钢铁行业减碳势在必行，减碳途径主要为节能降排、压减产量和技术升级。从国家到行业再到企业，均在积极制定“双碳”时间线。国家目标是在2030年前实现碳达峰，而行业和企业均提出在2025年前实现碳达峰。从目前以高炉-转炉为主要冶炼技术的情况来看，减碳途径主要有三：一是完成超低排放改造，降低吨钢综合能耗，但进一步下降的空间有限；二是减少粗钢产量，直接减少高炉碳排放；三是提升钢铁冶炼技术，改善产量结构，实现低碳冶金或零碳冶金。
　　■节能降排是当前行业减碳的重要抓手，但进一步下降的空间有限。节能降排包括完成超低排放改造和节能降耗两大方面。其中完成超低排放改造为基本要求，政策要求，到2025年，全行业80%的粗钢产能要完成超低排放改造。完成超低排放改造后，节能降耗将成为企业主要减碳任务，包括绿色技术改造、能源管理数字化智能化改造等。但吨钢综合能耗进一步下降的空间有限，到2025年，政策要求吨钢能耗目标仅为降低2%以上。
　　■压减产量是实现碳达峰的重要手段，对行业实现“碳达峰”意义重大，未来钢铁产量将逐渐下降。行业节能降排的空间有限，而技术提升无法在短期内迅速完成，压减产量将成为短期内行业减碳最为重要的措施。在产能产量双控的政策导向下，2020年或将是未来一段时间钢铁产能和产量的最高点，未来粗钢产量将逐渐从高点回落。假设吨排放量与2020年相同，减产目标下，行业或已于2020年实现“碳达峰”。这也从侧面论证，减产对于行业实现“碳达峰”意义重大。
　　■冶金技术发展将从实现低碳逐渐转为实现零碳排放，整体呈现出从高炉到电炉，从焦炭到氢气的升级趋势。当前钢铁冶炼以高炉-转炉长流程为主，当前高炉减碳主要通过喷吹煤气来实现，但实际减碳效果有限。短期内富氢碳循环将成为高炉减碳的主要路径，也是国内钢厂减少碳排放最可行的方案。但受制于氢气利用率的限制，富氢碳循环减排能力有限，无法满足中长期减碳要求。减碳目标下，在废钢供给充足后，中长期废钢-电炉短流程量炼钢占比将大幅提升。未来在“零碳”冶炼的要求下，CCUS和全氢直接还原或将成为主流的冶炼技术。
　　■压减产量目标下，行业迈入高质量发展阶段，绿色低碳转型成为行业发展主旋律。“双碳”目标下，行业逐渐从高增长转移到高质量的发展轨道上。在高质量发展目标下，行业发展短期内将集中于节能降耗及降本提质增效，项目建设将以设备改造升级、环保和优特钢为主；中长期则推动冶炼技术升级，在政策支持和废钢供应增加后电炉炼钢量占比将进一步提升。从行业竞争格局来看，随着企业加快兼并重组，产业集中度将进一步提升。龙头企业在成本和工艺创新上的优势能够巩固其竞争优势，行业“强者恒强”或将延续。
　　■风险分析。需关注下游需求不及预期、产能产量双控不及预期的风险、钢材价格大幅下跌的风险以及原材料价格快速上涨的风险。（本段有删减，招商银行各部如需报告原文，请参照文末联系方式联系研究院）

研究报告全文：TableYemei1行内偕作行业深度2022年12月15日TableTitle1钢铁行业深度研究之双碳篇减量提质推动绿色低碳转型发展Tabl钢e铁sum行m业ar减y1碳势在必行减碳途径主要为节能降排压减产量和技术升级TableAuthor1从国家到行业再到企业均在积极制定双碳时间线国家目标是在2030年颜琰前实现碳达峰而行业和企业均提出在2025年前实现碳达峰从目前以高炉-转行业研究员炉为主要冶炼技术的情况来看减碳途径主要有三一是完成超低排放改造降低吨钢综合能耗但进一步下降的空间有限二是减少粗钢产量直接减少高炉招商银行研究院碳排放三是提升钢铁冶炼技术改善产量结构实现低碳冶金或零碳冶金0755-25310445节能降排是当前行业减碳的重要抓手但进一步下降的空间有限节能降排freyayancmbchinacom包括完成超低排放改造和节能降耗两大方面其中完成超低排放改造为基本要求政策要求到2025年全行业80的粗钢产能要完成超低排放改造完成超低排放改造后节能降耗将成为企业主要减碳任务包括绿色技术改造能源管冯松理数字化智能化改造等但吨钢综合能耗进一步下降的空间有限到2025年政授信审批岗策要求吨钢能耗目标仅为降低2以上总行授信执行部压减产量是实现