2024-07-02 17:14 來源：世界金屬導(dǎo)報
當(dāng)前，向低碳生產(chǎn)轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為全球主要鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的戰(zhàn)略重點，將對其長期競爭力產(chǎn)生積極影響。不過，受制于技術(shù)開發(fā)、監(jiān)管政策、成本和資金等方面的不確定性，鋼鐵行業(yè)脫碳戰(zhàn)略的實施還存在一定風(fēng)險。
一般來說，電弧爐生產(chǎn)商比高爐生產(chǎn)商更有優(yōu)勢，因為后者的工藝碳排放更高。另一個決定碳排放的重要因素是動力源，使用可再生電力、工藝副產(chǎn)煤氣利用率高的工廠碳排放更少。
預(yù)計2030年后才會出現(xiàn)實質(zhì)性技術(shù)轉(zhuǎn)變，因此，近幾年內(nèi)對企業(yè)運營的影響可能有限。對鋼鐵生產(chǎn)商的中長期影響則取決于企業(yè)的財務(wù)狀況、現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)方式和所在地區(qū)的監(jiān)管政策。
脫碳將給企業(yè)帶來一定的財務(wù)壓力
向碳中和鋼鐵生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)型可能會給企業(yè)的財務(wù)狀況帶來挑戰(zhàn)。對于采用高爐工藝的生產(chǎn)企業(yè)，基于現(xiàn)有資金結(jié)構(gòu)，全面轉(zhuǎn)型所需的巨額投資可能會在長期內(nèi)產(chǎn)生債務(wù)危機。
規(guī)模較大、杠桿率低、財務(wù)靈活性較高的鋼鐵企業(yè)更有能力消化這些額外成本。目前美國鋼鐵企業(yè)因為主要采用了以廢鋼或直接還原鐵（DRI）為原料的電弧爐生產(chǎn)工藝，因此處于更有利的地位。
隨著碳成本上升或在全球范圍內(nèi)引入碳成本，加之能源成本居高不下，脫碳需求將會繼續(xù)增加。因此，還需要向利用可再生能源和碳減排轉(zhuǎn)變，從而鞏固長期競爭力，并在長期成本曲線中占據(jù)更可持續(xù)的地位。
隨著2026年歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機制（CBAM）的逐步引入，歐洲生產(chǎn)企業(yè)可能面臨碳排放配額成本飆升和免費分配逐步取消所帶來的壓力。
預(yù)計至少在中期內(nèi)，其他地區(qū)的鋼鐵企業(yè)受到的影響仍然較小，因為環(huán)境監(jiān)管并不太嚴(yán)格，且碳成本較低。不過，從長期來看，如果實施碳定價，排放量較低的鋼鐵企業(yè)將從中受益。
碳定價加速脫碳
能源價格的飆升和碳成本居高不下無疑將支持脫碳方案的可行性，并加速向低碳生產(chǎn)轉(zhuǎn)型。
根據(jù)英國商品研究所（CRU）的數(shù)據(jù)，與采用化石燃料的傳統(tǒng)工藝相比，為了讓低碳技術(shù)具有成本競爭力，目前碳價情況如下：碳捕集與封存（CCS）為152歐元/噸CO2，從長流程煉鋼工藝向氫還原DRI-EAF工藝轉(zhuǎn)型為213歐元/噸CO2（基于名義價格）。不過，在當(dāng)前能源價格偏高的環(huán)境下，使用氫氣生產(chǎn)DRI更為可行，其減排成本約為150歐元/噸CO2。
