邱慈观：钢材绿色转型-方向明确，成本高，急需帮助。

钢铁企业在中国尤为重要。中国是世界上最大的钢铁生产国，占54%。中国也是世界上最大的钢铁消费国，占52%。钢铁是中国国内生产总值的重要组成部分，为基础设施、建筑、机械、汽车等行业提供原材料。同时，钢铁是碳排放大户，占全国总消耗量的15%，仅次于电力行业。

不言而喻，钢减排在应对气候变化方面至关重要。

研究表明，为了实现碳中和的目标，钢铁企业必须转型材料、能源效率和生产技术。其中，传统的“高炉”被电弧炉技术所取代。―转炉工艺，以氢替代煤炭作为炼铁氧化剂，都是科学转型的合理途径。然而，低碳转型取决于新技术的开发、新设备的建设和旧设备的升级，这涉及巨大的资金投入。

在“双碳”目标的驱动下，中国钢铁企业正在推动绿色低碳的转型。但是，即使转型方向明确，路径明确，道路艰难，荆棘丛生，技术不确定性高，经济压力大。面对这一点，钢铁行业不仅需要低碳转型，还需要降低风险，保持利润。在此期间，平衡必须经过多方磨练。

正因如此，本文分析了钢铁转型的变革过程和资金障碍，从公司、政府和金融的角度解释了帮助的重要性。只有通过各种帮助，钢铁企业才能成功走向碳中和目标。

钢铁冶炼工艺

钢铁制造工艺很长，技术转型是指钢铁冶炼工艺的转型。钢铁冶炼工艺如图1所示，包括前端材料处理、后端材料加工、本文聚焦的炼铁炼钢。

炼铁过程主要是指铁矿砂与氧化剂发生反应，生成钢水或钢块的过程，并且必须根据氧化剂配置相应的设施。例如，传统工艺采用煤炭作为氧化剂，需要高温反应，因此必须在耐高温的高炉中进行。相比之下，低碳工艺采用氢作为氧化剂，因此可以配置节能型氢基竖炉。炼钢过程涉及通过铁的氧化还原反应去除杂质，制成优质钢材。因此，不同的工艺能耗需求不同，设备设施也不同。传统工艺以高温钢水为原料，只需在转炉中加入氧气即可制成钢材。相比之下，低碳工艺采用低温废钢或氢还原铁作为原料，因此必须在电弧炉中加热，才能氧化成钢。

图1 钢铁冶炼工艺图

转换路径：方向明确

据美国劳伦斯伯克利国家实验室研究，钢铁技术转型的主要途径有三种，即回收材料、提高资源利用效率、开发碳中和技术。

·材料回收利用与钢材生产工艺有关。生产过程可以分为两种:长流程和短流程。长流程是传统技术，短流程是先进技术。当原材料回收时，生产过程中的碳排放可以减少。

选择“高炉”进行长流程―“转炉”技术，其中高炉与炼铁技术有关，转炉与炼钢技术有关。特别是铁矿砂和焦碳必须在高炉中反应形成液体铁，然后在转炉中氧化去除杂质，从而形成钢材。在高炉工艺中，煤碳不仅是氧化剂，也是主要的热原，为钢铁冶炼能源提供了75%的供应。因此，降低高炉中的碳排放无疑是降碳技术路径的关键。

短期工艺涉及材料的回收利用，主要通过“废钢”―电弧炉的工艺改善了钢材的回收利用。由于环节降低了高炉炼铁步骤，改用电弧炉作为能源，因此碳排放远低于“长流程”工艺。表1是两个流程的比较。长期工艺的主要材料是铁矿砂和精煤，以煤炭为能源，而短期工艺的主要材料是废钢和钢水，以电为能源。按照美国哥伦比亚大学国际公共事务学院的规定，生产一吨粗钢，碳排放量为2.2吨，短流程仅为0.8吨，是长流程的36%。

表1 对比“长流程”和“短流程”的碳排放。

·提高资源利用效率包括材料和能源两个方面。提高材料效率涉及到通过优化建筑和汽车的设计来减少钢材的使用，从而改变终端钢材产品的设计和使用。对于钢铁行业来说，终端需求是不可控的，更直接的方法是提高能源效率，比如余能余热回收利用。然而，美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究指出，资源效率的提高最多只能减少钢铁生产中15%的碳排放，完全脱碳必须依靠其他手段。

·从长远来看，钢铁企业只有通过碳中和技术才能实现净零排放。“氢直接还原铁”已经在世界范围内开发了两种碳中和技术。―电弧炉工艺，以及传统的“高炉”工艺―将碳捕集技术与转炉工艺相结合。首先，在冶炼过程中，氢被用作氧化剂，并在电弧炉中转化为钢。由于氢冶铁的能耗较低，与“高炉”相比―该技术可以减少75%的碳排放，因此被认为是钢铁企业脱碳的首选方法。第二种技术是通过碳捕集来捕捉“高炉”―“转炉”过程中的碳排放，并将二氧化碳储存或储存在地下或用于生产同类产品。然而，这项技术仍处于开发阶段，面临许多问题，包括寻找公众可以接受的合适的地质储存点，以及如何安全有效地运输二氧化碳。

