核心观点与关键数据
中国钢铁行业脱碳对实现2060年碳中和目标至关重要，其中以绿色氢气为基础的直接还原铁（H2-DRI）结合电弧炉（EAF）技术（H2-DRI-EAF）是关键路径，但目前面临成本高昂、市场接受度低的问题。
技术经济模型分析
- 区域差异：采用H2-DRI-EAF工艺生产绿色钢铁的平准化成本（LCOS）在各省存在差异，每吨约530至630美元，辽宁最低（约506美元/吨），高于高炉-转炉（BF-BOF）重衬改造方案（约460美元/吨）14%至35%。北方省份因太阳能资源丰富，绿氢平准化成本（LCOH）较低。
- 主要产钢省份可行性：辽宁（LCOS最低）、江苏、河北、山东具有较好的经济可行性，可通过与邻近省份整合可再生能源实现高效生产；四川、云南、吉林、黑龙江等太阳能/风能资源优越地区适合绿地H2-DRI-EAF项目或作为氢气生产基地。
资本支出（CAPEX）驱动因素
- 可再生能源：占CAPEX近60%（太阳能占32%，风能占26%），中国本土制造能力显著降低成本。
- 炼钢设备：DRI竖炉反应器成本受制于技术垄断，电弧炉技术成熟且具规模效应，但高端钢种生产需更先进技术。
- 氢气生产系统：占CAPEX约6%，中国国产碱性电解槽价格低至271美元/千瓦，优势明显。
技术进步对成本的影响
- 学习曲线：风力发电、太阳能光伏、碱性电解槽、氢气储存和锂离子电池等技术成本随应用规模扩大而下降，电池和氢气储存成本下降趋势最显著。
- 加速创新情境：学习率提升50%可显著降低CAPEX，电池成本下降对系统影响最大。
电网脱碳的重要性
- 电网排放因子：当前电网电力占H2-DRI-EAF系统二氧化碳总排放的85%以上，限制每吨钢0.4吨CO2排放门槛迫使投资自建可再生能源和储能。
- 脱碳效益：电网排放因子减半可降低LCOS每吨7至18美元，但完全脱碳带来的成本节约有限，因场址可再生能源已具成本优势。
- 政策支持：中国推动绿色电力消费配额（钢铁行业2026年前占比26.2%-70%），强制性清洁电力转型政策增强H2-DRI-EAF商业可行性。
补贴机制的作用
- 补贴类型：资本支出补贴、电价补贴、减碳税收抵免、优惠融资均能有效降低LCOS。
- 成本效益：资本支出补贴效率最高（降低1美元LCOS，每千吨年产能补贴成本约300美元），优惠融资效率最低（约1,700美元）。
- 实现10%绿色溢价：以辽宁为例，可通过10%资本支出补贴、45%电价补贴、每吨二氧化碳减排补贴10美元、1%优惠贷款利率实现。
研究结论
- 成本竞争力突破：通过技术进步（尤其是可再生能源、电解槽和储能成本下降）、电网脱碳（降低电价和碳排放）以及精准设计的政策支持（特别是资本支出补贴和碳基激励），H2-DRI-EAF技术成本差距有望显著缩小。
- 政策建议：将电力脱碳目标与行业清洁能源使用要求相结合，完善市场机制（如绿电证书、分层电价），推动绿色钢铁加速落地。
- 战略组合：创新、基础设施建设与激励措施的战略性组合是实现绿色钢铁规模化、经济化的关键。
