氢冶金发展模式系列研究之一|从焦炉煤气到绿氢：山西氢冶金发展路径探索——副产氢资源驱动的过渡与升级

氢冶金发展模式系列研究之一 从焦炉煤气到绿氢：山西氢冶金发展路径探索 副产氢资源驱动的过渡与升级 关于落基山研究所（RMI） 落基山研究所 (Rocky Mountain Institute, RMI) 成立于 1982 年，是一家立足市场、独立运作的专业智库，致力于通过经济可行的市场化解决方案推动全球能源转型，构建繁荣、韧性、清洁的低碳未来。落基山研究所与企业、政策制定者、科研机构、创业者及跨领域伙伴广泛协作，推动战略性投资，以扩大清洁能源解决方案的规模化部署、减少能源浪费、并提升可负担清洁能源的可及性，在保障能源安全和经济效益的同时，携手共创可持续的美好愿景。目前，落基山研究所的研究和实践已覆盖全球 50 余个国家和地区。 作者与鸣谢 作者 洪予欣，李抒苡，李婷，薛雨军，张博雅作者姓名按姓氏首字母顺序排列。除非另有说明，所有作者均来自落基山研究所。 联系方式 李抒苡，sli@rmi.org 引用建议 落基山研究所，从焦炉煤气到绿氢：山西氢冶金发展路径探索——副产氢资源驱动的过渡与升级，2026，https://rmi.org.cn/insights/shanxi-hydrogen-metallurgy-development-report/RMI重视合作，旨在通过分享知识和见解来加速能源转型。因此，我们允许感兴趣的各方通过知识共享CC BY-SA4.0许可参考、分享和引用我们的工作。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/除特别注明，本报告中所有图片均来自iStock。 鸣谢 本报告作者特别感谢以下专家对报告撰写提供的洞见与建议： 陈剑冶金工业信息标准研究院何泓山西科城能源环境创新研究院寇 静 娜太原理工大学李飞绿行太行苗 茂 谦中国石油化工联合会煤化工专委会张琦东北大学赵 志 龙中冶京诚工程技术有限公司周 和 敏北京钢研氢冶金技术研究院有限公司 本报告所述内容不代表以上专家及其所在机构的观点。 目录 前言...................................................................................................5 第 1 章 从资源禀赋到发展路径：山西氢冶金的模式选择...............................7 1.1产业条件与政策导向奠定发展基础..................................................................71.2副产氢资源支撑早期部署阶段.........................................................................91.3多元绿氢供给支撑长期转型路径....................................................................11 第 2 章 焦炉煤气副产氢资源潜力与利用路径.............................................12 2.1副产氢资源为氢冶金发展创造窗口期机遇......................................................122.2多元技术路径正在验证副产资源过渡模式......................................................142.3资源约束与需求增长将推动绿氢接续.............................................................15 第 3 章 山西省氢冶金项目的经济性评估....................................................17 3.1典型氢冶金部署情景设定与经济性评估框架...................................................173.2不同氢源成本比较与关键影响因素................................................................183.3不同氢源情景下的吨钢成本比较....................................................................193.4未来五至十年是绿氢冶金部署的关键窗口......................................................20 第 4 章 主要结论与行动方向建议：把握副产氢过渡窗口，推动绿氢接续........22 参考文献.............................................................................................24 前言 在全球钢铁行业深度脱碳进程中，氢冶金正从技术探索逐步走向产业实践。作为少数具备近零排放潜力的炼铁路径之一，氢冶金被广泛视为未来钢铁工业转型的重要方向，预计可帮助全球钢铁行业每年降低 12-15 亿吨碳排放，约占当前行业总排放的 27%-34%。1对于我国而言，在“双碳”目标持续推进、钢铁行业面临长期减排压力的背景下，推动氢冶金发展不仅关乎技术创新，也关系到未来绿色工业的塑造。根据中国钢铁工业协会评估，冶金工艺突破技术可贡献 20%-25% 的行业减碳潜力，其中氢冶金是重点技术之一。2国家层面已在《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》《工业领域碳达峰实施方案》《钢铁行业节能降碳专项行动计划》等公开政策文件中，持续支持氢冶金等低碳冶炼技术研发、示范与推广应用。 