開欄的話
習近平總書記在全國生態環境保護大會上強調，我國經濟社會發展已進入加快綠色化、低碳化的高質量發展階段，生態文明建設仍處于壓力疊加、負重前行的關鍵期。必須以更高站位、更寬視野、更大力度來謀劃和推進新征程生態環境保護工作，譜寫新時代生態文明建設新篇章。
當前，綠色低碳發展是我國鋼鐵行業轉型升級的重中之重，事關鋼鐵企業的生存發展。鋼鐵行業走向碳達峰、碳中和，根本的解決途徑在于低碳冶金技術的創新與進步。然而，鋼鐵行業節能降碳仍面臨著市場形勢嚴峻、污染物排放要求更高、節能降耗進入發展瓶頸期、低碳轉型困難重重等問題，何種路徑更適合中國鋼鐵工業？何種工藝技術更經濟可行？針對低碳技術路徑的一系列討論也隨之而來。為此，本報今日起特別開設《我見·低碳冶金之路怎樣走》欄目，聚焦鋼鐵行業節能降碳路徑及低碳冶金工藝發展，為中國鋼鐵行業奔赴“雙碳”獻力。歡迎業內外人士踴躍建言。
今日發布鞍鋼集團戰略規劃部總經理費鵬署名文章。更多內容請持續關注中國冶金報社微信公眾號！
黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央堅持新發展理念，把生態文明建設納入中國特色社會主義事業“五位一體”總體布局。黨的二十大更是將“促進人與自然和諧共生”明確為中國式現代化的本質要求之一。習近平總書記強調，實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局。
作為碳排放的大戶，鋼鐵行業推進節能減排義不容辭。
碳減排關乎企業生死
2021年5月27日鞍鋼集團總經理戴志浩代表鞍鋼集團，在上海舉行的第十一屆中國國際鋼鐵大會上發布《鞍鋼集團碳達峰碳中和宣言》。
如今，碳排放權已經不僅是企業的發展權，更是生存權。
一是國家政策對鋼鐵行業提出明確要求。鋼鐵行業碳排放總量約占全國的15%，在制造業31個門類中居首位，鋼鐵行業降碳意義重大。《關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》提出，到2025年，電爐鋼產量占粗鋼總產量比例提升至15%以上；80%以上鋼鐵產能完成超低排放改造，噸鋼綜合能耗降低2%以上，水資源消耗強度降低10%以上，確保2030年前碳達峰；利用廢鋼資源量達到3億噸以上。以“雙碳”承諾為標志，中國鋼鐵工業進入了發展的新時代——低碳時代，減碳、低碳、碳中和成為未來發展的必由之路。
二是碳成本已成為鋼鐵行業降碳的催化劑。2023年4月份，全球首個碳關稅——歐盟碳邊境調節機制（CBAM）落地，非歐盟生產商在歐盟銷售商品要為碳排放付費。該法案將于2023年10月份試運行，2026年正式起征。歐盟碳關稅將起到較強的示范作用，為保護本國鋼鐵產業，其他國家將加快建立、完善本國碳市場并向歐盟碳價逐步看齊。據測算，碳關稅將使我國鋼鐵行業出口成本增加4%～6%。今年2月份以來，歐盟碳價一度突破100歐元/噸關口，5月份的均價達到84歐元/噸（約合660元/噸），而我國碳價不到60元/噸。未來，隨著免費碳配額的減少，我國碳價將逐步走高。按歐盟碳價的一半（330元/噸）估算，我國碳排放不達標的長流程企業成本可能將增加約18%。
三是下游行業對產業鏈供應鏈協同降碳的需求日趨強烈。我國交通運輸業碳排放量約占全國的10%，而汽車碳排放量占其中的80%以上。汽車產業低碳轉型，不僅在于調整產業結構、發展新能源汽車，也需要全產業鏈的參與，實現從材料生產、車輛制造到消費者使用的全生命周期碳足跡管理。寶馬、奔馳、大眾等知名車企都相繼制訂了與供應商、經銷商協同減碳降碳的計劃。