综上所述，钢材转型路径明确，主要包括材料回收、资源利用效率提高、碳中和科研开发。然而，明确的路径意味着明确的方向，但并不意味着它的具体实施。特别是，前两条路径相对容易实现，可以在短时间内帮助钢铁行业降碳；然而，第三条路径面临挑战，涉及技术研发、工厂实验和可再生资源的使用，必须经过长期努力才能实现。

转型投资：金额巨大

中国钢铁行业相继启动了包括余能余热回收在内的短期转型路径，但不可避免地对长期路径望而却步，原因与资金投入有关。根据清华大学气候问题和可持续发展研究所，中国新增工业投资约7.2万亿元实现长期低碳转型目标，对钢铁行业构成巨大挑战。

钢转型所需资金主要由资金支出和运营支出两部分组成。资金支出包括新生产设施的建设、当前设施的改造和升级以及新技术设备的消费。运营费用包括日常生产运营成本，以及能源和原材料的投入。

就资本支出而言，短期节能减排可以通过改造现有设备来实现，但是长期的碳中和技术依赖于新建生产设施。特别是，当一家钢铁公司计划将传统工艺转化为“氢直接还原铁”时，―在“电弧炉”工艺中，不仅要建造氢基竖炉用于氢冶铁，还要建造电弧炉用于炼钢，从而涉及到较高的建设投资。这种情况发生在宝钢。根据其气候行动报告，2021年，其对氢基竖炉的投资为18.9亿元，每年可生产100万吨海绵铁，仅占其年产量的2%。从这个角度来看，如果宝钢的所有生产能力都通过“氢基竖炉”―要实现“电弧炉”工艺，必须投入945亿元，是宝钢去年净利润的8倍。

值得注意的是，上述投资并不包括制备绿氢的间接投资。根据德国经济研究院的计算，如果欧洲前七大钢铁公司计划将其在欧洲生产的30%粗钢转化为“氢还原铁”―“电弧炉”工艺，包括制氢设备在内，每家公司平均投资17亿至29亿欧元，相当于其近20年平均年投资的1.2倍至2倍。如果七家钢铁公司计划将其全球粗钢产量的30%进一步转化为绿色钢铁，那么每家公司的平均资金将从247亿到412亿欧元不等，相当于其历史年平均资本支出的3.3倍到5.4倍。

钢铁行业在运营费用方面面临着较高的能源成本。从短期来看，如果钢铁行业选择“废钢”―“电弧炉”工艺，必须面对耗电量暴增的问题。据落基山研究所计算，电弧炉的电费约比转炉炼钢高180元/吨钢。在这个时候，如果使用绿色电力，电费成本可能会更高。从长远来看，如果钢铁行业选择“氢还原铁”―“电弧炉”工艺，则必须在原有高电费的基础上，再叠加氢气的制备成本。例如，当使用“灰氢直接还原铁”时，―在电弧炉工艺中，每吨钢的生产成本将增加1000元。假如进一步使用绿氢直接还原铁，生产成本就会增加。

现在我国80%以上的氢气来自灰氢，是由化石燃料制成的。尽管与传统的焦碳炼铁相比，灰氢炼铁可以减少一部分碳排放，但是当与可再生资源电解水制成的绿氢相比，它的碳足迹只有灰氢的1/5。所以，从长远来看，绿氢应该是钢铁行业实现净零排放的更好选择。但是还是要考虑实际问题，目前我国绿氢发展处于起步阶段，生产成本高达42.9元/公斤，至少是灰氢成本的3倍。图2将上述信息汇整，从成本上看，灰氢不如绿氢的1/3，但从碳排放来看，灰氢是绿氢的4.6倍。两者之间的价值互成反比，表明两种制氢方法对炼钢成本和碳排放的影响很大。

图2 与碳足迹相比，两种制氢方法的成本

绿转型：迫切需要帮助

如上所述，钢铁低碳转型方向明确，路径明确，但涉及巨大的转型投资，钢铁行业暂时难以承受。然而，低碳转型是一个必要的旅程。企业要同时考虑绿色和利润，必然会面临一些难以解决的困境。那么，有哪些因素可以帮助企业更顺利地走上征程，完成转型呢？

