引言

鋼鐵行業是我國國民經濟的重要基礎原材料行業，投資拉動作用大、吸納就業能力強，上游連接了采礦、冶煉、運輸等行業，下游作為原材料支持了建筑、汽車制造、機械制造等行業的發展。

同時，作為典型的高耗能行業，疊加我國以煤炭為主的能源結構，導致鋼鐵行業的運營過程產生了巨量的碳排放。2020年全國碳排放市場開啟，生態環境部表示在相關監測與核算標準成熟后，鋼鐵行業將被納入全國碳排放交易市場，也充分說明了鋼鐵行業的碳減排在我國碳中和工作中的重要性。

在本文中，中大咨詢將從行業視角、技術視角、資金視角對鋼鐵行業的碳中和減碳路徑進行闡述。

一、鋼鐵——中國制造業的主要碳排放源

我國是全球粗鋼產量最多的國家

2016年以前，由于下游需求減緩、行業內惡性競爭、部分企業失去造血能力成為僵尸企業等多重原因，鋼鐵行業出現了嚴重的產能過剩局面，導致行業整體利潤降低、盈利能力大幅下滑。

為化解產能過剩問題，2016年起鋼鐵行業開啟了供給側改革，在一系列推動企業重組、關停僵尸企業等措施實施后，鋼鐵行業整體行業環境得到改善，同時隨著下游產業對鋼鐵需求提升，2016年過后我國粗鋼產量開始快速增加，在2020年達到了10.65億噸，占全球粗鋼產量比重超過一半，是全球粗鋼產量最多的國家。

粗鋼產量增加帶動碳排放量增加

粗鋼產量的快速上漲帶動了鋼鐵行業碳排放的快速上漲，2019年，我國鋼鐵行業碳排放量達到18.53億噸，占全國碳排放總量的19%，碳排放量僅次于電力行業，是我國碳排放量最多的制造業類別。由于我國粗鋼產量占全球粗鋼產量的比重巨大，因此我國鋼鐵行業實現碳中和對全球的碳中和工作有著至關重要的作用。

二、鋼鐵行業的碳來自哪里？

當前主流的鋼鐵冶煉方式可分為以鐵礦石為主要原料的長流程煉鋼和以廢鋼為主要原料的短流程煉鋼。其中長流程煉鋼包含燒結、高價鐵還原（煉鐵）、煉鋼、連鑄、軋鋼等環節，短流程相對長流程主要缺少煉鐵環節。

長流程與短流程相比生產單位產量的粗鋼碳排放量高

在長流程煉鋼中，碳排放主要來自燒結、高爐兩道工序。燒結是將鐵礦粉、燃料（包括焦粉、無煙煤等）、溶劑（包括生石灰、消石灰、石灰石等）經過混合加水潤濕制粒然后放在燒結設備上點火燒結，最后形成燒結礦；高爐將燒結礦、鐵礦、球團礦等含鐵物質熔煉，還原成鐵水；除此之外，轉爐、回轉窯等輔助工序也會產生一定量的碳排放。整個長流程噸鋼碳排放約達到1.8-2.2噸。

對比長流程煉鋼，短流程由于以廢鋼為原材料，因此省略了高碳排放的煉鐵環節，直接由電弧爐發熱熔煉廢鋼，冶煉過程中的溫室氣體排放主要來自廢鋼中的碳及發熱用石墨電極自身氧化產生的碳排放，短流程生產噸鋼碳排放僅為0.4-0.8噸。

長流程占比高是我國鋼鐵行業碳排放高的根本原因

目前我國粗鋼的生產工藝主要以高爐-轉爐法、熔融換元法和直接還原法等長流程煉鋼方式為主，占比高達90%，高于全球平均水平73.7%，而美國的長流程占比在2020年已經下降到29.4%。產量高、使用高碳生產工藝是我國鋼鐵行業碳排放高的最重要原因。

三、鋼鐵行業碳中和的路徑與困境

鋼鐵行業想要實現“雙碳”目標面臨著減排量大、時間短的困難，想要高質量實現鋼鐵行業的碳中和目標，需要從嚴格控制產能、產量、推動工藝轉型、應用輔助技術、尋求資金支持等多方面綜合發力。

