钢铁行业深度研究之“双碳”篇：减量提质，推动绿色低碳转型发展

2022年12月15日 钢铁行业深度研究之“双碳”篇—— 减量提质，推动绿色低碳转型发展 ■钢铁行业减碳势在必行，减碳途径主要为节能降排、压减产量和技术升级。从国家到行业再到企业，均在积极制定“双碳”时间线。国家目标是在2030年前实现碳达峰，而行业和企业均提出在2025年前实现碳达峰。从目前以高炉-转炉为主要冶炼技术的情况来看，减碳途径主要有三：一是完成超低排放改造，降低吨钢综合能耗，但进一步下降的空间有限；二是减少粗钢产量，直接减少高炉碳排放；三是提升钢铁冶炼技术，改善产量结构，实现低碳冶金或零碳冶金。 ■节能降排是当前行业减碳的重要抓手，但进一步下降的空间有限。节能降排包括完成超低排放改造和节能降耗两大方面。其中完成超低排放改造为基本要求，政策要求，到2025年，全行业80%的粗钢产能要完成超低排放改造。完成超低排放改造后，节能降耗将成为企业主要减碳任务，包括绿色技术改造、能源管理数字化智能化改造等。但吨钢综合能耗进一步下降的空间有限，到2025年，政策要求吨钢能耗目标仅为降低2%以上。 ■压减产量是实现碳达峰的重要手段，对行业实现“碳达峰”意义重大，未来钢铁产量将逐渐下降。行业节能降排的空间有限，而技术提升无法在短期内迅速完成，压减产量将成为短期内行业减碳最为重要的措施。在产能产量双控的政策导向下，2020年或将是未来一段时间钢铁产能和产量的最高点，未来粗钢产量将逐渐从高点回落。假设吨排放量与2020年相同，减产目标下，行业或已于2020年实现“碳达峰”。这也从侧面论证，减产对于行业实现“碳达峰”意义重大。 ■冶金技术发展将从实现低碳逐渐转为实现零碳排放，整体呈现出从高炉到电炉，从焦炭到氢气的升级趋势。当前钢铁冶炼以高炉-转炉长流程为主，当前高炉减碳主要通过喷吹煤气来实现，但实际减碳效果有限。短期内富氢碳循环将成为高炉减碳的主要路径，也是国内钢厂减少碳排放最可行的方案。但受制于氢气利用率的限制，富氢碳循环减排能力有限，无法满足中长期减碳要求。减碳目标下，在废钢供给充足后，中长期废钢-电炉短流程量炼钢占比将大幅提升。未来在“零碳”冶炼的要求下，CCUS和全氢直接还原或将成为主流的冶炼技术。 ■压减产量目标下，行业迈入高质量发展阶段，绿色低碳转型成为行业发展主旋律。“双碳”目标下，行业逐渐从高增长转移到高质量的发展轨道上。在高质量发展目标下，行业发展短期内将集中于节能降耗及降本提质增效，项目建设将以设备改造升级、环保和优特钢为主；中长期则推动冶炼技术升级，在政策支持和废钢供应增加后电炉炼钢量占比将进一步提升。从行业竞争格局来看，随着企业加快兼并重组，产业集中度将进一步提升。龙头企业在成本和工艺创新上的优势能够巩固其竞争优势，行业“强者恒强”或将延续。 ■风险分析。需关注下游需求不及预期、产能产量双控不及预期的风险、钢材价格大幅下跌的风险以及原材料价格快速上涨的风险。（本段有删减，招商银行各部如需报告原文，请参照文末联系方式联系研究院） 颜琰行业研究员 招商银行研究院 ：0755-25310445 ：freyayan@cmbchina.com 冯松授信审批岗 总行授信执行部 ：0755-83280974 ：fengsong125@cmbchina.com 王娜战略客户经理总行战略客户部 ：0755-88026704 ：wangna88@cmbchina.com 相关研究报告 《钢铁行业深度研究之基本篇— —供需结构调整，迈入高质量发 展新篇章》 目录 1.钢铁“双碳”：减碳势在必行1 1.1减碳目标：2030年前实现碳达峰1 1.2减碳途径：节能降排、压减产量、技术升级2 2.节能降排：当前减碳重要措施，吨钢综合能耗进一步下降空间有限4 3.压减产量：实现碳达峰重要手段，粗钢产量逐渐回落7 4.技术升级：碳中和达成主要途径，完成从高炉到电炉，从焦炭到氢气转换9 4.1短期：高炉减碳下，2035年前富氢碳循环或为主路径，已完成三期实验10 4.2中长期：废钢供给充足后，短流程占比提升，大幅降低碳排放11 4.3未来：“零碳”冶炼，CCUS和全氢直接还原或成主流，当前均处于初步实验阶段12 5.