为全面审视我国电炉短流程炼钢的当前状况及存在的问题，深入剖析其发展趋势、方向与途径，中国钢铁工业协会集结行业力量展开专项研究。研究过程中，我们遵循“将会员企业心声转化为行业专业观点，再将这些观点转化为政府政策选择”的原则，致力于推动我国电炉短流程炼钢实现绿色低碳与高质量的发展，并提出了相应的政策建议。

本报告分为三个部分，分别在《中国冶金报》上连载，供读者查阅。具体来说，下篇着重探讨了我国电炉短流程炼钢所需的资源和能源保障问题，并提出了我国电炉短流程炼钢发展的战略方向及相应的政策建议。

一、我国电炉短流程炼钢资源能源分析

1.废钢资源保障现状及预测

欧盟及美国等国家和地区废钢使用比例普遍超过50%，而我国这一比例仅为21%。2022年，我国废钢资源总量达到了2.63亿吨，其中钢铁行业对废钢的消耗为2.15亿吨，机械行业在铸锻方面的废钢使用量约为0.2亿吨。需要注意的是，“废钢资源量”这一数据是一个估算值，通常情况下，它会高于废钢的实际产生量和消耗量。具体来看，自产废钢、加工废钢以及折旧废钢的比例分别为15%、17%和68%。此外，再生钢铁原料的进口量仅有56万吨，这一比例还不到0.5%。至2022年末，共有707家企业被宣布符合废钢准入标准，分属10批，同时，废钢铁的加工与配送工业化体系已基本形成，其年度加工量大约为1.7亿吨，这一数字超过了我国废钢资源总量的一半。在中国废钢铁应用协会的估算中，我国废钢资源的分布呈现明显地域性特征，其中超过八成的资源集中在东北地区的辽宁，以及华北的北京、天津、河北和山西，华东的上海、江苏、山东和浙江，中南的河南、湖北和广东，以及西南的四川等地。我国废钢行业展现出广阔的发展潜力，然而，其发展根基尚需加强，目前仍存在资源总量短缺、税收政策不够健全、进口门槛较高以及统计体系不完善等诸多挑战。（参见图1。）

依据国际回收局的统计数据，2021年全球废钢的贸易总量大约为1.1亿吨，其流通范围主要集中在亚洲、欧洲以及北美等区域；进入2022年，由于全球粗钢产量的减少，废钢的贸易总量有所下降，降至了9760万吨；在这一年里，出口量最高的前五个国家和地区依次是欧盟27国、美国、英国、日本和加拿大，它们的出口总量达到了5430万吨，这一数字占据了全球废钢总出口量的约56%；而进口量最高的前五个国家和地区则是土耳其、印度、美国、韩国以及欧盟27国，它们的进口总量合计为4260万吨，约占全球废钢总进口量的44%（详情可见表1）。

社会钢铁的储备量是一个衡量国家工业化水平的关键参数。在钢铁产业发展的早期阶段，钢铁的积累主要通过钢铁产品的流通和铁资源的空间转移来完成。从更宏观的角度来看，铁资源的流动表现为从地下向地面的转移、从海外向国内的迁移、以及从南半球向北半球的移动。在未来的某个阶段，钢铁产业将经历变革，不再以那三个流动环节为主导，而是转向所谓的“钢铁循环”或“铁资源循环”——在制造业中，这表现为铁资源的快速循环过程；而在建筑业中，则体现为铁资源的较慢循环周期。预测显示，2022年我国的钢铁储备量预计将达120亿吨，而到2035年这一数字将攀升至178亿吨，2050年将增至219亿吨，最终在2060年突破至243亿吨（详情见表2）。

依据对国内粗钢产量的预测数据，我们预估到2030年，我国废钢资源量将达到约3.6亿吨，到2035年将接近4亿吨，2040年将攀升至阶段性最高点，大约在4.1亿吨上下，而到了2060年，这一数字将下降至大约4亿吨（详见表3）。