碳达峰的重要手段对行业实现碳达峰意义重大未来0755-83280974钢铁产量将逐渐下降行业节能降排的空间有限而技术提升无法在短期内迅速完成压减产量将成为短期内行业减碳最为重要的措施在产能产量双控的政策fengsong125cmbchinacom导向下2020年或将是未来一段时间钢铁产能和产量的最高点未来粗钢产量将逐渐从高点回落假设吨排放量与2020年相同减产目标下行业或已于王娜2020年实现碳达峰这也从侧面论证减产对于行业实现碳达峰意义重战略客户经理大总行战略客户部冶金技术发展将从实现低碳逐渐转为实现零碳排放整体呈现出从高炉到电炉从焦炭到氢气的升级趋势当前钢铁冶炼以高炉-转炉长流程为主当前高炉0755-88026704减碳主要通过喷吹煤气来实现但实际减碳效果有限短期内富氢碳循环将成为wangna88cmbchinacom高炉减碳的主要路径也是国内钢厂减少碳排放最可行的方案但受制于氢气利用率的限制富氢碳循环减排能力有限无法满足中长期减碳要求减碳目标相关研究报告下在废钢供给充足后中长期废钢-电炉短流程量炼钢占比将大幅提升未来在钢铁行业深度研究之基本篇零碳冶炼的要求下CCUS和全氢直接还原或将成为主流的冶炼技术供需结构调整迈入高质量发压减产量目标下行业迈入高质量发展阶段绿色低碳转型成为行业发展主展新篇章旋律双碳目标下行业逐渐从高增长转移到高质量的发展轨道上在高质量发展目标下行业发展短期内将集中于节能降耗及降本提质增效项目建设将以设备改造升级环保和优特钢为主中长期则推动冶炼技术升级在政策支持和废钢供应增加后电炉炼钢量占比将进一步提升从行业竞争格局来看随着企业加快兼并重组产业集中度将进一步提升龙头企业在成本和工艺创新上的优势能够巩固其竞争优势行业强者恒强或将延续风险分析需关注下游需求不及预期产能产量双控不及预期的风险钢材价格大幅下跌的风险以及原材料价格快速上涨的风险本段有删减招商银行各部如需报告原文请参照文末联系方式联系研究院敬请参阅尾页之免责声明TableYemei1行内偕作行业深度目录1钢铁双碳减碳势在必行111减碳目标2030年前实现碳达峰112减碳途径节能降排压减产量技术升级22节能降排当前减碳重要措施吨钢综合能耗进一步下降空间有限43压减产量实现碳达峰重要手段粗钢产量逐渐回落74技术升级碳中和达成主要途径完成从高炉到电炉从焦炭到氢气转换941短期高炉减碳下2035年前富氢碳循环或为主路径已完成三期实验1042中长期废钢供给充足后短流程占比提升大幅降低碳排放1143未来零碳冶炼CCUS和全氢直接还原或成主流当前均处于初步实验阶段125行业趋势迈入高质量发展绿色低碳转型为主旋律1551竞争格局产业集中度提升成本及工艺创新优势助力强者恒强1652短期集中节能降耗及降本提质增效推动设备改造环保及特优钢项目建设1953中长期关注冶炼技术升级电炉炼钢建设加快226风险分析24敬请参阅尾页之免责声明23TableYemei1行内偕作行业深度图目录图1全球主要经济体二氧化碳排放量图2我国碳排放量分部门1图3钢铁企业双碳路线图1图4我国碳强度高于全球平均水平2图5粗钢产量及二氧化碳排放量3图6吨钢能耗下降速度逐年减弱4图7双碳目标下国内粗钢产量预测7图8减产要求下国内粗钢产量及行业碳排放量预测8图9钢铁行业冶金工艺发展路径8图10中国宝武碳中和冶金技术路线图9图11CCUS技术11图12熔融还原-COREX法13图13直接还原-Midrex法14图14HYBRIT与高炉-转炉工艺对比14图15全球企业粗钢产量15图16国内企业粗钢产量16图17钢铁产业集中度进一步提升16图18龙头企业吨钢成本低于行业平均18图19龙头钢企研发费用占营业收入比例19图20钢铁行业固定资产投资及同比19图21钢铁行业固定资产投资及利润同比20图22钢铁业务仍然是钢企的主要收入项20图232022年上半年钢企亏损数量增加20图24我国特钢占比低于发达国家20图25日本特钢占比在产量达峰后提升22图26电炉炼钢占比进一步提升2223表目录表1钢铁企业超低排放指标限制毫克立方米表2黑色金属冶炼和压延加工业吨钢能耗标杆水平千克标准煤吨5表3主要炼钢工艺生产每吨粗钢CO2排放强度6表4钢铁行业主要兼并重组事件12表5国内龙头企业降本提质增效具体措施1721敬请参阅尾页之免责声明33TableYemei2行内偕作行业深度1钢铁双碳减碳势在必行11减碳目标2030年前实现碳达峰我国是全球最为主要的二氧化碳排放国家2021年碳排放量占到了全球的31图1从产生碳排放的行业来看电力和黑色金属冶炼及压延是最为主要的排放行业2019年碳排放量占比分别为47和19图2由此可见要实现2030年碳达峰2060年碳中和的远景目标钢铁行业减碳势在必行图1全球主要经济体二氧化碳排放量图2我国碳排放量分部门资料来源Wind招商银行研究院资料来源Wind招商银行研究院碳达峰碳中和是钢铁行业高质量发展的硬约束从国家到行业再到企业均积极制定碳减排行动方案和低碳发展技术路线图明确双碳时间线国家目标2030年前实现碳达峰2021年国务院制定2030年前碳达峰行动方案明确提出要推动钢铁行业碳达峰三部委关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见后称指导意见明确提出要确保钢铁行业2030年前碳达峰目前由国家发改委工信部等部门牵头编制的钢铁行业碳达峰实施方案已基本完成将在2022年适时发布行业目标2025年前实现碳达峰2021年4月钢铁工业协会发布落实减产量要求推进钢铁行业低碳绿色发展的倡议书提出力争十四五提前实现钢铁行业碳达峰的行业目标此外钢铁工业协会还提出力争到2030年碳排放量较峰值降低30企业目标2025年前实现碳达峰中国宝武鞍钢集团河钢集团包钢集团等率先提出了碳达峰碳中和的时间表和路线图积极引领钢铁行业低碳敬请参阅尾页之免责声明124TableYemei2行内偕作行业深度发展图3企业中河钢集团提出的碳达峰时间最早即2022年实现碳达峰目标其他企业均提出在2025年前实现碳达峰2050年实现碳中和图3钢铁企业双碳路线图资料来源各公司官网招商银行研究院12减碳途径节能降排压减产量技术升级如何实现减碳从目前粗钢产量以高炉-转炉为主的情况来看减碳主要途径有三一是完成超低排放改造降低吨钢综合能耗二是减少粗钢产量直接减少总碳排放量三是提升钢铁冶金技术改善产量结构从而实现低碳冶金或零碳冶金节能降排是当前行业减碳重要途径之一我国虽然能源效率要高于世界平均但碳强度CarbonIntensity1却高于其他国家图4这是因为碳排放取决于原材料的质量燃料构成和工艺改造我国钢厂主要使用国内低品质的煤炭作为原料工艺上又以高炉-转炉为主其碳排放量要明显高于电炉此外由于国内发电以火电为主国内电网碳排放高于世界平均钢铁行业能源消耗来自于煤炭能源消费总量与碳排放量直接相关减碳需降低吨钢能耗在过去15年间钢铁企业的吨钢综合能耗从2005年的694千克标准煤下降到2020年的545千克标准煤下降幅度约为21除节能降耗外实现超低排放也是行业减碳的重要途径双碳目标下行业对于企业环保要求加强完成超低排放改造仍然是十四五期间钢铁企业的主要任务之一单位的二氧化碳排放量1GDP敬请参阅尾页之免责声明224TableYemei2行内偕作行业深度图4我国碳强度高于全球平均水平资料来源Bloomberg招商银行研究院降低粗钢产量是钢铁行业实现碳达峰的重要措施在目前以高炉冶炼为主的产量结构下碳排放主要来源为煤炭钢铁产量是决定行业二氧化碳排放量最直接的因素因此钢铁行业碳达峰的前提之一就是产量达峰中国钢铁工业协会副会长表示在吨钢减排强度降幅有限的背景下产量控制是推动中国钢铁行业实现碳达峰落实双碳目标的重要措施未来需求增长动能趋弱降低产量成为了既满足碳达峰要求又可平衡产业结构的有效途径2021年国家发改委等四部门联合印发关于做好2021年压减粗钢产量工作的通知在控制产能的基础上首次提出压减粗钢产量的目标全国粗钢产量同比减少3200万吨左右根据工业钢铁协会的数据减产直接降低了约5900万吨左右的CO2排放量2022年发改委将继续开展粗钢产量压减工作促进钢铁行业高质量发展敬请参阅尾页之免责声明324TableYemei2行内偕作行业深度图5粗钢产量及二氧化碳排放量资料来源招商银行研究院实现零碳目标还需倚靠钢铁冶金工艺的改进