钢铁工业的深度脱碳,正走到一个需要精确回答“在哪里、用什么路线、按什么节奏推进”的时刻。中冶京诚工程技术有限公司首席专家、总设计师赵志龙在近日北京科技大学与自然资源保护协会联合举办的《绿氢DRI炼钢:区域适配与发展路径》报告(以下简称“报告”)发布暨研讨会上直言:“从这两年实践看,任何技术问题都不是一个很大的问题,最大的问题还是市场的问题。”这一判断,为整场讨论定下了基调——绿氢DRI在中国的发展,技术攻关已不再是核心瓶颈,真正的挑战在于能否算清经济账、能否找到愿意为绿色溢价买单的市场、能否在资源禀赋与产业布局错位的现实中找到适配的推进节奏。

国内矿路线2032年后或成长期最优解

在我国加速推进“双碳”目标的背景下,钢铁作为能源消耗和碳排放高度集中的基础产业,正面临前所未有的减排压力与转型挑战。绿氢DRI(用绿色氢气把铁矿石“还原”成铁)流程以可再生能源制绿氢替代传统化石碳源作为还原剂,同时使用绿电作为能源,可以实现“以绿制绿”,未来有望与废钢-电炉流程(即短流程)并列成为钢铁工业实现深度脱碳、迈向近零排放的重要生产路线。

绿氢DRI在我国的发展,不能简单复制国外模式,也难以依赖单一技术路径或统一推进节奏。北京科技大学副教授姜春鹤在发布报告时指出,我国钢铁工业具有规模巨大、区域差异显著、资源禀赋复杂、转型约束多等特征。一方面,铁矿石对外依存度高、国内矿石品位偏低且分布不均;另一方面,风光等清洁电力资源呈明显的区域聚集特征,与钢铁产能布局存在明显错位。

报告聚焦三条潜在的绿氢DRI炼钢路径:国内矿路线(国内铁矿石-竖炉自产DRI-熔分炉-转炉)、进口矿路线(进口高品位铁矿石-竖炉自产DRI-电炉)以及进口HBI路线(进口热压块直接还原铁-电炉)。基于公开数据,研究团队测算了2025至2060年上述三条路线在全国30个省级行政区生产1吨钢的成本演化趋势。姜春鹤介绍,到2030年,进口HBI(热压块直接还原铁)路线约4477元每吨钢,在模型中成本最低;国内矿路线约4672元,进口矿约5037元。到2060年,国内矿路线可降至约3200多元,进口矿约3400多元,进口HBI约3500多元。

“三条路线的成本排序并非一成不变——国内矿路线大约在2032年前后低于进口HBI路线,进口矿路线则在2040年前后低于进口HBI路线。”姜春鹤表示。

这一成本交叉点的意义在于,它打破了“哪条路线绝对最优”的线性思维。报告指出,国内矿路线在2032年后具有最明显的长期成本优势,且可减少矿石对外依存度,战略价值最高。但成本优势并不等同于工程优势。姜春鹤强调,国内矿路线只有在选矿、造球、竖炉、熔分和稳定供氢等条件达到工程可复制能力后,成本优势才能转化为真实项目优势。进口HBI路线在2032年前具有阶段性成本和市场启动优势,但随着绿氢、绿电持续降本,两条自产DRI路线的竞争力将逐步增强。

区域分布上,模型结果呈现出明显的“北重南轻”格局。国内矿路线的低成本省份主要集中在内蒙古、宁夏、吉林、河北、辽宁、山东等地;进口矿路线主要分布在内蒙古、吉林、河北、山东、天津和辽宁;进口HBI优势在沿海省份之间差异较小,主要取决于来源国价格和条件。姜春鹤在报告中坦言,在当前模型测算下,南方目前没有优势梯队,重庆、四川、贵州、湖南、江西在模型评估中成本较高,更适合从技术、材料、设备和市场协同参与方面切入,而非优先推荐布局。

技术不是最大障碍,商业化才是

报告发布环节之外,与会专家的讨论透露出一个值得深思的判断:绿氢DRI的技术障碍正在被逐步攻克,但商业化障碍仍然高企。

赵志龙以河钢氢冶金项目为例说明,该项目2023年5月正式生产后,目前连续生产三年,技术指标与国际同类项目相比“遥遥领先”。他明确表示,各类技术探索最终都需要商业化支撑,即项目能否实现盈利并维持可持续运营。能源成本同样至关重要,只有具备低成本电力和氢气,才能支撑绿钢的低成本生产。尽管部分地区资源条件较好,但如何将资源禀赋和能源优势真正转化为绿钢项目,仍需要产业政策和地方支持,他预计这一过程还需五年左右。此外,欧盟提出到2028年在产品端强化绿钢使用要求,这可能进一步推动绿钢发展,并带动工业示范项目走向规模化推广。

中国国际工程咨询有限公司副主任田泽普从能源匹配角度补充了这一判断。他表示,当前绿氢成本的下降仍需要规模、市场、技术、政策的共同发力。对于钢铁、化工等用氢企业而言,最终都要落实到经济账上,核心仍是价格问题。绿氢的稳定、可靠、连续供应需要一系列设备性能的提升和冗余设备的保障,这些投入也会推高上游供应成本。

田泽普特别强调,从绿电、绿氢到绿钢,下一阶段除了继续提升技术和装备水平,更需要加强不同行业之间的相互理解与协同,包括电力企业对电解槽出力特性的理解、钢铁企业对绿氢及氢冶金产品特点的认识,以及钢铁下游行业对产品价值和绿色溢价的认可。“不同技术体系之间的理解、接纳和磨合仍需要时间。”