行业趋势：迈入高质量发展，绿色低碳转型为主旋律15 5.1竞争格局：产业集中度提升，成本及工艺创新优势助力强者恒强16 5.2短期：集中节能降耗及降本提质增效，推动设备改造、环保及特优钢项目建设19 5.3中长期：关注冶炼技术升级，电炉炼钢建设加快22 6.风险分析24 图目录 图1：全球主要经济体二氧化碳排放量1 图2：我国碳排放量：分部门1 图3：钢铁企业“双碳”路线图2 图4：我国碳强度高于全球平均水平3 图5：粗钢产量及二氧化碳排放量4 图6：吨钢能耗下降速度逐年减弱7 图7：“双碳”目标下国内粗钢产量预测8 图8：减产要求下国内粗钢产量及行业碳排放量预测8 图9：钢铁行业冶金工艺发展路径9 图10：中国宝武碳中和冶金技术路线图11 图11：CCUS技术13 图12：熔融还原-COREX法14 图13：直接还原-Midrex法14 图14：HYBRIT与高炉-转炉工艺对比15 图15：全球企业粗钢产量16 图16：国内企业粗钢产量16 图17：钢铁产业集中度进一步提升18 图18：龙头企业吨钢成本低于行业平均19 图19：龙头钢企研发费用占营业收入比例19 图20：钢铁行业固定资产投资及同比20 图21：钢铁行业固定资产投资及利润同比20 图22：钢铁业务仍然是钢企的主要收入项20 图23：2022年上半年钢企亏损数量增加20 图24：我国特钢占比低于发达国家22 图25：日本特钢占比在产量达峰后提升22 图26：电炉炼钢占比进一步提升23 表目录 表1钢铁企业超低排放指标限制（毫克/立方米）5 表2黑色金属冶炼和压延加工业吨钢能耗标杆水平（千克标准煤/吨）6 表3主要炼钢工艺生产每吨粗钢CO2排放强度12 表4钢铁行业主要兼并重组事件17 表5国内龙头企业降本提质增效具体措施21 1.钢铁“双碳”：减碳势在必行 1.1减碳目标：2030年前实现碳达峰 我国是全球最为主要的二氧化碳排放国家，2021年碳排放量占到了全球的31%（图1）。从产生碳排放的行业来看，电力和黑色金属冶炼及压延是最为主要的排放行业，2019年碳排放量占比分别为47%和19%（图2）。由此可见，要实现“2030年碳达峰”、“2060年碳中和”的远景目标，钢铁行业减碳势在必行。 图1：全球主要经济体二氧化碳排放量图2：我国碳排放量：分部门 资料来源：Wind，招商银行研究院资料来源：Wind，招商银行研究院 “碳达峰”、“碳中和”是钢铁行业高质量发展的硬约束，从国家到行业再到企业，均积极制定碳减排行动方案和低碳发展技术路线图，明确“双碳”时间线。 国家目标：2030年前实现碳达峰。2021年国务院制定《2030年前碳达峰行动方案》，明确提出要推动钢铁行业碳达峰。《三部委关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》（后称《指导意见》）明确提出，要确保钢铁行业2030年前碳达峰。目前由国家发改委、工信部等部门牵头编制的《钢铁行业 碳达峰实施方案》已基本完成，将在2022年适时发布。 行业目标：2025年前实现碳达峰。2021年4月，钢铁工业协会发布《落实减产量要求，推进钢铁行业低碳绿色发展》的倡议书，提出“力争‘十四五’提前实现钢铁行业碳达峰”的行业目标。此外，钢铁工业协会还提出，力争到2030年，碳排放量较峰值降低30%。 企业目标：2025年前实现碳达峰。中国宝武、鞍钢集团、河钢集团、包钢集团等率先提出了碳达峰、碳中和的时间表和路线图，积极引领钢铁行业低碳 发展（图3）。企业中河钢集团提出的碳达峰时间最早，即2022年实现碳达峰目标。其他企业均提出在2025年前实现碳达峰，2050年实现碳中和。 图3：钢铁企业“双碳”路线图 资料来源：各公司官网，招商银行研究院 1.2减碳途径：节能降排、压减产量、技术升级 如何实现减碳？