作为仅次于发电行业的高碳排放行业，钢铁行业如今也面临着碳减排的巨大压力。近两年来，全球多国的钢铁企业纷纷宣布了各自的减碳目标，钢铁行业由此加速进入“绿色转型时代”。绿氢有能力取代化石燃料，使钢铁生产过程完全脱碳。推动“碳冶金”向“氢冶金”转变，有望进一步加快绿色低碳转型，助力氢能与钢铁产业“双赢”发展。

一、绿氢助力“两高”转型

在双碳背景下，“两高”行业转型升级需求迫切，而绿氢将提供重要的助力。中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院副所长李庆勋接受记者采访时表示，“两高”中的水泥、钢铁等需要燃料产生高温的行业，通过开发新工艺，“绿氢”替代燃煤和焦炭，可大幅降低二氧化碳排放，推动行业实现碳达峰和碳中和。

李庆勋还指出，可再生能源电解水制备的“绿氢”可以视为零碳原料，对于“两高”中的炼化、合成氨和煤制液体燃料等以氢气为原料的行业，“绿氢”逐步或部分替代化石原料制得的“灰氢”，有助于提升能效水平，将低于基准能效水平的“落后”产能提升至“一般”产能或“先进”产能，延长相关生产装置使用寿命，降低基础设施投入。

在“两高”行业中，作为国民经济支柱产业的钢铁，是绿氢推动脱碳的重点领域。冶金工业规划研究院党委书记李新创告诉记者，在钢铁领域的低碳发展进程中，绿氢将发挥替代传统化石燃料，减少二氧化碳排放的重要作用。他表示，一方面，氢能用于钢铁冶炼，可以从源头上实现低碳炼铁；另一方面，氢能还可以在钢物流中替代传统化石能源，从而降低碳排放。

在绿氢助力“两高”行业减排降耗的同时，“两高”行业的低碳转型需求，也将为氢能的发展带来巨大的机遇。记者了解到，在碳中和目标下，钢铁、水泥、化工等行业，未来都需要使用大量的绿氢替代化石能源和原料。从中长期来看，这些行业提供的多样化的应用场景和巨大的市场需求，将成为氢能产业发展的重要驱动力。

李庆勋指出，“两高”行业大多属于能源密集型产业，能源需求量大，有利于将风光可再生能源丰富地区制得的“绿氢”大规模就地消纳，降低氢气储存和运输成本。同时，化工生产的氨和甲醇作为高含氢液体产品，是理想的储氢介质，既可在应用端分解制氢，也可作为燃料直接用于交通和发电，进一步丰富氢能应用场景。

二、变革之路逐步开启

当前，“两高”行业正在加快变革步伐，积极探索绿氢技术应用。据李庆勋介绍，在炼化行业，中国石油玉门油田绿氢示范项目、中国石化新疆库车绿氢示范项目均已开工建设，两个项目制得的绿氢将供应相关炼化企业，替代现有天然气化石能源制氢；在甲醇行业，宁夏宝丰太阳能电解水制氢综合示范项目已经投产；在合成氨行业，远景科技规划在内蒙赤峰建设风光制绿氢绿氨一体化示范项目。

而在钢铁行业，李新创表示，近年来，中国宝武、晋南钢铁、建龙集团等优秀企业，在高炉富氢冶炼技术、氢气竖炉直接还原技术、氢气直接还原炼铁技术、氢基熔融还原炼铁技术等推动大规模脱碳的技术路线研发示范方面不断推进，并取得重要突破，不仅为推动中国钢铁行业落实“双碳”目标的低碳冶金技术路线的实质性形成起到重要引领作用，同时在带动相关绿色低碳产业发展，提升技术、标准、市场等多领域国际话语权等方面都会带来重要促进作用。

李新创进一步介绍，在高炉富氢冶炼技术方面，晋南钢铁集团开展2000m³级高炉规模化喷吹氢气技术应用项目；氢气竖炉直接还原技术方面，河钢集团与意大利特诺恩合作，共同研发、建设120万吨规模氢冶金示范工程；中国宝武推动在湛江建设100万吨/年氢基竖炉直接还原项目；氢基熔融还原炼铁技术方面，建龙集团在内蒙古乌海建设的年产30万吨赛思普氢基熔融还原法生产高纯铸造生铁项目。

不过，由于氢能产业发展正处于起步阶段，绿氢应用仍然面临诸多瓶颈。“目前，氢冶金成本较高，是限制技术推广应用的关键点之一，”李新创告诉记者，对于钢铁行业中绿氢的应用，技术成本有待进一步降低是一个主要的瓶颈，未来需要大量的科技攻关，以提升其经济性和竞争力。