和提升从长期来看减产和节能降排的空间有限实现零碳远期目标还需倚靠冶金工艺的改进和提升钢铁冶金工艺路线多样发展电炉炼钢加快推进氢冶金等零碳或低碳技术研发是当前全球钢铁行业减碳的主要路线指导意见提出要有序发展电炉炼钢鼓励有条件的高炉-转炉长流程企业就地改造转型发展电炉短流程炼钢推进废钢回收拆解加工分类配送一体化发展2025年钢铁工业利用废钢资源量要达到3亿吨以上此外还需加快制定氢冶金行动方案推进低碳冶炼技术研发应用全面推动钢铁行业超低排放改造2节能降排当前减碳重要措施吨钢综合能耗进一步下降空间有限完成超低排放改造是近年行业推进双碳工作的重要抓手2019年生态环境部发改委等5部门联合发布关于推进实施钢铁行业超低排放的意见在京津冀及周边地区长三角地区汾渭平原等大气污染防治重点区域率先推进超低排放改造超低排放是指对所有生产环节实施升级改造大气污染物有有组织排放无组织排放以及运输过程满足指标限制要求表1对符合超低排放条件的企业可相应获得税收优惠奖励和信贷融资支持且不受到差别化电价政策和停产限产影响根据中国钢铁协会的数据截至2022年8月25日全国已有172亿吨钢铁产能完成全过程超低排放改造并通过钢协的评估检测公示完成主体改造工程的钢铁产能将近4亿吨全国钢铁企业超低排放改造累计投资已超过1500亿元十四五期间钢铁行业超低排放改造仍然是国家重大工程项目之一生态环境部表示持续推进行业超低排敬请参阅尾页之免责声明424TableYemei2行内偕作行业深度放改造是目前推进双碳工作的重要抓手是提升钢铁行业整体绿色低碳发展水平处理好发展与减排关系的重要措施根据中钢协的统计2025年前行业还要完成4亿吨钢铁产能改造工程按平均吨钢投资360元计算需要新增投资不少于1500亿元表1钢铁企业超低排放指标限制毫克立方米生产工基准含氧量颗粒二氧化氮氧化生产设备序物硫物烧结机机头16103550球团竖炉烧结链篦机回转窑球18103550-带式球团焙烧机团烧结机机尾-10--其他生产设备焦炉烟囱81030150炼焦装煤推焦-10-干法熄焦-1050-热风炉-1050200炼铁高炉出铁场高炉矿槽-10--铁水预处理转炉二次烟气电炉石灰窑炼钢-10--白云石窑轧钢热处理炉81050200燃气锅炉353550燃煤锅炉自备电6103550厂燃气轮机组1553550燃油锅炉3103550资料来源关于推进实施钢铁行业超低排放的意见招商银行研究院敬请参阅尾页之免责声明524TableYemei2行内偕作行业深度节能降耗是重点区域龙头企业十四五期间主要的减碳目标我国钢铁工业以高炉-转炉长流程生产为主一次能源消耗结构主要为煤炭节能降耗是钢铁工业减碳的重要措施从调研的结果来看当以京津冀区域为代表龙头企业已完成超低排放改造十四五期间主要目标转为节能降耗根据高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南2022年版下称实施指南截至2020年底我国钢铁行业高炉工序和转炉工序能效低于基准水平的产能均约占30行业仍需持续推进节能降耗当前钢铁工业实现节能降耗的主要措施有1推广烧结烟气内循环高炉炉顶均压煤气回收等绿色技术改造2加大余热余能的回收利用推广电炉烟气余热高参数发电机组提升低温余热有机朗肯循环发电低温余热多联供等先进技术实现余热余能梯级综合利用3实现能量系统优化推动企业能源管理数字化智能化改造4推动新一代信息技术在能源管理中的创新应用实现能效管理智能化5改造通用公辅设施推动应用高效节能电机水泵风机产品等6实现循环经济低碳改造提升资源化利用水平包括提高钢渣循环经济价值推动钢化联产依托钢铁企业副产煤气生产高附加值化工产品等实施指南要求到2025年钢铁行业炼铁炼钢能效基准水平以下产能基本清零能效标杆水平以上产能比例达到30表2黑色金属冶炼和压延加工业吨钢能耗标杆水平千克标准煤吨国民经济分类重点领域标杆水平基准水平炼铁高炉工序转炉工序361435炼钢吨公称容量吨-30-10电弧炉冶炼30公称容量5吨06786硅铁506172铁合金冶炼硅锰合金17701900高碳烙铁860950资料来源发改委招商银行研究院710800但行业吨钢综合能