特别需要指出的是，在2040年左右，废钢资源的总量将达到最高点，随后预计将会出现下降趋势。主要因素在于，我国粗钢产量在今后一段时间内将逐步减少，预计自产废钢资源量将从现时的约4000万吨降至2060年左右的3200万吨；此外，依据对下游产业发展的预测，我国钢铁需求量也将逐步减少，加工废钢的产量将从现时的约4300万吨减少至2060年左右的4000万吨；尽管折旧废钢的产量有所上升，从现时的约2.18亿吨最高增至2040年的3.34亿吨，但综合考虑预测，其产量也将从2040年左右的最高值逐渐下降至2060年左右的3.25亿吨。我国钢铁产业对废钢资源的储存与生产抱有极大期待，一些专家和学者预测，在未来的几十年里，“全废钢时代”将不可避免地到来，届时废钢的供应量将超出钢铁的需求量。然而，观察美国废钢的发展态势，这样的预测或许过于乐观了。在此，我们必须区分“废钢资源量”与“废钢产出量”这两个不同的概念。观察美国的情况，其废钢蓄积量呈现逐年上升的趋势，而钢产量并未实现持续增长。按照常理推断，美国的废钢产出量理应逐年上升，然而事实却是它逐年减少。因此，即便我国未来废钢资源量充足，随着废钢收购价格的降低和人工成本的上升，社会回收加工体系是否能够支撑废钢产出量的持续增长，仍然是一个未解之谜。除此之外，我国电炉钢所占比例的提升，使得废钢资源的供应稳定及价格控制问题可能变得更加显著，同时，废钢资源的地域分布是否能够与钢铁生产的产能布局相协调，这也是一个值得关注的问题。

总体而言，在过去二十年间，我国钢铁产量实现了迅猛增长，社会钢铁储备量也在迅速攀升。展望未来，我国废钢资源的保障能力预计将逐步提升，而二次资源和再生资源将逐步成为中国钢铁工业铁资源的主要供应渠道。届时，我国有望成为全球铁资源储备最为丰富的国家。在“双碳”战略的大背景下，我们亟需对高端废钢进行精细挑选和高效利用，推动钢铁材料从源头到终端的全程管理，包括生产流程和产业链的协同发展。同时，强化生产全流程的数字化、信息化和标识化建设，以及废钢拆解回收的自动化进程，通过机器人技术提升效率。此外，还要进行废钢资源管理的产业重构和经营模式的创新，以此应对我国钢铁行业和制造业共同面临的资源、能源以及环境等关键挑战。

2.直接还原铁发展概况及趋势

国际间，直接还原铁与电炉炼钢的技术已较为成熟，并在中东、美洲、欧洲等多个国家和地区得到了广泛实施。根据世界钢铁协会的数据，2022年全球直接还原铁的产量达到了12.5亿吨，较上年增长了4.5%。印度作为世界上最大的直接还原铁生产国，依托其丰厚的赤铁矿石储量和煤炭资源，主要依靠煤基回转窑来生产直接还原铁，并辅以电炉进行钢铁的冶炼。伊朗及中东地区的一些国家，还有俄罗斯，因天然气资源丰富且价格低廉，在生产直接还原铁时主要运用了以天然气为能源的竖炉技术。直接还原铁的生产工艺主要分为两大类：以煤为能源和以气为能源。目前，采用气基直接还原技术生产的直接还原铁，其产量已占据了总产量的约75%（详情请见表4）。

2021年，全球直接还原铁的贸易量攀升至历史新高，达到了2280万吨。在这一年里，通过陆路运输的贸易总量超过了1480万吨，这一数字相较于2020年增长了4.4%。同年，直接还原铁的主要出口国包括俄罗斯、特立尼达和多巴哥、伊朗、印度以及美国。至于进口直接还原铁和热压块铁的国家，共有38个，其中美国、中国和意大利位列前三（详情请见表5）。

我国直接还原铁产业进展迟缓废钢行业准入政策，关键制约因素集中在能源和资源的获取以及经济性层面。目前，宝武、河钢、中晋等企业已建成或正在建设中的氢基还原铁示范项目，其单体规模相对较小；在这些项目中，企业仍在努力探索如何在低成本气源获取、设备高效运行和产能增加等方面取得突破。在国家低碳政策的激励与扶持下，我国气基直接还原铁的生产能力和产量将迎来显著增长，预计到2025年、2030年、2050年以及2060年，产量将分别攀升至300万吨、900万吨、4000万吨和5000万吨。

