鋼鐵行業(yè)對我國至關重要。中國是全球最大的鋼鐵生產國，占比54%。中國也是全球最大的鋼鐵消費國，占比52%。鋼鐵是我國GDP的重要組成，為基礎設施、建筑、機械與汽車等行業(yè)提供原材料。同時，鋼鐵是碳排放大戶，占全國總排放量的15%，僅次于電力行業(yè)。
不言可喻，鋼鐵減排在應對氣候變化問題上舉足輕重。
依據(jù)研究，為實現(xiàn)碳中和目標，鋼鐵行業(yè)必須在材料、能源效率與生產技術上轉型。其中，以電弧爐工藝取代傳統(tǒng)的“高爐―轉爐”工藝、以氫氣取代煤炭作為煉鐵的還原劑等，都是可行的科學轉型路徑。然而，低碳轉型有賴新技術的開發(fā)、新設備的建造以及舊設備的升級，其中涉及龐大的資金投入。
在“雙碳”目標驅動下，我國鋼鐵行業(yè)正向綠色低碳轉型推進。不過，縱使轉型方向明確，路徑清晰，但路途艱辛，荊棘滿布，技術不確定性高，資金壓力巨大。面對于此，鋼鐵企業(yè)既需低碳轉型，也需降低風險、維持盈利，其間須經(jīng)多方歷練，才能獲得平衡。
有鑒于此，本文解析鋼鐵轉型的變革進程與資金障礙，進而從企業(yè)、政府與金融等視角，表明助力的必要性。唯有在多方助力共同驅動下，鋼鐵行業(yè)才能順利邁向碳中和目標。
鋼鐵冶煉流程
鋼鐵制造流程很長，技術轉型是指其中鋼鐵冶煉工藝的轉型。鋼鐵冶煉流程如圖1所示，包括前端的材料處理、后端的材料加工，以及本文所聚焦的煉鐵和煉鋼。
煉鐵流程主要是指鐵礦石與還原劑反應，生成鐵水或鐵塊的過程，并須根據(jù)還原劑來配置相應設施。例如，傳統(tǒng)工藝以煤炭為還原劑，需要高溫才能反應，因而須在耐高溫的高爐中進行。對比之下，低碳工藝以氫氣為還原劑，故可配置低能耗的氫基豎爐。煉鋼流程涉及通過鐵的氧化還原反應去除雜質，以制成高質量鋼材。在此，由于不同工藝能耗需求不同，配置設施隨之不同。傳統(tǒng)工藝以高爐內制成的高溫鐵水作為原料，僅需在轉爐中添加氧氣來制成鋼材。對比之下，低碳工藝以溫度較低的廢鋼或氫氣還原鐵作為原料，因而須在電弧爐中通過電力加熱，才可氧化制成鋼材。
轉型路徑：方向明確
依據(jù)美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究，鋼鐵技術轉型的主要路徑有三，分別是材料循環(huán)利用、提升資源使用效率，以及開發(fā)碳中和技術。
·材料循環(huán)利用和鋼鐵的生產工藝有關。生產工藝可分為長流程與短流程兩種，長流程是傳統(tǒng)技術，短流程是先進技術，而當原材料被循環(huán)利用時，則可降低生產流程中的碳排放。
長流程采用“高爐―轉爐”工藝，其中的高爐和煉鐵工藝有關，轉爐和煉鋼工藝有關。特別是，鐵礦石與焦炭必須先在高爐中發(fā)生反應形成液態(tài)鐵，其后在轉爐中經(jīng)由氧化去除雜質，最終形成鋼材。高爐工藝中，煤炭既是還原劑又是主要熱源，提供了鋼鐵冶煉能源需求的75%。因此，降低高爐環(huán)節(jié)的碳排放無疑是降碳技術路徑的核心。
短流程涉及材料的循環(huán)利用，主要通過“廢鋼―電弧爐”工藝來增加鋼材的循環(huán)再利用。由于流程中減少了高爐煉鐵步驟，改以電弧爐作為能源，故其碳排放遠低于“長流程”工藝。表1為兩種流程的比較。長流程的主要材料為鐵礦石和原煤，以煤炭為能源，而短流程的主要材料為廢鋼和鐵水，以電力為能源。依據(jù)美國哥倫比亞大學國際公共事務學院，生產一噸粗鋼，長流程的碳排放為2.2噸，短流程僅0.8噸，是長流程的36%。
表1 “長流程”與“短流程”的碳排放比較
