前言
钢铁行业作为典型的资源密集型、能源密集型，排放量仅次于发电行业，占国内碳排放总量的15%左右。钢铁行业实现绿色低碳高质量发展转型对于全社会“双碳”目标的实现具有重要意义。
中创碳投研究院，立足于当前钢铁行业新发展阶段下的宏观发展方向，从微观视角对钢铁行业实现碳达峰、迈向碳中和过程中的关键因素进行研究，对可实施的短流程电炉工艺、富氢高炉技术、氢基DRI技术、氧气高炉技术、CCUS技术等十余项绿色低碳技术进行减排潜力、减排成本以及行业减排贡献等方面进行系统分析，构建钢铁行业边际减排成本模型，进一步得出钢铁企业减排技术路线。希望帮助企业更加直观等对比不同降碳技术的成本、效益以及优势，基于自身发展战略、定位及条件，制定适合的技术组合、部署时间等，从而实现以较低的成本完成绿色低碳转型。
深化供给侧改革，严控产能产量
我国钢铁行业规模随着经济发展不断扩大，2020年粗钢产量突破10亿吨。由于粗钢产量仍处于高位、长流程占比具有绝对优势，即使不断提升能效水平，钢铁行业依旧面临巨大的减排压力。随着我国工业化和城镇化进程进入中后期发展阶段，国内粗钢需求逐步收窄。据中创碳投SCII钢铁行业减排成本模型测算，未来需求缩减预计将贡献3.9亿吨的减排量。
对于钢铁企业而言，通过兼并重组等方式进行资源整合，不仅有利于企业实现产能结构优化和产量控制，优化集团内部的资源配置，发挥企业研发、采购、供应链管理、销售等领域等共享于协同效应。
通过节能技改技术深挖降碳空间
目前我国钢铁行业高炉工序能效优于标杆水平的产能仅4%左右，低于基准水平的产能占比约30%，长流程工序仍有较一定能效提升空间。中创碳投SinoCarbon钢铁行业边际减排成本模型研究结果表明，节能减排技术的进一步推广应用将释放出1200~1700万吨左右的减排量。而得益于技术成熟度高，技术应用带来的生产增效将为企业带来一定的经济效益，平均减排成本可以低于-300元/吨。
通过节能技改持续推动能效水平的提升也是钢铁企业在“双碳”目标下，统筹推进减污降碳，形成绿色竞争优势、实现绿色高质量发展的重要抓手。
发展废钢电炉势在必行
电炉短流程工艺区别于以高炉-转炉为核心的长流程工艺，减少了烧结、炼焦、高炉等高排放工序，以废钢、直接还原铁为主要原料。其中废钢—电弧炉短流程工艺可减少97%的采矿废弃物、90%的原料消耗、86%的空气污染、70%的CO2排放、50%的能源消耗和40%的用水，污染物排放量大大减少，具有减污降碳协同效益。随着风电、光伏等可再生能源电力的快速发展，钢铁企业清洁能源消费占比进一步提高，电炉工艺降碳空间进一步释放。
当前我国废钢资源与可再生能源的区域分布存在“区域错配”，对于钢铁企业而言，向具有用电成本优势和丰富可再生能源地区转移电炉短流程产能以及布局完善废钢回收产业链，保障稳定废钢资源供应，将有利于钢铁企业发展电炉短流程，获得差异化竞争优势。
以氢代碳：双碳潮流下钢铁行业
关键“炼金术”
我国当前长流程设备剩余寿命较长、市场机制尚不完备，工业电价较高以及直接还原铁和废钢的供给水平也影响电炉钢推广的空间，短流程发展环境尚不成熟。同时，电力的清洁化水平很大程度上决定了短流程工艺的脱碳进程。
据测算，若采用H2-DRI——EAF工艺，氢源为绿氢，则吨钢碳排放约为1.23 tCO2/t-Fe，主要为冶炼电耗带来的间接碳排放。随着可再生能源消费比例的提升，吨钢碳排放能够进一步下降到0.31 tCO2/t-Fe。因此氢冶金不仅具有显著的直接降碳效益，更重要的是改善了钢铁工业以煤炭为主的能源结构，为钢铁行业进一步降碳并实现中和提供了可能。
CCUS技术：
打通净零排放最后一公里
就我国钢铁工业发展来看，即使我国钢铁生产工艺结构不断调整，氢冶金和电炉炼钢产能不断提高，传统长流程炼钢实现极致能效，到2060年，仍有约1亿吨的二氧化碳排放量无法消除。传统高炉+CCUS工艺可实现碳减排30%-35%，TGR-BF+CCUS工艺可实现碳减排50%-65%，多个国家已经开展钢铁工艺CO2捕集与封存技术（CCS）研究。
中国钢铁企业生产过程中的二氧化碳浓度中等，可采用燃烧前捕集、燃烧后捕集和氧燃烧捕集等工艺实现捕集。在传统钢铁生产环节中，炼焦和高炉炼铁过程的二氧化碳排放量最高，实施碳捕集的潜力最大。加大CCUS技术研发投入，积极开展钢铁行业CCUS技术的示范项目建设与推广应用，为钢铁行业迈向碳中和提供重要支撑、托底。
开展产品生命周期评价：
钢铁企业应对碳定价机制的重要抓手
2021年全国碳市场启动运行以来，碳排放占全国40%以上的发电行业被作为首批纳入行业，开展履约、交易等工作。钢铁行业作为制造业第一排放大户，未来随着全国碳市场的平稳运行以及区域碳市场的运行经验累计，钢铁行业很快也将面临全国碳市场的管控与约束，高排放带来的碳排放履约成本将对企业的市场竞争力造成一定冲击。此外，在当前国际市场上的绿色贸易壁垒、供应链减排等约束下，绿色低碳的钢铁产品将具备优秀的市场竞争力。
钢铁企业开展基于全生命周期的钢铁产品碳足迹评估、管理与认证，一方面将支撑企业满足供应链减排要求，以及出口型产品、企业履行如CBAM要求下提供碳排放报告的义务，也将帮助企业掌握自身产品碳足迹，支撑科学决策、量化环境效益，明确减排目标，并寻找有效、可持续的降碳路径，不断提升产品的绿色竞争力。
若有更多需要了解白皮书相关咨询、“双碳”定制咨询服务或有关商务合作事宜以及面向钢铁企业的节能技术服务合作，欢迎垂询：
潘聪超：pancongchao@sino-carbon.cn
陈梦梦：chenmengmeng@sino-carbon.cn