3.电力能源概况及未来发展规划

至2022年末，全球新能源的安装总功率达到了19.5亿千瓦，这一数字相较于2000年增长了110倍之多。具体来看，风电装机容量接近9亿千瓦，而太阳能发电的装机容量则达到了10.5亿千瓦。得益于太阳能、风能等可再生能源利用技术的持续创新，新能源发电的成本得到了大幅降低。然而，与此同时，电费价格却出现了上升的趋势，这一现象主要归因于电源和电网等系统成本的提升。在过去的十年间，我国新能源电力行业经历了迅猛的发展阶段。到了2022年末，我国的风力发电装机规模已增至3.65亿千瓦，这一数字占据了全国总装机容量的14.3%。同时，光伏发电的装机规模也攀升至3.93亿千瓦，这一比例达到了总装机容量的15.3%。

依据《“十四五”现代能源体系规划》所设定的目标，我国计划在2025年实现发电装机总容量约30亿千瓦，届时非化石能源发电占比预计将接近39%，非化石能源消费占比也将提升至约20%。在近期，各工业领域将致力于节能增效、减少碳排放强度和峰值；而长远来看，电气化和氢能化将成为发展的主要趋势。中国电力企业联合会预测，在“十四五”规划期末，我国新能源装机比例预计将从现阶段的30%增长至大约35%；展望到2030年，这一比例预计将达到约40%；进一步到2035年，这一比例预计将上升至50%，成为装机的主力；最终到2060年，这一比例还将继续上升，超过60%。届时，我国电力行业将在供应总量及电力能源结构两大方面为“绿电+电炉炼钢”以及“绿氢冶金+电炉炼钢”的发展路径提供有力支撑。展望未来，我国电炉炼钢产能的分布是否能够与我国电力资源的配置相匹配，特别是与绿电资源的布局相协调，这一点值得关注。

二、我国电炉短流程炼钢发展战略路径

1.我国电炉高质量发展面临的问题

由于受到众多因素的共同作用，我国电炉短流程炼钢企业的经营状况、生产启动频率以及产能的实际使用效率等方面均呈现出不甚理想的状态。总体而言，我国电炉产业在追求高质量发展过程中主要遭遇以下五个挑战：首先，废钢和直接还原铁的供应面临挑战，预计未来美欧废钢出口量将有所下降，因此提升国内废钢资源的供应能力成为关键；其次，电力供应和电价成本问题不容忽视，鉴于电能费用在电炉钢加工成本中占据重要比重，寻找低成本能源补充途径变得尤为迫切；再者，废钢循环过程中有害残留元素积累问题日益凸显，这不仅对冶炼工艺提出新的要求，也对原料的纯净度提出了更高的标准；此外，高品质钢生产的核心技术难题亟待解决，包括高效去除废钢中的杂质元素以及生产高性能钢铁材料；最后，国内电炉制造装备水平有待提升，尤其是150吨以上的大型电炉，缺乏实际应用验证，同时相关配套设施的可行性和经济性也严重制约了国产大型电炉的推广，使得其难以与国外先进冶金装备相抗衡。

2.电炉短流程炼钢未来产量占比及碳排放测算

在粗钢产量方面，预计到2035年，我国电炉钢占比将达到30%，2050年将增至39%，而到2060年，这一比例将上升至40%。届时，我国粗钢的碳排放总量预计约为3.9亿吨，而在低产量情景下，这一数字将降至大约3亿吨。观察可知，我国废钢资源储备的扩充导致电炉钢的生产量显著提升，然而，鉴于废钢资源增长潜力总体受限，电炉钢产量的增长也将触及一定极限，转炉钢产量仍将占据重要份额。因此，我国钢铁工业在较长一段时间内，将继续维持长流程与短流程工艺并行发展的生产模式。届时，我们可通过添加直接还原铁、提高绿电使用比例、实施界面节能策略以及后端碳捕集、利用与封存（CCUS）技术等手段，在冶炼流程的各个环节达成“碳减排”与“碳回收”的目标。这些措施将与其他行业的减碳行动相辅相成，共同助力钢铁行业在2060年之前实现碳中和。

