氫基冶煉屬于推動鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳的顛覆性技術(shù)，已成為鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)碳中和目標的關(guān)鍵，擔負著實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)“零碳”排放的重任，目前全球主要產(chǎn)鋼國都在加緊研發(fā)氫基冶煉技術(shù)。賽迪研究院節(jié)能與環(huán)保研究所在認真分析各國鋼鐵行業(yè)氫基冶煉技術(shù)進展的基礎(chǔ)上認為，該技術(shù)目前尚處于研發(fā)試驗階段。我國作為世界第一產(chǎn)鋼大國，鋼鐵行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型壓力巨大，企業(yè)降碳需求迫切，而且已經(jīng)具備開展該技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)條件，應當加大研發(fā)力度，加快產(chǎn)業(yè)化落地步伐。

一、鋼鐵行業(yè)氫基冶煉技術(shù)研究進展的三個判斷

冶煉技術(shù)可分為碳冶金和氫冶金。碳冶金以碳作為還原劑并生成大量二氧化碳，氫冶金以氫氣作為還原劑并生成水，二氧化碳排放量為零。當前鋼鐵行業(yè)主流冶煉技術(shù)為碳冶金，用焦炭作為還原劑的煉鐵工序碳排放占到行業(yè)碳排放的73.1%，鋼鐵行業(yè)要實現(xiàn)碳中和，氫基冶煉技術(shù)路線勢在必行。

從發(fā)展階段看，世界氫基冶煉技術(shù)尚處于研發(fā)試驗階段。氫基冶煉技術(shù)起步于20世紀初，將氫冶煉作為鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)顯著降碳的顛覆性技術(shù)已得到普遍認可，主要產(chǎn)鋼國均在積極布局。從全球氫基冶煉技術(shù)研發(fā)和試驗項目進展看（見附表），在2025年前大多處于研發(fā)與開展工業(yè)試驗階段；到2030年，將實現(xiàn)以工業(yè)副產(chǎn)氫氣作為還原劑，在傳統(tǒng)高爐-轉(zhuǎn)爐長流程工藝上實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用；到2050年，實現(xiàn)以水電、核能、風電、光伏等清潔能源制氫作為還原劑，氫基豎爐得到更好發(fā)展，零碳工廠有望實現(xiàn)。

從冶煉用的氫氣還原劑來源看，主要有三條獲取路徑。一是從焦爐煤氣、高爐煤氣中提取工業(yè)副產(chǎn)氫，即通常所說的灰氫。我國以及日本均在利用灰氫發(fā)展氫基冶煉技術(shù)路線進行了大量研究，該路線能降低高爐-轉(zhuǎn)爐長流程鋼鐵生產(chǎn)工藝30%左右CO2排放。二是利用天然氣制氫。天然氣資源比較豐富的歐洲國家在積極探索天然氣制氫用于氫基冶煉技術(shù)路線。三是利用水電、核能、風電、光伏等可再生能源制氫。我國以及瑞典、德國、奧地利、韓國等國家均在積極研究并布局工業(yè)試驗項目。

從試驗項目開展情況看，產(chǎn)業(yè)化落地需要多方協(xié)同推進。分析現(xiàn)有試驗項目可發(fā)現(xiàn)，鋼鐵氫基冶煉不僅涉及鋼鐵冶煉技術(shù)、裝備研發(fā)，還涉及氫能源制取、存儲和運輸。根據(jù)不同的制氫路線，還會涉及天然氣、水電、核電、風力發(fā)電和光伏發(fā)電等能源領(lǐng)域，需要配套焦爐煤氣制氫、天然氣制氫、清潔能源制氫、儲能等配套項目。推進鋼鐵行業(yè)氫基冶煉產(chǎn)業(yè)化需要鋼鐵、能源、電力等多方形成合力，協(xié)同推進。

二、對我國推動氫基冶煉技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化示范的三點認識

我國有必要也有基礎(chǔ)搶占鋼鐵氫基冶煉技術(shù)制高點。一是落實我國雙碳戰(zhàn)略的需要。鋼鐵行業(yè)是減碳重點領(lǐng)域，在國務院印發(fā)的《2030年前碳達峰行動方案》中提出，在鋼鐵行業(yè)探索開展氫冶金試點示范，為碳中和打下堅實基礎(chǔ)。二是提升國際競爭力的需要。2022年3月歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機制（歐盟碳關(guān)稅）在歐盟理事會獲得通過，初始覆蓋行業(yè)為鋼鐵、水泥、化肥、鋁和電力。這一機制將行業(yè)碳排放技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢，將對鋼鐵國際貿(mào)易產(chǎn)生重大影響。我國鋼鐵行業(yè)必須迅速行動起來。三是我國有基礎(chǔ)搶占鋼鐵行業(yè)氫基冶煉技術(shù)制高點。在氫基冶金方面，我國鋼鐵企業(yè)積極布局，鋼企、科研機構(gòu)、上下游企業(yè)等多種主體聯(lián)合成立了一批領(lǐng)先的低碳冶金研究機構(gòu)。寶武、河鋼、建龍等龍頭企業(yè)已經(jīng)開始實施試驗項目，對比其他主要產(chǎn)鋼國，我國更具政策和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，有望率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。