隨著我國城鎮化進度放緩，未來人均粗鋼消費量將逐漸降低，按照日本人均粗鋼消費量500千克/人·年的水平測算，7億噸粗鋼產量即可滿足我國需求。這意味著超過3億噸的產能將被淘汰，低碳轉型升級慢的企業將面臨較大的退出風險。
流程降碳、工藝技術革新是關鍵
河鋼集團張宣科技120萬噸氫冶金示范工程現場。
經過多年來的探索，鋼鐵行業目前形成了低碳發展的幾大路徑：
一是節能降碳，主要是實施裝備節能改造，降低能源介質消耗，提升能源轉換和利用效率。過去的50年，我國鋼鐵行業噸鋼能耗降低約60%。
二是資源降碳，主要是優化高爐爐料結構，加大廢鋼用量，樹立全生命周期理念，發展綠色產品和循環經濟，降低資源消耗。
三是能源降碳，主要是布局新能源領域，實現能源結構調整，發展太陽能、風能等清潔能源，實施可再生能源替代。
四是流程降碳，主要是探索氫冶煉及CCUS（碳捕獲、利用與封存技術）等低碳冶金技術，布局電爐短流程工藝。
分別來看，節能降碳和資源降碳是當前最直接、最容易取得成效的路徑，但降碳效果有其極限。能源降碳方面，清潔能源總量相比整個行業需求，占比仍較小。要想實現深度脫碳甚至碳中和，實施流程降碳、推動工藝技術革新突破是關鍵。
當前，以高爐富氫冶煉和氣基豎爐兩大技術路線為代表的氫冶煉發展較快。其中，氣基豎爐采用無焦直接還原鐵，依據氫氣含量的不同，碳減排潛力可達50%～95%。諸如中國寶武、河鋼百萬噸級氫冶煉項目均已投入運行。不過，這項技術在全行業大規模推廣仍需時間，CCUS技術實現產業化仍存在困難。因此，發展電爐煉鋼是當前技術最成熟、應用最廣泛、降碳效果最顯著的措施。同時，大量使用廢鋼，還可以降低鐵礦石對外依存度，緩解戰略性資源“卡脖子”的問題。
成本等問題制約電爐鋼發展
2022年12月28日，四川省經濟和信息化廳網站發布了《開展電爐短流程煉鋼高質量發展引領工程的實施方案》（以下簡稱《方案》）。
國內長流程煉鋼噸鋼碳排放量在2噸左右，而電爐煉鋼噸鋼碳排放量僅為0.8噸。近年來，我國出臺了多項政策引導電爐鋼發展。《工業領域碳達峰實施方案》提出，到2025年，短流程煉鋼占比達到15%以上，到2030年達到20%以上。但從實際效果來看，2022年，我國電爐鋼產量僅占粗鋼總量的9.7%，相比全球28%、美國68%、歐盟40%、日韓兩國約30%的比例仍有較大差距。我國電爐鋼仍處于發展初期，缺乏發展動力。
究其原因，首先是成本競爭力不足。參考當期物料價格，電價按0.55元/千瓦時測算，全廢鋼電爐與轉爐煉鋼（廢鋼比30%）相比，工序成本高約230元/噸。企業沒有效益也就沒有了發展電爐鋼的內在動力。因此，現有電爐企業普遍熱裝鐵水（鐵水量30%～50%），縮短出鋼時間，降低電耗，以節約成本。這種高爐+電爐模式的碳排放量遠高于全廢鋼冶煉，與短流程煉鋼初衷相悖。
氫冶金也存在同樣的問題。根據中國電動汽車百人會氫能委員會所做的《碳中和目標下氫冶金減碳經濟性研究》顯示，生產1噸鐵需焦炭340千克，而氫氣要89千克（以日本鋼鐵協會數據估算）。按焦炭成本2000元/噸、噸鋼碳排放量1.25噸、焦爐煤氣提純后的氫氣成本15元/千克計算，當噸鐵成本為1335元、相應的碳稅為524元/噸時，氫氣直接還原和傳統高爐煉鐵成本才能持平；當碳稅為200元/噸、氫氣成本低于10.45元/千克時（預計到2030年），氫冶金才具有成本優勢。