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資源使用效率提升包括材料與能源兩方面。材料效率提升涉及改變終端鋼鐵產品的設計與使用，如通過優(yōu)化建筑與汽車的設計來減少鋼材使用量等。對于鋼鐵企業(yè)，終端需求并不可控，更直接的方式是提高能源效率，如余能余熱回收再利用等。但美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究指出，資源效率的提升至多只能降低鋼鐵生產15%的碳排放，徹底脫碳必須依賴其他手段。
·從長期看，鋼鐵行業(yè)只有通過碳中和技術才能實現(xiàn)凈零排放。國際上已開發(fā)出兩項碳中和技術，分別是“氫氣直接還原鐵―電弧爐”工藝，以及在傳統(tǒng)的“高爐―轉爐”工藝中結合碳捕集技術。第一種技術是在冶煉過程中以氫氣作為還原劑，并在電弧爐中轉化為鋼材。由于氫氣冶鐵的能耗較低，相比“高爐―轉爐”工藝，這種技術可減少的碳排放高達75%，故被視為鋼鐵行業(yè)脫碳的首選方法。第二種技術是通過碳捕集方法來捕捉“高爐―轉爐”工藝中的碳排放，并將二氧化碳存或儲于地下或用于生產其他產品。但這項技術仍處于開發(fā)階段，面臨的難題不少，包括尋找公眾可接受的合適地質儲存點，以及如何以安全有效方式運輸二氧化碳。
綜上所言，鋼鐵轉型路徑明晰，主要為材料循環(huán)利用、資源使用效率提升以及碳中和技術開發(fā)。不過，路徑明晰是指方向清楚，卻并不代表其具體落實性。特別是，前兩種路徑相對容易實現(xiàn)，可在短期內幫助鋼鐵企業(yè)降碳；第三種路徑卻面對挑戰(zhàn)，涉及技術研發(fā)、工廠試驗以及可再生能源使用，必須經(jīng)過長期努力才可實現(xiàn)。
轉型投資：金額巨大
我國鋼鐵企業(yè)已陸續(xù)啟動短期轉型路徑，包括余能余熱回收再利用等，但對長期路徑不免望而卻步，理由和資金投入有關。依據(jù)清華大學氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院，中國為實現(xiàn)長期低碳轉型目標，工業(yè)新增投資約需人民幣7.2萬億元，對鋼鐵企業(yè)形成巨大挑戰(zhàn)。
鋼鐵轉型所需資金主要由資本支出和運營支出兩部分形成。資本支出涵蓋新生產設施的建造、現(xiàn)有設施的改造升級，以及新技術設備的購買。運營支出涵蓋日常生產運營成本，涉及能源和原材料的投入等。
在資本支出方面，短期的節(jié)能降耗可通過改造現(xiàn)有設備來實現(xiàn)，但長期的碳中和技術則有賴新建生產設施。特別是，當一家鋼企擬將傳統(tǒng)工藝轉換為“氫氣直接還原鐵―電弧爐”工藝時，則它不僅要建造氫基豎爐用于氫氣冶鐵，可能還要建造電弧爐來煉鋼，從而涉及高昂的建設投資。這情況就發(fā)生于寶鋼。依據(jù)其氣候行動報告，2021年它對氫基豎爐投資18.9億元，每年可生產100萬噸海綿鐵，僅占其年產量的2%。以此推算，如果寶鋼的全部產能都通過“氫基豎爐―電弧爐”工藝來達成，則須投入資金945億元，幾為寶鋼去年凈利潤的8倍。
值得注意的是，上述投資并未包括制備綠氫的間接投資。德國經(jīng)濟研究院的測算表明，如果歐洲前七大鋼鐵公司擬將其在歐洲境內生產粗鋼的30%轉型為“氫氣還原鐵―電弧爐”工藝，則包含制氫設備在內，各公司平均須投資17億至29億歐元，相當其過去20年平均年投資額的1.2倍到2倍。如果七家鋼企擬將其全球粗鋼產量的30%進一步轉型為綠色鋼鐵，則各公司平均須投資247億至412億歐元，相當其歷史年均資本支出的3.3倍到5.4倍。
