惠譽評級近日發(fā)布的報告《煉鋼脫碳戰(zhàn)略》指出，全球煉鋼工藝的脫碳戰(zhàn)略將為鋼鐵行業(yè)帶來長期利益，但風險也與之相隨。目前全球大多數鋼鐵生產商的目標是生產低碳鋼材，此舉將有利于這些公司的長期競爭力。不過，由于技術、監(jiān)管框架和資金的不確定性，脫碳戰(zhàn)略可能會出現執(zhí)行風險。
煉鋼工藝碳排放對比
鋼鐵行業(yè)二氧化碳排放量約占全球排放總量的7%。鋼鐵生產屬高度碳密集型，因為采用冶金煤還原鐵礦石，并且大部分生產設施所用電力來自燃煤發(fā)電。
鋼材是完全可回收材料，但由于廢鋼供應有限，難以充分滿足鋼鐵生產的需求，加之廢鋼的雜質含量高，會對初級煉鋼工序產生不良影響。
目前鋼材采用兩條主要工藝路線生產，最常用的是高爐-轉爐（BF-BOF）長流程工藝，利用鐵水煉鋼，并使用冶金煤作為還原劑。高爐-轉爐工藝噸鋼二氧化碳排放量平均為1.8-2.8噸。另外一條路線是電爐短流程工藝，利用廢鋼或直接還原鐵（DRI）煉鋼，噸鋼二氧化碳排放量為0.2-1.5噸，電爐工藝更容易實現脫碳。在全球范圍內，上述兩大工藝流程的噸鋼二氧化碳排放量平均為1.85噸。
煉鋼工藝的區(qū)域性差別
目前，高爐-轉爐長流程占全球粗鋼總產量的70%左右，其余30%主要通過電爐生產。
在歐洲（不包括土耳其），電爐與轉爐鋼的產量比例相對均衡。不過，土耳其轉爐鋼產量只占到三分之一。當前歐盟鋼鐵企業(yè)正計劃向DRI-電爐工藝路線轉型，取代現有的高爐-轉爐工藝。
在北美，由于廢鋼和能源資源儲備豐富，電爐短流程工藝一直占據主導地位。從長遠來看，鋼鐵企業(yè)的投資計劃將進一步提高DRI-電爐工藝的比重。
長期以來，中國嚴重依賴高爐-轉爐長流程工藝，在過去15年里，已經新增了5億噸以上的產能。預計中國鋼鐵生產商的排放量將在2025年達到峰值，隨即下降。在印度，長流程工藝占粗鋼總產量的一半左右，設備平均使用期不足20年。目前，中印兩國已經相繼提出了碳中和目標，其中，中國承諾到2060年前實現碳中和，印度承諾到2070年實現碳中和。由此可見，亞洲地區(qū)向碳中和煉鋼轉型可能需要更長時間，這主要歸因于新增電爐產能有限、對煤炭的高度依賴以及廢鋼利用率的限制。
煉鋼脫碳路徑
要想真正實現碳中和煉鋼，需要在技術上進行重大變革。目前有兩大主要脫碳路徑：一是更多地使用DRI-電爐工藝，二是采用碳捕集和封存（CCS）技術，見圖1。
電爐煉鋼的二氧化碳排放量在很大程度上取決于為爐體供電的電源和煉鋼過程使用的還原劑。無化石的電爐將取決于可再生能源，如果可行，將大力采用氫氣進行還原。
采用聯合國負責任投資原則（UNPRI）的預測政策情景作為氣候的基線情景，對不同工藝路線進行評分。假定傳統高爐-轉爐工藝將被氫氣還原DRI-電爐工藝所取代，這一全新的工藝路線將會在2030年后緩慢擴張，同時帶有CCS的高爐-轉爐工藝也將受到一定程度的限制。
目前，業(yè)界正在為高爐-轉爐工藝開發(fā)各種替代性的減排途徑，主要包括熔融氧化物電解、鐵礦石精礦的閃速冶煉和生物質的使用。此外，在向氫基DRI轉型期間，一些歐洲生產商計劃在高爐-轉爐工藝中使用氫氣作為輔助還原劑。通過使用優(yōu)質原料（鐵礦石球團）、粉煤噴吹或天然氣噴吹、更高的廢鋼比以及提高能源效率等途徑，也可以減少高達30%的二氧化碳排放。
鋼企的脫碳策略
大多數鋼鐵生產商的目標是到2050年實現碳中和，詳見表1。不過，企業(yè)中期目標和戰(zhàn)略的推進取決于其設備的組成、當前排放水平、運營地區(qū)、監(jiān)管框架和脫碳激勵措施等。
瑞典鋼鐵公司（SSAB）計劃在2030年左右達到碳中和。該公司計劃利用瑞典國內廣泛使用的無化石電力取代煤炭，并在電爐中使用氫氣還原，從而真正取代現有的高爐-轉爐工藝，進而消除鋼鐵價值鏈中的排放。2021年，SSAB從其中試項目中交付了第一批無化石鋼材，其商業(yè)化的示范工廠預計在2025年前準備就緒。
安米和塔塔鋼鐵歐洲公司的目標與歐盟委員會排放政策“Fitfor55”基本一致：2030年前歐洲地區(qū)減排30%，到2050年實現碳中和。蒂森克虜伯預計未來五年內實現碳中和。從長遠來看，這些企業(yè)將主要利用氫基DRI-電爐工藝生產碳中和鋼材。
