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费鹏
党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央坚持新发展理念，把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局。党的二十大更是将“促进人与自然和谐共生”明确为中国式现代化的本质要求之一。习近平总书记强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。
作为碳排放的大户，钢铁行业推进节能减排义不容辞。
碳减排关乎企业生死
如今，碳排放权已经不仅是企业的发展权，更是生存权。
一是国家政策对钢铁行业提出明确要求。钢铁行业碳排放总量约占全国的15%，在制造业31个门类中居首位，钢铁行业降碳意义重大。《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》提出，到2025年，电炉钢产量占粗钢总产量比例提升至15%以上；80%以上钢铁产能完成超低排放改造，吨钢综合能耗降低2%以上，水资源消耗强度降低10%以上，确保2030年前碳达峰；利用废钢资源量达到3亿吨以上。以“双碳”承诺为标志，中国钢铁工业进入了发展的新时代——低碳时代，减碳、低碳、碳中和成为未来发展的必由之路。
二是碳成本已成为钢铁行业降碳的催化剂。2023年4月份，全球首个碳关税——欧盟碳边境调节机制（CBAM）落地，非欧盟生产商在欧盟销售商品要为碳排放付费。该法案将于2023年10月份试运行，2026年正式起征。欧盟碳关税将起到较强的示范作用，为保护本国钢铁产业，其他国家将加快建立、完善本国碳市场并向欧盟碳价逐步看齐。据测算，碳关税将使我国钢铁行业出口成本增加4%～6%。今年2月份以来，欧盟碳价一度突破100欧元/吨关口，5月份的均价达到84欧元/吨（约合660元/吨），而我国碳价不到60元/吨。未来，随着免费碳配额的减少，我国碳价将逐步走高。按欧盟碳价的一半（330元/吨）估算，我国碳排放不达标的长流程企业成本可能将增加约18%。
三是下游行业对产业链供应链协同降碳的需求日趋强烈。我国交通运输业碳排放量约占全国的10%，而汽车碳排放量占其中的80%以上。汽车产业低碳转型，不仅在于调整产业结构、发展新能源汽车，也需要全产业链的参与，实现从材料生产、车辆制造到消费者使用的全生命周期碳足迹管理。宝马、奔驰、大众等知名车企都相继制订了与供应商、经销商协同减碳降碳的计划。
随着我国城镇化进度放缓，未来人均粗钢消费量将逐渐降低，按照日本人均粗钢消费量500千克/人*年的水平测算，7亿吨粗钢产量即可满足我国需求。这意味着超过3亿吨的产能将被淘汰，低碳转型升级慢的企业将面临较大的退出风险。
流程降碳、工艺技术革新是关键
经过多年来的探索，钢铁行业目前形成了低碳发展的几大路径：一是节能降碳，主要是实施装备节能改造，降低能源介质消耗，提升能源转换和利用效率。过去的50年，我国钢铁行业吨钢能耗降低约60%。二是资源降碳，主要是优化高炉炉料结构，加大废钢用量，树立全生命周期理念，发展绿色产品和循环经济，降低资源消耗。三是能源降碳，主要是布局新能源领域，实现能源结构调整，发展太阳能、风能等清洁能源，实施可再生能源替代。四是流程降碳，主要是探索氢冶炼及CCUS（碳捕获、利用与封存技术）等低碳冶金技术，布局电炉短流程工艺。
分别来看，节能降碳和资源降碳是当前最直接、最容易取得成效的路径，但降碳效果有其极限。能源降碳方面，清洁能源总量相比整个行业需求，占比仍较小。要想实现深度脱碳甚至碳中和，实施流程降碳、推动工艺技术革新突破是关键。
当前，以高炉富氢冶炼和气基竖炉两大技术路线为代表的氢冶炼发展较快。其中，气基竖炉采用无焦直接还原铁，依据氢气含量的不同，碳减排潜力可达50%～95%。诸如中国宝武、河钢百万吨级氢冶炼项目均已投入运行。不过，这项技术在全行业大规模推广仍需时间，CCUS技术实现产业化仍存在困难。因此，发展电炉炼钢是当前技术最成熟、应用最广泛、降碳效果最显著的措施。同时，大量使用废钢，还可以降低铁矿石对外依存度，缓解战略性资源“卡脖子”的问题。
成本等问题制约电炉钢发展
国内长流程炼钢吨钢碳排放量在2吨左右，而电炉炼钢吨钢碳排放量仅为0.8吨。近年来，我国出台了多项政策引导电炉钢发展。《工业领域碳达峰实施方案》提出，到2025年，短流程炼钢占比达到15%以上，到2030年达到20%以上。但从实际效果来看，2022年，我国电炉钢产量仅占粗钢总量的9.7%，相比全球28%、美国68%、欧盟40%、日韩两国约30%的比例仍有较大差距。我国电炉钢仍处于发展初期，缺乏发展动力。
