近日,印度觀察家研究基金會(Observer Research Foundation)發布由該基金會研究員帕魯爾·巴克希(Parul Bakshi)和克里希納·沃赫拉(Krishna Vohra)撰寫的《綠色鋼鐵之路:印度、日本和韓國的三方合作機遇》報告(以下簡稱為報告),探討了印度、日本和韓國如何利用其互補的產業優勢,加速向低碳排放煉鋼轉型。
該報告基于對這3個國家與其鋼鐵行業相關的關鍵生產技術、供應鏈準備情況和對政策框架的評估,指出三方合作模式可以通過協調認證標準、促進技術轉讓和大規模調動投資,為推進鋼鐵行業降碳提供切實可行的途徑。
三方合作可能會換來最優解
廣義上的綠色鋼鐵(green steel),是指生產過程中二氧化碳排放量顯著低于以傳統方式煉出的鋼鐵,常見的路徑有以低碳排放或可再生能源替代化石燃料,以及采用碳減排技術。
不同認證標準和分類體系一致認為,綠色鋼鐵涉及生產過程中溫室氣體排放的可量化減少。這些減排量通常通過排放強度目標來量化,具體范圍為每噸鋼0.05噸~0.4噸二氧化碳,具體數值取決于生產工藝路徑和廢鋼含量。
根據2024年12月份世界經濟論壇發布的《鋼鐵行業凈零排放追蹤》報告,在全球范圍內,鋼鐵行業的二氧化碳排放量約占該氣體排放總量的7%,即每年產生28億噸二氧化碳。在人類的經濟活動中,鋼鐵不可或缺。有預測顯示,到2050年,全球的鋼鐵需求將達到近25億噸,凸顯了對鋼鐵生產流程進行降碳的必要性。此外,歐盟碳邊境調節機制(CBAM)等的出臺為全球鋼鐵行業轉型“注入”更多的緊迫性。
報告指出,印度、日本和韓國是重要的鋼鐵生產國,這3個國家在塑造全球綠色鋼鐵市場方面具有重要的戰略地位。不過,報告也提到,這3個國家有著不同的壓力和優勢,尋求三方合作可能會換來最優解。
當前有多條可行的碳減排技術路徑
報告指出,鋼鐵供應鏈涵蓋鐵礦石和煤炭的開采與運輸、原材料加工、煉鐵、煉鋼、鑄造以及下游加工和分銷等各個環節。
傳統的鋼鐵供應鏈以煤炭、焦炭和化石燃料等能源投入為基礎,這導致鋼鐵生產的各個階段基準排放量均偏高。如果行業要向綠色鋼鐵轉型,就需要對供應鏈進行重新配置,以支持可再生電力、氫氣生產和分配,以及發達的廢鋼回收系統。
基于此,報告進一步對當前可行的碳減排技術路徑進行了系統梳理與對比分析:高爐—轉爐工藝生產的鋼鐵占全球鋼鐵產量的70%以上,是全球鋼鐵行業開展降碳工作的重點;電弧爐工藝越來越多地使用直接還原鐵(DRI)來生產;氫基直接還原鐵工藝是在直接還原鐵工藝中使用綠氫,與高爐—轉爐工藝相比,可實現高達90%的減排。報告分析表明,如果電弧爐運行所用的電力完全來自于可再生能源,則氫基直接還原鐵工藝可以將排放強度從約2.2噸二氧化碳/噸鋼降低至0.3噸二氧化碳/噸鋼。
高爐噴吹氫氣工藝(Hydrogen Injectionin Blast Furnaces)是指向高爐內噴吹氫氣(煉鐵的一種工藝)。日本制鐵和JFE鋼鐵株式會社主導的相關項目利用此工藝已在高爐層面實現了30%~33%的碳減排。但有專家表示,稀缺的綠氫若用于氫基直接還原鐵的生產,碳減排效果將進一步提升。
碳捕集、利用與封存工藝(CCUS)應用于高爐—轉爐路線,被認為是一種“部分減排策略”。不過該工藝在成本、能耗,以及運輸和儲存方面具有不小的挑戰。2024年,鋼鐵行業的CCUS運營產能僅為175萬噸二氧化碳,占全球CCUS總產能的3.9%,碳捕集量不到該行業燃料相關排放量的1%。盡管如此,對于擁有大量高爐—轉爐產能的國家而言,CCUS仍是少數具有實質性減排效果的選項之一。
三國鋼鐵行業轉型現狀
報告指出,截至2023年底,日本和韓國主要采用高爐—轉爐工藝,分別占兩國煉鋼總量的約73%和70%。這兩國其余27%和30%的產能則來源于電弧爐。相較之下,印度的煉鋼工藝結構更為多樣化,高爐—轉爐約占42.7%,電弧爐煉鋼約占21.9%,其余35.4%則為感應爐煉鋼(與電弧爐不同,感應爐利用電磁場而非電弧熔化金屬,通常用于小規模生產)。
印度正加速推進綠色轉型。2024年,該國出臺首個綠色鋼鐵分類標準,按排放強度將鋼鐵劃分為三星級至五星級,門檻為每噸成品鋼2.2噸二氧化碳當量。此外,該國政府計劃撥款22億美元支持碳捕集、利用與封存工藝,并通過印度綠氫轉型戰略干預計劃(SIGHT)激勵綠氫生產。目前,塔塔鋼鐵等企業已啟動氫基直接還原鐵工藝試點,但商業化仍面臨經濟性挑戰。為此,印度能源與資源研究所(TERI)建議該國抓住現有設備更新換代的時機,將傳統高爐進行低碳化改造,大幅降低投資成本。同時,對本土中小微企業的技術與融資支持等也將成為推動該國鋼鐵行業降碳的關鍵。
日本鋼鐵行業同樣正加速降碳。2023年,該國通過《綠色轉型(GX)基本政策》承諾2030年減排46%、2050年實現碳中和。2025年,日本還修訂了《綠色采購法》,要求政府優先采購綠色鋼鐵,并通過財政激勵幫助鋼企降低轉型成本。今年內,日本國家碳排放交易系統將運行,覆蓋該國約60%的碳排放。
韓國是在全球氫基直接還原鐵領域進展最快的國家之一。該國政府承諾到2050年實現碳中和,并指定浦項控股和現代制鐵為氫基直接還原鐵領軍企業,計劃2030年建成年產30萬噸氫基直接還原鐵工廠,并投入8000億韓元(約合5.37億美元)支持相關技術研發工作。2025年,韓國碳排放交易系統削減鋼鐵行業免費配額,倒逼本土企業加速降碳。浦項控股自主研發的FINEX工藝可實現高達95%碳減排,HyREX技術則可以整合氫基直接還原鐵與電熔爐,為替代傳統高爐提供可行路徑。
最后,報告圍繞印日韓如何搭建“綠色鋼鐵三角”,提出4項跨領域系統性建議:一是投資專用基礎設施,包括可再生電力電解槽、氫能儲運系統、電網擴容及廢鋼加工樞紐,推動傳統供應鏈向電氣化、循環經濟轉型。二是加速綠氫在直接還原鐵—電弧爐工藝中的應用,該路徑減排效果優于高爐噴氫或碳捕集工藝改造,需通過研發支持、稅收優惠和公共采購拉動供需兩側。三是降低綠氫成本,三國應優先發展國內電解槽制造、擴大可再生能源、建立長期購電機制和區域氫能走廊,推動氫能經濟性改善。四是建立三邊綠色鋼鐵投資框架并統一認證標準,開發標準化財務模型和決策工具;同時,協調排放閾值、測量核查及互認協議,降低交易成本。


