我國電爐短流程煉鋼發展研究報告（下）

中國鋼鐵工業協會電爐短流程煉鋼發展研究課題組

（接上期）

五、我國電爐短流程煉鋼資源能源分析

（一）廢鋼資源保障現狀及預測

歐盟、美國等國家和地區的廢鋼比均超過50%，我國僅為21%。2022年我國廢鋼資源量為2.63億噸，其中鋼鐵行業消耗廢鋼2.15億噸，機械行業鑄鍛用廢鋼約0.2億噸（“廢鋼資源量”為測算值，一般大于廢鋼產生量和實際消耗量）。自產廢鋼、加工廢鋼、折舊廢鋼分別占15%、17%、68%，再生鋼鐵原料進口量僅為56萬噸、占比不足0.5%。截至2022年底，已公告符合廢鋼準入條件的企業共十批707家，廢鋼鐵加工配送工業化體系初步建成，年加工能力約1.7億噸，占我國廢鋼資源總量的一半以上。從廢鋼資源分布看，據廢鋼協會估算，全國超八成的廢鋼資源分布在東北（遼寧）、華北（北京、天津、河北、山西）、華東（上海、江蘇、山東、浙江）、中南（河南、湖北、廣東）、西南（四川）等省市。我國廢鋼產業具有較大的發展前景，但發展基礎還有待完善，仍然面臨著資源總量不足、稅收政策不完善、進口標準過高、缺乏正規統計等問題。近年我國廢鋼進口量和消耗量情況如圖4所示。

圖4 2011—2022年我國廢鋼進口量和消耗量情況 萬噸

根據國際回收局數據，2021年全球廢鋼貿易量約1.1億噸，主要在亞洲、歐洲、北美等地區流通；2022年，受全球粗鋼產量下降影響，全球廢鋼貿易量降至9760萬噸，廢鋼出口量排前五位的國家和地區分別為歐盟27國、美國、英國、日本、加拿大，合計出口5430萬噸，約占全球廢鋼總出口量的56%；排名前五廢鋼進口國為土耳其、印度、美國、韓國、歐盟27國，合計進口量4260萬噸，約占全球廢鋼總進口量的44%，見表4。

社會鋼鐵蓄積量是反映一個國家工業化程度的重要指標。鋼鐵發展初期是鋼鐵的蓄積，通過鋼鐵產品流動、鐵資源空間轉移而實現。從更廣闊的視角看，鐵資源流動是從地下向地上的流動、從國外向國內的流動、從南半球向北半球的流動。未來，鋼鐵發展到一定程度后，將不再以上述三個流動為主，將轉變為“鋼鐵的循環”或稱“鐵資源的循環”——制造領域是鐵資源的短周期循環，建筑領域是鐵資源的長周期循環。根預測，2022年我國社會鋼鐵蓄積量為120億噸，2035年將達到178億噸，2050年將達到219億噸，2060年將達到243億噸，見表5。

表5 我國社會鋼鐵蓄積量預測 億噸

結合國內粗鋼產量預測結果，預計2030年中國廢鋼資源量為3.6億噸，2035年近4億噸，2040年達到階段性峰值水平4.1億噸，2060年回落至4億噸，見表6。

表6 我國廢鋼資源量預測 億噸

需要特別說明的是，2040年左右廢鋼資源量達到峰值后預計將有所回落。主要原因是未來一段時期我國粗鋼產量將逐步回落，自產廢鋼資源量將從目前的4000萬噸左右回落到2060年的3200萬噸左右；同樣，根據下游行業發展預測，由于未來我國鋼鐵消費將逐步下降，加工廢鋼也將由目前的4300萬噸左右回落到2060年的4000萬噸左右；盡管折舊廢鋼有所增長，由目前的2.18億噸左右最高增長到2040年的3.34億噸，但經過綜合預測也將由2040年左右的最高點逐漸回落到2060年的3.25億噸。目前，我國鋼鐵行業對廢鋼資源的蓄積和產出寄予厚望，有專家學者提出未來幾十年內“全廢鋼時代必將到來”，屆時廢鋼供給量將超過鋼鐵需求量。但根據美國廢鋼發展情況看，這一判斷可能過于樂觀。在此，需要分清楚“廢鋼資源量”和“廢鋼產出量”兩個概念，美國廢鋼蓄積量逐年增加，鋼產量也沒有繼續增長，按理可以推斷出美國廢鋼應該是增長的趨勢，但實際上美國廢鋼產出量卻是逐年下降的，因此未來相當長時間后，即便到我國廢鋼資源量足夠多時，隨著收購量漲價跌，人工成本增加等因素，社會回收加工體系能否支撐廢鋼產出量持續增長存在一定未知數。此外，隨著我國電爐鋼比例的增加，廢鋼資源的保供穩價問題是否會更加突出，廢鋼資源的區域分布能否匹配相應的鋼鐵產能布局，也需繼續關注。