在運營支出方面，鋼鐵企業(yè)面臨高昂的能源成本。就短期而言，如果鋼鐵企業(yè)采用“廢鋼―電弧爐”工藝，則須面對用電量大增問題。依據(jù)落基山研究所的測算，電弧爐的電費成本約比轉爐煉鋼高出人民幣180元/噸鋼。此時如果使用綠電，電費成本可能會更高。就長期而言，如果鋼鐵企業(yè)采用“氫氣還原鐵―電弧爐”工藝，則須在原本高昂的電費基礎上，再疊加氫氣的制備成本。以寶鋼為例，當使用“灰氫直接還原鐵―電弧爐”工藝時，每噸鋼材生產成本會增加1000元。如果進一步利用綠氫直接還原鐵時，生產成本將更加升高。
目前我國80%以上的氫氣來自灰氫，由化石燃料制備而成。盡管與傳統(tǒng)焦炭煉鐵相比，灰氫煉鐵可減少部分碳排放，但當與由可再生能源電解水制成的綠氫相比時，其碳足跡僅及灰氫的1/5。因此，長遠來看，綠氫應是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)凈零排放的更優(yōu)選擇。但仍須考慮現(xiàn)實問題，目前我國綠氫發(fā)展處于初級階段，生產成本高達42.9元/千克，至少是灰氫成本的3倍。圖2將以上信息匯整，從成本看，灰氫不及綠氫的1/3，但從碳排放量看，灰氫是綠氫的4.6倍。這兩個值互成反比，表明兩種制氫法對煉鋼成本和碳排放形成巨大差異后果。
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綠色轉型：亟待助力
依上所言，鋼鐵低碳轉型的方向明晰，路徑清楚，但其中涉及龐大的轉型投資，鋼鐵企業(yè)一時難以負荷。但低碳轉型是必須完成的征程，企業(yè)要同時兼顧綠色和盈利，勢必面臨一些難解的困境。那么，哪些因素可以幫助企業(yè)更順利步上征程、完成轉型呢?
綜觀各種轉型助力，實以企業(yè)規(guī)劃、政策推動以及金融賦能最為關鍵。以下聚焦此三者，依次解析。
1.企業(yè)規(guī)劃轉型
鋼鐵企業(yè)應當對低碳轉型進行全盤規(guī)劃，其中包括低碳轉型方法的規(guī)劃和相應資本安排的規(guī)劃，而它們會依企業(yè)脫碳路徑的選擇而不同。此處有兩種常見典型。一種是采取顛覆式進路的新設公司，從開始就選擇碳中和技術，不涉及轉型問題，其規(guī)劃重點在于初始資金的募集、盈利模式的探索、拓展戰(zhàn)略的擬訂、生態(tài)系統(tǒng)的建立等。另一種是采取漸近式進路的現(xiàn)存公司，面對傳統(tǒng)制鋼工藝的低碳轉型問題，其規(guī)劃重點在于碳中和目標的設定、短中長期脫碳戰(zhàn)略的規(guī)劃、低碳技術的采納進程、運營支出和資本支出的合理安排等。但無論類別，鋼鐵公司都必須將成本、盈利和脫碳加以平衡。
現(xiàn)實世界里，兩類公司都存在，前者如瑞典的H2綠鋼公司（H2 Green Steel，“H2GS”），后者如印度的金達西南鋼鐵公司（“JSW Steel”），以下分別簡短說明。
成立于2020年的H2GS公司，以整合綠氫生產和新的鋼鐵生產工藝為目標，其中涉及綠氫、電弧爐和廢鋼的使用，包括以可再生能源電解水生產綠氫、以氫氣直接還原鐵和廢鋼煉鋼等。該公司更擬通過和價值鏈上下游企業(yè)的合作，搭建起一個比較完整的生態(tài)圈，以克服現(xiàn)階段綠色鋼鐵面臨的困境。
具體而言，H2GS通過多方戰(zhàn)略規(guī)劃來求取綠色和盈利之間的平衡，包括以下幾點。首先是盈利模式，綠氫制鋼的成本高，但某些消費者愿意支付溢價，故綠色鋼鐵溢價與傳統(tǒng)鋼鐵碳稅之間的差額就形成H2GS的盈利來源。其次是穩(wěn)固訂單、降低融資不確定性。H2GS通過與潛在客戶簽訂長期承購合同來穩(wěn)固訂單，并以其作為銀行貸款的抵押憑據(jù)來降低融資不確定性。第三是聯(lián)手價值鏈上下游企業(yè)共建綠色鋼鐵生態(tài)系統(tǒng)，H2GS通過“三管齊下”戰(zhàn)略將其落實于工廠選址問題上，精心挑選靠近低成本可再生能源、優(yōu)質鐵礦石以及獲得政府支持的地點。