李庆勋认为，氢能在“两高”行业应用推广的瓶颈主要是绿氢成本偏高、可再生能源电力不足。他表示，目前，生产1吨绿氢需要消耗5万度绿电，以山东省煤电上网电价基准价0.3949元/度计算，仅电力成本就高达2万元/吨氢；同时，该省2021年可再生能源发电量912亿度，即使全部用来制取绿氢也仅能生产182万吨，制绿氢的富余可再生电力不足。

三、碳税下绿氢渗透有望提速

氢气具备高能量密度及热值，适用于钢铁行业减碳工程。在某些特定领域，能源需要拥有更高能量密度、更长期的储存周期或以燃料形式存在用来燃烧，即使用电需求不断高增，但在某些领域的需求，电是无法替代非电能源，例如金属冶炼、焦炉炼钢等。假设到2060年中国电气化率高达70%，对应仍然存在20-30亿吨标准煤的能源需完成脱碳，因此需其他能源形式以实现碳中和。氢气凭借其高能量密度和热值，适用于工业领域脱碳，其热值是汽油的3倍，酒精的3.9倍，天然气的5倍，焦炭的4.5倍。

利用绿氢替代焦炭进行直接还原铁生产并配加电炉炼钢的模式将成为钢铁行业完全脱碳关键且具备前景的解决方案之一。基于氢气的直接还原技术是用氢替换碳作为炼铁还原剂，使炼铁工序中产生水而不是二氧化碳，从而大幅减少温室气体排放，被视为钢铁工业的绿色生产方法。掺烧绿氢供热也是钢铁生产领域脱碳的重要路径之一。由于钢铁生产中用于提供高温的燃料燃烧造成的排放难以通过电气化的方式实现完全脱碳，且能效提升和废钢利用等方式的减排潜力有限，因此利用将绿氢掺烧至原有供热能源中，例如煤掺氢燃烧，可推动钢铁领域碳排放的下降。

氢气炼钢开启试点项目，项目产能累计规模达740万吨。钢铁行业对氢气的利用集中在新增产能的生产工艺流程，行业领先企业占据先发地位，近年来国内大型钢铁企业已经逐步开启了氢冶金技术工艺试点项目。以1吨钢使用55kg氢气测算，已宣布的740万吨氢冶金试点项目产能，对应将带动约40.7万吨氢气需求。

钢铁领域氢气成本敏感度最高，碳税落地驱动绿氢渗透提速。钢铁领域对氢气成本敏感程度高，10元/kg左右氢气成本才可与原有焦炭炼钢成本持平，然而碳税的落地将抬高原有能源使用成本，从而推动氢气平价进程的加速。欧盟碳关税(CBAM)于2023年10月起开始运行，行业范围涵盖钢铁、铝、氢、水泥、化肥和电力。灰/蓝/绿氢生产1kg氢气产生CO2分别为25/11/0kg,根据炼铁时所需的焦炭和氢气量，以焦炭价格2500元/吨测算，在不考虑碳税的情况下，氢气成本为9.55元/kg时，采用焦炭炼铁和氢炼铁成本相当;以50欧元/吨的碳税价格测算，氢气平价的可接受成本将提升至为15元/kg，此时绿氢的制取成本对应电价为0.2元/kWh，并且低于灰氢加碳税的价格。由此可见，碳税是驱动绿氢需求的关键，将推进绿氢在钢铁领域的渗透应用加速。

四、寻求更多资金支持

基于氢的新冶金工艺替代传统化石能源的生产工艺，所需的工艺流程开发投资十分巨大。李传民强调，氢冶金工程投资大，在钢铁行业盈利能力比较薄弱的情况下，大规模投资能否取得足够的经济效益是行业面临的考验。

同时，经济性是制约钢铁行业氢冶金推广发展的又一关键因素，随着技术进步，制氢成本逐渐降低，企业为碳排放支付一定费用时，氢冶金才能显示出成本优势。《研究》建议，钢铁行业纳入全国统一碳市场，统一基准值，以行业当前的吨钢碳排放强度为基准，以各时间节点减排幅度为目标，结合行业低碳发展目标及氢冶金等战略路径，科学合理地减少免费配额占比。

目前氢冶金技术处于发展初期，很多技术都处于研发攻关阶段，难以预计降碳收益。《研究》建议，行业主管部门就钢铁产业脱碳发展设计专项财税政策，针对成熟技术、前沿技术分别设定考核指标，给予氢冶金及其他前沿颠覆性技术的研发和试点在信贷总量、支持方式和利率上更多支持。

事实上，在欧洲、日韩等国家和地区，氢冶金行业初期发展得到政府和金融机构大力支持，目前国内几乎没有专项资金支持，因此在尽快将钢铁行业纳入全国统一碳交易市场的同时，应争取绿色金融支持。同时，可以建立氢冶金发展联盟，联合制氢、储氢、用氢单位及金融机构，共同研究攻坚氢冶金技术。