行政調控：延續供給側改革要求，嚴格控制產能、產量

從行業層面看，控制產能與產量是降低鋼鐵行業碳排放量的最直接手段。控制產能、產量既是深化2016年開始的鋼鐵行業供給側改革、保障去產能成果，也是降低碳排放的最重要舉措。
結合我國鋼鐵行業依然存在落后產能的現狀，工信部發布了《關于推動鋼鐵工業高質量發展的指導意見（征求意見稿）》，對控制鋼鐵行業產能做出了嚴格且具體的規定，包括嚴禁新增鋼鐵產能，嚴格落實鋼鐵產能置換、項目備案等相關規定，嚴禁新建擴大冶煉產能項目；分類施策處置僵尸產能，未重組或未清算的“僵尸企業”產能不得用于產能置換；加大違法違規新增鋼鐵產能行為的查處力度，持續保持高壓打擊態勢，鞏固鋼鐵去產能工作成果。

2021年1月，工信部在新聞發布會上明確提出壓減鋼鐵產量是實現“雙碳”的重要措施，并再次強調將通過嚴禁新增鋼鐵產能、完善產能置換辦法、推進鋼鐵行業的兼并重組等方式堅決壓縮鋼鐵產量。

市場調控：提升集中度，形成龍頭企業以調控產量

除行政手段外，通過市場化手段調控產能、產量同樣重要，但前提條件是存在能夠領導全行業的大規模企業。

以美國為例，美國鋼鐵曾經通過不斷提高市占率實現了對整個鋼鐵市場產量與價格的控制，也在市占率不斷下滑過程中喪失了市場控制力。

1901年

卡內基、聯邦鋼鐵、國家鋼鐵、謝爾比鋼管等生產商與鐵礦公司聯合組成美國鋼鐵，市占率達到66%，能夠有力控制整個美國鋼鐵行業產量與價格；

1930年

在價格機制領導下，其他鋼廠快速擴張，導致美國鋼鐵的市占率下降到40%左右，價格領導能力開始下滑，1929-1932年大蕭條期間，美國鋼鐵行業產能過剩，部分鋼廠開始不再遵守美國鋼鐵的價格領導；

1940年

由于生產效率改善緩慢，人工成本上行等因素，美國鋼鐵市占率進一步下滑，并最終放棄了價格領導，難以再對整個行業產生產量與價格的有力調控。

而我國2020年鋼鐵行業CR10僅為39.2%，遠低于美國、俄羅斯、印度等主要鋼鐵生產國，集中度過低造成了行業擴張、生產相對無序、對上游議價能力弱等問題，因此無論是為了通過對產能、產量的控制以實現“雙碳”目標，還是為了整個行業的良性發展，我國的鋼鐵行業集中度都必須大幅度提升。

目前我國鋼鐵產業政策已經開始大力推動行業集中度提升，目前寶武鋼鐵等大型鋼企已經開啟了大規模的兼并重組，預計未來我國鋼鐵行業的集中度將呈現上升趨勢。

工藝轉型：在長期內推動長流程向短流程轉變

從生產工藝層面看，推動長流程向短流程轉變是行業降碳的另一個重要舉措，但短時期內難以實現全盤替代。雖然短流程煉鋼噸鋼碳排放遠低于長流程，但短期內城鎮化帶動鋼鐵需求量提升、原材料不足、成本較高等問題決定了工藝轉型將是一個長期過程。

需求量方面，中國當前城鎮化率仍有提升空間，短期內鋼鐵需求預計還會進一步攀升。從美國、日本、法國三個發達國家的數據可以發現，在城鎮化率達到75%以前，城鎮化率提升對粗鋼需求有較大的推動作用，而在達到75%以后拉動效應開始放緩，粗鋼產量進入平臺期；而2019年我國城鎮化率約為61.5%，預計對鋼鐵依然有較大需求，因此在短期內大規模推動短流程替代長流程難度較大。

我國廢鋼產量不足同樣制約了短流程煉鋼的規模。國內廢鋼供給一直以來都處于偏緊狀態，整體廢鋼產量不足，2020年為2.6億噸，對于廢鋼需求還有部分缺口不能滿足，同時廢鋼產量每年的增量在2000萬噸左右，但我國粗鋼產量已經達到每年10億噸，廢鋼產量無法滿足短流程的原材料需求。

鋼鐵回收再利用體系不完備也是廢鋼產量不足的原因之一，我國廢鋼鐵回收加工行業起步較晚，發展時間短，2012年工信部制定發布了廢鋼鐵加工行業準入條件，截至2020年共有478家企業成為工信部準入企業；同時，相關部門也鼓勵各類資本進入再生資源回收、分揀和加工環節，支持鋼企與廢鋼回收企業合作，建設一體化廢鋼鐵加工配送中心等；總體來說，我國廢鋼鐵加工行業還處于初期的發展階段，對廢鋼供給的助力還相當有限。