殷瑞钰院士的研究成果（如图2所示）显示，在我国钢铁行业迈向碳达峰和碳中和目标的过程中，粗钢产量的减少、废钢的再利用、关键共性技术的突破（如氢还原/氢冶金技术）、以及节能、界面技术和智能化等四个方面，对碳减排的贡献率依次为45%、39%、9%和7%（虽然测算的基准与本课题略有不同，但总体趋势仍可供参考）。在废钢回收利用领域，其对于减少碳排放的贡献比例高达39%，具体来看，高炉-转炉环节贡献了4%，而电炉环节则贡献了35%。若将粗钢产量减少的影响排除在外，电炉环节在工艺流程改进中的碳减排作用占比更是超过了60%。

由此可见，在钢铁行业迈向碳中和的进程中，高炉—转炉与电炉在前期和后期所扮演的角色及其在降低碳排放方面的贡献存在显著差异。上半场中，降碳任务主要依赖高炉，特别是通过减少高炉的生产量来降低粗钢的产出；同时，电炉在满足对“零碳”要求较高且需求迫切的下游行业方面发挥了关键作用；而下半场，降碳工作则主要依靠电炉，通过改进工艺流程和提升电炉钢的比例，从而实现整个行业碳排放总量的显著减少。在上半场与下半场期间，废钢资源在钢铁行业碳减排方面扮演着关键角色，谁若能掌控废钢，便等同于掌握了钢铁产业，因此，我们必须不断提升废钢资源的基础循环利用能力。

3.电炉短流程炼钢发展方向及目标

在电炉短流程炼钢技术持续发展过程中，作者提出了未来发展的方向与目标：首先，逐步增加电炉短流程炼钢的比例，分阶段用电炉流程替换传统的高炉—转炉长流程；其次，构建三种电炉短流程炼钢模式：以全废钢电炉流程取代中小高炉生产螺纹钢等长材，与近终形制造技术相结合生产高端钢材，以及采用氢还原—电炉流程生产特种钢材；再次，提高能效技术水平，逐步实现零碳排放；此外，显著提升电炉装备的国产化程度，增强国内电炉装备企业的研发实力；最后，研发高品质的直接还原铁和废钢，推动电炉钢产品的转型升级。

4.有序推进电炉短流程炼钢高质量发展路线图

在第一阶段（2023年至2035年），我国电炉钢产量占比预计将超过30%，这一比例将持续增长。进入第二阶段（2036年至2050年），到2050年，电炉钢产量占比预计将超过40%，届时我国钢铁工业的生产流程结构将完成转型。在第三阶段，即2051年至2060年期间，至2060年，电炉钢的产量比例持续维持在40%及以上水平，而短流程电炉冶炼的各类产品也基本实现了全面覆盖。

三、我国电炉短流程炼钢发展相关建议

秉持实事求是、因地制宜、分类施策的发展理念，我们坚守技术科学化、发展有序化、政策绿色化和竞争公平化的原则，不断加强电炉钢发展的资源、能源和技术基础，持续改善电炉钢发展的政策环境、市场空间和推进机制，有步骤地推动电炉短流程炼钢的进步。

1.加强顶层设计，引导电炉炼钢有序化发展

构建健全的部门间协作体系，全面开展对电炉及废钢相关问题的深入探讨与解决，确保到2025年，全国电炉钢产量在总产量中的比例超过15%，达成既定目标。以四川省电炉短流程炼钢的高质量发展项目为榜样废钢行业准入政策，有计划地孵化出一批具备废钢资源、市场需求和绿色电力优势的电炉短流程示范基地。推动那些节能降碳潜力不足、设备设施较为陈旧、但废钢资源充足的长期流程企业转向短流程发展模式。严格禁止以电炉短流程或低碳环保为名新增钢铁生产产能。牵头编制我国电炉钢生产、废钢及直接还原铁行业高质量发展的指导性文件，探讨将电炉短流程项目列入《绿色产业指导目录》，并推动电炉短流程项目成为绿色信贷支持的对象。

