绿钢经济性研究（下）

四、绿钢溢价对最终产品成本的影响

尽管钢铁行业向绿色H2-DRI-EAF工艺转型面临诸多挑战，但与传统BF-BOF工艺相比存在的较高平准化成本（即绿色溢价）仍是钢铁企业和政策制定者需要应对的关键难题。值得关注的是，这种绿色溢价实际水平往往低于钢铁密集型企业通常宣称的幅度。准确估算绿色钢铁溢价将有助于终端用钢行业制定合理政策与决策，这些行业可通过绿色公共/私营采购承担部分溢价成本。下面将具体分析绿色钢铁溢价对汽车价格、建筑成本及造船费用的影响。

4.1 对汽车成本的影响

在占全球钢材需求12%的汽车业，若采用绿色H2-DRI-EAF钢材，其产生的额外成本（绿色溢价）对整车价格影响有限。以中国为例，当氢价达5美元/千克时，绿氢工艺钢材溢价约为225美元/吨。按乘用车平均用钢0.9吨计算，单车成本增加约203美元，仅占中国2.2万元平均车价的不到1%，完全不影响市场可承受性。未来若氢价降至1.4美元/千克，该溢价将基本消失。引入碳定价机制后，溢价水平还可进一步降低。其他研究对象国的分析也呈现相似结论，美国、欧盟、澳大利亚平均车价分别为4万、3万、3万美元

4.2 对建筑成本的影响

在占全球钢材需求52%的建筑业，采用绿氢工艺钢材的经济影响同样有限。在中国，5美元/千克氢价下钢材溢价225美元/吨，折合50平方米住宅单元（按中低层建筑每平方米用钢50千克计算）仅增加563美元成本，占总建造成本比例极小。随着氢价下降或碳定价实施，该溢价将显著缩减甚至归零。其他国家的建筑成本分析也支持该结论。

4.3 对造船成本的影响

全球三大造船强国——中国、韩国和日本的造船量合计占全球90%以上。在造船业采用绿色H2-DRI-EAF钢材将导致制造成本小幅上升。以全球最大钢铁生产国和造船国中国为例，当氢价达到5美元/千克时，钢材绿色溢价约为225美元/吨，而韩国在同等氢价条件下的溢价为263美元/吨。

本分析以全球年产量较大的散货船为研究对象。以一艘4万载重吨（DWT）的散货船为例，约需1.32万吨钢材。若中国采用5美元/千克氢价的H2-DRI-EAF工艺建造，单船成本将增加约300万美元，韩国则增加350万美元。考虑到4万DWT散货船平均造价超过3000万美元，中国和韩国的成本增幅分别低于10%和11.6%，这为两大造船强国之间的竞争增添了新的绿色维度。

相比汽车和建筑行业，造船业绿色溢价占总成本比例较高的原因在于钢材成本占船舶总成本的95%以上。预计未来氢价下降将消除这一溢价，使H2-DRI-EAF钢材成本与传统BF-BOF工艺持平。此外，碳定价机制的引入还将进一步降低成本差距，提升航运业采用绿色钢材的经济吸引力。其他研究对象国的分析也得出类似结论。

鉴于造船业钢材需求占全球比例较小，且无需引领绿色转型，待氢价大幅下降、绿色溢价显著降低后再考虑采用H2-DRI-EAF钢材更为适宜。

五、以绿氢逐步替代DRI工艺中的天然气

在DRI工艺中逐步引入绿氢替代天然气，是实现减排目标同时控制经济影响的战略选择。分析表明，在氢价4美元/千克时，初始用10%绿氢替代天然气仅会使LCOS较NG-DRI-EAF工艺微增。随着替代比例提升至25%、50%、75%直至100%，LCOS将呈阶梯式上升。

当氢价降至2美元/千克时，经济性将显著改善。除天然气价格较低的美国和澳大利亚外，在其他研究对象国采用100%绿氢的H2-DRI-EAF工艺，其成本虽略高于传统BF-BOF工艺，但已低于NG-DRI-EAF工艺。这表明在氢价2美元/千克时，绿氢作为还原剂的经济性已优于天然气。在此价格水平下，多数国家采用天然气的直接还原工艺成本将高于使用绿氢。

绿氢在H2-DRI-EAF工艺中的逐步应用，使钢厂能够在优化现有设施的同时向新工艺转型，并有效控制绿色转型的经济成本。通过初期采用较低比例的绿氢，企业可应对当前绿氢成本高企、氢能基础设施尚不完善、氢能政策体系有待健全等挑战。随着氢能生产成本下降和政策支持体系成型，H2-DRI-EAF钢厂可大幅提高绿氢使用比例，在降低碳排放强度的同时保持市场竞争力。需特别指出，在研究对象国中仅美国和澳大利亚为天然气净出口国，其他主要产钢国均面临天然气进口依赖，使其钢铁企业易受天然气价格波动、地缘政治及能源安全风险影响。

