氫基冶煉屬于推動(dòng)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(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵，擔(dān)負(fù)著實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)“零碳”排放的重任，目前全球主要產(chǎn)鋼國(guó)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(rèn)真分析各國(guó)鋼鐵行業(yè)氫基冶煉技術(shù)進(jìn)展的基礎(chǔ)上認(rèn)為，該技術(shù)目前尚處于研發(fā)試驗(yàn)階段。我國(guó)作為世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)，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(kāi)展該技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)條件，應(yīng)當(dāng)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(jìn)展的三個(gè)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(dāng)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(shí)現(xiàn)碳中和，氫基冶煉技術(shù)路線勢(shì)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(yàn)階段。氫基冶煉技術(shù)起步于20世紀(jì)初，將氫冶煉作為鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)顯著降碳的顛覆性技術(shù)已得到普遍認(rèn)可，主要產(chǎn)鋼國(guó)均在積極布局。從全球氫基冶煉技術(shù)研發(fā)和試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)展看（見(jiàn)附表），在2025年前大多處于研發(fā)與開(kāi)展工業(yè)試驗(yàn)階段；到2030年，將實(shí)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(zhǎng)流程工藝上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；到2050年，實(shí)現(xiàn)以水電、核能、風(fēng)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(shí)現(xiàn)。

從冶煉用的氫氣還原劑來(lái)源看，主要有三條獲取路徑。一是從焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣中提取工業(yè)副產(chǎn)氫，即通常所說(shuō)的灰氫。我國(guó)以及日本均在利用灰氫發(fā)展氫基冶煉技術(shù)路線進(jìn)行了大量研究，該路線能降低高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)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(guó)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(fēng)電、光伏等可再生能源制氫。我國(guó)以及瑞典、德國(guó)、奧地利、韓國(guó)等國(guó)家均在積極研究并布局工業(yè)試驗(yàn)項(xiàng)目。

從試驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)展情況看，產(chǎn)業(yè)化落地需要多方協(xié)同推進(jìn)。分析現(xiàn)有試驗(yàn)項(xiàng)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(chǔ)和運(yùn)輸。根據(jù)不同的制氫路線，還會(huì)涉及天然氣、水電、核電、風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電等能源領(lǐng)域，需要配套焦?fàn)t煤氣制氫、天然氣制氫、清潔能源制氫、儲(chǔ)能等配套項(xiàng)目。推進(jìn)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(jìn)。

二、對(duì)我國(guó)推動(dòng)氫基冶煉技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化示范的三點(diǎn)認(rèn)識(shí)

我國(guó)有必要也有基礎(chǔ)搶占鋼鐵氫基冶煉技術(shù)制高點(diǎn)。一是落實(shí)我國(guó)雙碳戰(zhàn)略的需要。鋼鐵行業(yè)是減碳重點(diǎn)領(lǐng)域，在國(guó)務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中提出，在鋼鐵行業(yè)探索開(kāi)展氫冶金試點(diǎn)示范，為碳中和打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。二是提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的需要。2022年3月歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制（歐盟碳關(guān)稅）在歐盟理事會(huì)獲得通過(guò)，初始覆蓋行業(yè)為鋼鐵、水泥、化肥、鋁和電力。這一機(jī)制將行業(yè)碳排放技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，將對(duì)鋼鐵國(guó)際貿(mào)易產(chǎn)生重大影響。我國(guó)鋼鐵行業(yè)必須迅速行動(dòng)起來(lái)。三是我國(guó)有基礎(chǔ)搶占鋼鐵行業(yè)氫基冶煉技術(shù)制高點(diǎn)。在氫基冶金方面，我國(guó)鋼鐵企業(yè)積極布局，鋼企、科研機(jī)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(jī)構(gòu)。寶武、河鋼、建龍等龍頭企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施試驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)比其他主要產(chǎn)鋼國(guó)，我國(guó)更具政策和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，有望率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