纵观各种转型助力，实现企业规划、政策推进和金融赋能最为关键。以下是三者的重点，依次分析。

1.企业规划转型

钢铁行业应对低碳转型进行全面规划，包括规划低碳转型方法和规划相应的资本安排，这将根据公司脱碳路径的选择而有所不同。这里有两个常见的例子。一个是采用颠覆性进路的新公司，从一开始就选择碳中和技术，不涉及转型。，其规划重点在于初始资金的筹集、盈利模式的探索、扩展战略的制定、生态系统的建立等。另一种是现有企业采用渐近式进路。，面对传统钢铁技术的低碳转型，其规划侧重于碳中和目标的设定、短期和中长期脱碳战略的规划、低碳技术的采纳过程、运营支出和资本支出的科学安排等。然而，无论类别如何，钢铁公司都必须平衡成本、利润和脱碳。

在现实世界中，两种类型的公司都存在，比如瑞典的H2绿钢企业(H2 Green Steel，“H2GS)，后者，如印度金达西南钢铁公司("JSW Steel)，下面各自的简短说明。

H2GS公司成立于2020年，旨在整合绿色氢气生产和新的钢材生产工艺，包括绿色氢气、电弧炉和废钢的应用，包括用可再生资源电解水生产绿色氢气、用氢气直接还原铁和废钢炼钢等。该公司计划通过与价值链上下游企业的合作，建立一个相对完整的生态系统，以克服现阶段绿色钢铁面临的困境。

具体来说，H2GS通过多种战略规划获得了绿色和利润的平衡，包括以下几点。第一，盈利模式，绿色氢钢的成本很高，但是有些客户愿意支付溢价，所以H2GS的盈利来源就是绿色钢的溢价和传统钢的碳税差额。二是稳定订单，减少融资不确定性。H2GS通过与潜在用户签订长期承购合同来稳定订单，并以此作为银行贷款的抵押证明来减少融资的不确定性。三是联合价值链上下游企业共创绿色钢铁生态系统，通过“三管齐下”战略，H2GS将其落实到工厂选址问题上，精心挑选了接近低成本可再生资源、优质铁矿砂及得到政府支持的地方。

JSW钢铁公司成立于1982年，显然不适合颠覆性变革，而是要通过渐进规划来考虑成长和脱碳。与大多数印度钢铁公司一样，JSW采用传统工艺制备钢材，包括焦炭作为炼铁的氧化剂，因此粗钢的排放强度可达2.36。 CO2/吨。虽然JSW知道低碳转型的重要性，但除了转型成本之外，JSW还必须面对印度的一些独特限制，如缺乏优质铁矿砂、天然气储量不足、废钢存量少、基础设施传输条件差等，因此必须进行适当的规划。

正是如此，JSW制定了短期、中期和长期的减碳目标，规划了每个发展目标的时间和路径，并在运营支出和资本支出之间进行了科学安排。具体来说，从现在到2030年，第一阶段的脱碳路径是选择商业上可行的解决方案。为了减少当前碳足迹的30%，包括通过可再生资源的应用、工艺效率的提高和废钢利用率的提高来减少碳排放。二是从2030年开始，脱碳路径主要采用绿氢、碳收集等高资本支出技术，但是由于相关试点时间较长，所以JSW目前已经开始修建工厂并重新安装系统。由于颠覆性新技术的出现及其对JSW脱碳方式的影响，第三阶段在时间上没有限制。

促进政策转型

政府应当通过提供指导、建立标准、制定激励约束机制等方式，颁布促进钢铁行业低碳转型的政策，帮助缓解钢材脱碳的难点。相关政策很多，有的加强了对绿色钢铁的需求，有的促进了废钢的收集和再利用，有的加快了高炉设备的淘汰，有的有助于提高能效，有的促进了绿色技术的发展，有的抵免了绿色钢铁的税收，结果要根据情况来判断。

首先，由于未来废钢量将在短时间内大幅增加，建议政府出台限制厂家继续安装高炉设备的政策，并提供鼓励公司建设电弧炉炼钢厂进行替代的措施。与此同时，建议政府出台政策，鼓励制造商加快旧高炉设备的淘汰，并采取措施鼓励公司建造氢基，直接还原铁厂。

其次，为了抵消厂商投资建设新设施的部分费用，填补碳中和技术不及商业化前的成本问题，提高绿色钢铁的竞争力，建议政府出台绿色钢铁税收减免政策。适当的税收减免方案可以根据当地情况来判断，但可以参考日本政府推出的绿色转型方案，选择前高后低的阶梯式税收扣除率，在资本投资金额、抵税上限、员工工资调整等方面设置筛选标准。

三是建议政府为主要钢铁产品制定碳排放标准，为了释放信号，鼓励钢铁企业突破现有技术，加快低碳转型，定义每个单位产品的碳排放阈值。

四是建议政府出台绿色钢铁采购政策，增加市场需求，为钢铁转型创造有益环境。这里，为了鼓励钢铁企业转型，政府建立了绿色钢铁的采购目标，制定了产品标准和标签。

为了影响钢铁企业的长期转型，建议政府加快可再生资源的大规模发展。研究发现，国内氢氧化剂的应用取决于绿色电力的发展。当可再生资源价格降至当前电价的1/3时，绿色氢气具有成本竞争力。因此，政府可以通过价格补贴来降低绿色氢气的制备成本，也可以通过更严格的碳排放上限和交易系统来提高企业的碳污染成本，从而加速钢铁行业的绿色转型。