中南大学教授潘建则从储运经济性角度提出了一个更具颠覆性的观点:不建议长距离纯氢储运。据他测算,在1000公里范围内,管道输氢成本约为每公斤3元,折算到每吨直接还原铁约为180元,而通过铁路或海运运输直接还原铁或绿钢的成本更低。加之氢气储存面临投资较大和安全风险等问题,潘建主张氢气应尽量就地使用,直接还原铁本身即可作为氢气的储存体和能源载体。

他进一步强调,直接还原铁的主要用途应定位于优特钢而非普碳钢原料,在具体布局上,内蒙古、宁夏等风光资源丰富地区可生产绿色DRI并向京津冀输送,面向长三角和珠三角市场则应生产绿色优特钢直接进入终端市场;四川、重庆应结合当地钒钛资源发展特色氢冶金,不走常规铁矿发展路线。

培育绿钢市场,推动废钢与绿氢DRI协同发展

绿氢DRI的规模化,最终要回答“谁为绿色溢价买单”的问题。中国国际贸易促进委员会冶金行业分会副秘书长(主持工作)苏步新的发言,将讨论从技术经济层面拉回到全球产业竞争与规则博弈的层面。

苏步新指出,我国目前在氢冶金、低碳钢、绿钢及相关工艺装备方面已具备较好的技术基础。下一步应进一步完善我国的绿钢标准和氢冶金标准,并推动这些标准获得欧盟、日韩及其他国家和地区的认可。对于绿钢溢价,他直言:“无论成本在产业链哪个环节分摊,最终都将由消费者和全社会承担。”当前产业链利润分配并不均衡,上游资源端利润较高,而钢铁及下游行业盈利能力较弱,需要推动产业链各环节利润更加均衡。绿钢市场培育初期应坚持政策引导与市场需求“两条腿走路”,优先从附加值较高、绿色溢价占比较低的产品入手,逐步形成行业和社会共识,再向其他领域推广。

他以建筑用钢为例说明:螺纹钢售价3000元,绿色溢价若达1000元,消费者难以接受;而航空、高端装备等附加值高的产品,绿色溢价占比小,更可能率先打开市场。

中国废钢铁应用协会副秘书长王方杰则从废钢与绿氢DRI的关系切入,给出了一个审慎而务实的判断:两者并非单纯的竞争关系。绿氢DRI主要面向对原料品质和元素含量要求较高的高端产品,可作为优质废钢的补充。未来虽然废钢总量是增加的,但优质废钢的重要来源——加工废钢(钢材加工过程中的边角料)可能随着钢铁消费量下降而减少,因此优质废钢数量未必同步增长。未来绿氢DRI与废钢究竟是竞争还是互补,仍需根据高端产品需求和优质废钢供应情况进一步判断。

从企业投资角度,王方杰强调项目必须算清具体的供需账,包括产品需要多大的纯洁铁素原料用量、周边有多少优质废钢资源以及是否需要绿氢DRI作为补充。对于缺乏成本优势的地区,他明确表示不建议盲目参与。他同时指出,当前废钢行业发展的主要瓶颈仍是政策问题,尤其是部分政策在地方落实中存在偏差,税务、票据等要求的不确定性增加了企业使用废钢的显性和隐性成本。“对企业而言,经营安全往往比价格的权重更高。”

北京科技大学创新创业学院院长王晓晨在致辞中表示,绿氢DRI不能简单照搬国外模式,也不能用一条路线、一套节奏回答所有地区的问题。服务钢铁强国、推进钢铁工业绿色低碳转型是北科大始终不变的责任担当。

自然资源保护协会工业项目主任潘支明则在总结中指出,低碳发展正在日益成为产业竞争力的重要基础条件。国际上,欧盟2026年提出《工业加速器法案》立法提案,拟通过公共采购、公共支持等机制扩大钢铁、铝等低碳产品需求;欧盟碳边境调节机制(CBAM)也已提出向部分钢铁和铝密集型下游产品延伸,低碳要求正逐步从基础材料向产业链下游传导。国内从“十四五”到“十五五”,政策方向也越来越明确地将绿色低碳转型与产业升级、价值创造和竞争力提升结合起来。过去几年,钢铁行业对主要低碳技术路径的认识也在逐步清晰:废钢—电炉短流程是现阶段具备较好产业化基础、可以较快扩大规模的结构性减排路径;氢基直接还原铁(DRI)等氢冶金技术则面向炼铁环节的深度脱碳,是中长期实现近零碳钢铁生产的重要方向。相关政策、产业实践和行业讨论正在围绕这两类路径不断深化。面对CBAM、低碳产品标准和绿色采购等外部规则持续变化,中国钢铁产业需要进一步凝聚共识、主动转型,把外部低碳约束转化为推动技术升级、产品结构优化和提升产业竞争力的内生动力。

综观这场研讨,绿氢DRI的中国路径并非一道简单的技术选择题,而是一道涉及资源禀赋、工程成熟度、区域分工、市场培育和制度设计的系统求解题。报告给出的分阶段推进建议——2030年前为“条件准备期”,2030至2040年为“路线验证与过渡期”,2040年后为“成熟路线规模化期”——其核心逻辑在于:政策可以支持验证,但不能把某条路线的短期模型优势提前固化为长期产业结果。三条路线的成本交叉点已经标定,但成本优势能否兑现为产业优势,取决于工程可复制能力、能源系统协同、标准体系建设和产业链利润再平衡能否同步推进。