引言

鋼鐵行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)原材料行業(yè)，投資拉動(dòng)作用大、吸納就業(yè)能力強(qiáng)，上游連接了采礦、冶煉、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)，下游作為原材料支持了建筑、汽車制造、機(jī)械制造等行業(yè)的發(fā)展。

同時(shí)，作為典型的高耗能行業(yè)，疊加我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鋼鐵行業(yè)的運(yùn)營過程產(chǎn)生了巨量的碳排放。2020年全國碳排放市場開啟，生態(tài)環(huán)境部表示在相關(guān)監(jiān)測與核算標(biāo)準(zhǔn)成熟后，鋼鐵行業(yè)將被納入全國碳排放交易市場，也充分說明了鋼鐵行業(yè)的碳減排在我國碳中和工作中的重要性。

在本文中，中大咨詢將從行業(yè)視角、技術(shù)視角、資金視角對鋼鐵行業(yè)的碳中和減碳路徑進(jìn)行闡述。

一、鋼鐵——中國制造業(yè)的主要碳排放源

我國是全球粗鋼產(chǎn)量最多的國家

2016年以前，由于下游需求減緩、行業(yè)內(nèi)惡性競爭、部分企業(yè)失去造血能力成為僵尸企業(yè)等多重原因，鋼鐵行業(yè)出現(xiàn)了嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩局面，導(dǎo)致行業(yè)整體利潤降低、盈利能力大幅下滑。

為化解產(chǎn)能過剩問題，2016年起鋼鐵行業(yè)開啟了供給側(cè)改革，在一系列推動(dòng)企業(yè)重組、關(guān)停僵尸企業(yè)等措施實(shí)施后，鋼鐵行業(yè)整體行業(yè)環(huán)境得到改善，同時(shí)隨著下游產(chǎn)業(yè)對鋼鐵需求提升，2016年過后我國粗鋼產(chǎn)量開始快速增加，在2020年達(dá)到了10.65億噸，占全球粗鋼產(chǎn)量比重超過一半，是全球粗鋼產(chǎn)量最多的國家。

粗鋼產(chǎn)量增加帶動(dòng)碳排放量增加

粗鋼產(chǎn)量的快速上漲帶動(dòng)了鋼鐵行業(yè)碳排放的快速上漲，2019年，我國鋼鐵行業(yè)碳排放量達(dá)到18.53億噸，占全國碳排放總量的19%，碳排放量僅次于電力行業(yè)，是我國碳排放量最多的制造業(yè)類別。由于我國粗鋼產(chǎn)量占全球粗鋼產(chǎn)量的比重巨大，因此我國鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和對全球的碳中和工作有著至關(guān)重要的作用。

二、鋼鐵行業(yè)的碳來自哪里？

當(dāng)前主流的鋼鐵冶煉方式可分為以鐵礦石為主要原料的長流程煉鋼和以廢鋼為主要原料的短流程煉鋼。其中長流程煉鋼包含燒結(jié)、高價(jià)鐵還原（煉鐵）、煉鋼、連鑄、軋鋼等環(huán)節(jié)，短流程相對長流程主要缺少煉鐵環(huán)節(jié)。

長流程與短流程相比生產(chǎn)單位產(chǎn)量的粗鋼碳排放量高

在長流程煉鋼中，碳排放主要來自燒結(jié)、高爐兩道工序。燒結(jié)是將鐵礦粉、燃料（包括焦粉、無煙煤等）、溶劑（包括生石灰、消石灰、石灰石等）經(jīng)過混合加水潤濕制粒然后放在燒結(jié)設(shè)備上點(diǎn)火燒結(jié)，最后形成燒結(jié)礦；高爐將燒結(jié)礦、鐵礦、球團(tuán)礦等含鐵物質(zhì)熔煉，還原成鐵水；除此之外，轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)窯等輔助工序也會(huì)產(chǎn)生一定量的碳排放。整個(gè)長流程噸鋼碳排放約達(dá)到1.8-2.2噸。

對比長流程煉鋼，短流程由于以廢鋼為原材料，因此省略了高碳排放的煉鐵環(huán)節(jié)，直接由電弧爐發(fā)熱熔煉廢鋼，冶煉過程中的溫室氣體排放主要來自廢鋼中的碳及發(fā)熱用石墨電極自身氧化產(chǎn)生的碳排放，短流程生產(chǎn)噸鋼碳排放僅為0.4-0.8噸。