歐盟排放交易體系（ETS）價格前期跌至60歐元/噸CO2，這主要歸因于該地區(qū)經(jīng)濟活動疲軟、可再生能源和核能發(fā)電增加，以及提前出售一些補貼以資助“REPowerEU”能源計劃。預(yù)計這種下降只是暫時的，因為歐盟即將在2026年推出CBAM，并減少市場上的補貼數(shù)量。
對短板不足采取有力措施
當(dāng)前各種無碳煉鋼方案在技術(shù)路徑選擇、潛在成本和所需投資等方面存在較大的不確定性。使用氫氣和二氧化碳捕集與封存（CCS）技術(shù)方案也存在風(fēng)險和不確定性，而且一些項目正處于中試階段。所有生產(chǎn)綠色鋼材的技術(shù)都需要基于可再生能源，這些能源應(yīng)該是可獲得和可負(fù)擔(dān)得起的，雖然目前還不充足，但正在逐步增加。
預(yù)計鋼鐵企業(yè)迫切需要依靠政府參與，以直接資助和調(diào)整監(jiān)管政策等形式來推進綠色轉(zhuǎn)型。這是因為鋼鐵行業(yè)具有周期性和不穩(wěn)定性，生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)金流在經(jīng)濟周期中會出現(xiàn)大幅波動。目前美國和歐盟都相繼出臺了支持綠色轉(zhuǎn)型的框架。在美國，根據(jù)《通脹削減法案》，政府將以綠色經(jīng)濟稅收減免的形式向企業(yè)和家庭提供3690億美元支持。歐盟正在通過“綠色協(xié)議工業(yè)計劃”制定大規(guī)模的支持框架，但該計劃的具體資助措施有限。不過，目前還有其他資助機制用于支持工業(yè)脫碳項目。
根據(jù)歐洲鋼鐵協(xié)會（Eurofer）的估算，歐盟在2030年前啟動的60多個低碳項目將消除三分之一的直接和間接碳排放，而這需要310億歐元的資本支出。
安賽樂米塔爾公司宣布，要實現(xiàn)其2030年全球減排25%的目標(biāo)，將需要100億美元的投資，其中35%的資本支出將部署到2025年，其余部分將在下個十年部署。該公司預(yù)計，政府將承擔(dān)這些資本成本的一半，如法國17億歐元的脫碳項目和加拿大18億加元計劃。在歐盟，低碳項目的部分資金將由歐盟創(chuàng)新基金提供，其資金來自歐盟ETS的收入。到2030年，歐盟創(chuàng)新基金計劃投資100億歐元。
在正常情況下，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的利潤率相對較低。如在歐洲地區(qū)，息稅、折舊及攤銷前利潤率（EBITDA率）的中位數(shù)通常約為3%。
不過，部分用于碳轉(zhuǎn)化的投資可被視為正?，F(xiàn)代化升級資本支出的一部分，例如，廢舊高爐被新高爐取代，或更有可能被DRI-EAF設(shè)施取代。有別于同行競爭對手，瑞典鋼鐵公司（SSAB）宣布能夠利用內(nèi)部現(xiàn)金流為其未來十年的脫碳計劃提供資金。
據(jù)國際能源署（IEA）估計，綠色鋼材的額外生產(chǎn)成本在10%-50%之間，成本的增加可能會嚴(yán)重削減生產(chǎn)企業(yè)的利潤。不過，隨著運營方面的改進，成本將繼續(xù)降低。此外，向新設(shè)施的轉(zhuǎn)型將降低維護成本。預(yù)計綠色鋼材的價格也將高于傳統(tǒng)碳鋼，從而減輕部分成本壓力。
鋼鐵行業(yè)是二氧化碳排放大戶
鋼鐵行業(yè)約占全球二氧化碳排放量的7%。由于采用冶金煤還原鐵礦石，而且很大一部分煉鋼設(shè)施依賴燃煤發(fā)電，因此，整個生產(chǎn)過程是高度碳密集型的。
鋼材完全可以回收再利用，但目前廢鋼數(shù)量不足以滿足鋼材生產(chǎn)需求，而且廢鋼中含有大量雜質(zhì)，因此需要不斷進行初級煉鋼。