两大直接还原技术供应商Midrex和Tenova均已验证“氢兼容”DRI技术，可在近乎零改造成本下实现从天然气到100%绿氢的逐步过渡。与此同时，浦项钢铁计划于2030年商业化运营基于FINEX技术的HyREX工艺。然而，必须认识到天然气作为化石燃料，其开采、运输及使用全过程均会产生温室气体排放，特别是甲烷泄漏问题将严重影响其气候效益。对于依赖进口且具备可再生能源潜力的国家而言，建设天然气进口基础设施的经济合理性存疑——当绿氢平准化成本接近或低于NG-DRI-EAF时，直接采用100%绿氢工艺显然更具经济性。

未来数年（2030年前），在绿氢供应受限地区或可暂用天然气过渡，但新建NG-DRI-EAF工厂必须确保“氢兼容”设计，以便未来无缝切换至100%绿氢工艺。一旦绿色H2-DRI-EAF工艺成本与天然气路线持平，其将成为更明智的选择。这种转型路径既符合气候目标，又能帮助天然气进口国规避能源安全风险，最终实现钢铁行业深度脱碳与经济效益的双赢。

六、可再生能源、绿氢产能与电解槽需求

采用H2-DRI工艺生产每吨钢材需消耗约60千克氢气，年产百万吨规模的钢厂年需氢量达6万吨。以电解水制氢计算（假设电解效率70%，每千克氢耗电56千瓦时），该规模钢厂年电力需求约为3377吉瓦时。电解槽技术是绿氢生产的核心，目前主流质子交换膜（PEM）和碱性电解槽效率介于60%-80%之间。电解槽运行容量系数（实际运行时间与最大可能运行时间之比）对系统设计至关重要——该系数受可再生能源波动性影响显著：较高容量系数允许采用更小规模、更具经济性的电解系统，而较低系数则需扩大装置规模以补偿可再生能源间歇性。

以年产百万吨绿氢DRI钢厂为例，电解槽装机需求随容量系数变化显著：30%容量系数下需约1285兆瓦电解槽，若提升至80%则仅需482兆瓦，这凸显了可再生能源发电与电解槽产能协同优化的重要性。在50%容量系数条件下，百万吨级钢厂需配备771兆瓦电解槽。按当前电解槽单价1000美元/千瓦计算，总投资约7.71亿美元。但随着技术进步，预计2030年电解槽成本可能下降25%-50%（对应投资额降至5.78亿-3.86亿美元）。值得注意的是，中国制造的电解槽成本约为欧美产品的三分之一。需说明的是，本分析中用于计算平准化成本的氢价已包含电解槽资本支出。

针对可再生能源出力波动，钢铁企业可采用“超额制氢”策略：在发电高峰时段生产过剩绿氢并储存，在发电低谷时调用储备氢能，确保持续稳定生产。配套高压气罐等储氢方案，实现电解槽运行与可再生能源供应的动态匹配，是保障绿氢DRI工厂稳定运行的关键。

中国、日本、韩国、美国、欧盟、巴西和澳大利亚正通过财政激励、技术研发和基建配套等多元措施加速绿氢产业发展。这些战略不仅推动绿氢在传统领域的应用，更着力培育H2-DRI炼钢等新兴应用场景，通过系统性降本增效提升绿氢在各国的市场竞争力。

七、氢基直接还原铁项目的国际融资经验

H2-DRI技术的融资对钢铁行业低碳转型至关重要，其成功实施依赖于公私部门协同的创新融资模式。欧美政府通过巨额补贴与税收优惠降低新技术风险，私营部门则通过直接投资和低碳钢材长期供应合约提供稳定收益。以Stegra公司（原H2 Green Steel）为例，该项目通过股权融资筹集15亿欧元启动资金，后续获得超40亿欧元债权融资，并获欧盟创新基金2.5亿欧元补助，同时与沃尔沃、斯堪尼亚等车企及力拓铁矿签订战略协议，构建完整产销体系。

表1汇总了全球主要氢基直接还原项目的融资情况。瑞典HYBRIT项目获得政府31亿瑞典克朗（约2.82亿美元）资助，合作方LKAB、Vattenfall等企业承担75%研发投入。德国萨尔茨吉特集团SALCOS计划获联邦与下萨克森州约10亿欧元补贴，企业自筹等额资金建设新型氢基直接还原工厂。安赛乐米塔尔德国项目获欧盟“复苏与韧性基金”13亿欧元支持，计划在不来梅和艾森许滕施塔特建设氢基钢厂及三座电弧炉，实现年产380万吨绿钢。蒂森克虏伯同期宣布20亿欧元转型投资。美国能源部向密西西比和俄亥俄州两个氢基直接还原项目各提供5亿美元（共10亿美元）资助。韩国2023-2025年仅安排2040万美元预算支持氢基炼钢研发，浦项钢铁正联合政府与企业基于FINEX技术开发HyREX工艺，目标2030年实现商业化应用。

八、结论

本文采用平准化钢铁成本（LCOS）方法对七个主要国家的绿氢H2-DRI-EAF与传统BF-BOF炼钢工艺进行了深入财务对比分析。分析重点揭示了受氢价和碳定价机制显著影响的绿钢生产成本差异：虽然传统BF-BOF工艺当前具有更低的LCOS，但在政策支持、绿氢成本较低或实施碳定价机制的地区，绿色H2-DRI-EAF工艺已具备成本竞争力甚至更经济。

