介绍

钢铁行业是我国国民经济重要的基础原材料产业，投资拉动大、吸纳就业能力强，上游连带采矿、冶炼、运输等产业，下游作为原材料支撑建筑业、汽车制造、机械制造等产业发展。

同时，作为典型的高耗能行业，加之我国以煤为主的能源结构，钢铁行业运营过程产生巨大的碳排放，2020年全国碳排放市场启动，生态环境部表示，在相关监测和核算标准成熟后，将把钢铁行业纳入全国碳排放交易市场，这也充分说明钢铁行业碳减排在我国碳中和工作中的重要性。

在本文中，中达咨询将从行业视角、技术视角、财务视角阐释钢铁行业的碳中和及减碳路径。

钢铁——中国制造业碳排放主要来源

我国是世界粗钢产量最大的国家

2016年之前，受下游需求放缓、行业内恶性竞争、部分企业丧失盈利能力、成为僵尸企业等多重原因，钢铁行业产能过剩严重，导致行业整体利润下滑，盈利能力大幅下降。

为化解产能过剩问题，钢铁行业在2016年开启供给侧改革，在推进企业重组、关停僵尸企业等一系列措施落地之后，钢铁行业整体行业环境有所改善，同时随着下游行业对钢材需求的增加，2016年以后我国粗钢产量开始快速增加，2020年达到10.65亿吨，占全球粗钢产量的一半以上，成为全球粗钢产量第一的国家。

粗钢产量增加导致碳排放增加

粗钢产量的快速增长，导致钢铁行业碳排放量也快速上升，2019年我国钢铁行业碳排放量达18.53亿吨，占全国碳排放量的19%，碳排放量仅次于电力行业，是我国制造业碳排放量最高的行业。由于我国粗钢产量占世界粗钢产量的比例巨大，因此，我国钢铁行业实现碳中和，对全球碳中和努力具有至关重要的作用。

钢铁行业的碳从哪里来？

目前主流的炼钢方式可分为以铁矿石为主要原料的长流程炼钢和以废钢为主要原料的短流程炼钢，长流程炼钢包括烧结、高价铁还原（炼铁）、炼钢、连铸、轧钢等环节，短流程相较于长流程主要缺少炼铁环节。

与短流程相比，长流程生产单位粗钢碳排放量更高

在炼钢漫长的过程中，碳排放主要来自于烧结和高炉工序。烧结是将铁矿粉、燃料（包括焦粉、无烟煤等）、溶剂（包括生石灰、消石灰、石灰石等）混合并加水润湿混合料的过程。球团随后放在烧结设备上点火烧结，最终形成烧结矿；高炉将烧结矿、铁矿、球团矿等含铁物料熔化并还原成铁水；此外，转炉、回转窑等辅助工序也会产生一定的碳排放。整个漫长的流程每生产一吨钢大约产生1.8-2.2吨的碳排放。

相对于长流程炼钢，短流程由于以废钢为原料，省去了高碳排放的炼铁工序，直接用电弧炉熔炼废钢，冶炼过程中的温室气体排放主要来自废钢中的碳和加热所用的石墨，而电极本身氧化产生的碳排放量仅为短流程炼钢每吨钢0.4-0.8吨。

长流程占比高是我国钢铁行业碳排放偏高的根本原因

目前，我国粗钢生产工艺主要以高炉—转炉法、熔融替代法、直接还原法等长流程炼钢法为主，占比高达90%，高于全球平均水平的73.7%。2020年该比例已降至29.4%。高产量、采用高碳生产工艺，是我国钢铁行业碳排放高的最重要原因。