耗进一步下降的空间有限如前所述过往的15年内钢铁行业吨钢综合能耗下降了21但从图6可以看到吨钢综合能耗下降的速度在逐年减缓吨钢综合能耗进一步下降的空间有限指导意见中提出到2025年吨钢综合能耗目标为降低2以上也就是说到2025年吨钢综合能耗约降到534千克标准煤敬请参阅尾页之免责声明624TableYemei2行内偕作行业深度图6吨钢能耗下降速度逐年减弱资料来源Wind招商银行研究院3压减产量实现碳达峰重要手段粗钢产量逐渐回落严控产量是钢铁行业减碳的重要手段如前所述行业减排降耗的空间有限而技术提升无法在短期内迅速完成压减产量将成为短期内行业减碳最为直接且有效的措施2016年以后在供给侧改革的背景下钢铁行业严控产能已经成为主旋律之一指导意见明确提出行业高质量发展的主要任务之一就是严禁新增钢铁产能坚决遏制钢铁冶炼项目盲目建设严格落实产能置换等法律法规政策规定利用综合标准依法依规推动落后产能应去尽去严防地条钢死灰复燃和已化解过剩产能复产2021年在严控产能的基础上国家首次提出压减全年粗钢产量较2020年压减产量3000吨2022年发改委表示将继续压减粗钢产量在产能产量双控的政策导向下未来粗钢产量将逐渐从高点回落目前钢铁工业十四五规划暂未公布但十四五原材料工业规划要求到2025年粗钢产能只减不增产能利用率保持在合理水平基于减产要求和电炉占比目标Bloomberg对2022-20250年我国粗钢产量进行了预测从图7可以看到2020年将是未来一段时间钢铁产能和产量的最高点未来粗钢产量将从高点逐步回落电炉的占比将逐渐增大敬请参阅尾页之免责声明724TableYemei2行内偕作行业深度图7双碳目标下国内粗钢产量预测资料来源BNEF招商银行研究院减产目标下行业或已于2020年实现碳达峰假设行业排放强度吨排放量与2020年相同行业碳排放量将与产量一同自2020年开始下滑2025年碳排放量将较2020年的峰值下降95左右2030年降幅将达到16若进一步假设排放强度逐年下滑行业碳排放量下降趋势将保持不变但下降斜率更加陡峭2025年碳排放量将较2020年的峰值下降122030年进一步下降到21从图8可以看到虽然行业目标是于2030年实现碳达峰但在产能产量双控的总体要求下行业或已于2020年实现碳达峰图8也侧面论证减产对于行业实现碳达峰意义重大图8减产要求下国内粗钢产量及行业碳排放量预测敬请参阅尾页之免责声明824TableYemei2行内偕作行业深度资料来源BNEF招商银行研究院4技术升级碳中和达成主要途径完成从高炉到电炉从焦炭到氢气转换双碳已经成为全球各国共同的经济发展目标钢铁工业减碳任重道远如上章所述钢铁工业减碳途径有三但为了实现长期减碳或净零碳目标技术改进和提升是重要且必然的选择当前钢铁冶炼以高炉-转炉长流程为主其主要的碳排放来自于焦炭的消耗减碳或净零碳目标下钢铁工业长流程技术发展方向有二一是减少高炉中焦炭的消耗二是使用其他还原剂来替代焦炭的使用前者典型的工艺为使用高炉喷吹燃料降低焦比后者典型的工艺为非焦冶炼即使用天然气氢气等还原气替代焦炭使用电炉而非高炉来进行钢铁冶炼结合IEA发布的钢铁行业技术路线IronandSteelTechnologyRoadmap中的低碳炼钢技术和国内外企业公布的双碳路线图我们认为短期内高炉炼钢仍然是主流炼钢技术富氢碳循环或是高炉减碳主要路径中长期来看废钢-电炉短流程炼钢占比将大幅提升双碳长期视角下碳捕集利用封存CCUS和全氢直接还原技术或将成为零碳炼钢的主要路径图9工业领域碳达峰实施方案要求到2030年富氢碳循环高炉冶炼氢基竖炉直接还原铁CCUS等技术取得突破应用图9钢铁行业冶金工艺发展路径资料来源招商银行研究院敬请参阅尾页之免责声明924TableYemei2行内偕作行业深度41短期高炉减碳下2035年前富氢碳循环或为主路径已完成三期实验短期内仍以高炉炼钢为主高炉减碳将成为炼钢主方向我国废钢资源量较少电炉短流程炼钢不能满足国内对钢铁产品的需求短期内高炉炼钢仍然是中国钢铁工业的主流技术高炉炼钢流程中的碳排放主要来自于焦炭包括入炉料烧结球团高炉冶炼炼铁转炉炼钢等工序高炉需要焦炭作为骨架还原剂和热源来保障将铁矿石冶