近期閉幕的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第三十次締約方會議（COP30），讓全球綠色低碳轉型的共識與緊迫性進一步凸顯。全球鋼鐵行業(yè)碳排放占比達6%~8%，其中高爐煉鐵工序是主要排放源。不少觀點認為，要想實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)的深度減碳，關鍵便在于用低碳還原劑替代傳統(tǒng)化石燃料。在這一背景下，盡管在儲運與能量密度上仍面臨挑戰(zhàn)，但氫正得到越來越多的重視。 然而，全球鋼鐵業(yè)能否真正發(fā)揮氫能的潛力，在低碳轉型進程中實現(xiàn)“氫”盡所能？米德雷克斯（Midrex）近期發(fā)布了一份報告，系統(tǒng)梳理了氫在鋼鐵行業(yè)轉型中的角色，從氫的類型與制取成本，到其在煉鐵工藝中替代碳基還原劑的可行路徑，再到大規(guī)模應用所面臨的技術與產業(yè)鏈挑戰(zhàn)，吸引了不少關注。該報告指出，氫基直接還原煉鐵已成為最具前景的發(fā)展方向，而其產業(yè)化速度最終取決于綠氫能否以足夠規(guī)模、具有競爭力的成本穩(wěn)定供應，并成功跨越技術集成、設施配套與市場協(xié)同等多重障礙。 成本壁壘有待突破 按照生產方式的不同，氫有著自己的“彩虹色譜”，包括綠氫、藍氫、灰氫、黑\棕氫、粉氫、綠松石氫、黃氫、白氫。綠氫是實現(xiàn)低碳排放煉鋼最理想的氫氣。米德雷克斯介紹，雖然目前有不少可選擇的綠氫生產方式，但是工業(yè)和發(fā)電領域對綠氫的巨大需求，仍將帶來較大的技術和商業(yè)挑戰(zhàn)，并需要政府或私營部門的大規(guī)模資金支持。當前，粉氫在市場中屬于“小眾產品”，但長期看具有發(fā)展?jié)摿Α０讱洌部梢越刑烊粴洌艿饺找嬖鲩L的關注和重視。米德雷克斯在報告中介紹，在2023年全球已有40家公司勘探天然氫礦床，而2020年時僅有10家。天然氫相較于可再生能源或化石燃料制氫具有顯著成本優(yōu)勢。目前，灰氫平均成本低于2美元/千克，綠氫成本約為其3倍，而白氫的提取和提純成本可控制在約1美元/千克。 米德雷克斯在報告中測算，全球“低碳排放氫”產能預計從2021年的70萬噸/年大幅增長至2030年的約2400萬噸/年。這一增長依賴于電解槽技術的快速進步與廉價可再生電力的充足供應。以澳大利亞為例，其目標是在2030年實現(xiàn)50吉瓦的電解槽裝機容量，相當于該國全國居民用電總量。當前，歐洲、大洋洲及拉丁美洲等地區(qū)正在建設更大規(guī)模的電解槽項目，預計到2030年單個項目規(guī)模可超過1吉瓦。然而，實現(xiàn)這些目標需要巨額資金支持，并面臨可再生能源間歇性供應、電網(wǎng)擴容等挑戰(zhàn)。 報告指出，綠氫成本是決定其競爭力的關鍵，目前估算范圍4美元/千克~9美元/千克，遠高于傳統(tǒng)蒸汽重整制氫約1美元/千克的成本。在成本構成中，電力費用占比最高。根據(jù)米德雷克斯的測算，生產每千克氫需50千瓦時~55千瓦時的電力，按0.06美元/千瓦時計算，僅電費就達約3美元/千克。綠電成本通常在0.08美元/千瓦時~0.12美元/千瓦時，且在電網(wǎng)薄弱地區(qū)更高。同時，電解槽設備本身成本高昂，目前為1400美元/千瓦~1800美元/千瓦，但預計到2030年有望下降70%至約400美元/千瓦。未來成本下降依賴于電解效率提升，可再生能源電價持續(xù)降低和關鍵金屬如鉑、稀土供應鏈的穩(wěn)定。 藍氫則與碳捕集、利用與存儲（CCUS）技術緊密綁定。米德雷克斯在報告中預計，到2030年，歐洲及北美地區(qū)通過該路徑的氫產量可達每年300萬噸。其商業(yè)化前景取決于CCUS技術成本能否大幅下降。目前，這一技術成本在15美元/噸二氧化碳~120美元/噸二氧化碳，且每捕集1噸二氧化碳需消耗約1噸蒸汽，并面臨地質封存條件、管道基礎設施等限制。 報告指出，目前氫能的大規(guī)模應用還面臨儲存與調峰的難題。無論是電力還是氫氣本身的儲存，目前成本均很高且缺乏工業(yè)級解決方案。盡管挑戰(zhàn)重重，但在鋼鐵等高排放行業(yè)，結合綠氫與CCUS的技術路線，仍被視為歐盟、北美等發(fā)達地區(qū)實現(xiàn)2050年深度降碳目標的最可行路徑。而“氫能經濟”的成形將最終取決于技術突破、成本下降與系統(tǒng)性基礎設施投資的同步推進。 根據(jù)國際能源署公布的數(shù)據(jù)，綠氫在2030年后才可能達到工業(yè)規(guī)模。目前全球專用氫能生產中僅有不到0.1%來自水電解制氫。在此過渡期，藍氫成為了眾多企業(yè)積極探索的替代方案。然而，主要挑戰(zhàn)仍在于實現(xiàn)規(guī)模化制氫以滿足預計需求，這不僅是鋼鐵行業(yè)要面對的，也包括其他行業(yè)領域。根據(jù)國際能源署的可持續(xù)發(fā)展情景預測，到2050年全球氫能需求將增至2.87億噸/年，較2020年增長超過400%；2030年之后，氫能需求將大幅增長。然而，當綠氫可供使用時，哪些行業(yè)能優(yōu)先獲得供應？這一點至今仍未明確。米德雷克斯認為，這可能最終簡化為價格與可負擔性的考量標準。目前的趨勢正轉向優(yōu)先保障工業(yè)領域使用，而非交通運輸?shù)绕渌艹惺軞淠艹杀镜男袠I(yè)。盡管如此，全球氫能生產正迅速發(fā)展，眾多項目正在推進以生產各類氫。米德雷克斯在報告中預計，2030年后綠氫產量將急劇增長，到2050年將成為主導。與此同時，藍氫產量也將增長，而灰氫和棕氫將在2030年后逐步減少。