钢铁行业碳中和的路径与困境

钢铁行业实现“双碳”目标面临减排量大、时间短的困难，要高质量实现钢铁行业碳中和目标，需要严控产能产量、推进工艺改造、应用辅助技术、寻求资金支持等。

行政调控：继续落实供给侧改革要求，严控产能产量

从行业角度看，控产能产量是钢铁行业减少碳排放最直接的手段，控产能产量不仅是深化2016年开始的钢铁行业供给侧改革、确保去产能成果，也是减少碳排放最重要的举措。

针对我国钢铁行业仍存在落后产能的情况，工信部发布《关于推动钢铁工业高质量发展的指导意见（征求意见稿）》，对钢铁行业产能控制作出了严格具体的规定，包括严禁新增钢铁产能，严格执行钢铁产能置换、项目备案相关规定，严禁新建、扩建冶炼产能项目；分类落实处置“僵尸产能”措施，未经重整、清算的“僵尸企业”产能不得用于产能置换；加大对新增违法违规项目数量查处力度，加大对新增钢铁产能行为的查处力度，继续保持高压打击态势，巩固钢铁去产能工作成果等。

2021年1月，工信部在新闻发布会上明确提出减少钢铁产量是实现“双碳”的重要举措，并再次强调将严禁新增钢铁产能、完善产能置换办法、推进钢铁行业兼并重组等措施，坚决减少钢铁产量。

市场调节：提高集中度 形成龙头企业规范生产

除了行政手段外，通过市场化手段调控产能和产量也同样重要，但前提是必须有能够带动整个行业的大型企业。

以美国为例，美国钢铁公司曾通过不断提升市场份额，实现了对整个钢铁市场产量和价格的控制，但随着市场份额的不断下滑，也逐渐丧失了市场控制力。

1901

卡内基、联邦钢铁、国家钢铁、谢尔比钢管等生产商与铁矿石公司联合组成美国钢铁公司，占有66%的市场份额，有效控制了整个美国钢铁行业的产量和价格；

1930

在价格机制的领导下，其他钢厂迅速扩张，导致美国钢铁的市场份额下降到40%左右，价格领导地位开始下降，1929-1932年大萧条时期，美国钢铁业产能过剩，一些钢厂开始倒闭，随后遵守美国钢铁的价格领导地位；

1940

受生产效率提升缓慢、劳动力成本上升等因素影响，美国钢铁市场份额进一步下滑，并最终放弃价格领导地位，难以对全行业产量和价格进行有效调控。

但2020年我国钢铁行业CR10仅为39.2%，远低于美国、俄罗斯、印度等产钢大国。集中度低造成了行业扩张、生产相对无序、与上游企业议价能力弱等问题。无论是通过控产能、控产量实现“双碳”目标，还是为了整个行业的健康发展，我国钢铁行业集中度都必须大幅提升。

目前，我国钢铁产业政策开始大力推动行业集中度的提升，目前宝武钢铁等大型钢铁企业已展开大规模兼并重组，预计未来我国钢铁行业集中度将呈现上升趋势。

流程转型：长期推动长流程向短流程转变

从生产技术角度，推动长流程向短流程转型是行业降低碳排放的另一重要举措，但短时期内难以实现完全替代，虽然短流程生产吨钢的碳排放量远低于长流程，但短期内城镇化带动的钢铁需求增加、原料短缺、成本高企等因素决定了技术改造将是一个长期过程。

需求方面，我国当前城镇化率仍有提升空间，短期内钢铁需求有望进一步上升。美国、日本、法国的数据显示，在城镇化率达到75%之前，城镇化率的提高对粗钢需求有很大的拉动作用，但达到75%之后，拉动作用开始减缓，粗钢产量进入平台期；且2019年我国城镇化率在61.5%左右，预计对钢铁的冲击还是比较大的。由于需求巨大，短期内难以大规模推进短流程替代长流程。

我国废钢产量不足也制约了短流程炼钢规模，国内废钢供应一直处于紧张状态，整体废钢产量不足，2020年达到2.6亿吨，废钢需求仍有缺口无法满足，同时废钢产量每年新增约2000万吨，但我国粗钢产量已达10亿吨/年，废钢产量无法满足短流程的原料需求。

钢铁回收再利用体系不完善也是废钢产量不足的原因之一。我国废钢回收加工行业起步晚，发展时间短，2012年工信部制定发布废钢加工行业准入条件，截至2020年，已有478家企业成为工信部核准企业；同时，相关部门也鼓励各类资本进入再生资源回收分选加工领域，支持钢铁企业与废钢回收企业合作，建设废钢综合加工配送中心；总体来看，我国废钢加工业尚处于发展初期，对废钢供给的支持力度相当有限。

