脱碳钢：市场底漆

2025 年 1 月 Contents 执行摘要3Introduction4什么创造了溢价 ？5绿色保费5绿色钢6技术7监管和其他驱动因素9标准14市场偏好16Conclusion19联系人20报告限制和约束21报告免责声明22 执行摘要 鉴于钢铁生产直接排放的二氧化碳占所有温室气体排放的相当大比例，钢铁市场参与者和政策制定者都十分关注整个钢铁价值链去碳化的策略。本报告对低碳钢铁市场的当前状态和未来前景进行了深入分析。 特别是在报告中强调了绿色溢价的概念，即公司为低碳钢材支付的额外成本。随着我们接近2030年和2050年的全球排放目标，这些溢价预计将会增加。 报告还讨论了各种低碳钢技术及其监管驱动因素如何塑造市场，以及低碳钢标准的发展和清洁氢在钢铁生产中的作用。特别地，报告分析了欧盟绿色协议和碳边境调整机制（CBAM）在减少钢铁行业碳排放方面的作用，以及类似举措在英国、美国和澳大利亚的情况，突出了全球向低碳钢铁生产转型的努力。 尽管低碳钢市场还有很长的路要走，但它正在迅速发展，为整个钢铁供应链带来了挑战和机遇。向更绿色的生产方法过渡将需要大量的投资以及钢铁生产商、上游矿企、投资者和政府等多方之间的合作。 最终，绿色钢铁的发展趋势凸显了向可持续未来迈进的承诺，但唯有通过有针对性的政府激励和政策，才能克服绿色钢铁的经济障碍，使经济效益与环境责任相一致。 Introduction 作为钢铁生产直接排放的二氧化碳占据了所有二氧化碳排放量的重要部分，这就不难理解为什么钢铁市场参与者和政策制定者对整个钢铁价值链去碳化的策略给予了大量关注。 全球挑战需要大量的投资，其中钢铁生产商、上游矿业公司、投资者和政府扮演着关键角色。尽管低碳钢市场仍有很长的路要走，但它正在迅速发展。本报告提供了当前市场状态的概览以及可能进一步发展的前景，包括绿色溢价的入门知识、关键技术的概述以及政策和其他推动因素的综述。 什么创造了溢价 ？ 商品和金属市场的溢价概念源自多种因素，包括稀缺性、质量差异以及市场需求。本质上，溢价是指消费者愿意在基础价格之上支付的额外费用，以获取感知到的附加值。这一附加价值可能由各种要素驱动，如提升的环境属性、更高的性能标准，或是符合监管框架。 绿色保费 绿色溢价是指公司为低碳钢材支付的额外成本，预计随着我们接近2030年和2050年的全球排放目标，这一成本将逐步增加。随着钢铁生产转向电弧炉（EAF）技术并使用热压铁（HBI），一种更环保的方法，绿色溢价预计将显著上升。 高质量且杂质最少。相比之下，废料通常包括更广泛的钢铁废料，经常包含更多含有杂质和污染物的旧材料。虽然废料的碳排放量非常低，但单独使用它会导致质量较差的产出，从而极大地限制了其应用范围。因此，公司愿意为高炉矿（HBI）提供的高质量产品支付更高的价格，与其它方法相比，这减少了碳排放并推动了对高炉矿的需求增长。 绿色溢价的成本根据产品的碳排放量以及生产方法的成本差异而有所不同。例如，基于氢的钢材可能因氢基方法的碳减排量更大而与基于天然气的钢材相比产生不同的溢价。不过，无论是哪种方法，它们都会比传统碳钢获得绿色溢价。 绿色溢价的成本也反映了使用电弧炉（EAF）并采用海绵铁（HBI）或废钢与使用高炉（BF）-氧气转炉（BOFs）并采用焦炭和铁矿石的钢铁生产方法之间的成本差异。尽管EAF的排放较低，但它们被-known_to_require_大量更多的电力用于钢铁生产，而相比之下，BOFs所需的电力较少。因此，原材料和能源价格的波动直接对基于EAF的钢铁生产成本产生影响。 基于氢的钢铁进一步区分了灰氢、蓝氢和绿氢。绿氢是通过电解从风能或太阳能等可再生能源独家生产，代表了最清洁的选择。灰氢来自于天然气蒸汽重整过程，而蓝氢则在此过程中涉及碳捕获与存储。 这些关于排放和生产成本的考虑凸显了钢铁制造商在减少碳足迹的同时管理运营费用所面临的复杂财务决策。因此，为了激励生产这些更清洁的产品，绿色溢价必须发挥作用。 