成立于1982年的JSW鋼鐵公司，顯然不適用顛覆式變革，而須通過漸進式規(guī)劃來兼顧成長與脫碳。如同大多數(shù)印度鋼鐵公司，JSW以傳統(tǒng)工藝制備鋼鐵，包括以焦碳作為煉鐵的還原劑，故其粗鋼排放強度高達2.36 CO2/噸。JSW固然了解低碳轉型的必要性，但除轉型成本外，它還須面對一些印度特有限制，諸如欠缺高品質鐵礦石、天然氣儲量不足、廢鋼存量少、傳輸基建條件差，從而必須妥善規(guī)劃。
有鑒于此，JSW分別擬訂了短期、中期和長期的減碳目標，為各階段目標規(guī)劃時點和路徑，并在運營支出和資本支出之間采取合理安排。具體而言，第一階段從當前到2030年，脫碳路徑為采用商業(yè)上可行的解決方案，包括通過可再生能源的使用、工藝效率的提升和廢鋼利用率的增加來降低碳排放，以減少目前碳足跡的30%為目標。第二階段從2030年開始，脫碳路徑以采用綠氫和碳捕集等高資本支出技術為主，但因相關試點時間較長，故當下JSW已著手興建工廠并安裝系統(tǒng)。第三階段在時間上沒有限制，取決于顛覆式新技術的出現(xiàn)以及其對JSW脫碳途徑帶來的影響而定。
2.政策推動轉型
政府應當出臺推動鋼鐵企業(yè)低碳轉型的政策，通過提供指導、建立標準、制訂激勵約束機制等方式，幫助緩釋鋼鐵脫碳的難點。相關政策頗多，有的強化綠色鋼鐵需求，有的推動廢鋼收集和再利用，有的加速淘汰高爐設備、有的幫助提高能源效率、有的促進綠色技術發(fā)展，有的抵免綠色鋼鐵稅收，成效依情況而定，以下?lián)褚f明。
首先，由于廢鋼量在未來短期內會明顯增加，建議政府出臺政策，限制廠商繼續(xù)安裝高爐設備，并提供措施激勵企業(yè)興建電弧爐煉鋼廠加以取代。同時，建議政府出臺政策，鼓勵廠商加速淘汰舊高爐設備，并提供措施激勵企業(yè)興建氫基直接還原鐵工廠加以取代。
其次，建議政府出臺綠色鋼鐵的稅收減免政策，以抵消廠商投資建造新設施的部分支出，彌補碳中和技術未及商業(yè)化前的成本問題，從而提高綠色鋼鐵競爭力。合適的稅收減免方案依當?shù)厍闆r而定，但可參考日本政府推出的綠色轉型計劃，采用前高后低的階梯式稅收扣減率，并在資本投資金額、抵稅上限、員工工資調整等方面設置篩選標準。
第三，建議政府為主要鋼鐵產品制訂碳排放標準，對每單位產品的碳排放界定閥值，以釋放信號，激勵鋼鐵行業(yè)突破現(xiàn)有技術，加速低碳轉型。
第四，建議政府出臺綠色鋼鐵采購政策，加大市場需求，為鋼鐵轉型創(chuàng)造有利環(huán)境。在此，常見作法是由政府建立綠色鋼鐵的采購目標，制定產品標準和標簽，以激勵鋼鐵行業(yè)轉型。
第五，建議政府加速推動可再生能源的規(guī)模化發(fā)展，以影響鋼鐵行業(yè)長期轉型的時點。研究表明，國內氫還原劑的使用取決于綠電發(fā)展，當可再生能源價格降至當前電價的1/3時，綠氫就有成本競爭力。因此，政府或可通過價格補助來降低綠氫制備成本，或可通過更嚴格的碳排放上限和交易系統(tǒng)來提高企業(yè)的碳污染成本，從而加速鋼鐵行業(yè)的綠色轉型。
第六，建議政府為創(chuàng)新綠色鋼鐵技術的開發(fā)和規(guī)?；峁┖弦说馁澲a貼，以降低企業(yè)風險，促進新技術的商業(yè)化發(fā)展。不過，至今成功案例主要出現(xiàn)在歐洲，如瑞典的氫集成突破性煉鐵技術（“HYBRIT”），亞洲案例仍有待開發(fā)。HYBRIT可生產不含化石燃料的海綿鐵，其綠色示范工廠從歐盟創(chuàng)新基金和瑞典能源署分別獲得1.43億歐元及3億美元的贊助，預計2035年投產后可降低瑞典10%的碳排放及芬蘭7%的碳排放。