長流程占比高是我國鋼鐵行業(yè)碳排放高的根本原因

目前我國粗鋼的生產(chǎn)工藝主要以高爐-轉(zhuǎn)爐法、熔融換元法和直接還原法等長流程煉鋼方式為主，占比高達(dá)90%，高于全球平均水平73.7%，而美國的長流程占比在2020年已經(jīng)下降到29.4%。產(chǎn)量高、使用高碳生產(chǎn)工藝是我國鋼鐵行業(yè)碳排放高的最重要原因。

三、鋼鐵行業(yè)碳中和的路徑與困境

鋼鐵行業(yè)想要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)面臨著減排量大、時(shí)間短的困難，想要高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)的碳中和目標(biāo)，需要從嚴(yán)格控制產(chǎn)能、產(chǎn)量、推動(dòng)工藝轉(zhuǎn)型、應(yīng)用輔助技術(shù)、尋求資金支持等多方面綜合發(fā)力。

行政調(diào)控：延續(xù)供給側(cè)改革要求，嚴(yán)格控制產(chǎn)能、產(chǎn)量

從行業(yè)層面看，控制產(chǎn)能與產(chǎn)量是降低鋼鐵行業(yè)碳排放量的最直接手段。控制產(chǎn)能、產(chǎn)量既是深化2016年開始的鋼鐵行業(yè)供給側(cè)改革、保障去產(chǎn)能成果，也是降低碳排放的最重要舉措。
結(jié)合我國鋼鐵行業(yè)依然存在落后產(chǎn)能的現(xiàn)狀，工信部發(fā)布了《關(guān)于推動(dòng)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，對控制鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能做出了嚴(yán)格且具體的規(guī)定，包括嚴(yán)禁新增鋼鐵產(chǎn)能，嚴(yán)格落實(shí)鋼鐵產(chǎn)能置換、項(xiàng)目備案等相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)禁新建擴(kuò)大冶煉產(chǎn)能項(xiàng)目；分類施策處置僵尸產(chǎn)能，未重組或未清算的“僵尸企業(yè)”產(chǎn)能不得用于產(chǎn)能置換；加大違法違規(guī)新增鋼鐵產(chǎn)能行為的查處力度，持續(xù)保持高壓打擊態(tài)勢，鞏固鋼鐵去產(chǎn)能工作成果。

2021年1月，工信部在新聞發(fā)布會(huì)上明確提出壓減鋼鐵產(chǎn)量是實(shí)現(xiàn)“雙碳”的重要措施，并再次強(qiáng)調(diào)將通過嚴(yán)禁新增鋼鐵產(chǎn)能、完善產(chǎn)能置換辦法、推進(jìn)鋼鐵行業(yè)的兼并重組等方式堅(jiān)決壓縮鋼鐵產(chǎn)量。

市場調(diào)控：提升集中度，形成龍頭企業(yè)以調(diào)控產(chǎn)量

除行政手段外，通過市場化手段調(diào)控產(chǎn)能、產(chǎn)量同樣重要，但前提條件是存在能夠領(lǐng)導(dǎo)全行業(yè)的大規(guī)模企業(yè)。

以美國為例，美國鋼鐵曾經(jīng)通過不斷提高市占率實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)鋼鐵市場產(chǎn)量與價(jià)格的控制，也在市占率不斷下滑過程中喪失了市場控制力。

1901年

卡內(nèi)基、聯(lián)邦鋼鐵、國家鋼鐵、謝爾比鋼管等生產(chǎn)商與鐵礦公司聯(lián)合組成美國鋼鐵，市占率達(dá)到66%，能夠有力控制整個(gè)美國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量與價(jià)格；

1930年

在價(jià)格機(jī)制領(lǐng)導(dǎo)下，其他鋼廠快速擴(kuò)張，導(dǎo)致美國鋼鐵的市占率下降到40%左右，價(jià)格領(lǐng)導(dǎo)能力開始下滑，1929-1932年大蕭條期間，美國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩，部分鋼廠開始不再遵守美國鋼鐵的價(jià)格領(lǐng)導(dǎo)；

1940年

由于生產(chǎn)效率改善緩慢，人工成本上行等因素，美國鋼鐵市占率進(jìn)一步下滑，并最終放棄了價(jià)格領(lǐng)導(dǎo)，難以再對整個(gè)行業(yè)產(chǎn)生產(chǎn)量與價(jià)格的有力調(diào)控。