炼成金属铁的过程根据联合国气象组织发布的2006年国家温室气体清单指南钢铁工业各工序中二氧化碳排放量中736来自于高炉冶炼过程高炉冶炼碳排放主要来自于热风炉燃烧工业动力能耗高炉煤气燃烧利用过程其中高炉煤气2是整个炼钢过程中碳排放最主要的来源因此高炉减碳主要就是要减掉高炉煤气中的碳排放以气代碳是高炉减碳的主要方向当前以高炉喷吹为主富氢碳循环或成为短期内高炉升级改造主要路径以气代碳的典型工艺是高炉喷吹指通过向高炉中喷吹气体液体或固体分装燃料来替代一部分焦炭降低焦比的工艺国内主要是以喷吹煤粉为主一方面在风口燃烧带氧化燃烧产生热量另一方面形成COH2还原气参与间接还原反应该方法虽然在一定程度上降低了焦比但没有从根本上改变高炉的碳消耗减碳的作用有限为进一步提高减碳的效用各国均在积极探索以氢代炭的工艺逐渐提高氢气在还原气中的比重高炉富氢碳循环是以降低高炉还原剂比为方向加上绿色电加热和原料绿色化技术措施的减碳技术能够最大程度利用碳的化学能与传统高炉以空气鼓风不同富氢碳循环的特点是全氧鼓风从而避免高炉炉顶出现大量氮气有利于实现高炉煤气中CO和CO2的分离分离出的CO2可通过化学法或CCUS等技术进行回收利用高浓度的CO则可通过管道输送到风口和炉身与H2重新富集成高还原势的煤气重新回用至高炉用于还原铁矿石从而实现碳循环此外煤气循环也可使煤气中的氢气在高炉内循环为富氢物质在高炉内的大量使用提供了先决条件从而降低高炉流程对化石能源的消耗短期内富氢碳循环技术是国内钢厂减少碳排放最可行的方案一是目前国内企业炼钢均以高炉为主富氢碳循环技术可基于现有高炉设备进行改造成本相对较低二是富氢碳循环技术具有较好的减碳效果预计可以减少20-30的碳排放若与CCUS技术结合或可减少50左右的碳排放满足国内钢厂短期的减碳目标三是该技术相对来说比较成熟目前日本的COURSE50计划已经完成第一阶段实验基本实现预定碳减排目标欧盟的ULCOS炉顶煤气循环再生工艺已经实现了高炉富氢和炉顶煤气循环技术的结合国内宝武集团下属的八一钢铁已经进行了富氢碳循环的三期实验目前已高炉煤气是高炉炼铁生产过程中产生的可燃气体主要成分为等2COCO2N2H2敬请参阅尾页之免责声明1024TableYemei2行内偕作行业深度经完成富氧鼓风和顶炉煤气分离减碳效果达到40左右IEA认为该技术将在2030年实现且对碳中和来说是非常重要的工艺路线2021年12月中国宝武钢铁集团发布中国宝武碳中和行动方案明确提出2035年前以富氢碳循环高炉为核心的高炉-转炉工业路径将成为宝武集团的主要冶金技术图10中国宝武碳中和冶金技术路线图资料来源中国宝武钢铁集团官网招商银行研究院42中长期废钢供给充足后短流程占比提升大幅降低碳排放废钢-电炉短流程技术已实现工业化应用但我国受制于废钢供给限制实际炼钢量占比较低如钢铁行业深度报告之基本篇供需结构调整迈入高质量发展新篇章中所述当前短流程已经是全球钢铁冶炼的主要工艺之一主要钢铁生产国家中土耳其美国印度等国主要使用短流程炼钢但我国受制于废钢供给限制短流程炼钢比例低于世界平均水平当前我国短流程粗钢产量占比仅为106低于世界平均水平183BP减碳炼钢目标下中长期废钢-电炉短流程占比将大幅提升相较于高炉-转炉和非焦冶炼等长流程来说废钢-电炉短流程炼钢的碳排放量大幅下滑根据IEA的数据高炉-转炉生产1吨的粗钢要直接产生12吨的CO2电力和热力输入还要间接产生1吨左右的CO2气基直接还原法虽然碳排放量有所下降但直接和间接仍要排放14吨左右的CO2而废钢-电炉生产1吨的粗钢仅直接产生004吨的CO2间接和直接CO2排放量加总也仅为03吨双碳目标下短流程替代长流程炼钢已成大势所趋三部委关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见提出钢铁工业高质量发展主要任务之一是有序发展电炉炼钢鼓励有条件的高炉-转炉长流程企业就地改造转型发展电炉短流程炼钢到2025年电炉钢产量要占粗钢总产量比例的15以上敬请参阅尾页之免责声明1124TableYemei2行内偕作行业深度表3主要炼钢工艺生产每吨粗钢CO2排放强度高炉-转炉气基直接还原废钢-