值得注意的是，我國政策扶持的窗口期將逐漸縮小。國內78%的高爐設備將在2030年達到使用年限，倘鋼鐵企業(yè)建造新的高爐設備，則將造成碳鎖定。因此，政府應當盡快行動，采取向低碳經(jīng)濟傾斜的政策，對鋼鐵企業(yè)提供豐沛的轉型動力，驅動它們向綠色轉型。
3.金融賦能轉型
以金融賦能鋼鐵綠色低碳轉型，這可從轉型金融目錄的制訂、轉型金融工具的開發(fā)、混合融資的應用等方面看，各方面工作都有一定難度，但其穩(wěn)妥推進必能幫助撬動轉型資金。
鋼鐵轉型金融目錄能幫助出資方識別符合轉型標準的鋼鐵冶煉技術，將資金引入合適目標，幫助鋼企解決轉型資金問題。我國鋼鐵轉型金融的“國標”仍在擬訂中，但河北及上海兩省市已經(jīng)推出“地標”，可為投資者引導方向。目錄對于被融資的轉型企業(yè)提出不少要求，包括減碳目標的設定、轉型方案的規(guī)劃、資本的安排、信息的披露等。建議主管機關加強監(jiān)督，確保轉型企業(yè)落實要求，從而促使轉型資金真正發(fā)揮功能。
轉型金融工具是將資金導入轉型企業(yè)的必要媒介，目前各方組織都在積極開發(fā)，但除了豐富工具數(shù)量外，更須確保工具被應用于合適的融資主體，才不致產生資金錯配問題。尤其，企業(yè)轉型的終極目的在于達成碳中和目標，故合適性問題主要落在融資主體的轉型規(guī)劃是否能與碳中和目標對接。轉型金融工具必須制訂一套“碳中和目標對接度評估”標準，用以篩選融資企業(yè)，從而才能將資金導入合適對象。所幸這方面工作漸受重視，氣候債券倡議組織等國際機構已開始針對轉型金融工具推出“碳中和目標對接度評估”，可持續(xù)發(fā)展掛鉤債券即為其一，而這種評估應能在鋼鐵行業(yè)中選出真正合適的融資對象。
混合融資是以慈善資本、公共資本或國際開發(fā)資本形成催化型資本，通過降低市場風險、增強信用、提高項目可行性等方式，撬動私營資本參與，以擴大整體資金規(guī)模。需要混合融資推動的領域，通常具有發(fā)展時間短、場域風險高、商業(yè)模式盈利性不明等特性，造成追求市場回報率的私營資本望而卻步。對癥下藥，混合融資的設計目標即在于降低風險、提高項目可行性、幫助項目啟動，以強化私營資本的參與意愿。
混合融資模式特別適用于鋼鐵企業(yè)的低碳轉型情境，而國際上已出現(xiàn)一些案例，本文上述的瑞典H2GS公司和印度JSW鋼鐵名列其中。H2GS的綠氫制鋼項目已完成部分融資，通過擔保和捐贈款來降低項目風險，以撬動私營資本參與。該項目經(jīng)由混合融資模式，總共募到65億歐元的股權和債權資本，預計每年能避免416萬噸碳排放。至于印度JSW鋼鐵，它加入了“資助鋼鐵脫碳”（Financing Steel Decarbonization，F(xiàn)SD）倡議，成為其下一名脫碳計劃的承擔主體。該倡議的混合融資模式備受國際社會認可，原因和其脫險機制的多樣化有關，其中除財務類的優(yōu)惠資本和捐贈款外，還有非財務類的技術支持、影響力監(jiān)督、市場融入支持等。估算表明，倡議有望以10億美元動員34億美元社會投資，達到3.4倍的撬動比例，而其避免的碳排放高達2.5億噸。
總之，在中國邁向“雙碳”目標的進程中，鋼鐵低碳轉型至關重要。轉型工程浩大，路途艱辛，但在方向明確下，通過企業(yè)規(guī)劃、政策推動和資金賦能，中國鋼鐵行業(yè)必能完成可持續(xù)發(fā)展。這不僅將為中國實現(xiàn)“雙碳”目標提供有力支撐，也將為全球氣候治理貢獻“中國智慧”。
文/邱慈觀