總的來看，過去二十年我國鋼鐵產量高速增長，社會鋼鐵蓄積量快速增加，未來我國廢鋼資源保障能力將逐步增強，二次資源和再生資源將成為中國鋼鐵工業鐵資源的主要來源，我國也將成為世界上鐵資源最豐富的國家?！半p碳”背景下迫切需要實現高端廢鋼的精選優用，實現鋼鐵材料全生命周期、全生產流程、全產業鏈協同，加強全流程生產管理的數字化、信息化、標識化以及優質廢鋼拆解回收的機器人化，實現廢鋼資源管理、循環和再利用的產業重構和經營模式創新，以解決我國鋼鐵業與制造業共同面臨的資源、能源和環境等重大問題。

（二）直接還原鐵發展概況及趨勢

國外直接還原鐵+電爐冶煉技術相對成熟，在中東、美國、歐洲等國家地區得到廣泛應用，主要得益于資源和能源優勢。據世界鋼協統計，2022年全球直接還原鐵產量為1.25億噸，同比增長4.5%。印度是全球最大的直接還原鐵生產國，憑借其豐富的赤鐵礦儲量以及煤炭資源，主要采用煤基回轉窯生產直接還原鐵，再配套電爐煉鋼。伊朗等中東地區和俄羅斯由于天然氣資源豐富、價格低廉，主要采用Midrex氣基豎爐工藝生產直接還原鐵。直接還原工藝主要分為煤基與氣基兩大類。當前，使用氣基直接還原法生產的直接還原鐵占總產量的75%左右，全球直接還原鐵各工藝占比見表7。

表7 2019—2021年全球直接還原鐵各種工藝占比 %

2021年，全球直接還原鐵貿易量增至創紀錄的2280萬噸，其中陸路運輸貿易總量超過1480萬噸，比2020年增長4.4%。2021年，直接還原鐵主要出口國分別為俄羅斯、特立尼達和多巴哥、伊朗、印度、美國；有38個國家進口直接還原鐵和熱壓塊鐵，位居前三位的是美國、中國和意大利，見表8。

表8 2021年直接還原鐵進出口貿易量排名前三位的國家 萬噸

我國直接還原鐵產業發展緩慢，主要限制因素在能源、資源的獲取和經濟性上。目前寶武、河鋼、中晉等企業已建成和在建的氫基還原鐵示范項目單體規模不高，在低成本氣源獲取、設備高效運轉和產能提升等方面仍在積極探索。但在國家低碳政策鼓勵和支持下，國內氣基直接還原鐵產能、產量將實現快速突破，預計2025年、2030年、2050年、2060年產量可分別達到300萬噸、900萬噸、4000萬噸和5000萬噸。

（三）電力能源概況及未來發展規劃

截至2022年底，世界新能源裝機19.5億千瓦，比2000年增長110倍，其中風電近9億千瓦，太陽能發電10.5億千瓦。隨著太陽能、風能等可再生能源利用技術不斷創新，新能源發電成本顯著下降，但用電價格有所增加，這主要是由于電源、電網等系統成本上漲。過去十年，我國新能源電力發展處于一個高速增長的時期。截至2022年底，我國風電裝機達到3.65億千瓦，占總裝機容量的14.3%，光伏發電裝機達到3.93億千瓦，占總裝機容量的15.3%。

按照《“十四五”現代能源體系規劃》提出的建設目標：到2025年，我國發電裝機總容量將達到約30億千瓦，其中非化石能源發電量比重達到39%左右，非化石能源消費比重提高到20%左右。近期各工業行業以節能提效，降低碳排放強度和峰值為主；遠期將以電氣化、氫能化為主要方向。據中國電力企業聯合會預測，到“十四五”末，我國新能源裝機占比將從目前的30%提升至35%左右；到2030年，提升至40%左右；到2035年，提升至50%，成為裝機主體；到2060年，進一步提升至60%以上。屆時，我國電力將從供應總量和電力能源結構兩個方面支撐“綠電+電爐煉鋼”和“綠氫冶金+電爐煉鋼”發展路徑的實施。未來，我國電爐煉鋼產能的布局能否與我國電力布局，尤其是綠電布局相適應值得關注。通過擴大綠色能源電力的生產和在鋼鐵行業中的消費比重，有望實現電力行業和鋼鐵行業的耦合發展和協同降碳。