而我國2020年鋼鐵行業(yè)CR10僅為39.2%，遠(yuǎn)低于美國、俄羅斯、印度等主要鋼鐵生產(chǎn)國，集中度過低造成了行業(yè)擴(kuò)張、生產(chǎn)相對無序、對上游議價(jià)能力弱等問題，因此無論是為了通過對產(chǎn)能、產(chǎn)量的控制以實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，還是為了整個(gè)行業(yè)的良性發(fā)展，我國的鋼鐵行業(yè)集中度都必須大幅度提升。

目前我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策已經(jīng)開始大力推動(dòng)行業(yè)集中度提升，目前寶武鋼鐵等大型鋼企已經(jīng)開啟了大規(guī)模的兼并重組，預(yù)計(jì)未來我國鋼鐵行業(yè)的集中度將呈現(xiàn)上升趨勢。

工藝轉(zhuǎn)型：在長期內(nèi)推動(dòng)長流程向短流程轉(zhuǎn)變

從生產(chǎn)工藝層面看，推動(dòng)長流程向短流程轉(zhuǎn)變是行業(yè)降碳的另一個(gè)重要舉措，但短時(shí)期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)全盤替代。雖然短流程煉鋼噸鋼碳排放遠(yuǎn)低于長流程，但短期內(nèi)城鎮(zhèn)化帶動(dòng)鋼鐵需求量提升、原材料不足、成本較高等問題決定了工藝轉(zhuǎn)型將是一個(gè)長期過程。

需求量方面，中國當(dāng)前城鎮(zhèn)化率仍有提升空間，短期內(nèi)鋼鐵需求預(yù)計(jì)還會(huì)進(jìn)一步攀升。從美國、日本、法國三個(gè)發(fā)達(dá)國家的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在城鎮(zhèn)化率達(dá)到75%以前，城鎮(zhèn)化率提升對粗鋼需求有較大的推動(dòng)作用，而在達(dá)到75%以后拉動(dòng)效應(yīng)開始放緩，粗鋼產(chǎn)量進(jìn)入平臺(tái)期；而2019年我國城鎮(zhèn)化率約為61.5%，預(yù)計(jì)對鋼鐵依然有較大需求，因此在短期內(nèi)大規(guī)模推動(dòng)短流程替代長流程難度較大。

我國廢鋼產(chǎn)量不足同樣制約了短流程煉鋼的規(guī)模。國內(nèi)廢鋼供給一直以來都處于偏緊狀態(tài)，整體廢鋼產(chǎn)量不足，2020年為2.6億噸，對于廢鋼需求還有部分缺口不能滿足，同時(shí)廢鋼產(chǎn)量每年的增量在2000萬噸左右，但我國粗鋼產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到每年10億噸，廢鋼產(chǎn)量無法滿足短流程的原材料需求。

鋼鐵回收再利用體系不完備也是廢鋼產(chǎn)量不足的原因之一，我國廢鋼鐵回收加工行業(yè)起步較晚，發(fā)展時(shí)間短，2012年工信部制定發(fā)布了廢鋼鐵加工行業(yè)準(zhǔn)入條件，截至2020年共有478家企業(yè)成為工信部準(zhǔn)入企業(yè)；同時(shí)，相關(guān)部門也鼓勵(lì)各類資本進(jìn)入再生資源回收、分揀和加工環(huán)節(jié)，支持鋼企與廢鋼回收企業(yè)合作，建設(shè)一體化廢鋼鐵加工配送中心等；總體來說，我國廢鋼鐵加工行業(yè)還處于初期的發(fā)展階段，對廢鋼供給的助力還相當(dāng)有限。

短流程煉鋼技術(shù)的應(yīng)用與我國電力結(jié)構(gòu)、鋼鐵產(chǎn)品需求也存在一定不匹配的情況。第一，目前廣泛應(yīng)用的第四代電爐的平均出鋼時(shí)間為55-60分鐘，冶煉周期相對轉(zhuǎn)爐較長；第二，耗電量在500KWH/t，對地方電網(wǎng)供電構(gòu)成較大壓力；第三，目前短流程生產(chǎn)主要適用于螺紋鋼，尚不能滿足我國多樣化的鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)需求。

