开启中国第一波突破性钢铁投资

关于 RMI RMI 是一家独立的非营利组织，成立于1982年，原名Rocky Mountain Institute，通过市场驱动的解决方案推动全球能源系统的转型，以符合1.5°C的未来目标，并确保所有人都能拥有清洁、繁荣且无碳的未来。我们在世界上最关键的地理区域开展工作，并与企业、政策制定者、社区和非政府组织合作，识别并规模化能源系统干预措施，以至少减少50%的气候污染，目标是在2030年前实现这一减污目标。RMI在美国科罗拉多州巴塞尔特和博尔德设有办事处，在美国纽约市、加利福尼亚州奥克兰、华盛顿特区以及尼日利亚阿布贾和中国北京设有办事处。 作者和致谢 Authors 舒义李婷李玉军薛荣艳 作者按字母顺序列出。除非另有说明 ， 否则所有来自 RMI 的作者。 联系人 李淑仪 ， sli @ rmi. org 版权和引文 李淑仪 ， 薛玉军 ， 荣艳 ， 等 ，开启中国第一波突破性钢铁投资, RMI, 2024,https:/ / rmi. org / insight / 解锁 - 第一波突破 - 钢铁 - 投资 - 在中国 /. RMI重视合作，并通过分享知识和见解来加速能源转型。因此，我们允许有兴趣的各方通过Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0国际许可协议引用、分享和引用我们的工作。https: / / creativecommons. org / licenses / by - sa / 4.0 /. 除非另有说明 ， 否则所有使用的图像均来自 iStock. com 。 Acknowledgments 作者衷心感谢RMI的Chathu Gamage、Lachlan Wright、Rachel Wilmoth、Kaitlyn Ramirez和Xiyuan Liu对本报告提供的宝贵意见。 此外，特别感谢为分析提供了见解和建议的专家们，包括来自鞍钢钢铁研究院的马广宇、宝山钢铁股份有限公司的王明媚和孟翔等。 特别感谢 Angela Wright Bennett 基金会对本报告的支持。 目录 介绍 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1. 碳中和目标下的中国钢铁工业 … … … … … … … … … … … 7 2. 经济学和过渡成本 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …1.1 中国钢铁行业转型趋势......................................................................................................................71.2 低碳冶金项目现状..............................................................................................................................81.3 推动首批近零碳钢铁................................................................................................................... 2.1 钢铁生产路径的排放强度与经济效益............................................ 122.2 从技术生产路径到转型路径........................................................... 182.3 多路径转型成本.................................................................................. 20 3. 解决成本难题的综合解决方案 … … … … … … … … 23 3.1 政策、需求侧和金融的作用 ......................................................................... 233.2 中国实践与趋势............................................................................................ 253.3 每条转型路径的综合解决方案：情景定量分析.............................................. 28 4. 建议 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Introduction 钢铁生产是一个能源密集型和高排放行业。2020年，全球钢铁行业的直接碳排放量达到26亿吨，约占全球排放量的7%。1中国钢铁工业排放 18.1 亿吨 ， 约占全国总量的 16% 。2作为基础原材料行业，钢铁行业是推动经济和社会稳定发展的重要支柱。钢铁行业的低碳和近零碳转型对于实现全球气候目标至关重要，并为行业及其下游合作伙伴带来了高质量发展的机遇。 在行业层面 ， 中国钢铁工业协会(CISA) 发布了钢铁行业碳中和愿景与技术路线图2022 年 8 月， 已更新为第二版。3该规划路线图从当前技术水平出发，明确了向碳达峰和碳中和阶段的关键技术路径，为产业转型提供了技术导向。在企业层面，无论是国有企业还是私营企业，均已积极设定碳目标和减排 roadmap，以帮助企业实现转型。在项目层面，宝武集团和首钢集团等领先企业已经规划并运营了诸如氢冶金等低碳和近零碳项目，具备生产合规产品的能力。 低碳技术的持续进步与普及为近零碳钢的生产提供了可能性。