玻璃“电助熔”技术逐步广泛推广。化工行业电气化率仅 9.84%，较全国水平 15.4% 低 5.56 个百分点，煤气化炉、蒸汽锅炉等核心供热设备缺乏成熟的电气化改造技术，是山西工业电气化升级的短板。有色行业电气化率 20.36%，氧化铝和白云石煅烧、煅白还原等关键耗热工序的电气化技术尚未规模应用推广，核心环节改造成为行业电气化提升的关键卡点。 （二）升级路径：立足行业特性，分阶段差异化推进 钢铁、建材、化工、有色四大重点行业因核心耗热工序的温度需求，需按行业特性差异化适配电气化技术。钢铁行业以炼铁为核心耗热工序，需求温度 1700-2000℃，主要依赖煤炭和焦炭供热，适配电弧炉、高炉富氢冶炼、氢基竖炉冶炼等电气化技术。建材行业中水泥熟料和石灰煅烧、平板玻璃熔化和陶瓷烧成等为关键耗热工序，温度多在 1000℃以上，主要依赖煤炭与天然气供热，其中水泥、石灰、陶瓷等高温窑炉可采用富氧燃烧、电能煅烧、氢能煅烧三类技术，水泥行业还可采用低碳水泥技术。化工行业中煤化工行业煤气化环节（1200-1600℃）和变换、净化等后续工序（≤ 1000℃）为核心耗热工序，主要依赖煤炭，其中煤气化环节可采用氢基合成氨 / 甲醇技术、大型电机电驱动技术和实施电锅炉替代等。有色金属行业主要耗热工序为氧化铝和白云石煅烧、煅白还原、蒸汽 锅炉等工序，主要依赖煤炭和天然气，电气化升级可采用电加热焙烧炉替代煅烧炉和电热釜镁冶炼技术。现阶段重点行业技术体系尚未成熟，工业电气化改造需分阶段推进。短期核心聚焦钢铁、建材和有色行业，优先推广高炉喷氢冶炼、电炉炼钢、富氧燃烧、低碳水泥、电热釜镁冶炼技术等成熟技术。长期来看，工业电气化水平提升需依赖先进技术突破。 （三）案例启示：多维度发力，推动工业电气化高质量发展 太谷玛钢在政策倒逼下完成冲天炉改中频感应炉改造，实现节能降碳与成本优化；晋南钢铁依托钢焦化氢产业耦合优势，构建内部资源闭环，推进高炉富氢冶炼技术工业化示范；通才工贸借助产能置换政策与废钢资源保障，落地短流程炼钢工艺，实现低碳减排与产品提质；东玉玻璃在政府与电网等多方支持下，完成燃煤熔窑电气化改造，达成品质与效益双提升。这些实践表明，工业领域电气化转型的成功落地，离不开政策引导、效益保障、设施支撑、示范引领、技术赋能与多方协同等关键要素的有机联动。政策层面以刚性约束明确转型方向、提供制度保障；效益上通过节能降本、提质增效，增强企业核心竞争力；电力基础设施与配套服务筑牢转型根基；标杆企业发挥示范作用，提供可复制经验；技术上依托产学研协同，破解转型技术难题；多方主体协同发力，构建起良性转型生态，共同推动工业电气化高质量发展。 （四）核心挑战：技术成本多重制约，转型动力待激活 钢铁、建材、化工、有色等重点工业行业，化石燃料消费量占全省工业领域比重超 80%，是山西工业电气化转型的核心重点领域。但这类行业普遍具备高温连续化生产特征，当前主流核心电气化技术仍停留在技术验证和小规模示范应用阶段，主要受多方面现实瓶颈制约：一是替代原料供应稳定性不足、综合使用成本偏高；二是关键核心设备耐高温性能、长周期连续运行可靠性尚未达到工业生产标准；三是新型电气化技术与现有生产工艺适配性不足，改造易引发生产线波动甚至停产，工艺兼容风险突出。与此同时，工业电气化改造需同步更新核心生产设备、升级配套供电及输配电设施，前期一次性投资体量较大。当前受市场行情下行影响，行业企业经营压力普遍加大；加之多数企业已完成环保设施升级，现有生产设备排放达标、暂无强制改造硬性要求，经营决策更偏向短期经济效益，对需要大额新增投入的电气化新技术普遍持保守观望态度。此外，多数企业仅聚焦电气化改造的直接投资与用能成本，未能充分认知绿色产品认证、品牌价值提升、低碳市场准入等长期增值效益，整体主动改造意愿偏弱。 （五）行动建议：聚焦“十五五”，以试点示范破局 建议将工业电气化水平提升纳入山西省中长期发展规划，统筹整合省级科技发展基金、技术改造专项资金等各类资源，加大对工业核心电气化技术研发的支持力度，为技术创新和产业升级提供资金保障。 分行业有序开展电气化试点示范，精准发力推动各领域转型： 钢铁行业:优先建设副产氢喷吹、氢基竖炉冶炼、废钢电炉冶炼等技术应用示范基地，以试点引领行业电气化、低碳化转型。 建材行业:聚焦水泥、石灰、陶瓷等重点领域，试点推广富氧燃烧技术与低碳水泥技术，积极探索电能、氢能替代传统化石能源的可行路径。 化工行业: