探寻钢铁“绿化”之路——访冶金工业规划研究院党委副书记、院长范铁军

文 | 中国能源报记者 王长尧

钢铁行业是我国国民经济的重要组成部分，为推动新型工业化进程做出了巨大贡献。但由于其能源消费结构以煤炭为主，钢铁行业面临能源转型压力比其他行业更大。目前中国钢铁工业购入能源中，电力消费不足10%，煤炭和焦炭占比高达90%以上。在电力消耗中，绿电（光伏、风电）预计比例不超过1%。

在大气污染形势依然严峻的当下，钢铁行业在“双碳”目标实现过程中有哪些规划？如何应对欧洲碳边境调节机制（CBAM）启动带来的挑战？钢铁行业绿色发展中还将遇到哪些困难？围绕上述上问题，《能源高质量发展》近日采访了冶金工业规划研究院党委副书记、院长范铁军。

钢铁行业的“双碳”目标与路径

在范铁军看来，钢铁低碳转型是一项复杂、庞大的系统工程，挑战巨大，任重道远。中国钢铁始终秉承绿色发展理念，以淘汰落后、节能降耗、超低排放、智能制造等方式积极行动，促进钢铁低碳转型。

中国钢铁工业协会发布的《中国钢铁工业“双碳”愿景及技术路线图》显示，我国钢铁行业要确保2030年前实现碳达峰，到2030年（近期），钢铁行业具备较2020年二氧化碳排放总量降低15%的资源条件和技术能力。到2040年（近中期），钢铁行业二氧化碳排放总量较2020年降低40%。到2050年（中远期），钢铁行业二氧化碳排放总量较2020年降低85%，通过产业链协同、更高性能钢铁产品升级应用等举措，可为下游行业和社会降碳约2.8亿吨，为实现碳中和夯实基础。到2060年（远期），钢铁行业二氧化碳排放总量较2020年降低95%，借助碳汇与社会力量，实现碳中和。

范铁军表示，钢铁行业实现“双碳”目标，根本的解决途径在于低碳技术进步，核心是技术创新、技术突破和技术推广。一是系统能效提升，通过深度节能技术应用与装备升级改造，实现能源精细化管控，余热余能应收尽收，做到全系统极致能效。二是资源循环利用，将钢铁生产流程产生的固、液、气等二次资源以及社会产生的废钢等二次资源，通过钢铁循环高效再利用，实现资源利用价值最大化。三是流程优化创新，立足现有工艺及装备，通过调整和优化原料结构、工艺结构和用能结构，创新钢铁制造工艺流程，提升流程效能。四是冶炼工艺突破，摆脱传统工艺流程和装备的束缚，寻求关键技术变革性创新。重大的冶炼工艺突破是钢铁行业近中期和中远期快速减碳的关键。五是产品迭代升级，基于钢铁产品全生命周期评价，通过开发更高性能的绿色钢铁产品，使钢铁材料具有更高强度、更高寿命、更高效能，减少钢铁材料用户需求量。六是捕集封存利用，将二氧化碳从钢铁制造排放源中分离，并经济高效封存、固化或资源化利用，是实现钢铁行业碳中和的重要保障。

事实上，“双碳”目标提出后，钢铁行业积极响应、迅速行动，其中以中国宝武、鞍钢集团、河钢集团、包钢集团、建龙集团、中信集团为代表的央企、先进国企及民营企业先后发布低碳宣言，公布了低碳发展行动路线，明确目标、主要降碳路径及技术方案。

“从总体发展目标来看，大多数企业将碳中和目标定在2050年，充分体现了中国钢铁企业应对气候变化的积极性。同时考虑到2050年碳中和目标的长期性，绝大多数钢铁企业均制定阶段性目标，例如，中国宝武设定‘2025年具备减碳30%工艺技术能力，2035年力争减碳30%’阶段性目标。从实施路径来看，在钢铁行业总体低碳转型发展路径指导下，各企业结合自身能源资源条件及发展特点，重点围绕企业自身降碳及社会协同降碳两方面推进。”范铁军说。

来自欧洲碳边境调节机制的挑战

欧盟碳边境调节机制（CBAM）已于2023年5月17日正式生效，CBAM将覆盖钢铁、水泥、铝、化肥和电力等行业，并扩展到氢气、特定条件下的间接排放、某些前体（如烧结矿）以及一些简单的下游产品，如螺钉、螺栓等简单钢铁制品，2023年10月1日起进入过渡期，进口商需要报送碳排放信息，2026年起开始正式征收“碳关税”。

范铁军认为，钢铁行业作为被纳入CBAM的行业，将面临一定挑战，但短期影响有限，长期影响会上升。

短期来看，CBAM实施后，我国钢铁企业将面临对欧盟钢铁出口成本上升、价格优势缩小、产品竞争力下降的挑战。按照目前CBAM规则进行初步估算，CBAM实施将导致我国钢铁行业出口成本增加4%—6%，大概每年需要向欧盟支付“碳关税”2亿—4亿美元，将削弱我国钢铁行业的成本优势。无论是从钢材产品的出口量，还是可能支付的“碳关税”额度来看，短期影响是可控的。