i，但高成本仍然是实施过程中的主要挑战。目前，现有项目如氢能冶金的投资主要依赖于企业的自有资本。这些企业已经率先启动并运营了低碳和近零碳项目作为早期示范。然而，随着项目的推进，经济挑战将变得更加显著，需要在市场中证明其成本竞争力。如果对项目中长期经济效益存在不确定性，企业更有可能对资本密集型的近零碳项目保持保守态度。这可能会对行业的转型过程产生负面影响。 然而，钢铁行业迫切需要向低碳和近零碳生产转型。据估计，为了将温度上升控制在1.5°C以内，到2030年全球近零碳钢铁生产能力需要达到约1.9亿吨（百万吨，Mt）。然而，目前处于规划中的总产能仅为约6000万吨。4 大多数用于钢铁生产中的高炉（BF）和转炉（BOF）设备的服务寿命为20年，可以通过设备衬线延长其使用寿命。在中国，未来几年内将有一大部分的BF和BOF设备达到20年的服务寿命。如果近零碳钢项目未能及时部署，投资于新一轮的设备衬线可能会锁定更多的碳排放。在那时部署近零碳项目可能会导致资产密集型的BF和BOF设备提前退役，从而带来融资压力并造成资源浪费。 因此，加快近零碳钢铁项目的部署需要积极寻求经济挑战的解决方案。在实践中，项目层面的经济效益评估是这一过程中的一个重要方面。这些项目的长期目标是近零碳排放，但在短期内合理应用过渡技术是可以考虑的。因此，在同一项目的不同阶段可能会采用不同的技术生产路线。各种低碳和近零碳技术生产路线的发展逐渐提高了技术和经济可行性。 经济评估应全面考虑每次技术迭代下的动态转型路径，而不是基于单一技术生产路线的静态假设。因此，本研究暂时整合了钢铁生产的各种技术生产路线，从高碳逐步过渡到低碳，最终达到接近零碳的路线，从而形成一个明确的转型路径。转型路径的成本根据每种技术生产路线每吨钢铁的成本进行评估。 本报告基于一个项目级别的经济评估模型，该模型量化了关键技术生产路线和代表性转型路径的经济效益。通过评估项目净现值（NPV）和回收期，为最终投资决策提供了参考依据。研究还分析了政策、需求方和金融利益相关者如何支持钢铁行业的转型。该模型量化了每种支持杠杆的作用及其解决经济挑战、创造全面解决方案的能力，这些解决方案能够提升项目的潜在盈利性和可持续性。这包括但不限于绿色氢补贴、碳市场等政策措施，以及绿色溢价、预购协议和金融机构提供的优惠利率等市场工具。最后，报告提出了六项行动建议，旨在动员各利益相关方共同创造有利条件，加速近零碳钢铁项目的部署。 1. 碳中和目标下的中国钢铁行业 1.1 中国钢铁行业的转型趋势 中国是世界上最大的钢铁生产和消费国，占全球粗钢生产和钢铁生产排放的一半以上。在中国，钢铁行业的直接排放占国家总排放量的14%。值得注意的是，钢铁行业大量排放来源于电力使用。5因此，中国钢铁行业的转型对于实现全球气候目标和中国的双碳目标至关重要。 与其他国家的钢铁公司相比，中国钢铁生产商对煤炭的依赖更为严重，短流程生产（即主要通过电弧炉一次性熔化回收废料的过程）的比例较低。由于能源结构以煤为主、石油较少、天然气匮乏，中国钢铁工业使用的能源中有76%来自煤炭，而欧洲和美国的比例分别为44%和24%。尽管欧洲和美国钢铁生产中使用的能源也主要由化石能源占据，但天然气在其能源结构中扮演了重要角色。6 此外，通过短流程生产的钢材占中国总产量的比例低于10%，低于国际水平。7这是因为由于中国的工业化和城市化起步较晚，废钢尚未大规模收集，导致暂时供应不足和价格高昂。此外，电价的影响进一步限制了短流程钢铁生产在经济上的可行性。 高比例的煤炭和低比例的短流程生产既给中国钢铁行业的转型带来了严峻的成本挑战，也蕴含了巨大的减排潜力。例如，随着工业和城市基础设施建设逐渐升级，现有机械设备和建筑的淘汰将导致废钢资源的增加。结合计划中的回收系统改进，短流程钢铁生产有望增加。 在时间方面，大量全流程（即通常包括在一个站点上的烧结、高炉和转炉等工序的完全集成钢铁生产）设备即将开始其首个完整的20年生命周期。如果近零碳钢项目不能尽快部署，资本将投资于设备衬里的更换以延长其使用寿命，这意味着在未来十年或更长时间内将锁定更多的碳排放。8因此，在关注中国钢铁行业转型路径并规划近零碳生产投资时，应考虑该行业的独特特征。应抓住投资周期的机会，采取积极果断的行动，通过适当的速度和方法加快生产能力的更新换代。此外，应注意防止资产搁浅的风险，以避免损害企业和整个行业的利益。 目前，中国钢铁行业已明确了几条减碳的技术路线。钢铁产业转型的关键生产路径包括大规模利用废钢和绿色氢冶金（如图表1所示）。政策支持和领军企业的积极行动正在推进中。到2050年，随着废钢回收率的提高，基于废钢的短流程生产比例预计从当前低于10%增长至60%。通过降低绿色氢气、碳捕获和其他深度减排技术的成本，近零碳的一次性炼钢产量将接近2.4亿吨。9 1.2 低碳冶金项目现状 在 “1 + N ” 政策体系的指导下 ， 诸如关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见已在钢铁行业减排中提供了强大的推动作用。同时，跨行业的支持政策如循环经济、碳市场、氢能源发展、低碳采购和绿色金融等持续塑造并强化了有利于钢铁行业转型和减排的有利条件。 在政策的推动和支持下，许多钢铁公司宣布了实现碳峰值和碳中和目标的计划和方案（见图2）。拥有碳峰值和碳中和计划的钢铁公司的产量约占全国总量的38%。从项目层面来看，低排放和近零排放钢铁项目，如氢冶金，也已出现（见图3），已披露的计划或在运营的总产能超过900万吨。 1.3 实现近零碳钢的第一波 低碳和近零碳钢铁项目通常面临更高的成本。本研究在时间维度上结合了不同的钢铁生产工艺路线，以创建转型路径，即从高碳生产工艺路线过渡到低碳生产工艺路线，最终过渡到近零碳生产工艺路线。 基于不同技术生产路径下的每吨钢铁成本，评估转型路径的整体成本。具体而言，本研究构建了不同转型路径的项目级经济学模型，评估项目的净现值（NPV）、回收期等，并分析和