短流程炼钢技术的应用与我国电力结构、钢铁产品需求也存在一定不匹配，一是目前普遍应用的第四代电炉平均炼钢时间为55～60分钟，冶炼周期相对于转炉较长；二是电耗为1000~2000t/t，给当地电网带来较大压力；三是目前短流程生产主要适用于螺纹钢，不能满足我国多样化钢铁产品生产需求。

但随着城镇化达到更高水平，流通环节废钢增多，加之我国电力结构转型和碳交易市场，生产流程将逐步向短流程转变，成为钢铁行业实现碳中和的根本手段。对比发达国家的发展历史，发达国家城镇化率达到70%以上后，经过长时间的积累，经济流通环节开始产生大量废钢，废钢供给增加，成本下降废钢冶炼企业投资估算?，并得到以电炉为代表的短流程生产。同时结合“双碳”目标下我国电力结构转型调整，随着非化石能源发电占比提升，作为高耗能行业的钢铁行业通过向短流程转型，将能享受到更多清洁电力带来的碳减排效益。 最后，钢铁行业进入全国碳交易市场后，碳价的提高将间接提高长流程的成本，激励钢铁企业加大在短流程的投入和应用。

技术升级：低碳生产及CCUS技术助力钢铁行业减少碳排放

炼铁过程是以一氧化碳为还原剂，将高价铁还原为铁元素的化学反应过程。炼钢过程则是通过氧化反应，调整铁、废钢等含铁物料中合金元素的比例，形成具有特定物理化学性质的钢铁。氧化过程中会释放温室气体，产生碳排放。从以上两个反应过程可以看出，无论是长流程还是短流程，以目前的生产工艺，碳排放都是不可避免的。

由于钢铁生产过程无法完全消除碳排放，除了由长流程向短流程转变外，还需要在生产过程中应用其他减源增汇的配套技术，这些技术包括提高球团比例、高炉富氧、提高余热余能利用效率、直接还原铁DRI、富氢冶金、全氢冶金、CCUS技术、电解铁矿等，主要通过提高能源效率、辅助生产过程直接吸收碳排放实现碳减排，但目前许多技术尚不成熟且成本高昂，短期内难以作为碳减排的主要手段。

金融支持：绿色金融的重要性

钢铁行业低碳转型需要上万亿的投入，绿色金融助力钢铁行业实现碳中和必不可少。钢铁行业低碳转型可能包括电炉技术改造、球团替代烧结、直接还原铁、富氢等。华宝证券认为，氢气将提高高炉效率，提高余热余能利用效率，提高自发电占比。这样的投入规模，企业单独难以完成，必然需要绿色金融的支持。

2018年、2019年、2020年及2021年上半年，国内债券市场钢铁行业绿色债券发行规模分别为16.2亿元、80.8亿元、0亿元及5亿元，钢铁行业绿色债券融资占比很低，未来在行业大规模低碳转型支出的带动下，钢铁行业绿色债券规模或将出现大幅增长。

结论

钢铁行业是我国国民经济重要基础产业，是建设现代化强国的重要支撑，是实现绿色低碳发展的重要领域。钢铁行业要实现高质量发展和碳中和的双重目标，合理控制产能、产量、提高行业集中度是短期内的主要着力点。长期结合城镇化发展趋势，依托绿色金融工具不断推动由长流程向短流程转变，是钢铁行业实现碳中和的根本途径。

参考：

[1] 中国碳中和通用指南，波士顿咨询集团

[2] 申万宏源，《碳中和推动钢铁行业迈入“新材料”时代——碳中和下钢铁行业发展趋势》

[3] 华宝证券，《未来十年投资超万亿废钢冶炼企业投资估算?，重点布局低碳技术提供商》

[4] “国内钢铁行业迈向碳中和之路”，远东资信评估

来源：香港中文大学顾问研究院双碳研究组原创

作者 | 马子娇