电炉IEA直接IEA直接间接12t10t004tWorldsteel22t14t03t资料来源IEA招商银行研究院22t14t03t短流程炼钢具备较大的发展空间一方面根据IEA的测算我国目前高炉的平均使用年限约为12年也就是说到2032年左右将迎来国内冶炼设备更新换代的热潮废钢-电炉替代高炉-转炉将会是大势所趋另一方面废钢成本是掣肘废钢-电炉短流程冶炼的发展的主要因素随着钢铁折旧周期的到来废钢供应将快速增长加速对长流程炼钢的替代43未来零碳冶炼CCUS和全氢直接还原或成主流当前均处于初步实验阶段双碳趋势下钢铁冶炼的最终目标是零碳冶炼如表2所示短流程炼钢工艺可以大幅减少碳排放但无法实现完全的零碳排放更长视角下还是需要发展新的零碳冶炼技术根据IEA若要实现炼钢零碳排放冶炼技术可以大致分为两类一类称为CO2管理即仍将碳作为炼铁的还原剂但通过减少CO2的排放来达成零碳另一类则称为CO2直接避免即通过极小化碳的使用来避免CO2的产生从目前技术发展的情况来看CCUS和全氢直接还原是实现钢铁冶炼零碳排放可能性最大的两种方法其中CCUS归属于CO2管理而全氢直接还原则归为CO2直接避免CCUSCarbonCaptureUtilizationandStorage碳捕捉利用与封存是将CO2从工业过程能源利用或大气中分离出来直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程CCUS可以和高炉-转炉直接还原熔融还原法结合起来从而实现零碳排放目前较为成熟的工艺是基于天然气的直接还原-CCUS该工艺已经于2016年在迪拜试点具备08Mt年的CO2捕捉能力所捕获的CO2可在附近的油田中作为EOREnhancedOilRecovery提升石油采收率使用敬请参阅尾页之免责声明1224TableYemei2行内偕作行业深度图11CCUS技术资料来源中国二氧化碳捕集利用与封存CCUS年度报告2021招商银行研究院非焦冶炼是长流程碳代替主要的发展方向但当前减碳意义有限虽然高炉技术提升可以满足企业短期的减碳需求但高炉富氢仍受制于氢气利用率3减排潜力有限无法满足中长期对于碳排放的高要求减碳排要求下非焦冶炼将成为长流程冶炼的替代方法非焦冶炼又称无焦冶炼即不使用焦炭作为还原剂冶炼钢铁代表性的工艺有熔融还原和直接还原熔融还原指不用高炉而在高温熔融状态下还原铁矿石生成与高炉铁水相近的液态铁水的方法其代表性的工艺为COREX即先通过竖炉利用煤气对铁矿石进行预还原形成海绵铁4再进入熔炼造气炉产生铁水和煤气从而实现以煤代焦但该工艺在预还原上发展的还不充分生产中仍需配加一定的焦炭以改善透气性和顺行实际减碳意义有限当氢气浓度增加到一定程度高炉内氢气利用率反而会降低34海绵铁是指由于还原失氧形成大量气孔但仍保持矿石外形的直接还原铁其含碳低1并保存了矿石中的脉石可以代替废钢作为电炉炼钢的原料敬请参阅尾页之免责声明1324TableYemei2行内偕作行业深度图12熔融还原-COREX法资料来源招商银行研究院直接还原法是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的冶炼过程可分为气基法和煤基法两大类并以气基法为主气基法是以天然气经裂化产出的H2和CO气体作为还原剂利用还原气的物理热在竖炉罐式炉或流化床内将铁矿石还原到金属铁的过程主要的方法有MidrexHYLIIIFior法等国内主要的工艺为煤制气还原竖炉但采用煤制气的气基还原工艺仍处于碳冶金范畴对碳代替的意义有限图13直接还原-Midrex法敬请参阅尾页之免责声明1424TableYemei2行内偕作行业深度资料来源招商银行研究院全氢直接还原是用氢气取代碳作为还原剂和能量源获得直接还原铁和水从而实现零排放的工艺路线目前全球已有一些企业开始探索全氢直接还原技术举例来说年月瑞典项233222023028HYBRIT目已经开始中试利用可再生电力通过电解水产生氢气并用于直接还原铁计划在2025年达到1Mt年的目标AecelorMittal在德国汉堡启动了试点项目包括风电生产绿色氢气以及MIDREX全氢直接还原铁中试工厂等项目等