土耳其埃雷利鋼鐵公司（Erdemir）正在考慮選擇不同的方案，但尚未對外公布其脫碳計劃。由于土耳其國內排放監(jiān)管尚不嚴格，該公司更專注于國內市場動向。
在美國，鋼鐵生產商在能源轉型上的優(yōu)勢更為明顯，這是因為該國企業(yè)主要采用廢鋼或DRI-電爐工藝生產，因而已經實現了低排放。美國鋼鐵公司和克利夫蘭-克利夫斯公司主要采用高爐工藝，而紐柯則更專注于采用電爐生產。美國鋼鐵企業(yè)的臨時減排目標是通過CCS進一步提高效率，以及更多使用DRI和無碳能源。
蓋爾道鋼鐵公司在巴西和美國的鋼鐵業(yè)務都是以電爐工藝路線為主，與全球同行相比，其排放量低于平均水平。巴西國家黑色冶金公司（CSN）擁有包括采礦和水泥生產在內的綜合業(yè)務，計劃通過其價值鏈中的協同效應減少排放。DRI-電爐工藝需要高品質的鐵礦石，因此，還需要對原料端進行優(yōu)化控制。CSN計劃通過利用氫氣還原冶煉，在2044年前實現碳中和。
中國寶武宣布，相比2020年，2035年減排30%，到2050年力爭實現碳中和。該公司專注于富氫碳循環(huán)高爐，擴大廢鋼、CCS和其他路線的有效應用。河鋼集團計劃在2050年實現碳中和。
印度鋼鐵生產商也致力于向可再生能源轉型，將氫氣作為脫碳的手段。在韓國，浦項控股計劃到2030年減排10%，到2040年減排50%，2050年實現碳中和。為此，該公司計劃將氫還原的碳中和技術應用于電爐和流化床還原爐。
高額且不確定的轉型成本
考慮到技術路徑、巨大的潛在成本，以及無碳煉鋼工藝路線所需投資，煉鋼工藝領域仍存在諸多不確定性。盡管已經有相當一部分項目正處于中試階段，但氫氣和CCS技術的使用還涉及風險和不確定性。
可以預計，為了實現綠色轉型，鋼鐵生產商將需要政府層面的直接投資和監(jiān)管框架的調整。這是因為鋼鐵行業(yè)是周期性的，企業(yè)的現金流在經濟周期中會有很大波動。
歐洲鋼鐵協會（Eurofer）估計，如果歐盟境內的55個低碳項目全部開工，2030年前將消除高達三分之一的直接和間接排放，同時也需要310億歐元資本支出。
安賽樂米塔爾宣布，為了實現其2030年的全球排放削減25%的目標，需要投資100億美元，其中35%的資本支出將在2025年完成部署，而剩余部分將在十年內完成。該公司預計，政府將承擔其中一半的資本成本，其中涵蓋了法國的17億歐元脫碳項目，以及加拿大18億加元的項目計劃。在歐盟，低碳項目的部分資金將來自于歐盟創(chuàng)新基金，該基金則是來自歐盟碳排放權交易體系（EU-ETS）框架下的資金支持。到2030年，該基金預計將投入高達100億歐元。
據國際能源署估計，綠色鋼材的額外生產成本在10%-50%之間，這一成本增加可能會嚴重削減生產商的利潤率。不過，受益于持續(xù)的運營改進，預計成本將持續(xù)下降。此外，向新設備轉型將會降低維護成本。由此推測，綠色鋼材的定價也將高于普通碳鋼產品，從而緩解成本壓力。
高能源價格有利于轉型
能源價格的飆升將支持脫碳方案的可行性，并在可行的情況下加速向低碳生產轉型。研究機構估計，目前較高的能源價格意味著全球碳價格約為70美元/噸二氧化碳。碳價水平是推動向低碳生產轉型的因素之一。
相關數據顯示，與化石燃料相比，低碳技術成本具有競爭力的碳價將分別為：基于CCS技術的為152歐元/噸二氧化碳；從高爐-轉爐工藝向氫還原工藝轉型的為213歐元/噸二氧化碳。
不過，在目前能源價格偏高的環(huán)境下，使用氫基DRI生產可以降本150歐元/噸二氧化碳。
企業(yè)財務狀況將承壓
向碳中和煉鋼的轉型可能會對企業(yè)財務狀況帶來挑戰(zhàn)。業(yè)務全面轉型所需的大量投資（特別是在高爐-轉爐工藝路線的情況下）可能會對財務杠桿產生長期壓力，這取決于資金結構。不過，擁有更高靈活性的、杠桿保守的鋼鐵生產商更有能力承擔這些額外成本。鑒于美國鋼鐵企業(yè)的生產高度依賴于廢鋼或基于DRI的電爐工藝，其優(yōu)勢更為明顯。
今后，碳成本上升或全球碳成本的引入，以及高能耗成本將增加脫碳的需求。因此，為了鞏固企業(yè)長期競爭力，在長期成本曲線上實現更可持續(xù)發(fā)展，向可再生能源和低碳轉型也將是必要條件。
隨著2026年歐盟開始引入碳邊境調節(jié)機制（CBAM），歐洲鋼鐵生產商可能會面臨來自逐步取消免費配額的巨大壓力。與此同時，歐洲地區(qū)的能源成本預計將持續(xù)處于較高水平。 |