由于新的綠色基礎(chǔ)設(shè)施需要大量鋼材，盡管在生產(chǎn)過程中二氧化碳排放量較高，但預(yù)計鋼材仍將是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵材料之一。根據(jù)聯(lián)合國負(fù)責(zé)任投資原則組織（UNPRI）提出的預(yù)測政策情景（FPS）假設(shè)，到2050年，全球鋼鐵產(chǎn)量將比2020年增長13%，而CRU預(yù)計同期將增長21%。
排放觀點
按生產(chǎn)工藝劃分的排放量
根據(jù)CRU基于范圍1、2、3的數(shù)據(jù)，全球每生產(chǎn)1噸粗鋼平均排放1.76噸CO2。電弧爐煉鋼廠的平均排放量為每噸粗鋼排放0.2-1.5噸CO2。除少數(shù)效率低的煤電設(shè)施外，電弧爐鋼廠均位于CRU全球排放曲線的第一四分位數(shù)。高爐-轉(zhuǎn)爐鋼廠平均每噸粗鋼的排放量達到1.8-2.8噸CO2。
電弧爐的碳排放量在很大程度上取決于電弧爐所用的電力來源和工藝中使用的還原劑。預(yù)計無化石的電弧爐將依靠可再生能源和綠色氫氣，部分企業(yè)也在考慮將核能作為低碳能源。如奧托昆普公司正在考慮在其位于芬蘭的一家工廠安裝小型模塊化反應(yīng)堆。預(yù)計工業(yè)規(guī)模的綠色制氫要在2030年之后才能實現(xiàn)。
高爐-轉(zhuǎn)爐工藝的粗鋼產(chǎn)量約占全球粗鋼產(chǎn)量的70%，其余30%主要通過電弧爐工藝生產(chǎn)。從長遠(yuǎn)來看，電弧爐煉鋼的比例還會增大。對于未來的工藝分工有各種預(yù)測（見圖1和圖2），這將取決于技術(shù)的發(fā)展及其成本效率。
要實現(xiàn)碳中和的初級煉鋼工藝，則需要對技術(shù)進行重大變革。目前有兩條主要的脫碳途徑：DRI-EAF以及碳捕集與封存（CCS）技術(shù)。
CRU預(yù)計，到2050年，電弧爐煉鋼的比例將達到55%，而FPS情景則假設(shè)電弧爐煉鋼的比例將達到68%。
根據(jù)FPS假設(shè)，37%的傳統(tǒng)高爐-轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)設(shè)施將被DRI-EAF裝置所取代，包括氫基設(shè)施，而CRU預(yù)測為25%。對高爐-轉(zhuǎn)爐的技術(shù)發(fā)展有各種假設(shè)，包括使用碳捕獲、利用與封存（CCUS）技術(shù)或使用DRI熔化生產(chǎn)鐵水，然后將其送入轉(zhuǎn)爐設(shè)施。
目前正在開發(fā)各種可供選擇的高爐-轉(zhuǎn)爐工藝減排的途徑，包括熔融氧化物電解、鐵精礦閃速熔煉和使用生物質(zhì)。此外，一些歐洲生產(chǎn)商計劃在向氫基DRI轉(zhuǎn)型期間，在高爐-轉(zhuǎn)爐中使用氫作為輔助還原劑。通過使用優(yōu)質(zhì)原料（鐵礦球團）、煤粉噴吹或天然氣噴吹、提高廢鋼裝料量和能源效率，也可實現(xiàn)高達30%的二氧化碳減排。
不同鋼鐵產(chǎn)品的碳排放
長材是排放量最低的產(chǎn)品，因為大多數(shù)長材都是利用廢鋼和/或熱壓塊鐵（HBI）通過電弧爐生產(chǎn)，而扁平材通常是通過高爐-轉(zhuǎn)爐工藝生產(chǎn)。
各地區(qū)的碳排放量
1）北美地區(qū)
