钢铁产能与绿色能源优势的协同释放：传统钢铁基地向绿色制造高地的转型——以河北为例

氢冶金发展模式系列研究之二 钢铁产能与绿色能源优势的协同释放 传统钢铁基地向绿色制造高地的转型——以河北为例 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。 关于河钢集团有限公司 河钢集团有限公司（简称“河钢”）是世界最大钢铁材料制造和服务商之一，以绿色钢铁材料推动人类文明进步为使命，坚持“高端化、智能化、绿色化、融合化、国际化”发展，纵向推进钢铁产业链条向高端制造延伸，横向推进同类业务结构性重组，加快实现“钢铁向材料、制造向服务”转型，致力于成为绿色低碳高端钢铁材料引领者，打造具有世界品牌影响力的跨国工业集团。截至 2025 年底，河钢资产总额达 5,650 亿元，营业收入 4,119 亿元。集团连续 17 年上榜世界 500 强。 作者与鸣谢 作者 落基山研究所：李抒苡，李婷，薛雨军，张博雅河钢集团：韩星，郝良元，李梦龙，刘金哲，田京雷，王雪琦作者姓名按姓氏首字母顺序排列。 联系方式 李抒苡，sli@rmi.org 引用建议 落基山研究所，河钢集团，钢铁产能与绿色能源优势的协同释放：传统钢铁基地向绿色制造高地的转型——以河北为例，2026，https://rmi.org.cn/insights/hebei-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： 李 克 江北京科技大学上官方钦钢铁研究总院有限公司王 新 东河钢集团苏伟北京科技大学潘建中南大学彭 天 铎清华大学 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 河北氢冶金发展的基础条件与综合优势...........................................9 1.1转型压力正在重塑河北钢铁产业发展路径........................................................91.2政策支持加速氢冶金从示范走向产业化..........................................................101.3产业、能源与市场优势协同支撑氢冶金发展...................................................12 第 2 章 河钢集团氢冶金项目与产业链优势................................................14 2.1多重区位条件支撑既有产业链转型................................................................142.2稳定运行与绿色升级逐步增强项目低碳成效...................................................16 第 3 章 河北省氢冶金项目的经济性评估....................................................21 3.1典型氢冶金部署情景设定与经济性评估框架...................................................213.2氢源成本比较与关键影响因素.......................................................................233.3不同氢冶金部署情景下的吨钢成本评估..........................................................243.4完备产业链优势助力低碳价值实现................................................................25 第 4 章 主要结论和行动方向建议.............................................................27 参考文献.............................................................................................30 前言 钢铁行业是实现工业部门深度脱碳的关键战场，而氢冶金则是决定钢铁行业能否迈向碳中和的重要技术选项之一。对于以高炉—转炉长流程为主的中国钢铁工业而言，碳排放不仅来自能源消耗，更深度嵌入炼铁环节对煤炭和焦炭的依赖之中。这意味着，仅依靠能效提升、废钢利用和末端治理等渐进式改进措施，难以实现钢铁行业与碳中和目标相匹配的深度减排。推动铁源生产环节摆脱化石碳依赖，已成为行业转型不可回避的核心命题。在这一背景下，以氢气替代碳作为还原剂的氢冶金，正从前瞻技术逐步走向钢铁行业低碳转型的重要方向。 从长期看，氢冶金的重要性不仅体现在减排潜力，更在于其代表着钢铁生产范式的根本性变革。