究其原因，首先是成本竞争力不足。参考当期物料价格，电价按0.55元/千瓦时测算，全废钢电炉与转炉炼钢（废钢比30%）相比，工序成本高约230元/吨。企业没有效益也就没有了发展电炉钢的内在动力。因此，现有电炉企业普遍热装铁水（铁水量30%～50%），缩短出钢时间，降低电耗，以节约成本。这种高炉+电炉模式的碳排放量远高于全废钢冶炼，与短流程炼钢初衷相悖。
氢冶金也存在同样的问题。根据中国电动汽车百人会氢能委员会所做的《碳中和目标下氢冶金减碳经济性研究》显示，生产1吨铁需焦炭340千克，而氢气要89千克（以日本钢铁协会数据估算）。按焦炭成本2000元/吨、吨钢碳排放量1.25吨、焦炉煤气提纯后的氢气成本15元/千克计算，当吨铁成本为1335元、相应的碳税为524元/吨时，氢气直接还原和传统高炉炼铁成本才能持平；当碳税为200元/吨、氢气成本低于10.45元/千克时（预计到2030年），氢冶金才具有成本优势。
其次是废钢供应量难以支撑电炉钢发展。2022年，我国废钢资源产生量仅为2.6亿吨。根据中国废钢铁应用协会预测，2025年，我国废钢资源量将达到3亿吨。按照当前10亿吨粗钢产量中电炉钢占10%、转炉废钢比30%测算，年消耗废钢约3亿吨。因此，在成本没有优势的情况下，仅靠废钢资源量难以支撑电炉钢大幅增长。
最后是自有矿消纳仍需高炉流程。在高矿价背景下，自有矿比例较高的企业出于维护产业链安全、消化自有资源及经济效益等角度的考虑，首选依然是高炉长流程工艺。
如果上述问题得不到解决，随着钢铁行业降碳逐步进入深水区，各种矛盾将更加复杂，推进工艺升级的难度也将更大。
要尽快将钢铁行业纳入全国碳市场
国家应研究出台更加有针对性的措施来鼓励、支持电炉炼钢及氢冶金工艺发展，从思想上、根本上触动钢铁企业进行工艺流程变革，实施“长改短”“氢代碳”。笔者认为，要加快引入碳交易，控制碳配额，通过碳价拉平传统长流程冶炼和电炉钢、氢冶炼的成本差距，算好经济账，激发企业内生动力，这或许是相对可行的路径。
2021年7月16日，全国碳排放权交易市场正式启动（仅纳入发电行业2162家重点排放单位，覆盖碳配额总量约45亿吨）。截至2023年5月份，碳排放权交易市场碳排放配额累计成交量达到2.35亿吨，累计成交额达到108亿元。当前，我国碳交易市场仍存在活跃度不高、产品单一、交易价格偏低等问题，远不及预期。据北京理工大学研究报告显示，2022年，全国碳市场换手率为2%～3%，低于国内7个区域试点碳市场平均水平（约5%），更远低于欧盟500%的换手率，且价格徘徊在50元/吨～60元/吨，远低于当期欧盟近90欧元/吨的水平。
我国碳交易市场减排的激励约束作用不强，需要进一步完善。
一是要完善碳排放交易机制，尽快将钢铁行业纳入全国碳交易市场。激励、引导钢铁企业加大减排降碳力度，推动低碳经济发展。
二是要设定合理的碳排放配额。科学评估行业特点和发展需求，制订符合实际的碳排放配额指标，营造“高排放高成本”的压力，倒逼企业不断提升能效、加大低碳技术研发和应用力度。
三是要逐步减少免费配额，让配额成为稀缺资源，促进碳指标价值回归。综合考虑未来“绿氢”成本的降低，预计碳价提高到300元/吨以上时，电炉和氢冶金工艺可弥补与传统长流程冶炼的成本差距。那时，企业从经济利益出发，将主动寻求向低碳工艺转型，自有矿比例高的企业可以选择氢基竖炉路线，实施“以氢代碳”冶炼，其他企业可以两条路径综合考虑。
四是要提供多种形式、更大额度的低碳转型资金支持。据了解，欧盟为其钢铁企业提供了不少于20亿欧元的支持资金。国家有关部门应加大扶持力度，为低碳转型重点项目提供中央预算内投资、低息项目中长期贷款、中央财政贴息等资金支持，减轻企业压力。
五是要加大对碳排放交易市场的监管和执法力度，确保市场公平、透明、有效运行。
从当前钢铁行业面临的外部形势来看，随着欧盟碳关税的落地实施，下游企业对钢铁产品碳足迹提出越来越严格的要求，我们要加快建设符合我国国情的碳排放交易机制，尽快将钢铁行业纳入全国碳市场，科学制订动态调整的碳配额分配方案，激发市场活力，提高碳价，减少低碳冶炼成本劣势，激发企业内生动力，加强减排降碳技术攻关和应用，加快低碳转型步伐。从长期来看，随着我国废钢产量不断增长及可再生能源发电技术的成熟，废钢、“绿电”和“绿氢”的价格将逐渐降低，加之低碳冶炼所带来的减排效益，电炉短流程和氢冶炼将具有更强的竞争力。
（作者系鞍钢集团战略规划部总经理）
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