六、我國電爐短流程煉鋼發展戰略路徑

（一）我國電爐高質量發展面臨的問題

受諸多因素影響，目前我國電爐短流程煉鋼企業的經營效益、開工率、產能利用率等狀況并不樂觀?？偟膩砜?，我國電爐高質量發展主要面臨五方面問題：一是廢鋼及直接還原鐵資源供應問題，未來美歐廢鋼出口量將可能減少，我國還要在提高本土廢鋼資源方面下功夫。二是電力供應及電價成本問題，由于電能費用在電爐鋼加工成本中占相當大的比例，因此探索其他低成本的能源補充十分必要。三是廢鋼循環過程中有害殘存元素富集問題，除對冶煉工藝提出新要求外，對原料純凈性的要求也將進一步提高。四是高品質鋼生產核心技術問題，解決高效去除廢鋼雜質元素、生產高性能鋼鐵材料難題。五是國內電爐制造裝備水平不高，特別是150t以上的大電爐尚缺乏實績應用驗證，且相關配套設施的可行性和經濟性也極大的限制了國產大型電爐的應用，很難和國外大型冶金裝備競爭。

（二）電爐短流程煉鋼未來產量占比及碳排放測算

按照本報告關于粗鋼產量和廢鋼資源的有關預測結論，在粗鋼中產量情形下，預計2035年我國電爐鋼比例為30%，2050年為39%，2060年為40%。到2060年，預計我國粗鋼碳排放總量約3.9億噸，低產量情形約3億噸?？梢钥闯?，隨著我國廢鋼資源的提升，電爐鋼產量也明顯增加，但在廢鋼資源未來增幅總體有限的情況下，電爐鋼產量也存在上限，轉爐鋼產量仍將占有相當大的比重，我國鋼鐵行業還將長期保持長短流程互相結合的工藝流程格局。屆時可以通過配加使用更大比例的直接還原鐵、更高比例的綠電、界面節能措施和后端CCUS處理等路徑，在冶煉流程端和末端實現碳減排和碳回收，與其他行業減碳措施配合，最終在2060年前實現鋼鐵行業的碳中和。

根據殷瑞鈺院士有關研究成果，如圖5所示，在我國鋼鐵行業實現碳達峰、碳中和過程中，粗鋼產量下降、加強廢鋼利用、關鍵共性技術突破（氫還原/氫冶金）、節能+界面技術+智能化等4個方面對碳減排的貢獻度分別為45%、39%、9%、7%（測算基礎與本課題有所差異，但總的趨勢可以參考）。加強廢鋼利用方面的碳減排貢獻度占比達到39%；其中，高爐—轉爐工序占4%，電爐工序占35%。若扣除粗鋼產量下降的因素，電爐工序的碳減排貢獻度占工藝流程變革的貢獻度比例超過了60%。

圖5 中國鋼鐵行業低碳發展路線圖

由此可見，在鋼鐵行業碳中和過程中，高爐—轉爐和電爐在上半場和下半場的角色和降碳貢獻不同。上半場降碳主要靠高爐，尤其是通過降低高爐產量實現粗鋼產量的下降，電爐則在滿足對“零碳”比較敏感、比較迫切的下游行業需求方面發揮作用；下半場主要靠電爐，通過工藝流程變革、提高電爐鋼比來實現全行業碳排放總量的大幅下降。無論是上半場還是下半場，廢鋼資源始終承擔著鋼鐵行業碳減排的重要任務，誰掌握廢鋼，誰就掌握了鋼鐵，這需要進一步提高廢鋼資源的基礎循環水平。

（三）電爐短流程煉鋼發展方向及目標

針對電爐短流程煉鋼發展中仍存在的問題，提出電爐短流程煉鋼發展方向及目標：一是提高電爐短流程煉鋼占比，分階段逐步用電爐流程替代傳統高爐-轉爐長流程。二是形成全廢鋼電爐流程替代中小高爐生產螺紋鋼等長材、與近終形制造技術結合生產高品質鋼材、利用氫還原-電爐流程生產特殊鋼材三類電爐短流程煉鋼發展模式。三是提升能效技術水平，逐步實現近零碳排放。四是大力提升電爐裝備國產化水平，提高國內電爐裝備企業研發能力。五是發展高品質直接還原鐵和廢鋼，促進電爐鋼產品轉型升級。