短流程煉鋼技術的應用與我國電力結構、鋼鐵產品需求也存在一定不匹配的情況。第一，目前廣泛應用的第四代電爐的平均出鋼時間為55-60分鐘，冶煉周期相對轉爐較長；第二，耗電量在500KWH/t，對地方電網供電構成較大壓力；第三，目前短流程生產主要適用于螺紋鋼，尚不能滿足我國多樣化的鋼鐵產品生產需求。

但隨著城鎮化程度達到較高水平，流通環節廢鋼增加，疊加我國電力結構轉型與碳交易市場，生產工藝將逐步向短流程轉變，并成為鋼鐵行業實現碳中和的根本手段。城鎮化率方面，對比發達國家發展歷程，發達國家隨著城市化率達到70%以上之后，經過長期積累，經濟流通環節開始產生大量的廢鋼，廢鋼供應增加、成本下降，以電爐為代表的短流程生產得到快速發展。同時，結合我國在“雙碳”目標下電力結構的轉型與調整，隨著非化石能源發電的占比增加，鋼鐵行業作為高耗能行業，向短流程轉型意味著能夠享受更多電力清潔化帶來的碳減排效益。最后，在鋼鐵行業進入全國碳交易市場后，碳價提升將間接提升長流程的成本，鼓勵鋼鐵企業加大對短流程的投資與應用。

技術升級：低碳生產、CCUS技術輔助鋼鐵行業減碳

煉鐵過程是以一氧化碳作為還原劑，將高價鐵還原成鐵元素的化學反應過程。煉鋼過程是將鐵、廢鋼等含鐵物質，通過氧化反應調節合金元素比例形成具有特定理化性能的鋼，在氧化過程中會釋放出溫室氣體，產生碳排放。從上述兩個反應過程中可以看出，無論是長流程還是短流程，以目前的生產工藝來說碳排放都是無法避免的。

由于鋼鐵生產的過程無法完全消除碳排放，因此除長流程向短流程轉變以外，其他配套的減源、增匯技術同樣需要應用于生產過程。這些技術包含提升球團比例、高爐富氧、提升余熱余能利用效率、直接還原鐵DRI、富氫冶金、全氫冶金、CCUS技術、電解鐵礦石等，主要通過輔助生產過程提升能源使用效率和直接吸收碳排放來實現降碳，但目前很多技術不成熟、成本高，短時期內難以作為主要的降碳手段。

資金支持：綠色金融的重要性

鋼鐵行業進行低碳改造需要萬億級別的投資，綠色金融對鋼鐵行業實現碳中和的助力必不可少。鋼鐵行業低碳改造可能包含了電爐技術改造、球團代替燒結、直接還原鐵、富氫提高高爐能效、提高余熱余能利用效率和自發電比例等方面，根據華寶證券估算大約需要萬億級別的投資。如此級別的投資僅靠企業很難完成，必然需要綠色金融的助力。

在2018、2019、2020三年和2021年1-6月期間，國內鋼鐵行業在境內債券市場上發行規模綠色債券的規模分別是16.2億元、80.8億元、0億元和5億元，僅占同期鋼鐵行業債券規模的0.7%，2.68%，0%，0.45%，鋼鐵行業通過綠色債券渠道融資的比例非常低，未來在行業大規模低碳改造支出的帶動下，鋼鐵行業綠色債券規模可能會有大幅的增長。

結語

鋼鐵工業是我國國民經濟的重要基礎行業，是建設現代化強國的重要支撐，是實現綠色低碳發展的重要領域。為了實現鋼鐵行業高質量發展和碳中和的雙重目標，合理控制產能、產量、提升行業集中度是短期內的主要抓手，而結合城鎮化發展趨勢，依托綠色金融工具助力，在長期內不斷推進長流程向短流程轉型則是鋼鐵行業實現碳中和的根本途徑。

參考文獻：
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[2]《“碳中和”促鋼鐵行業迎來“新材料”時代——“碳中和”下的鋼鐵行業發展趨勢》，申萬宏源
[3]《未來十年投資上萬億，關注低碳技術提供者》，華寶證券
[4]《國內鋼鐵行業碳中和路徑》，遠東資信