加速首批突破性近零碳钢铁投资与部署——中国篇

加投速资首与批部突署破——性近中零国碳篇钢铁 2024.11 关于落基山研究所（RMI） 落基山研究所(RockyMountainInstitute,RMI)是一家于1982年创立的专业、独立、以市场为导向的智库，与政府部门、企业、科研机构及创业者协作，推动全球能源变革，以创造清洁、安全、繁荣的低碳未来。落基山研究所着重借助经济可行的市场化手段，加速能效提升，推动可再生能源取代化石燃料的能源结构转变。落基山研究所在北京、美国科罗拉多州巴索尔特和博尔德、纽约市及华盛顿特区和尼日利亚设有办事处。 作者与鸣谢 作者 李抒苡李婷薛雨军闫榕 联系方式 李抒苡，sli@rmi.org 引用建议 李抒苡，薛雨军，闫榕等，加速首批突破性近零碳钢铁投资与部署——中国篇，2024，https://rmi.org.cn/insights/unlocking-the-first-wave-of-breakthrough-steel-investments-in-china/ RMI重视合作，旨在通过分享知识和见解来加速能源转型。因此，我们允许感兴趣的各方通过知识共享CCBYSA4.0许可参考、分享和引用我们的工作。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ 除特别注明，本报告中所有图片均来自iStock。 鸣谢 感谢落基山研究所的ChathuGamage、LachlanWright、RachelWilmoth、KaitlynRamirez和刘希元在报告撰写过程中给予的宝贵建议。 本报告作者特别感谢鞍钢集团钢铁研究院环境与资源研究所的马光宇、宝山钢铁股份有限公司的王明月和孟想等专家为报告撰写提供的洞见与建议。 本报告所述内容不代表以上专家和所在机构的观点。 目录 前言5第一章碳中和目标下中国钢铁行业的转型方向与关键问题6 1.1.中国钢铁行业的转型方向6 1.2.低碳冶金项目现状7 1.3.关键问题：实现首批近零碳钢铁的突破9 第二章近零碳钢铁生产技术路线的经济性和转型成本10 2.1.各类钢铁生产技术路线的碳强度和经济性10 2.2.从技术路线到转型路径：项目投资与部署的实际考量14 2.3.转型成本：以近零碳为目标的项目投入测算15 第三章高转型成本挑战下的综合解决方案17 3.1.多方合力的综合解决方案：政策、需求侧与金融的角色17 3.2.我国先行实践与趋势18 3.3.与各转型路径匹配的综合解决方案：量化的情景分析20 第四章行动建议24参考文献26 前言 钢铁行业是能源密集型的高排放行业，2020年，全球钢铁行业直接碳排放量达到26亿吨，占全球碳排放总量的 约7%；1我国钢铁行业排放量为18.1亿吨，占全国碳排放总量的约16%。2,3同时，钢铁行业属于重要的原材料行业，是经济社会稳步发展的支柱行业之一。钢铁行业的低碳、零碳转型既对实现气候目标至关重要，也将为自身及相关产业的高质量发展带来机遇。 从我国国内情况看，在行业层面，中国钢铁工业协会于2022年8月发布了《钢铁行业碳中和愿景及技术路线图》， 并已经更新到第二版。4该路线图规划了从当前到“碳达峰”、“碳中和”各个阶段的关键技术，从技术角度为行业转型的指出了方向。在企业层面，国有和民营企业均积极制定碳目标和减排路线图，成为行业转型的重要力量。 项目层面，中国宝武钢铁集团有限公司（宝武）、河钢集团有限公司（河钢）等企业已规划、投产了氢冶金等低碳、近零碳项目，已经具备能够生产出符合标准产品的能力。 技术的持续进步和普及为生产近零碳钢铁i提供了可能性，但成本较高依然是阻碍项目落地以及规模化的主要挑战。目前，已有氢冶金等项目的投资大多依靠企业自有资金，这些企业率先投产和运营低碳、近零碳项目，起到了先行示范的作用，但随着项目的推进，经济性挑战将被放大，成本竞争力将不断接受市场的验证。