碳中和系列报告（六）：氢能炼钢：技术、经验与前景_16页_1mb

钢铁行业专题报告总结：氢能炼钢技术、应用与前景

核心内容概述

本报告围绕氢能炼钢技术展开，分析其在钢铁行业低碳转型中的作用、国外及国内应用案例、当前面临的困境以及碳中和背景下氢能炼钢的发展前景。同时，报告还提供了相关投资建议与风险提示。

主要观点

1. 氢气冶金：实现二氧化碳“零排放”

• 技术原理：氢气替代一氧化碳作为还原剂，将铁矿石还原为铁，还原产物为水，无二氧化碳排放。
• 环保效益：相比传统高炉炼铁工艺，氢能炼钢可显著降低碳排放，实现绿色无污染的炼铁过程。
• 成本对比：
  • 部分使用氢气（80%）：吨钢碳排放降至437公斤。
  • 完全使用氢气：可实现二氧化碳“零排放”。

关键信息

2. 国外应用案例

• HYBRIT项目（瑞典钢铁）：

  • 由瑞典钢铁公司、大瀑布电力公司和矿业集团联合启动。
  • 2016-2017年为预研阶段，2018-2024年为中试阶段，2025-2035年为示范运行阶段。
  • 成本比传统工艺高 $20% \sim 30%$，但减排效果显著，吨钢二氧化碳排放量由1600公斤降至25公斤。

• SALCOS项目（德国萨尔茨吉特）：

  • 采用风能制氢，结合余热资源进行高温电解水制氢。
  • 氢气用于直接还原铁生产及后续工序（如冷轧退火）。

• H2FUTURE项目（奥钢联）：

  • 由奥钢联联合西门子公司、电网公司及K1-MET中心组实施。
  • 推动氢气在钢铁生产中的替代应用，实现低碳转型。

3. 国内应用案例

• 河钢集团：

  • 与卡斯特兰萨合作建设120万吨氢冶金示范工程。
  • 采用含氢量约70%的补充气源，吨钢碳排放降至125公斤。
  • 已于2021年底投产，推动氢能重卡物流运输示范项目。

• 中国宝武：

  • 与中核集团、清华大学合作开发“核能制氢”技术。
  • 首座绿色冶金工程有望落户江苏。

• 酒钢集团：

  • 成立氢冶金研究院，探索“煤基氢冶金理论”。
  • 进行碳冶金与氢冶金对比试验，氢冶金金属化率可达85%以上。

4. 氢能炼钢的困境

• 制氢成本高：

  • 电解水制氢成本高，目前每吨氢气价格约6万元人民币。
  • 采用氢能炼铁工艺成本比传统工艺高五倍以上。

• 储氢技术瓶颈：

  • 氢气密度低，储运成本高。
  • 储氢方式主要有液态、高压气态及材料储氢，但均存在技术或经济上的限制。
  • 高压气态储氢体积比容量低，碳纤维钢瓶成本昂贵。
  • 材料储氢技术尚不成熟，需进一步突破。

5. 碳中和背景下的发展契机

• 政策支持：中国承诺2030年前碳达峰、2060年前碳中和，推动钢铁行业低碳转型。
• 行业趋势：环保成本上升将促使氢能炼钢的环保效益覆盖其高成本。
• 企业优势：较早布局氢能炼钢的企业将获得长期竞争优势，享受政策红利。

投资建议

• 推荐主线：
  1. 优质板材股：宝钢股份、华菱钢铁、新钢股份，建议关注鞍钢股份、南钢股份等。
  2. 高弹性长材企业：方大特钢、三钢闽光、柳钢股份。
  3. 上游资源品企业：包钢股份（稀土），建议关注鄂尔多斯（硅铁）。
  4. 低估值特钢企业：中信特钢、久立特材、天工国际。
• 行业估值：当前钢铁行业估值处于历史低位，盈利处于中位，具备中期业绩与估值双升潜力。

风险提示

1. 制氢成本进一步上升：若氢气价格持续上涨，将影响氢能炼钢的经济性。
2. 关键技术突破不及预期：氢气还原效率、成本控制、储运技术等若无法突破，将制约氢能炼钢的推广。

总结

氢能炼钢作为钢铁行业实现低碳减排的重要路径，具有显著的环保优势，但在成本与技术上仍面临挑战。随着碳中和政策的推进，氢能炼钢的前景广阔，具备长期发展潜力。国内企业如河钢、宝武、酒钢等已开始布局，未来有望在政策与市场需求的双重推动下获得显著收益。然而，仍需关注制氢成本与储氢技术的突破情况，以确保氢能炼钢的可持续发展。