2.优化产业指导目录，提升电炉国产化比例

对《关于钢铁冶炼项目备案管理的意见》（发改产业〔2021〕594号）的相关规定进行适度调整，对于确实需要重新选择地址的电炉短流程炼钢项目，准许其粗钢年产能不小于100万吨。鉴于我国电炉设备中小于100吨的占比高达79%，我们建议对《产业结构调整指导目录》进行改进。具体来说，应将限制类电炉的炉容上限从100吨下调至70吨。这样做可以防止那些拥有100吨以下电炉的短流程炼钢企业，因设备规模问题而遭受每千瓦时加收0.1元的差别电价。推动电炉设备实现国产化进程，整合科研机构、电炉生产企业及电炉冶炼等相关领域资源，加速推进大型高效电炉设备技术的研发与创新，并加强相关人才的培育工作，同时扶持电炉设备制造企业主动研发拥有自主知识产权的新一代电炉。倡导“氢还原与电炉结合”等低碳冶金技术，并适时制定有利于电炉短流程发展的碳税政策。

3.疏通发展堵点，扩大电炉炼钢资源基础循环

充分运用国家部委间的协调机制，全面探讨并解决废钢领域的问题。探讨将废钢的退税比例提升至70%，以减轻准入企业的税收负担。对回收环节的前端实施所得税的核定征收，税率设定为0.5%，以此解决废钢资源流通中的“首张票据”难题。同时，进一步放宽废钢进口的限制，修订我国《再生钢铁原料》的相关标准，推动废钢资源的进口工作。将废钢生产与销售的相关数据整合进国家统计局或相关职能部门的正式统计框架中。需加速扶持行业领军企业，并强化废钢资源的集中化管理，以确保电炉冶炼及生产高品质钢和特种钢所需原料的充足供应。针对直接还原铁与电炉结合的工艺，从项目贷款优惠、产能转换比例、电费减免以及环保税征收等方面提供政策扶持。积极推动国际产能合作，在海外设立直接还原铁生产设施以及钢铁冶炼项目。

4.争取电力保障措施，增强电炉炼钢竞争力

对符合条件的企业，允许其申报成为钢铁行业规范条件企业，对于已经进入规范条件企业名单并完成超低排放改造的企业，将不再纳入“两高”项目管理范畴，并在产能治理和产量调控方面提供相应的支持。同时，我们鼓励电炉短流程企业构建工业绿色微电网，并强化可再生能源的开发和电力资源的保障。推动电炉生产企业在高峰与低谷时段电价差异明显时，制定相应的生产安排，以有效减少电力消耗费用。

5.聚焦共性技术清单，推进电炉技术科学化

进一步加大力度扶持电炉短流程技术的高层次发展及其产业化进程。推动并激励社会资金增投于智能化、环保型电炉短流程炼钢技术和设备等相关领域。提议天源二手物资公司设立电炉短流程技术研发专项基金，集中力量攻克关键技术及共性技术，同时支持原创技术装备及新型材料的示范应用。

6.坚持推广能效提升，引导短流程低碳发展

积极推广使用节能环保技术和高效节能设备，打造应用示范项目，同时淘汰那些能源利用效率较低的生产技术和设备。构建一套完整的钢铁产品绿色生命周期评价体系，并加强与国际间的交流与合作，探索采用电炉钢的环境产品声明（EPD）方法，以推动电炉低碳技术的持续发展，促使下游行业重视钢材产品的绿色低碳特性，进而推动整个产业链向绿色低碳方向迈进。将钢铁产业纳入国家碳排放交易体系，对各类钢铁企业制定恰当的碳排放额度，通过市场化途径促进短流程炼钢技术的进步，并推动钢铁产业的绿色低碳转型。鼓励企业采用“源网荷储”综合模式，大规模应用可再生能源，以实现能源供应的多元化与低碳化。

作者 | 中国钢铁工业协会电炉短流程炼钢发展研究课题组