在HBI、一级废钢和废钢中，HBI提供最高的产品质量，其次是一级废钢，然后是废钢。一级废钢是指清洁且未使用的钢铁废料，通常来自消费后或工业后过程。 绿色钢 不是所有的电弧炉（EAF）钢铁都能被视为“绿色”。要使电弧炉生产成为“绿色”，必须使用可再生能源，并且几乎需要100%回收废料进行处理。 如本报告后续所述，并无适用于绿色或低碳钢的普遍适用标准。为了本报告的目的，AME 将“绿色钢铁”定义为相对较低碳强度的钢铁生产，具体指在第一和第二范围排放中每吨HRC产生的二氧化碳当量少于0.5吨的生产。这一定义将绿色钢铁限定为使用可再生能源驱动的电弧炉（EAF），并且处理约100%废料。其他潜在的工艺路线包括直接还原铁（DRI）转化为电弧炉（EAF），前提是DRI生产不是以化石燃料为动力；以及以金属煤替代冶金焦炭的高炉（例如使用氢气）。 增加直接还原铁（DRI）生产低碳钢的电弧炉（EAF）发展势头，以促进使用DRI生产相对低碳钢。尽管DRI过程中仍使用化石燃料，但在AME <0.5tCO2/t条件下仍无法实现绿色钢铁。 一些生产商正在将高炉的热金属喂入电弧炉（EAF）中——这允许了产品更灵活的调整——但这并非“绿色钢铁”，因为冶金级煤炭仍然是还原剂。 通过能源转型，AME预计新电弧炉（EAF）产能中将有越来越多的比例为“绿色”钢材或至少碳排放较低的钢材。 废料可用性是增加绿色钢可用性的主要限制。 AME 在能源转型过程中与高炉和钢铁生产相关的关键假设如下： 行业将用直接还原铁（DRI）取代小型站点；大型站点会保留大型BFs，替换小的BFs；电炉（BOFs）将被能处理热金属、DRI或废钢的混合电弧炉（hybrid EAFs）取代，以最大程度地适应市场条件。 典型的 BF 运动寿命为 20 年。 如果炉容量小于 2.5 Mt ， 则预计将切换到 DRI / EAF 配置。 对于容量为 3.0 至 4.0 Mt 的熔炉 ， 有 50 ％ 的机会转换为 DRI / EAF 。 使用电弧炉（EAF）替代氧气顶吹转炉（BOF）将使钢铁生产商能够根据最终产品的质量调整熔炼过程——使用较高比例的废钢生产较低质量的产品，使用更高比例的热金属/直接还原铁生产高质量的产品。 对于 4.0 Mt 炉或大于 4, 500m3 的炉容量 ， 假定为连续(+ 20 年工厂寿命) 并使用碳捕获。 非常大的球团厂将生存下来。中国将继续整合市场，关闭低效的小型球团厂，并替换为大型产能的设备。 2.5-3.0Mt 是转换点，即转为直接还原铁/电弧炉（DRI/EAF）的临界值。规模再大，则复杂性增加，因为一个高炉将被多个单位替代（符合阿塞洛·米塔尔当前的战略）。 技术 钢铁制造是铁制过程之后的第二步，涉及将铁制过程产生的产品精炼成液态钢。这一过程可以在转炉（BOF）或电弧炉（EAF）中完成。 顶底复吹（BOF）过程通过注入气体氧作为主要的热自发电气剂来产生热量。这导致溶解的元素如碳、硅、锰和磷的氧化——铁的氧化程度较低。为了通过BOF生产钢，原料中生铁的比例通常超过70%，废料占剩余部分。 另一方面，EAF通常被整合到典型的小型工厂的基本设计中，用于熔化废料或从直接还原铁（DRI）工厂获取海绵铁。电弧炉的主要优势在于其在任何比例下接受装载材料的能力，包括废钢、熔铁、预还原物料和球团。由于可以精确控制电力以在不同所需速率向浴中提供热量，因此有可能对精炼反应进行精确控制。EAF产生的熔融钢被用于高品级合金钢切削工具、模具钢和不锈钢的生产，其中必须在严格控制的条件下进行精炼和熔化，以最小化杂质的引入。 为了应对一些更为严格的污染物排放和能源使用规定，全球范围内开发了多种钢铁生产技术。最先进的技术包括MIDREX、FINEX、COREX、混合技术和氢气注入高炉生产。 基于氢的钢铁生产技术已吸引大量投资和政府支持，旨在实现“零排放”钢铁生产。然而，目前大多数该技术仍处于早期发展阶段，尚未计划进行商业化生产。