（四）有序推進電爐短流程煉鋼高質量發展路線圖

第一階段（2023—2035年），2035年電爐鋼占比達到30%以上，穩步提升電爐鋼占比。第二階段（2036—2050年），2050年電爐鋼占比達到40%以上，實現我國鋼鐵工業流程結構的切換。第三階段（2051—2060年），2060年電爐鋼占比繼續保持40%以上，短流程電爐冶煉產品基本實現全覆蓋。

七、國內外鋼鐵行業低碳綠色發展政策

（一）國外低碳趨勢及綠色鋼鐵政策

世界銀行《碳定價發展現狀與未來趨勢》2022年度報告顯示，采用碳定價的國家在增加，但碳定價在全球的覆蓋率仍然較低，2021年直接碳定價升至歷史高點，高達80歐元/t。隨著歐盟碳邊境調節機制（CBAM）取得新進展，跨境碳定價機制受到廣泛關注。此前歐盟確定了削減歐盟企業免費配額的時間表，從2026年開始削減，其中2026年取消免費碳配額百分比為2.5%、2027年為5%、2028年為10%、2029年為22.5%、2030年為48.5%，直至2034年實現全部取消。按此原則，在剛開始的幾年，中國鋼鐵產品基本能滿足對應的低碳要求，但從2030年開始該政策的影響將會明顯增大。此外，值得警惕的是，更深遠的影響來自于未來其他國家或地區及其他行業紛紛效仿歐盟“碳關稅”的做法，盡管中國鋼鐵產品直接出口量不大，但未來如果通過終端產品向供應鏈驅動傳導的時候，會對我國鋼材間接出口產生非常大的影響。據整理，為有效應對氣候變化，各國均積極提出應對氣候變化目標，截至2022年12月，共有138個國家政府提出了“零碳”或碳中和的氣候目標；全球凈零排放承諾覆蓋了83%的排放、91%的GDP和80%的人口；全球前10大經濟體均已承諾碳中和；全球前10大煤電國家也均以不同性質承諾碳中和；全球前10大主要鋼鐵生產國家中，除伊朗外其余9個所在國及地區均已做出碳中和承諾。歐洲、美國、日本、韓國在鋼鐵低碳領域紛紛采取行動，給予政策、資金、項目等多種方式支持。

（二）國內電爐短流程煉鋼產業政策

“十二五”以來，國家有關部委相繼印發了《鋼鐵工業“十二五”發展規劃》《鋼鐵工業調整升級規劃（2016-2020年）》《關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》《“十四五”原材料工業發展規劃》《冶金、建材重點行業嚴格能效約束推動節能降碳行動方案（2021—2025年）》《“十四五”工業綠色發展規劃》《鋼鐵行業穩增長工作方案》等文件，積極引導電爐短流程煉鋼有序發展。據不完全統計，截至2023年上半年，已有26個省份相繼發布了碳達峰實施方案，均普遍支持和鼓勵發展電爐煉鋼，提高短流程產量占比，以此作為重要抓手推進節能降碳工作。

（三）EPD 在電爐領域進展及下步工作

鋼鐵行業EPD（環境產品聲明）平臺已經建成，目前公示的短流程電爐產品多為不銹鋼。2023年1月11日，萬泰特鋼熱軋帶肋鋼筋EPD在我國鋼鐵工業協會鋼鐵行業EPD平臺上正式發布，成為我國第一個發布EPD報告的電爐短流程鋼廠。隨著歐洲碳邊境調節機制實施腳步越來越近，為使國內電爐鋼產品能順利參與國際貿易，破除因碳排放問題構筑的貿易壁壘，一方面要在國內迅速普及短流程煉鋼的EPD認證工作；另一方面，要推動我國EPD平臺與國外相同平臺的數據互認工作。

八、我國電爐短流程煉鋼發展相關建議

根據實事求是、因地制宜、分類施策的發展理念，堅持技術科學化、發展有序化、政策綠色化和競爭公平化原則，不斷夯實電爐鋼發展的資源、能源和技術基礎，持續優化電爐鋼發展的政策環境、市場空間和推進機制，有序引導電爐短流程煉鋼發展。