基于我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)以長流程為主的現(xiàn)實和降碳需求，短期內(nèi)應重點攻克高爐富氫冶煉，中遠期突破綠氫直接還原工藝。我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)高爐-轉(zhuǎn)爐長流程工藝當前占比約90%，鋼鐵工藝技術(shù)和制造裝備的轉(zhuǎn)變需要較長時間。可以預測，在未來 10-20年內(nèi)，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)仍將以長流程工藝為主。因此，在布局鋼鐵行業(yè)氫基冶煉技術(shù)路線時，應兼顧長短流程，既要加大研發(fā)力度盡快攻克高爐富氫冶煉，助力長流程工藝降碳，也要考慮流程結(jié)構(gòu)調(diào)整和我國資源稟賦，圍繞非高爐煉鐵和電爐煉鋼，布局綠氫直接還原技術(shù)路線，重點研究 “核能-氫氣-冶金”、“水電-氫氣-冶金”、“風電-氫氣-冶金”、“光伏-氫氣-冶金”等綠氫冶煉技術(shù)。

氫能產(chǎn)業(yè)頂層規(guī)劃出臺，鋼鐵行業(yè)氫基冶煉低成本獲取氫能的難題有望破解。在雙碳背景下，氫能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國能源戰(zhàn)略布局的重要組成部分。3月份，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035 年）》，提出到2025年要形成較為完善的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展制度，氫能示范應用取得明顯成效，初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系，并將氫基冶金作為氫能產(chǎn)業(yè)化應用的一個重要場景加以支持。預計，各地支持氫能發(fā)展的政策措施會密集出臺，隨著氫能試點項目的上馬，氫能利用的經(jīng)濟性會持續(xù)提升。鋼鐵企業(yè)利用副產(chǎn)氫開展氫基冶金研發(fā)與實踐，將成為重要應用場景。同時，開展可再生能源制氫，進一步發(fā)展綠氫冶金，建設零碳示范工廠進程將加快實現(xiàn)。

三、幾點建議

系統(tǒng)謀劃，做好頂層設計。一是研究制定鋼鐵行業(yè)氫冶金行動方案，組織相關(guān)專家研究制定適合我國國情的氫基冶煉技術(shù)路線，確定關(guān)鍵技術(shù)重點研發(fā)計劃，部署重點試驗示范項目推進計劃。集中國家、行業(yè)、企業(yè)等多方力量合力推進重點技術(shù)突破，為我國鋼鐵行業(yè)氫基冶煉提供思路和引領(lǐng)。二是建議相關(guān)部門協(xié)調(diào)好能源、物流、安全等相關(guān)工作，推動鋼鐵、能源、電力等領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展。三是研究探索“工業(yè)副產(chǎn)氫+可再生能源發(fā)電制氫+氫能冶煉”全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的支持性政策。

重點突破，加快研發(fā)核心關(guān)鍵技術(shù)與裝備。一是建議梳理我國鋼鐵氫基冶煉關(guān)鍵核心技術(shù)，形成鋼鐵行業(yè)氫基冶煉需突破的核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)清單。二是建立鋼鐵行業(yè)氫基冶煉技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新聯(lián)盟，基于主要技術(shù)路線培養(yǎng)若干研發(fā)組織，持續(xù)深耕，爭取突破。三是充分發(fā)揮市場化機制作用，進一步優(yōu)化金融資源和人才資源的配置，降低技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成本，逐步提高氫冶煉技術(shù)工藝市場競爭力。四是強化國際合作，進一步聚焦重點研發(fā)環(huán)節(jié)，強化包括理念、科研、技術(shù)、路徑及管理方法等在內(nèi)的國際交流，推動國際深度合作。

有序推進，做好試點示范。一是統(tǒng)籌考慮氫原料供應能力、鋼鐵產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、市場空間和技術(shù)創(chuàng)新水平，遴選一批技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)好、產(chǎn)業(yè)化應用條件比較成熟的試驗項目，重點支持，積極有序地開展氫基冶煉技術(shù)應用示范。二是協(xié)同推進氫能制取、儲運、應用等基礎(chǔ)設施建設。三是鼓勵開展商業(yè)模式創(chuàng)新。通過示范項目挖掘氫能應用潛力、應用場景，創(chuàng)新商業(yè)模式。四是加大政策支持，重點針對氫能成本偏高這一核心問題，采用財政補貼、稅收減免、綠色金融等多種手段，確保產(chǎn)業(yè)化示范項目的落地。五是做好示范引導。及時進行試點項目總結(jié)，結(jié)合試點中的經(jīng)驗教訓，出臺針對性強、可落地的支持政策，加快推動氫基冶煉產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。