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钢铁碳中和②：低碳冶金，“氢”来了

核心内容

本报告探讨了氢气炼钢在钢铁行业实现碳中和中的作用与前景。氢气炼钢通过以氢气替代碳作为还原剂，将碳排放转化为水排放，具有显著的减排潜力。长流程炼钢（高炉+转炉）理论上可降低碳排放34%-62%，而DRI+电弧炉短流程可降低约49%。废钢+电弧炉短流程碳排放最低，仅为0.26吨/吨HRC。

主要观点

• 氢气炼钢原理：氢气作为还原剂替代碳，可减少碳排放，主要针对炼铁环节。
• 减排潜力：氢气炼钢的减排效果取决于氢气在还原反应中的比例，高炉富氢减排潜力一般在10%-20%，而气基竖炉富氢工艺可将氢气占比提升至90%，减排效果更显著。
• 国内现状：目前我国以长流程为主，氢气炼钢尚处于早期阶段，主要依赖灰氢（焦炉煤气、炉顶煤气）。
• 发展方向：短期内应以高炉富氢为主，未来逐步推进气基竖炉富氢工艺。
• 技术挑战：规模化用氢和经济化制氢是主要难点，需解决氢气利用率、热源替代及储运问题。

关键信息

• 减排路径：氢气炼钢通过减少碳输入、提升碳效率和末端碳捕集实现减排。
• 工艺对比：长流程碳排放高，DRI+电炉短流程碳排放较低，而废钢+电炉短流程碳排放最低。
• 氢气成本：当前绿氢成本较高，需降至1.26元/标方或对碳征收25元/吨碳税，才能与碳还原工艺持平。
• 储氢技术：目前以高压气态储氢为主，低温液态和有机液态储氢尚处于示范阶段，固体储氢仍需突破。
• 国内实践：八一钢铁、邢台钢铁、晋南钢铁、山西中晋太行矿业、辽宁华信钢铁、明拓集团、酒钢集团、河钢集团和宝武集团等企业已开展氢气炼钢相关项目。

投资建议

• 关注企业：在氢冶金已有布局和吨钢碳排放较低的钢企，如宝钢股份（600019）、八一钢铁（600581）、河钢股份（000709）、方大特钢（600507）、新钢股份（600782）等。
• 投资逻辑：低碳技术和工艺储备丰富的企业具备先发优势，吨钢碳排放和能耗较低的企业在环保压力下更具优势。

风险提示

• 政策风险：碳达峰、碳中和政策出台进度及方式可能不达预期。
• 疫情风险：国内外疫情反复可能影响铁矿石供应和价格波动，进而影响钢铁企业的盈利能力。

行业发展趋势

• 技术路线：从高炉富氢向气基竖炉富氢逐步过渡。
• 未来潜力：随着新能源电力成本下降和绿氢技术成熟，气基竖炉富氢工艺有望迎来更大发展空间。
• 区域优势：具备电价、煤炭资源优势的地区和企业可先行发展气基竖炉还原工艺，为未来大规模推广积累经验。

结论

国内钢铁行业短期内仍以长流程为主，氢气炼钢的发展应立足于现有高炉工艺，以灰氢+高炉富氢为突破口。未来随着技术进步和政策支持，气基竖炉富氢工艺将成为主流，但需克服制氢成本高、储运难度大等问题。钢铁企业应积极布局氢冶金技术，以应对碳达峰和碳中和带来的挑战。