当前，氢冶金的发展正逐渐经历从“技术验证”向“模式验证”的迭代。过去几年，国内氢冶金项目建设明显提速。随着第一批示范项目相继落地或启动建设，产业界对氢冶金的关注正从“技术是否可行”逐步转向“如何实现规模化发展”。然而，氢冶金的发展进程并不会沿着单一路径展开。中国地域广阔，不同地区在资源禀赋、产业基础、能源结构和发展阶段上存在显著差异。对于同样的氢冶金技术，不同地区往往会形成不同的发展逻辑和部署路径。例如，有的地区依托成熟钢铁产业基础推动既有产能转型；有的地区利用焦炉煤气等副产氢资源降低初期成本、加快项目落地；还有的地区则依托丰富的风光资源，探索以绿氢为核心的新型钢铁生产体系。这些路径均服务于钢铁行业低碳转型，但其资源依赖、经济性基础、建设顺序以及产业协同模式均存在显著差异。 随着产业化进程持续推进，发展模式正成为影响氢冶金规模化部署的关键因素。决定产业能否实现持续发展和广泛复制的关键，已不再局限于单一技术突破，而在于能否形成与不同资源禀赋和产业条件相匹配的发展路径。相比单个项目的技术方案，发展模式决定了项目为何能够在特定地区形成、依靠哪些关键条件获得比较优势，以及其经验能否被更多地区借鉴和推广。从示范走向规模化，本质上不仅是技术扩散的过程，也是发展模式不断验证与复制的过程。 基于这一考虑，本系列研究尝试将研究视角从单个项目扩展至更加宏观的发展模式层面。希望通过梳理不同地区的资源条件、产业基础和项目实践，识别驱动氢冶金发展的关键要素，总结具有代表性的发展路径，并分析其适用条件、阶段价值和未来演进方向，为地方政府、产业投资方和行业企业提供参考。 结合当前国内实践，本系列研究将中国氢冶金发展路径归纳为三类典型模式： •既有产业链转型类：依托成熟钢铁产业集群、完善的上下游配套体系以及既有基础设施条件，推动存量钢铁产能向氢冶金升级转型。该模式主要分布于河北等钢铁产业基础雄厚地区，项目规模较大，示范效应和行业带动作用显著。 •副产资源过渡类：立足当前绿氢供给尚未成熟的现实条件，以焦炉煤气等富氢副产资源作为阶段性过渡方案，加快氢冶金项目落地。该模式主要分布于山西等煤焦资源丰富地区，兼具经济性和可操作性，为氢冶金产业早期发展提供重要支撑。 •可再生能源驱动类：面向中长期发展的前瞻性模式。依托低成本绿电和绿氢资源优势，构建以可再生能源为基础的新型钢铁生产体系。该模式主要分布于内蒙古、新疆、吉林等新能源资源富集地区，被视为实现深度脱碳和绿色钢铁规模化发展的重要方向。 三类模式并非相互割裂，而是在不同资源条件和产业发展阶段下形成的差异化实践。从长期来看，其发展方向均将逐步走向以绿氢为核心的低碳钢铁体系；但在当前阶段，不同模式为产业发展提供了不同的起点，也为氢冶金规模化部署创造了更多可能性。 基于上述框架，RMI将陆续推出《中国氢冶金发展模式系列研究》。本报告作为系列首篇，聚焦山西省典型的副产资源过渡类模式。作为全国重要的煤焦产业基地，山西拥有丰富的焦炉煤气资源和“煤—焦—钢”产业基础，为氢冶金项目提供了独特的发展条件。通过研究山西实践，我们希望探讨副产氢资源如何支撑氢冶金率先实现产业化部署，以及这一过渡路径如何逐步向绿氢冶金演进，为更多地区提供可借鉴的发展思路。 第 1 章从资源禀赋到发展路径：山西氢冶金的模式选择 山西省拥有全国最丰富的焦炉煤气副产氢资源，为氢冶金发展提供了独特的战略机遇。在当前绿氢仍面临成本、供给规模和供应稳定性等现实约束的背景下，副产氢资源能够提供较大规模、稳定、相对低成本的氢气来源，为氢冶金项目率先落地创造有利条件。从推动产业起步和培育市场的角度看，这一优势使山西有望成为我国氢冶金规模化发展的重要先行地区。 然而，副产氢资源的价值更多体现在“过渡”而非“终局”。焦炉煤气副产氢的排放强度虽然显著低于煤制氢，并能够支撑氢冶金较传统长流程实现约60%的碳减排，但其本质上仍建立在化石能源产业体系之上，难以满足钢铁行业深度脱碳的长期要求。从长期看，以绿氢为核心的氢冶金体系仍是行业演进的主要方向。 因此，对于山西而言，关键不在于是否利用副产氢资源发展氢冶金，而在于如何利用这一窗口期优势加快产业培育，并同步构建向绿氢转型的条件与能力。副产资源应被视为推动产业起步的过渡路径，而非固化的发展终点。如何把握过渡方案的部署规模、应用边界和退出节奏，在发挥近期竞争力的同时避免形成长期路径锁定，将成为山西氢冶金发展的核心课题。 1.1产业条件与政策导向奠定发展基础 钢铁产业是山西省重要的支柱产业之一，对全省工业增长和地方经济发展具有重要支撑作用。2025年，山西粗钢产量约5455.75万吨，是全国第五大钢铁生产省份3。从技术结构看，山西钢铁产业长流程产能占比超过95%，对煤焦资源依赖较高，产业结构转型任务较重。与此同时，部分产能仍存在布局分散、技术落后的问题，需要进一步整合升级。短流程炼钢、氢冶金等低碳冶炼路径目前尚未形成大规模发展格局。钢铁行业也是山西最主要的高耗能行业和碳排放来源之一，2020年钢铁行业在山西二氧化碳排放中占比16%，是其第二大碳排放工业行业4。 在钢铁行业“总量控制、结构优化”的政策框架和工业领域碳达峰目标下，山西钢铁产业近年来面临较强的低碳转型压力，氢冶金逐步成为政策鼓励和企业探索的重要方向之一。一方面，山西持续加强对氢冶金技术的政策引导。《山西省氢能产业发展中长期规划（2022—2035年）》提出，探索并逐步推广以氢作为还原剂的氢冶金技术规模化应用，率先打造氢能冶金示范应用试点；《山西省加快经济社会发展全面绿色转型行动方案》也明确鼓励有条件的长流程企业适度发展氢冶金。另一方面，钢铁产能调控政策也为氢冶金技术发展提供了制度空间。2026年5月，工业和信息化部正式印发《钢铁行业产能置换实施办法》，在全国炼铁、炼钢项目原则上执行不低于1.5:1减量置换的基础上，对氢冶金等低碳炼铁项目设置差异化安排：退出现有高炉、采用氢冶金等低碳工艺技术建设炼铁项目，且碳减排比例不低于高炉工艺60%的，可实施炼铁产能等量置换。