这一技术的主要问题是过于关注减排而忽视了经济性。因此，AME 预计，在商业化过程中，经济性和可扩展性将是主要问题，短期内很难替代可靠且成本效益高的冶金煤。与氢气一样，所有这些技术目前仍处于相对早期的发展阶段，尚未有大规模或商业化的工厂投入运营以与高炉竞争。 氢杂化 MIDREX MIDREX 近年来已成为备受青睐的创新炼铁工艺。该工艺利用天然气（或氢气）从铁矿石中还原铁，生产直接还原铁（DRI）。具体而言，MIDREX NG 工艺在 MIDREX 催化器中使用天然气生成还原气体，这些还原气体随后在竖炉中用于铁矿石的还原。这种还原气体将原料（如铁球团或块矿）还原为铁金属（DRI）。随后，冷却气体将 DRI 冷却至约 50℃。 在2016年，SSAB、LKAB和Vattenfall联手创建了HYBRIT技术，这是一种旨在使用氢气替代传统炼钢所需的焦煤（用于矿石基炼钢）的炼钢技术。HYBRIT的目标是成为世界上首个无化石燃料的炼钢技术，几乎不会产生碳足迹。根据2017年进行的可行性研究，与传统的高炉相比，运营成本预计会高出20%到30%。该项目于2016年开始，示范工厂于2022年投入使用，并计划运行至2024年，但尚未确定商业生产的时间表。 短期内有可能颠覆行业的爆炉技术最接近的竞争者可能是FINEX。FINEX是由Finmet多流化床工艺和COREX熔化-气化工艺结合而成的一种技术。自1992年起，POSCO和Siemens VAI一直在研发FINEX过程。该技术从一个1.5吨/天的实验室规模研究单元发展到一个自2014年1月在韩国浦项钢铁厂运行的200万吨/年的商业规模工厂。 蒂森克虏伯最近成功通过粉煤喷射（PCI）系统将氢气注入正在运行的高炉中，其中氢气部分替代了所需的PCI。然而，当前氢气的高成本使得这一过程尚不经济，因此在高炉中仍需使用焦炭。 COREX工艺中，所有冶金工作均在两个独立的处理反应器——还原槽和熔化气化器内进行。铁矿石（块矿、球团或二者的混合物）被加入到还原槽中，在逆流条件下通过还原气体将其还原为直接还原铁（DRI）。卸料螺旋输送机将DRI输送至熔化气化器，在此不仅进行最终的还原和熔化，还发生所有其他冶金反应。热金属和炉渣的提取则遵循传统高炉操作惯例。 海瑞克斯（HyREX）技术是由浦项制铁（POSCO）开发的一种钢铁制造的氢还原工艺，与传统的化石燃料方法相比，该工艺可显著减少碳排放。在浦项工厂的试点工厂中，该过程每天生产24吨液态铁，每吨仅排放400公斤碳。该公司计划通过过渡到可再生能源使该设施完全实现碳中和。浦项计划扩大这一技术，预计到2027年，全规模工厂将每小时生产36吨铁，最终目标是在2040年通过基于氢的生产每年实现250万吨钢铁的产量。 监管和其他驱动因素 通过拍卖和部分免费分配。多年来，欧盟排放交易体系（EU ETS）证书向能源密集型行业公司（包括钢铁制造）的免费分配逐渐（尽管速度较慢）减少，而《fit for 55》计划之一便是加速取消任何免费分配的排放配额。然而，这一计划增加了“碳泄漏”风险，即某些欧盟公司在成本较低的其他国家转移生产，从而削弱了欧盟减少排放措施的有效性并损害了欧盟经济。CBAM旨在使欧盟能够在增加欧盟排放交易体系碳定价效果的同时，降低或防止这种风险。 EU 作为的一部分欧盟绿色交易， 欧盟坚定承诺支持清洁钢技术 ， 到 2050 年实现零碳炼钢工艺。REPowerEU计划强调，到2030年，欧盟约30%的初级钢铁生产预计将通过可再生氢实现脱碳。这些目标已被转化为一系列具体政策工具。 首先，碳边境调整机制（CBAM）是由欧盟委员会作为欧盟绿色协议的一部分而设计的。从2026年起，CBAM将对来自欧盟以外地区生产的一些建筑材料（如钢铁）等商品征收碳价格，基于其生产过程中的温室气体（GHG）排放量，最终目标是避免所谓的碳泄漏、减少全球排放并帮助达成《巴黎气候协定》的