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氫冶金是實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵途徑之一。在規(guī)模上，氫冶金對于鋼鐵行業(yè)的減排潛力有多大？在發(fā)展路徑上，氫冶金的路線圖又應(yīng)該是什么樣的？近期，中國電動汽車百人會氫能委員會主任張真在《碳中和目標(biāo)下氫冶金減碳經(jīng)濟性研究》中對此做出了預(yù)測分析。
1、到2030年考慮碳稅成本后，綠氫有望具備與傳統(tǒng)焦炭煉鐵方式相當(dāng)?shù)某杀緝?yōu)勢。
影響氫冶金成本的可變因素主要由氫氣成本及碳稅成本構(gòu)成。當(dāng)與其他冶金方式對比具有成本競爭力時，氫冶金才具有大規(guī)模推廣的先決條件。
氫氣使用成本是制約氫冶金發(fā)展最重要的因素。以氫氣直接還原鐵和長流程高爐煉鐵比較，只考慮氫氣和焦炭的成本，可得出氫冶金的競爭性成本優(yōu)勢。生產(chǎn)一噸鐵需焦炭340千克，生產(chǎn)一噸鐵需氫氣89千克（以日本鋼鐵協(xié)會估算）。生產(chǎn)一噸鐵所需焦炭成本為680元，二氧化碳排放量1.25噸。不考慮碳稅情況下，氫氣成本為7.65元/千克時，焦炭煉鐵和氫煉鐵成本才能相當(dāng)。
以焦?fàn)t煤氣提純后的氫氣成本15元/千克計算，生產(chǎn)一噸鐵成本就為1335元，相應(yīng)碳稅為524元/噸時，兩者成本才能持平。當(dāng)碳稅為200元/噸，氫氣成本需低于10.45元/千克時，氫冶金才更具有成本優(yōu)勢。預(yù)計到2030年，綜合考慮碳稅成本后，綠氫有望具備與傳統(tǒng)焦炭煉鐵方式相當(dāng)?shù)某杀緝?yōu)勢。
2、預(yù)計到2050年，鋼鐵行業(yè)用氫需求將達到980萬噸
綜合我國鋼鐵行業(yè)政策規(guī)劃及數(shù)據(jù)分析，預(yù)測到2050年，鋼鐵需求降低帶來的減碳量為35%，廢鋼利用率提升帶來的減碳量為23%，技術(shù)帶來的能耗提升減碳量為10%，我國還存在減排缺口32%，以現(xiàn)在18億噸的碳排放量計算，到2050年碳排放缺口為5.76億噸。碳排放缺口需要采用碳捕集吸收利用方式及氫冶金等手段達成。
根據(jù)氫冶金成本變化、技術(shù)成熟度及氫資源可用性等因素影響，估算到2050年，30%-35%的碳排放缺口即1.73億—2.02億噸二氧化碳減排任務(wù)由氫冶金完成。
經(jīng)計算，得到2050 年氫冶金鋼產(chǎn)量為0.96 億 —1.12億噸，占全國鋼鐵行業(yè)年生產(chǎn)總量的14%-16%，進一步計算得到2050年基于氫冶金的氫氣需求約為852萬-980萬噸。
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟數(shù)據(jù)，到2050年，國內(nèi)氫需求將約為9000萬噸，氫冶金將成為綠氫最大的應(yīng)用行業(yè)之一。
3、預(yù)計到2050年氫冶金產(chǎn)量將達到1.12億噸
隨著綠氫成本下降和碳排放成本上漲，基于綠氫的氫冶金成本競爭力將不斷提高。隨著碳稅價格的提高，氫冶金成本對氫的價格包容度越高。
基于我國碳交易的發(fā)展及發(fā)達國家實踐，預(yù)計到2030年，碳稅在200-250元/噸。氫冶金在930-993元/噸具有成本優(yōu)勢，由此計算出，氫冶金在氫成本小于10.45-11.15元/千克時，成本優(yōu)勢顯現(xiàn)。
圖表1 氫冶金技術(shù)路線選擇與減碳路線圖
注：1.與現(xiàn)有高爐技術(shù)相比的減碳能力；2.對整個鋼鐵行業(yè)減碳貢獻，與2020年相比；3.僅考慮還原劑成本。
以2030年氫成本11.15元/千克、每電解生成1立方米氫氣需要4.5千瓦時電、電力成本占總成本的70%推算，電力成本為0.146元/千瓦時，綠氫直接還原鐵的成本競爭力開始突顯，氫冶金的應(yīng)用推廣價值隨之呈現(xiàn)。
來源：氫云鏈、新浪財經(jīng)、鋼鐵老板等
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