从目前粗钢产量以高炉-转炉为主的情况来看，减碳主要途径有三：一是完成超低排放改造，降低吨钢综合能耗；二是减少粗钢产量，直接减少总碳排放量；三是提升钢铁冶金技术，改善产量结构，从而实现低碳冶金或零碳冶金。 节能降排是当前行业减碳重要途径之一。我国虽然能源效率要高于世界平均，但碳强度（CarbonIntensity）1却高于其他国家（图4）。这是因为碳排放取决于原材料的质量、燃料构成和工艺改造。我国钢厂主要使用国内低品质的煤炭作为原料，工艺上又以高炉-转炉为主，其碳排放量要明显高于电炉。此外，由于国内发电以火电为主，国内电网碳排放高于世界平均。钢铁行业能源消耗来自于煤炭，能源消费总量与碳排放量直接相关，减碳需降低吨钢能耗。在过去15年间，钢铁企业的吨钢综合能耗从2005年的694千克标准煤下降到 2020年的545千克标准煤，下降幅度约为21%。除节能降耗外，实现超低排放也是行业减碳的重要途径。“双碳”目标下，行业对于企业环保要求加强，完成超低排放改造仍然是“十四五”期间钢铁企业的主要任务之一。 1单位GDP的二氧化碳排放量 图4：我国碳强度高于全球平均水平 资料来源：Bloomberg，招商银行研究院 降低粗钢产量是钢铁行业实现碳达峰的重要措施。在目前以高炉冶炼为主的产量结构下，碳排放主要来源为煤炭，钢铁产量是决定行业二氧化碳排放量最直接的因素。因此，钢铁行业“碳达峰”的前提之一就是“产量达峰”。中国钢铁工业协会副会长表示，在吨钢减排强度降幅有限的背景下，产量控制是推动中国钢铁行业实现碳达峰，落实双碳目标的重要措施。未来需求增长动能趋弱，降低产量成为了既满足“碳达峰”要求又可平衡产业结构的有效途径。2021年，国家发改委等四部门联合印发《关于做好2021年压减粗钢产量工作的通知》，在控制产能的基础上首次提出压减粗钢产量的目标，全国粗钢产量同比减少3200万吨左右。根据工业钢铁协会的数据，减产直接降低了约5900万吨左右的CO2排放量。2022年发改委将继续开展粗钢产量压减工作，促进钢铁行业高质量发展。 图5：粗钢产量及二氧化碳排放量 资料来源：招商银行研究院 实现“零碳”目标还需倚靠钢铁冶金工艺的改进和提升。从长期来看，减产和节能降排的空间有限，实现“零碳”远期目标还需倚靠冶金工艺的改进和提升。钢铁冶金工艺路线多样，发展电炉炼钢，加快推进氢冶金等零碳或低碳技术研发，是当前全球钢铁行业减碳的主要路线。《指导意见》提出，要有序发展电炉炼钢，鼓励有条件的高炉-转炉长流程企业就地改造转型发展电炉短流程炼钢，推进废钢回收、拆解、加工、分类、配送一体化发展。2025年钢铁工业利用废钢资源量要达到3亿吨以上。此外，还需加快制定氢冶金行动方案，推进低碳冶炼技术研发应用，全面推动钢铁行业超低排放改造。 2.节能降排：当前减碳重要措施，吨钢综合能耗进一步下降空间有限 完成超低排放改造是近年行业推进“双碳”工作的重要抓手。2019年，生态环境部、发改委等5部门联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，在京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等大气污染防治重点区域率先推进超低排放改造。超低排放是指对所有生产环节实施升级改造，大气污染物有有组织排放、无组织排放以及运输过程满足指标限制要求（表1），对符合超低排放条件的企业，可相应获得税收优惠、奖励和信贷融资支持，且不受到差别化电价政策和停产限产影响。根据中国钢铁协会的数据，截至2022 年8月25日，全国已有1.72亿吨钢铁产能完成全过程超低排放改造并通过钢 协的评估检测公示，完成主体改造工程的钢铁产能将近4亿吨，全国钢铁企业 超低排放改造累计投资已超过1500亿元。“十四五”期间，钢铁行业超低排放改造仍然是国家重大工程项目之一。生态环境部表示，持续推进行业超低排 放改造是目前推进“双碳”工作的重要抓手，是提升钢铁行业整体绿色低碳发展水平，处理好发展与减排关系的重要措施。根据中钢协的统计，2025年前行业还要完成4亿吨钢铁产能改造工