当项目的中长期经济表现存在不确定性时，更多企业可能对资本密集型的近零碳项目保持观望态度，项目的可持续性以及规模化将受到影响，其能为行业转型带来的积极贡献也可能不如预期。 另一方面，钢铁行业向低碳、近零碳的转型具有紧迫性。据测算，要将温升幅度控制在1.5摄氏度以内，到2030年， 全球近零碳钢铁产能需达到约1.9亿吨，但是当前，包括规划产能在内的总产能仅为约6000万吨。5从时间节点看，我国相当一部分的高炉、转炉即将投用满20年的第一轮使用周期，如果近零碳钢铁项目的部署速度不够快，则相 关资金会被投入到高炉、转炉的设备大修，延长其使用期，意味着将锁定长达十年以上的更多碳排放。如在设备维修投资完成之后再部署近零碳项目，一方面会加剧资金短缺，另一方面有可能导致重资产的高炉、转炉设备的提前退役，造成资源浪费。 因此，要加速近零碳钢铁项目的部署，有必要从应对经济性挑战的角度积极寻求解决方案。在实践中，项目层面的经济性评估具有重要参考意义。各种低碳、近零碳生产技术路线的发展是动态的，例如，近零碳是项目的远期目标，但短中期可考虑合理应用过渡性技术，这意味着同一项目在不同阶段采用的技术方案与路径可能有所变化。此外，技术本身的可行性也是一个逐步提升的过程，成本经济性呈现渐进的改善。因此，经济性评估不应拘泥于单一技术路线的静态假设，而应充分考虑技术迭代下的动态转型路径。鉴此，本研究将不同的钢铁生产技术路线在时间维度上进行组合，形成从较高碳技术路线到较低碳路线、最后到近零碳路线的技术组合，将其作为“转型路径”。在各种钢铁生产技术路线下吨钢成本的基础上，评估整体转型路径的成本。 本报告基于项目级的经济性评估模型，对重点技术路线和代表转型路径的经济性指标进行了量化分析。通过评估项目的净现值、回报周期等，为最终投资决策的确定提供参考。同时，研究也深入分析了政策、需求侧、金融等多相关方对钢铁行业转型的支持方式，量化各类支持对解决经济性挑战的贡献，以帮助形成综合解决方案，提升项目的盈利潜能和可持续运营能力。这些支持方式包括但不限于提供绿氢相关补贴和引入碳价等政策手段，以及买家支付绿色溢价、达成远期承购协议、金融机构提供优惠利率等市场手段等。报告并提出了六项行动建议，以期动员更多相关方，共同构建有利条件，形成有助于加速近零碳钢铁项目部署的生态系统。 i近中后零期碳，钢绿铁电指得符到合全中面国应钢用铁，工间业接协排会放《大低幅碳下排降放至钢近评零价，方吨法钢》排的放A低级于碳A效级等碳级效的阈钢值铁。。对于近零碳钢铁项目，在项目生产的 第一章碳方向中与和关目键标问下题中国钢铁行业的转型 11中国钢铁行业的转型方向 中国是最大的钢铁生产国和消费国，粗钢产量占全球一半以上，钢铁行业的直接碳排放占全国总排放量的14%，此外另有相当比例的电力消费产生的碳排放来自钢铁行业用电。因此，中国钢铁行业的转型对全球气候目标以及 中国双碳目标的实现都举足轻重。6相较于其他国家，中国的钢铁生产更依赖煤炭的使用，且短流程占比偏低。由于中国“富煤、缺油、少气”的能源结构特点，煤炭在中国钢铁行业的能源使用占比中达到76%，而在欧洲和美 国，该比例仅为44%和24%。7欧洲和美国钢铁生产中的能源使用虽也以化石能源为主，但天然气占据相当大的比重。此外，中国钢铁生产中的短流程占比不足10%，低于国际水平，这是由于中国的工业化、城镇化进程启动 较晚，所使用的钢材尚未进入大规模报废阶段，废钢积蓄量暂时不足、价格偏高；8加上电力价格的影响，短流程炼钢经济性有限。 煤炭占比偏高、短流程占比偏低的特点一方面为中国钢铁行业转型带来成本上的突出挑战，另一方面也意味着巨大的减排潜力。例如，随着工业和城市基础设施建设逐步进入更新换代阶段，机械设备和建筑的报废会带来废钢资源量的大量提高，如果辅以回收体系的完善，短流程将有大幅发展潜力。从时间节点看，我国相当一部分的高炉、转炉即将投用满20年的第一轮使用周期，如果近零碳钢铁项目的部署速度不够快，则相关资金会被投入到高炉、 转炉的设备大修，延长其使用期，意味着将锁定长达十年以上的更多碳排放。