北美地區(qū)的噸鋼碳排放一直處于較低水平，因為廢鋼的供應(yīng)和對天然氣發(fā)電的高度依賴，該地區(qū)的生產(chǎn)歷來以電弧爐為主，比例高達67%。鋼鐵企業(yè)計劃進一步提高DRI-EAF流程的比例，并轉(zhuǎn)用可再生能源，或是自有、或是通過協(xié)議購買。不過，此前美國鋼鐵公司和克里夫蘭-克里夫斯公司從安賽樂米塔爾收購了幾家高爐-轉(zhuǎn)爐鋼廠，其碳排放量處于較高水平。
2）歐洲地區(qū)
在歐洲地區(qū)（不包括土耳其），電弧爐和轉(zhuǎn)爐流程的鋼產(chǎn)量相對均衡。在嚴(yán)格的歐盟排放交易體系和企業(yè)投資計劃的推動下，大多數(shù)歐洲資產(chǎn)都是全球效率較高的資產(chǎn)之一。
CRU預(yù)計，到2030年左右，歐洲生產(chǎn)商將從CRU排放曲線的第一至第二四分位（范圍1、2、3）大部分遷移到第一四分位數(shù)，因其正在加速實施脫碳，逐步采用低排放的DRI-EAF鋼廠取代高爐-轉(zhuǎn)爐設(shè)施。如塔塔鋼鐵公司正在關(guān)閉其位于英國塔爾伯特港的兩座高爐，作為虧損資產(chǎn)，到2027年將其替換為產(chǎn)能幾乎相等的一座300萬噸電弧爐。
3）土耳其
在土耳其，轉(zhuǎn)爐鋼僅占粗鋼產(chǎn)量的三分之一，其代表是位于全球排放曲線第二至第四四分位的埃雷利（Erdemir）和卡德米爾（Kardemir）鋼鐵公司。其余以天然氣和煤炭為動力的電弧爐位于排放曲線的第一四分位。CRU預(yù)計，到2030年，土耳其的總體碳排放量將有所下降。不過，與其他地區(qū)相比，土耳其的碳排放量曲線將略有上升。
4）中東地區(qū)
當(dāng)前中東地區(qū)的鋼鐵生產(chǎn)商在排放方面處于領(lǐng)先地位，因其一直使用先進、節(jié)能的天然氣電弧爐設(shè)備。此外，還大量使用HBI。作為碳排放量最低的途徑之一，每噸粗鋼的范圍1-3平均排放量為1.4噸CO2。
5）亞洲地區(qū)
由于產(chǎn)能相對較新、高度依賴煤炭以及廢鋼供應(yīng)的限制，亞洲地區(qū)向碳中和鋼鐵生產(chǎn)轉(zhuǎn)型可能需要更長的時間。因此，CRU預(yù)計大多數(shù)資產(chǎn)在碳排放曲線上的平均位置變化不大。
中國以高爐-轉(zhuǎn)爐工藝為主，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量約占粗鋼總產(chǎn)量的84%。印度的轉(zhuǎn)爐設(shè)備約占總產(chǎn)量的一半，其平均爐齡不足20年。
預(yù)計中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的碳排放量將在2025年達到峰值，然后下降。中國政府承諾到2060年實現(xiàn)碳中和。印度政府承諾到2070年實現(xiàn)碳中和。印度是全球鋼鐵生產(chǎn)碳排放量最高的國家之一，平均每噸粗鋼排放2.8噸CO2，而中國平均每噸粗鋼排放1.76噸CO2（范圍1、2、3）。
在印度，轉(zhuǎn)爐工藝產(chǎn)能往往陳舊且效率低下，但仍是主要的煉鋼路徑，而電弧爐煉鋼則主要由小型生產(chǎn)企業(yè)采用，預(yù)計在未來5-10年內(nèi)仍將如此。印度高爐產(chǎn)能落后且效率低下，而電弧爐通常以燃煤發(fā)電為動力，因此，無論采用哪種工藝路線，印度的碳排放量都是全球最高的。不過，預(yù)計該國電弧爐煉鋼產(chǎn)能所占的比例會緩慢增大。
東南亞的鋼鐵生產(chǎn)一直以電弧爐為主，約占65%，但由于高爐-轉(zhuǎn)爐項目正在籌備中，其電弧爐煉鋼比例將在未來五年內(nèi)降至55%。
