作为世界粗钢产量第一大国，我国钢铁行业的碳排放量约占全国排放总量的15%。我国主流的钢铁生产工艺是用焦炭和铁矿石在高炉冶炼出铁水，再经转炉熔炼成钢。这种名为长流程的制造过程碳排放强度较高。氢冶金技术是用氢替代焦炭来还原铁矿石中的氧化铁，减少长流程炼钢的碳排放，是钢铁行业的重要减碳途径之一。
6月26日，自然资源保护协会（NRDC）发布最新研究成果：《面向碳中和的氢冶金发展战略研究》（以下简称“报告”），提出了从现阶段到2060年我国氢冶金发展的路线图和政策建议。
据了解，国家层面已就此做了相应的部署。2022年2月7日，工业和信息化部、国家发改委、生态环境部联合发布《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》，提出将制定氢冶金行动方案，加快推进低碳冶炼技术研发应用。到2025年，钢铁行业研发投入强度力争达到1.5%，氢冶金、低碳冶金等先进工艺技术取得突破进展。2022年3月23日，国家发改委发布的《氢能产业发展中长期规划》提出，开展以氢作为还原剂的氢冶金技术研发应用，探索氢能冶金示范应用。
氢冶金技术主要包括高炉富氢冶炼技术和氢基直接还原技术。其中，高炉富氢冶炼由于改造成本较低、富氢气体易获取，可操作性强，被认为是从现阶段的“碳冶金”过渡到“氢冶金”的桥梁，其潜在碳减排幅度为10%-30%。从中长期来看，氢基直接还原工艺是最具发展潜力的低碳冶金技术之一。报告预计，氢基直接还原技术有望在2040年后大规模推广，先决条件是绿氢产业链的发展，包括绿色、经济、大规模氢源的获取，氢气长距离的安全储运，氢源供需的合理配置等。
报告指出，经济性是制约钢铁行业氢冶金发展的关键因素之一，其中主要涉及氢气成本及碳排放成本。随着技术进步，制氢成本逐渐降低，当企业需要为碳排放支付费用时，氢冶金就可以显示出成本优势。碳排放的成本越高，氢冶金的成本优势越大。因此，合理利用碳市场将对氢冶金技术推广应用起到积极推动作用。
报告在综合考虑中远期钢产量变化趋势和钢铁工业“双碳”愿景的基础上，提出我国氢冶金发展按四步走的建议：
一是到2030年，吨钢碳排放强度较2020年下降15%。集中攻关高炉富氢冶炼技术和纯氢基直接还原技术，以及相应的软硬件；开展高炉富氢冶炼技术的示范项目，有条件的钢铁企业应率先开展高炉喷氢改造，争取富氢高炉产能占比达到15%。
二是2030年到2040年，吨钢碳排放强度较2020年下降55%。在此期间，钢铁行业应集中攻关纯氢基直接还原技术及氢基直接还原装备的国产化、大型化；纯氢直接还原技术取得突破性成果，开展纯氢直接还原技术示范项目；国家氢能产业体系初步形成，氢源供应增长，成本下降，富氢高炉产能占比超过60%。力争绿氢用量占比达到30%以上。
三是2040年到2050年，吨钢碳排放强度较2020年下降85%。大力推广纯氢基直接还原技术，加快“高炉-转炉”长流程制钢向“纯氢基竖炉 电炉”短流程制钢转型，“纯氢基竖炉 电炉”短流程制钢产能占比达到25%；绿氢供应量占钢铁产业需氢总量达到85%。钢铁企业与绿电、绿氢供应商紧密结合，共建产业链生态圈，耦合发展。
四是2050年到2060年，吨钢碳排放强度较2020年下降95%。进一步提升竖炉 绿电电炉短流程钢产量占比；“纯氢基竖炉 绿电电炉”短流程钢产量占比达到35%。至2060年，钢铁行业年碳排放量降低至约1亿吨，通过推进CCUS和碳汇，可实现“碳中和”目标。
报告建议，加强氢冶金技术研发和示范的财政和税收支持，给予氢冶金研发和试点项目在信贷总量、支持方式和利率上更多支持；在钢铁行业纳入全国统一碳市场后，结合行业低碳发展目标及氢冶金等战略路径，科学合理地减少免费配额占比，使率先推进氢冶金技术的企业能够从碳交易中先获益、多获益；强化顶层设计、系统谋划，构建氢能产业链和钢铁行业在内的产业生态圈。
自然资源保护协会（NRDC）北京代表处首席代表张洁清表示，高质量发展对钢铁行业提出了新要求，不仅需要为国民经济发展提供基础原材料保障，还需要在行业运行中体现经济性、生态性和安全性。作为促进钢铁工业绿色低碳发展的重要技术，氢冶金能够有效推动“减污降碳”，是钢铁行业高质量发展、落实生态文明理念的重要手段。