9因此，在关注和规划钢铁行业的转型路径以及近零碳生产投资时，需要结合中国钢铁行业的自身特点，采取合适的节奏，在抓住投资周期带来的机遇、积极果断地推动产能更新换代的同时，也兼顾减碳和钢铁企业的经济效益，尽可能避免资产搁浅的风险。 目前，我国钢铁行业实现碳减排的技术路线已基本明晰，关键技术和手段包括规模化利用废钢和清洁氢冶金等初级钢的低碳生产，且关键政策支持和领先企业行动正在全面推进中。到2050年，随着废钢回收率的提高，再生钢产量占比将有望从目前的10%增长到60%，而随着清洁氢、碳捕集与封存（CCS）等减排技术成本的不断下降，近零碳初级钢的生产有望达到近2.4亿吨。10 图表1中国钢铁生产流程展望 粗钢产量（亿吨/年）年碳排放（亿吨CO2/年） 1224 1020 826 612 48 24 020202030204020500 短流程-电炉初级钢-氢气初级钢-CCS高炉及其他长流程碳排放 12低碳冶金项目现状 在“1+N”政策体系的指引下，《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》等政策有力推动了钢铁行业的降碳进程，同时循环经济、碳市场、氢能发展、低碳采购和绿色金融等跨行业的支持性政策也在不断塑造和加强钢铁行业转型降碳的有利条件。在政策的全面推动和支持下，多个钢铁企业发布碳达峰、碳中和行动目标和计划（图表2），已有碳达峰、碳中和计划的钢铁企业产量占到全国总量的约38%；在项目层面，氢冶金等低碳、近零碳钢铁项目也不断涌现（图表3），目前已公开的在计划或运行中的总产能已达900万吨以上。 图表2中国钢铁企业碳达峰、碳中和计划 公司 粗钢产量* 碳达峰 碳中和 基准年 2025 2030其他时间线 2030–2050 2050-2060 130.8 2023 2050 2020 形成减技碳术3能0力%工艺 20放3总5年量碳降强低度30及%排 55.9 2025 2050 碳达峰 较20峰3值5年降碳低排30放%总，量吨钢碳3排0%放强以度上降低 41.3 2022 2050 碳达峰 较碳排1放0峰%值降低 较碳排3放0峰%值降低 37 2025 2060 碳20达20峰& 较20峰3值3年下碳降排20放%总，量碳排放强下度降较252%020年 33.6 2025 22005600- 碳20达20峰& 部分60产%品的具能备力减碳 低钢与碳二20产氧2品化0年专碳相线排比具放降强低吨度30%的能力 碳排放强度较2020 2放03总5量年较二峰氧值化降碳低排30% 19.5 2030 2050 2020 碳排年放下强降度较5%2020 年排降放低强2度0降%；低具3备0%碳的资源能条力件和技术 15.2 2023 2050 碳达峰 具备艺减技碳术3能0%力的工 20峰42值年降碳低排5放0%量较 14.5 2028 22005600- 碳达峰 较20峰35值年有碳较排大放下总降量，20近40一年步碳大排幅放下总降量 14.2 2030 2060 碳达峰 2较0达35峰年年碳下排降放2强0%度 峰20值60降年低碳8排0%放，量使较用抵消实现碳中和 12.6 n/a 2050 2018 较基准年减碳7% 较基准年减碳25% 9 2030 2060 碳达峰 整量体占消比纳达新到能3源3.用2%电 502%04的0“年绿全电网”达；到碳排放总低量较30达%峰期降 较20达50峰年期碳降排低放6总6%量；全网达7绿0%电~95%的 *百万吨每年,2023 数据来源：公司官网，公司年报，Worldsteel 图表3中国氢冶金项目概览 公司 省 市 氢冶金类型 项目 运营时间 绿氢规划 1 广东 湛江 氢直原接铁还 100万还吨原/年示氢范基工竖程炉直接 2023 一期副气、产天氢然、气焦炉煤二期绿氢 2 河北 张家口 氢直原接铁还 120万吨规范模工的程氢冶金示 2022 一期二焦期炉绿煤氢气 3 辽宁 鲅鱼圈 氢直原接铁还 万吨级流化