（一）加強頂層設計，引導電爐煉鋼有序化發展

建立完善部際協調機制，統籌研究解決電爐和廢鋼相關問題，穩妥推進到2025年全國電爐鋼產量占比達到15%以上的既定計劃不動搖。以四川省電爐短流程煉鋼高質量發展引領工程為示范引領，有序培育一批有廢鋼資源、有市場需求、有綠電優勢的電爐短流程示范基地。引導節能降碳潛力弱、設備設施老舊、廢鋼資源有保障的長流程企業轉型發展短流程。嚴禁以電爐短流程和低碳名義新增鋼鐵產能。組織制定我國電爐鋼及廢鋼、直接還原鐵高質量發展的指導性文件，研究將電爐短流程項目納入《綠色產業指導目錄》，支持電爐短流程項目作為綠色信貸支持項目。

（二）優化產業指導目錄，提升電爐國產化比例

適當放寬《關于鋼鐵冶煉項目備案管理的意見》（發改產業〔2021〕594號）有關規定，對確有必要新選址的電爐短流程煉鋼項目允許粗鋼產能規模不低于100萬噸/年?？紤]到我國100t以下電爐裝備數量占比達到79%，建議優化《產業結構調整指導目錄》，從國情實際考慮建議將限制類電爐爐容由100t降低到70t，避免大多數電爐短流程煉鋼企業因存在100t以下電爐而被執行每千瓦時加價0.1元的差別電價。鼓勵電爐裝備國產化，聯合科研、電爐制造、電爐冶煉等上下游單位研發資源，加快大型高效電爐裝備技術研發和相關人才培養，支持電爐裝備制造企業積極開發具有自主知識產權的新型電爐。鼓勵“氫還原+電爐”等低碳冶金工藝，適時出臺有利于電爐短流程發展的碳稅政策。

（三）疏通發展堵點，擴大電爐煉鋼資源基礎循環

發揮好國家部委協調機制作用，統籌研究解決廢鋼相關問題。研究提高廢鋼的退稅比例到70%，降低準入企業的稅負成本。對回收環節前端實行核定征收所得稅，稅率按0.5%征收，解決廢鋼資源流通“第一張票”的問題。進一步放寬廢鋼進口管制，修訂我國《再生鋼鐵原料》標準，促進擴大廢鋼資源進口。將廢鋼產量和銷量等數據納入國家統計局或相關部門法定統計體系。加快培育龍頭企業，加強廢鋼資源集中管理，為電爐發展和冶煉高品質鋼、特種鋼提供有效的原料保障。對直接還原鐵+電爐工藝，從項目建設貸款優惠、產能置換比例、電價優惠、環保稅要求等方面給予政策支持。鼓勵開展國際產能合作，在國外布局直接還原鐵生產線以及鋼鐵冶煉項目。

（四）爭取電力保障措施，增強電爐煉鋼競爭力

支持符合條件的電爐短流程企業申報鋼鐵行業規范條件企業，對進入鋼鐵行業規范條件企業名單且完成超低排放改造的企業不再納入“兩高”項目管理，在產能治理、產量調控中給予適當支持。鼓勵電爐短流程企業建設工業綠色微電網，加大可再生能源建設以及電力資源保障。鼓勵電爐短流程企業根據峰谷電價時段制定生產計劃，降低用電成本。

（五）聚焦共性技術清單，推進電爐技術科學化

進一步加強電爐短流程領域高新技術發展及產業化的政策支持。引導和鼓勵社會資本加大對智能化、綠色化電爐短流程煉鋼工藝和裝備等領域的投資力度。建議國家相關部委設立電爐短流程發展研發專項，聚焦關鍵共性技術研發，鼓勵原創技術裝備和新材料示范應用。

（六）堅持推廣能效提升，引導短流程低碳發展

大力推廣應用節能低碳技術和先進節能裝備應用示范，淘汰能效較低的生產技術和裝備。建立健全鋼鐵產品全生命周期綠色評價體系，并加強國際交流合作，研究通過電爐鋼的EPD方法來導向電爐低碳技術的進步，引導下游行業關注鋼材產品的綠色低碳屬性，推進全產業鏈綠色低碳發展。將鋼鐵行業納入全國碳交易市場，對長短流程鋼鐵企業設定合理的碳排放配額，用市場化的手段引導短流程煉鋼發展、推進鋼鐵行業低碳轉型。支持企業通過“源網荷儲”一體化的形式大規模利用可再生能源，實現能源供給多樣化、低碳化。