未来中国钢铁生产将逐步从高度依赖高炉—转炉长流程，转向高炉—转炉、全废钢电炉和直接还原铁—电炉等多种路线并存的格局（图表 1）。其中，直接还原铁—电炉路线在 2030 年前后仍处于产业化早期阶段，预计占国内粗钢产量不足 1%，但随着废钢资源持续积累、碳定价机制逐步完善、绿氢成本下降、直接还原装备技术成熟以及低碳钢需求增长，其产量占比有望在 2060 年提升至 17% 以上，较 2030 年增长超过 30 倍。尽管短期内不会成为钢铁生产的主导路线，氢冶金却有望成为未来数十年钢铁行业增速最快的低碳生产方式之一，并逐步成长为绿氢规模化应用的核心场景。对于一个年产数亿吨级钢铁规模的行业而言，这意味着氢冶金将从示范项目成长为影响全球铁矿石、电力、氢、钢材市场格局的重要生产体系。其意义不仅在于贡献减排，更在于推动钢铁生产从依赖化石碳还原向依赖清洁氢还原转变，为行业深度脱碳提供新的技术支柱。 氢冶金技术主要包括高炉富氢冶炼、氢直接还原和氢熔融还原等路线。然而，氢冶金的发展并非单纯的技术替代问题，其商业化进程在很大程度上取决于氢源供给体系的演变。与传统高炉炼铁相比，不同氢源在成本、减排效果和资源可获得性方面存在显著差异，决定了氢冶金难以通过单一路径实现快速扩张。从焦炉煤气和工业副产氢的资源利用，到以可再生能源制氢为基础的绿氢炼铁，不同技术路线和氢源组合将在不同时期和条件下发挥各自作用。如何在保障产业竞争力的同时，推动氢源从化石能源向可再生能源逐步转型，将成为决定氢冶金能否支撑钢铁行业深度脱碳的关键命题。未来钢铁行业的氢冶金转型并非单一路径，而更可能呈现技术路线和氢源结构并 行演进的特征。本报告重点关注与未来近零碳钢铁生产关联更强的直接还原路线，同时结合国内项目实际，讨论焦炉煤气、工业副产氢和绿氢等不同氢源在不同阶段的作用。 氢冶金的发展并不存在适用于所有地区的统一模式。由于钢铁产业基础、氢源条件、可再生能源资源禀赋以及下游市场环境存在显著差异，不同地区将探索差异化的发展路径。结合当前国内实践，本系列研究将国内氢冶金发展模式归纳为三类（图表2）： •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、既有基础设施条件以及终端需求市场，推动存量钢铁产能向氢冶金升级转型，逐步提升绿氢比例，打造高端产品体系。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。 上述三类模式代表了不同地区发展氢冶金的不同起点：既有产业链转型类侧重在完备成熟的钢铁产业链基础中推动存量产能低碳改造；副产资源过渡类侧重利用焦炉煤气等近期可得氢源降低示范成本，并推动绿氢接续；可再生能源驱动类侧重依托绿电绿氢资源布局绿铁产能。 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。 在多元化发展模式共同推动下，中国氢冶金正加速从概念验证迈向产业化探索，进入示范项目集中布局和技术路线加快迭代的新阶段。与早期以单点技术验证为主不同，当前国内氢冶金发展已呈现出工程化规模提升、技术路线并行探索和产业链协同推进的明显特征。如图表3所示，当前国内项目已覆盖直接还原竖炉、流化床、回转窑，以及熔融还原等多种技术路线，规模从万吨级试验装置逐步拓展至百万吨级工业示范。同时，既有大型钢铁集团牵头的工程化项目，也有科研与技术开发机构、电力企业和地方产业平台推动的新建示范项目。整体来看，中国氢冶金发展呈现三方面趋势：一是技术路线保持多元并行，不同地区结合资源条件和产业基础探索差异化解决方案；二是氢源体系呈现渐进过渡特征，在绿氢尚未具备大规模、稳定、低成本供应能力的阶段，不少工业化项目仍采用焦炉煤气、天然气、煤层气等过渡性氢源，以降低早期成本和运行风险，并积累项目经验；三是自主创新能力持续提升，以中国钢研、航天长征等为代表的国内科研与技术开发机构与多家钢铁企业正在加快自主技术开发，在装备制造、工程建设、产业协同和规模化示范方面的能力持续提升，有望为全球氢冶金发展提供更多工程化经验和产业链支持。 基于上述框架和国内项目发展情况，RMI陆续推出《中国氢冶金发展模式系列研究》。本报告作为系列第二篇，聚焦以河北省为典型代表的既有产业链转型模式。河北钢铁产业链完整、产能集聚度高、下游市场广泛、高端产品能力强，同时面临较大的长流程转型和减排压力。其氢冶金发展的关键不在于单一资源优势，而在于依托成熟钢铁产能和产业链基础，将本地氢源、周边绿氢资源、直接还原装备、电炉炼钢、高端产品和低碳排放钢市场需求整合起来，探索从存量产能升级到低碳价值创造的发展路径。河钢张宣科技项目为这一模式提供了工程化示范，其意义不仅在于验证氢冶金技术可行性，更在于探索成熟钢铁产业集群如何依托既有产业基础实现系统性转型，为传统钢铁基地向低碳和近零碳钢铁体系升级提供参考，为更多地区提供可借鉴的发展思路，也为全球钢铁产业深度脱碳贡献中国实践。 第 1 章河北氢冶金发展的基础条件与综合优势 河北不仅是中国最大的钢铁生产基地，也是中国钢铁行业低碳转型最具代表性的实践场