基于我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)以長(zhǎng)流程為主的現(xiàn)實(shí)和降碳需求，短期內(nèi)應(yīng)重點(diǎn)攻克高爐富氫冶煉，中遠(yuǎn)期突破綠氫直接還原工藝。我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程工藝當(dāng)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(zhǎng)時(shí)間。可以預(yù)測(cè)，在未來(lái) 10-20年內(nèi)，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)仍將以長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)兼顧長(zhǎng)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(zhǎng)流程工藝降碳，也要考慮流程結(jié)構(gòu)調(diào)整和我國(guó)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(diǎn)研究 “核能-氫氣-冶金”、“水電-氫氣-冶金”、“風(fēng)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(tái)，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(guó)能源戰(zhàn)略布局的重要組成部分。3月份，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)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(yīng)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(yīng)體系，并將氫基冶金作為氫能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的一個(gè)重要場(chǎng)景加以支持。預(yù)計(jì)，各地支持氫能發(fā)展的政策措施會(huì)密集出臺(tái)，隨著氫能試點(diǎn)項(xiàng)目的上馬，氫能利用的經(jīng)濟(jì)性會(huì)持續(xù)提升。鋼鐵企業(yè)利用副產(chǎn)氫開(kāi)展氫基冶金研發(fā)與實(shí)踐，將成為重要應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，開(kāi)展可再生能源制氫，進(jìn)一步發(fā)展綠氫冶金，建設(shè)零碳示范工廠進(jìn)程將加快實(shí)現(xiàn)。

三、幾點(diǎn)建議

系統(tǒng)謀劃，做好頂層設(shè)計(jì)。一是研究制定鋼鐵行業(yè)氫冶金行動(dòng)方案，組織相關(guān)專(zhuān)家研究制定適合我國(guó)國(guó)情的氫基冶煉技術(shù)路線，確定關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，部署重點(diǎn)試驗(yàn)示范項(xiàng)目推進(jìn)計(jì)劃。集中國(guó)家、行業(yè)、企業(yè)等多方力量合力推進(jìn)重點(diǎn)技術(shù)突破，為我國(guó)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(mén)協(xié)調(diào)好能源、物流、安全等相關(guān)工作，推動(dòng)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(diǎn)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(guó)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(zhēng)取突破。三是充分發(fā)揮市場(chǎng)化機(jī)制作用，進(jìn)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。四是強(qiáng)化國(guó)際合作，進(jìn)一步聚焦重點(diǎn)研發(fā)環(huán)節(jié)，強(qiáng)化包括理念、科研、技術(shù)、路徑及管理方法等在內(nèi)的國(guó)際交流，推動(dòng)國(guó)際深度合作。

有序推進(jìn)，做好試點(diǎn)示范。一是統(tǒng)籌考慮氫原料供應(yīng)能力、鋼鐵產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、市場(chǎng)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(yīng)用條件比較成熟的試驗(yàn)項(xiàng)目，重點(diǎn)支持，積極有序地開(kāi)展氫基冶煉技術(shù)應(yīng)用示范。二是協(xié)同推進(jìn)氫能制取、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。三是鼓勵(lì)開(kāi)展商業(yè)模式創(chuàng)新。通過(guò)示范項(xiàng)目挖掘氫能應(yīng)用潛力、應(yīng)用場(chǎng)景，創(chuàng)新商業(yè)模式。四是加大政策支持，重點(diǎn)針對(duì)氫能成本偏高這一核心問(wèn)題，采用財(cái)政補(bǔ)貼、稅收減免、綠色金融等多種手段，確保產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目的落地。五是做好示范引導(dǎo)。及時(shí)進(jìn)行試點(diǎn)項(xiàng)目總結(jié)，結(jié)合試點(diǎn)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，出臺(tái)針對(duì)性強(qiáng)、可落地的支持政策，加快推動(dòng)氫基冶煉產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。