IEA认为全氢直接还原技术可以在2030年实现是钢铁工业零碳排非常重要的技术路线中国宝武碳中和行动方案也指出2035-2050年间氢基竖炉和碳回收及利用将成为碳中和冶金的主要方法图14HYBRIT与高炉-转炉工艺对比资料来源HYBRITDevelopment招商银行研究院5行业趋势迈入高质量发展绿色低碳转型为主旋律敬请参阅尾页之免责声明1524TableYemei2行内偕作行业深度面对双碳钢铁行业将面临从碳排放强度的相对约束到碳排放总量的绝对约束的转换加快推进升级转型势在必行行业将逐渐从高增长转移到高质量发展轨道上来指导意见中明确提出力争到2025年钢铁工业基本形成布局结构合理资源供应稳定技术装备先进质量品牌突出智能化水平高全球竞争力强绿色低碳可持续的高质量发展格局在高质量发展目标下行业发展短期内将集中于节能降耗及降本提质增效项目建设将以设备改造升级环保和优特钢为主中长期则推动冶炼技术升级在政策支持下和废钢供应增加后电炉炼钢量占比将进一步提升从行业竞争格局来看随着企业加快兼并重组产业集中度将进一步提升龙头企业在成本和工艺创新上的优势能够巩固其竞争优势行业强者恒强或将延续51竞争格局产业集中度提升成本及工艺创新优势助力强者恒强我国钢铁行业集中度较低大而不强的特征尤为突出2021年全球粗钢产量超过1亿吨的企业仅有1家即中国宝武钢铁集团产量为120亿吨此外国内还有5家公司粗钢产量位于全球前十分别为鞍钢集团056亿吨沙钢集团044亿吨河钢集团042亿吨建龙集团037亿吨首钢集团035亿吨虽然我国钢铁企业在全球具有绝对的产量优势但相较于其他主要生产国我国钢铁行业的集中度相对较低根据钢铁工业协会的数据美国日本欧盟前四大钢企的产量分别占其钢铁总产量的657573韩国前两大钢企产量占到全国总产量的85而我国前十大钢企的产量仅占到全国总产量的40左右图15全球企业粗钢产量图16国内企业粗钢产量资料来源世界钢铁协会招商银行研究院资料来源世界钢铁协会招商银行研究院钢铁行业兼并重组已进行多年2021年钢铁企业兼并重组加速推进2021年鞍钢本钢整合重组成为全球第三大钢铁企业中国宝武重组山东钢铁集团建龙普阳冀南等企业持续推进并购进程表4企业加速兼敬请参阅尾页之免责声明1624TableYemei2行内偕作行业深度并重组下钢铁产业集中度进一步提升2021年国内产量前十企业合计粗钢产量为43亿吨CR10为415较2020年提升226个百分点图17表4钢铁行业主要兼并重组事件时间合并方事件年月宝钢集团武钢集团宝钢吸收武钢变更为中国宝武钢铁集团20169沙钢持有东北特钢股权锦程沙洲通过东北特钢年月沙钢集团东北特钢间接持有抚顺特钢股份4320177建龙集团成立宁夏建龙特钢3通8过22其并购申银特钢并年月建龙集团申银特钢持有股权20195年月宝武集团马钢集团安徽省国资委转让100股权给宝武集团2019年6月方大钢铁达州钢铁方大钢铁持有达州51钢铁股权2020年5月宝武集团太钢集团山西国运向宝武集团划转太钢69集88团股权20208四源合产业基金向宝武集团德胜集团分51别转让长寿年月宝武集团重庆钢铁钢铁和股权宝武集团间接控制重庆钢铁20209年月宝武集团昆钢控股云南4国0资委3将5昆钢控股股权转让给宝武集团2021年2月建龙集团邢台钢铁建龙集团托9管0邢台钢铁2021年2月柳钢集团广西铁合金来宾市政府将广西铁合金公司划转给柳钢集团2021年4月普阳钢铁邢台钢铁普阳钢铁完成对邢台钢铁的股权重组2021年7月宝武集团山钢集团宝武钢铁重组山钢集团2021年7月鞍钢集团本钢集团鞍钢集团重组本钢集团资料来2源021公司8公告招商银行研究院未来行业仍将推动企业兼并重组产业集中度将进一步提升指导意见中明确提出将推进企业兼并重组大幅提高钢铁产业集中度具体来看要鼓励龙头企业兼并重组做大做强龙头企业打造若干世界一流超大型钢铁企业集团依托行业优势企业在不锈钢特殊钢无缝钢管铸管等领域分别培育12家专业化领航企业鼓励钢铁企业跨区域跨所有制兼并重组改变部分地区钢铁产业小散乱局面增强企业发展内生动力有序引导京津冀及周边地区独立热轧和独立焦化企业参与钢铁企业兼并重组敬请参阅尾页之免责声明1724