六是为了降低企业风险，促进新技术的商业化发展，建议政府为绿色钢铁技术的创新发展和规模化提供合适的赞助补贴。然而，到目前为止，经典案例主要出现在欧洲，比如瑞典的氢集成突破炼铁技术(“HYBRIT")，亚洲案例还有待开发。HYBRIT可以生产不含化石燃料的海绵铁，其绿色示范工厂分别获得欧盟创新基金和瑞典能源署1.43亿欧元和3亿美元的赞助，预计2035年投产后瑞典碳排放10%，芬兰碳排放7%。

值得注意的是，中国政策支持的窗口期将逐步缩小。2030年，中国78%的高炉设备将达到使用寿命。如果钢铁行业建造新的高炉设备，将导致碳锁定。因此，政府应尽快采取行动，采取向低碳经济倾斜的政策，为钢铁行业提供充足的转型动力，带动其向绿色转型。

金融赋能转型3.转型

从制定转型金融目录、研发转型金融工具、混合融资应用等方面来看，金融赋能钢铁绿色低碳转型在各个方面都有一定的难度，但其安全推进必然有助于煽动转型资金。

钢铁转型金融目录可以帮助投资者识别符合转型标准的钢铁冶炼技术，引入合适的资金目标，帮助钢铁企业解决转型资金问题。我国钢铁转型金融的“国家标准”仍在拟定中，但是河北和上海两省市已经推出了“地标”，可以引导投资者。对融资转型公司提出了许多要求，包括设定减碳目标、规划转型计划、资金安排、数据披露等。推荐主管部门严格监督，确保转型公司落实要求，从而促使转型资金真正发挥作用。

转型金融工具是将资金引入转型公司的重要媒介。目前，许多组织都在积极开发。但除了丰富工具数量外，还必须确保工具应用于合适的融资主体，以免出现资金错配的问题。特别是，企业转型的最终目的是实现碳中和目标，因此适当性主要集中在融资主体的转型计划是否可以与碳中和目标相连。为了选择融资企业，转型金融工具必须制定一套“碳中和目标对接度评估”标准，从而将资金引入合适的目标。幸运的是，这项工作越来越受到重视。气候债券倡议组织等国际机构已经开始对转型金融工具进行“碳中和目标对接度评估”，挂钩债券的可持续发展就是其中之一。这种评估应该能够在钢铁企业中选择真正合适的融资目标。

混合融资是通过降低市场风险、增强信用、提高项目可行性等方式，通过慈善资本、公共资本或国际开发资本形成催化资本，煽动私人资本参与，扩大整体资本规模。需要混合融资推广的领域，通常具有发展时间短、场地风险高、商业模式盈利能力不明等特点，导致追求市场回报的私人资本望而却步。对症治疗，混合融资的设计目标是降低风险，提高项目可行性，协助项目启动，从而加强私人资本参与意愿。

混合融资方式特别适合钢铁企业的低碳转型场景，世界上也有一些案例。上述瑞典H2GS公司和印度JSW钢铁被列为其中之一。为了煽动私人资本参与，H2GS的绿氢制钢项目已经完成了部分融资，通过担保和捐赠来降低项目风险。通过混合融资方式，该项目总共募集了65亿欧元的股权和债权资本，预计每年可以避免416万吨碳排放。对印度JSW钢铁而言，它增加了“资助钢脱碳”（Financing Steel Decarbonization，FSD）倡议，成为其下一个脱碳计划的主体。这一倡议的混合融资方式得到了国际社会的高度认可，原因与其脱险机制的多样化有关，包括非财务技术支持、知名度监管、市场整合支持等。除了财务优惠资本和捐赠。据估计，该倡议有望以10亿美元动员34亿美元的社会投资，达到3.4倍的撬动比例，并避免碳排放高达2.5亿吨。

总之，钢铁低碳转型在中国走向“双碳”目标的过程中尤为重要。转型项目庞大，道路艰难。然而，在明确的方向下，中国钢铁企业将能够通过企业规划、政策推进和资金赋能来实现可持续发展。这不仅将为中国实现“双碳”目标提供有力支撑，也将为全球气候治理提供“中国智慧”。

(邱慈观是美国宾夕法尼亚大学沃顿商学院金融博士，现任上海交通大学上海高级金融学院教授、可持续金融发展专项资金学术主任，李小千是专项资金研究员)

内容来源｜财新栏目

图片来源｜Pexels

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