但隨著城鎮(zhèn)化程度達(dá)到較高水平，流通環(huán)節(jié)廢鋼增加，疊加我國電力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與碳交易市場，生產(chǎn)工藝將逐步向短流程轉(zhuǎn)變，并成為鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的根本手段。城鎮(zhèn)化率方面，對比發(fā)達(dá)國家發(fā)展歷程，發(fā)達(dá)國家隨著城市化率達(dá)到70%以上之后，經(jīng)過長期積累，經(jīng)濟(jì)流通環(huán)節(jié)開始產(chǎn)生大量的廢鋼，廢鋼供應(yīng)增加、成本下降，以電爐為代表的短流程生產(chǎn)得到快速發(fā)展。同時(shí)，結(jié)合我國在“雙碳”目標(biāo)下電力結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型與調(diào)整，隨著非化石能源發(fā)電的占比增加，鋼鐵行業(yè)作為高耗能行業(yè)，向短流程轉(zhuǎn)型意味著能夠享受更多電力清潔化帶來的碳減排效益。最后，在鋼鐵行業(yè)進(jìn)入全國碳交易市場后，碳價(jià)提升將間接提升長流程的成本，鼓勵(lì)鋼鐵企業(yè)加大對短流程的投資與應(yīng)用。

技術(shù)升級：低碳生產(chǎn)、CCUS技術(shù)輔助鋼鐵行業(yè)減碳

煉鐵過程是以一氧化碳作為還原劑，將高價(jià)鐵還原成鐵元素的化學(xué)反應(yīng)過程。煉鋼過程是將鐵、廢鋼等含鐵物質(zhì)，通過氧化反應(yīng)調(diào)節(jié)合金元素比例形成具有特定理化性能的鋼，在氧化過程中會(huì)釋放出溫室氣體，產(chǎn)生碳排放。從上述兩個(gè)反應(yīng)過程中可以看出，無論是長流程還是短流程，以目前的生產(chǎn)工藝來說碳排放都是無法避免的。

由于鋼鐵生產(chǎn)的過程無法完全消除碳排放，因此除長流程向短流程轉(zhuǎn)變以外，其他配套的減源、增匯技術(shù)同樣需要應(yīng)用于生產(chǎn)過程。這些技術(shù)包含提升球團(tuán)比例、高爐富氧、提升余熱余能利用效率、直接還原鐵DRI、富氫冶金、全氫冶金、CCUS技術(shù)、電解鐵礦石等，主要通過輔助生產(chǎn)過程提升能源使用效率和直接吸收碳排放來實(shí)現(xiàn)降碳，但目前很多技術(shù)不成熟、成本高，短時(shí)期內(nèi)難以作為主要的降碳手段。

資金支持：綠色金融的重要性

鋼鐵行業(yè)進(jìn)行低碳改造需要萬億級別的投資，綠色金融對鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的助力必不可少。鋼鐵行業(yè)低碳改造可能包含了電爐技術(shù)改造、球團(tuán)代替燒結(jié)、直接還原鐵、富氫提高高爐能效、提高余熱余能利用效率和自發(fā)電比例等方面，根據(jù)華寶證券估算大約需要萬億級別的投資。如此級別的投資僅靠企業(yè)很難完成，必然需要綠色金融的助力。

在2018、2019、2020三年和2021年1-6月期間，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)在境內(nèi)債券市場上發(fā)行規(guī)模綠色債券的規(guī)模分別是16.2億元、80.8億元、0億元和5億元，僅占同期鋼鐵行業(yè)債券規(guī)模的0.7%，2.68%，0%，0.45%，鋼鐵行業(yè)通過綠色債券渠道融資的比例非常低，未來在行業(yè)大規(guī)模低碳改造支出的帶動(dòng)下，鋼鐵行業(yè)綠色債券規(guī)?？赡軙?huì)有大幅的增長。

結(jié)語

鋼鐵工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)行業(yè)，是建設(shè)現(xiàn)代化強(qiáng)國的重要支撐，是實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要領(lǐng)域。為了實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和碳中和的雙重目標(biāo)，合理控制產(chǎn)能、產(chǎn)量、提升行業(yè)集中度是短期內(nèi)的主要抓手，而結(jié)合城鎮(zhèn)化發(fā)展趨勢，依托綠色金融工具助力，在長期內(nèi)不斷推進(jìn)長流程向短流程轉(zhuǎn)型則是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的根本途徑。

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