其次是廢鋼供應量難以支撐電爐鋼發展。2022年，我國廢鋼資源產生量僅為2.6億噸。根據中國廢鋼鐵應用協會預測，2025年，我國廢鋼資源量將達到3億噸。按照當前10億噸粗鋼產量中電爐鋼占10%、轉爐廢鋼比30%測算，年消耗廢鋼約3億噸。因此，在成本沒有優勢的情況下，僅靠廢鋼資源量難以支撐電爐鋼大幅增長。
最后是自有礦消納仍需高爐流程。在高礦價背景下，自有礦比例較高的企業出于維護產業鏈安全、消化自有資源及經濟效益等角度的考慮，首選依然是高爐長流程工藝。
如果上述問題得不到解決，隨著鋼鐵行業降碳逐步進入深水區，各種矛盾將更加復雜，推進工藝升級的難度也將更大。
要盡快將鋼鐵行業納入全國碳市場
2023年6月30日，鋼鐵行業納入全國碳市場專項研究第二次工作會議在生態環境環境規劃院順利召開。
國家應研究出臺更加有針對性的措施來鼓勵、支持電爐煉鋼及氫冶金工藝發展，從思想上、根本上觸動鋼鐵企業進行工藝流程變革，實施“長改短”“氫代碳”。筆者認為，要加快引入碳交易，控制碳配額，通過碳價拉平傳統長流程冶煉和電爐鋼、氫冶煉的成本差距，算好經濟賬，激發企業內生動力，這或許是相對可行的路徑。
2021年7月16日，全國碳排放權交易市場正式啟動（僅納入發電行業2162家重點排放單位，覆蓋碳配額總量約45億噸）。截至2023年5月份，碳排放權交易市場碳排放配額累計成交量達到2.35億噸，累計成交額達到108億元。當前，我國碳交易市場仍存在活躍度不高、產品單一、交易價格偏低等問題，遠不及預期。據北京理工大學研究報告顯示，2022年，全國碳市場換手率為2%～3%，低于國內7個區域試點碳市場平均水平（約5%），更遠低于歐盟500%的換手率，且價格徘徊在50元/噸～60元/噸，遠低于當期歐盟近90歐元/噸的水平。
我國碳交易市場減排的激勵約束作用不強，需要進一步完善。
一是要完善碳排放交易機制，盡快將鋼鐵行業納入全國碳交易市場。激勵、引導鋼鐵企業加大減排降碳力度，推動低碳經濟發展。
二是要設定合理的碳排放配額。科學評估行業特點和發展需求，制訂符合實際的碳排放配額指標，營造“高排放高成本”的壓力，倒逼企業不斷提升能效、加大低碳技術研發和應用力度。
三是要逐步減少免費配額，讓配額成為稀缺資源，促進碳指標價值回歸。綜合考慮未來“綠氫”成本的降低，預計碳價提高到300元/噸以上時，電爐和氫冶金工藝可彌補與傳統長流程冶煉的成本差距。那時，企業從經濟利益出發，將主動尋求向低碳工藝轉型，自有礦比例高的企業可以選擇氫基豎爐路線，實施“以氫代碳”冶煉，其他企業可以兩條路徑綜合考慮。
四是要提供多種形式、更大額度的低碳轉型資金支持。據了解，歐盟為其鋼鐵企業提供了不少于20億歐元的支持資金。國家有關部門應加大扶持力度，為低碳轉型重點項目提供中央預算內投資、低息項目中長期貸款、中央財政貼息等資金支持，減輕企業壓力。
五是要加大對碳排放交易市場的監管和執法力度，確保市場公平、透明、有效運行。
從當前鋼鐵行業面臨的外部形勢來看，隨著歐盟碳關稅的落地實施，下游企業對鋼鐵產品碳足跡提出越來越嚴格的要求，我們要加快建設符合我國國情的碳排放交易機制，盡快將鋼鐵行業納入全國碳市場，科學制訂動態調整的碳配額分配方案，激發市場活力，提高碳價，減少低碳冶煉成本劣勢，激發企業內生動力，加強減排降碳技術攻關和應用，加快低碳轉型步伐。從長期來看，隨著我國廢鋼產量不斷增長及可再生能源發電技術的成熟，廢鋼、“綠電”和“綠氫”的價格將逐漸降低，加之低碳冶煉所帶來的減排效益，電爐短流程和氫冶煉將具有更強的競爭力。（費鵬）