长远来看，随着欧盟深度减排政策的持续推进，欧盟免费配额的逐步退出，CBAM覆盖范围逐步扩大，将会导致中国钢铁产品需要承担更高的对欧出口成本，叠加其他发达国家可能也会设置类似CBAM的贸易壁垒，对我国钢铁工业产生的影响将更加广泛。

对于如何应对CBAM实施后对我国钢铁企业产生的影响，范铁军建议：一是积极推动绿色低碳发展。开展传统高炉转炉工艺节能减碳技术应用，推动极致能效；提高废钢使用量和电炉短流程炼钢占比；不断探索氢冶金、CCUS等创新低碳技术研发及示范推广应用。优化能源结构，加大太阳能、风能等清洁能源利用。

二是加强基础能力建设。钢铁企业应持续跟踪CBAM相关政策细节，做好数据报送的准备，降低风险。此外，应全面提升碳排放管理能力，结合国内及欧盟碳市场建设现状，从碳排放统计核算规则、碳配额分配方案、完善MRV体系、建立碳排放管理体系、加强碳市场培训等方面开展相关工作，全面摸清碳排放家底，为纳入全国碳市场及降低CBAM影响奠定基础。

三是提升应对贸易挑战的能力。钢铁企业应持续跟踪研究国外技术标准与规则的最新变化，逐步建立应对包括碳关税在内的绿色壁垒预警机制，同时提前做好CBAM碳排放报告编制。以绿色技术创新为核心，转变产品出口发展方式，优化贸易结构，提高产品低碳竞争力，扩大高附加值产品出口。

钢铁企业转型过程中的考量

成本问题一直是企业转型发展过程中绕不过去的话题，范铁军指出，钢铁企业是否会增加成本总体应从以下两方面考虑：

一是明确什么是向“绿钢”“低碳钢”转型发展。在全球低碳发展背景下，钢铁行业也正在向着大幅降低温室气体排放的转型，转型过程中针对钢铁产品的低碳属性出现了不同种类的术语描述，包括低碳钢、绿色钢材、零碳钢、净零碳钢、碳中和钢、零化石燃料钢等。尽管国际、国内尚没有形成统一的针对低碳排放钢的定义及标准，但泛指采用先进技术和实践经验生产，低于一定碳排放水平以下钢铁产品的总体原则已达成共识。在此背景下，汽车、家电、建筑等行业已经纷纷提出了明确的低碳产品供给和钢材降碳的要求。例如，宝马集团提出目标到2030年单车全生命周期碳排放量较2019年降低至少40%。

二是向“绿钢”“低碳钢”转型发展钢铁企业需要做哪些工作。尽管钢铁企业在持续推动绿色低碳转型工作，但基于“绿钢、低碳钢”转型发展要求仍需做出更大的转型努力。

范铁军表示，现阶段，国内以中国宝武、河钢集团为代表的龙头企业已经开展积极行动以应对下游行业供应链减碳的需求。

2022年8月，河钢集团与宝马集团联合打造绿色低碳汽车用钢供应链。承诺从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，“低碳钢”的生产过程将少产生10%—30%的二氧化碳。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。“绿钢”主要基于绿电和电炉等工艺，生产过程将逐步实现减少二氧化碳排放量95%。

2022年11月，北京奔驰与宝钢股份签署合作备忘录。承诺将在2023年逐步提供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，车辆用钢的碳排放强度将逐步降低50%—80%，随后还将提供减碳95%的“绿钢”。

可以看到，钢铁企业在推动低碳钢产品生产过程中，将采取氢冶金、绿电绿氢技术等诸多前沿低碳技术的集成应用，这将面临巨大资金投入。同时，废钢、绿氢成本高，生产低碳钢产品的实际制造成本也远高于常规钢铁产品。

值得注意的是，虽然我国氢能产业布局加速，但氢能要想在钢铁行业低碳化发展过程中发挥更大作用还需克服很多困难。这其中包括：

一是氢冶金需要高品位铁矿资源保障。氢基竖炉直接还原铁+电炉工艺流程需要使用高品位球团矿（TFe含量要达到67%），以保证产品质量，降低电炉冶炼电耗、石灰等资源消耗。高品位铁矿石资源相对缺乏制约氢基直接还原技术大规模推广。

二是绿氢资源少、利用成本高。现阶段我国工业化氢冶金示范项目主要以焦炉煤气作为氢来源，纯绿氢冶金还处于试验研究阶段。目前绿氢资源少，主要分布在新疆、宁夏、内蒙古等可再生能源丰富地区，而且，现有可再生能源制氢工艺的成本约是工业副产氢的2—3倍。

三是氢冶金技术难度大，原创技术少。氢基直接还原炼铁技术研发难度大，目前在反应器国产化、提高耐氢蚀性、完善热平衡等关键问题还需要突破。同时，氢冶金的发展要与制氢、储氢技术发展协同推进，目前氢的大规模、低成本制备技术还需突破，可再生能源制绿氢与冶金流程耦合难度大。

“氢能在钢铁行业应用场景主要包括氢冶金、氢能交通和轧钢等生产工序，其中，氢冶金是钢铁行业实现碳中和目标的重要途径，未来具有较大的发展前景。但氢冶金目前仍处于起步阶段，在实质性研发与应用方面仍面临巨大挑战。”范铁军强调。

来源：全国能源信息平台