通过分析绿色钢材溢价对汽车、建筑和船舶等终端产品的影响发现：汽车行业采用绿色钢材的额外成本极低，对整车价格影响不足1%，表明绿色转型对制造商具有经济可行性且不会显著影响消费端价格；建筑领域绿色溢价占房屋总成本比例同样小于1%；虽然散货船建造中绿色溢价占比相对较高（约10%），但造船业仅占全球钢材需求的3%。这些溢价完全可通过有效政策干预和绿色钢铁生产技术进步来化解。这些重点用钢行业因其巨大的钢材消费量和推动绿色H2-DRI-EAF钢需求的潜力而成为规模化应用的关键领域。

在构建推动绿色钢材需求的有力论据时，除本分析所强调的汽车和建筑行业单位成品绿色溢价微乎其微这一关键点外，还需综合考虑以下因素：成本溢价向终端消费者传导的难易程度、买方直接采购钢材的可能性（建筑或能源等行业通常不具备），以及供应链的简洁性使买方能够有效影响供应商。此外，溢价支付期限也是影响H2-DRI炼钢投资决策的重要因素。

下文将针对政府、钢铁企业、汽车制造商、建筑公司和造船厂为应对H2-DRI-EAF钢初期溢价及促进技术推广可采取的关键行动提出建议。

8.1 政府层面

政府可通过实施一系列支持性财政激励政策来加速绿色氢基直接还原炼钢技术的推广应用，这些措施旨在降低绿氢生产成本并支持H2-DRI-EAF钢厂的投资建设。具体激励手段包括退税、拨款和补贴等，使钢铁制造商投资绿色氢基直接还原技术具备财务可行性。此外，为氢能生产所用的可再生能源提供激励政策可进一步降低绿氢运营成本，例如通过企业购电协议（PPA）机制为钢铁企业提供大规模制氢所需的稳定、经济且绿色的电力供应。政府还应为电解槽技术研发提供资金支持，从而持续降低氢能生产成本。适当的基础设施投资（如建设或补贴氢能管道）可进一步降低物流成本，提升绿色氢基直接还原工厂的运营可行性。这些组合措施将显著减少H2-DRI-EAF钢生产的成本溢价，使其成为更具吸引力的工业选择并促进更广泛的应用。

尽管政府财政支持和激励政策对绿色钢铁生产转型至关重要，但制定明确目标更有助于引导政府和企业政策聚焦于提高绿钢产量。设定自上而下的绿氢H2-DRI-EAF钢生产目标可确保钢铁行业实现运营脱碳，鉴于该领域迄今尚未取得实质性脱碳进展且被国际能源署（IEA）认定为“偏离”2050净零排放轨道，此举尤为必要。此类目标应将国家脱碳目标与钢铁行业相结合，确保政策导向绿色氢基直接还原技术。

在需求侧，政府可运用绿色公共采购政策作为支持早期采用H2-DRI-EAF钢的有力工具。凭借其强大的采购能力，政府可在公共建设项目、公务车队和海军采购中将绿色钢材列为首选材料，从而创造初始市场需求。这既为绿钢提供了市场，又帮助覆盖了初期成本溢价，降低了钢铁生产商的财务风险。此类公共采购政策将向更广泛的市场和行业发出强烈信号，激励对绿色氢基直接还原技术的进一步投资，并建立稳健的供应链体系。

8.2 钢铁企业

钢铁企业需推动从传统BF-BOF工艺向绿氢H2-DRI-EAF炼钢技术转型。为实现这一转变，钢铁生产商可与技术供应商及可再生能源企业建立合资或合作关系，确保绿色氢能的经济可靠供应。开展工业级试点项目有助于优化工艺流程并验证商业可行性。通过绿色债券、气候/可持续发展挂钩贷款或政府支持融资等金融策略，可为大规模转型提供必要资金。钢铁企业可逐步提高绿氢H2-DRI-EAF钢在产品结构中的占比，逐步淘汰高碳排的传统BF-BOF工艺，从而降低碳足迹并符合《巴黎协定》目标。

为保障H2-DRI-EAF钢的市场需求并应对初期绿色溢价带来的财务挑战，钢铁企业可与政府、汽车制造商、建筑公司和造船厂等关键利益相关方开展合作。通过与这些实体签订长期供应协议，钢铁企业可确保绿色钢材产品的稳定需求。此类合作可通过终端用户分担或抵消绿色溢价成本的合同协议进一步强化，相关机制可由这些行业的绿色采购政策推动实施。这正是Stegra公司在瑞典建设氢基直接还原工厂时采用的融资模式。

8.3 汽车企业

作为钢材重要用户的汽车企业，可通过采购政策及与钢铁制造商的合作，在推动向H2-DRI-EAF钢转型中发挥关键作用。汽车制造商将绿色钢材要求纳入供应链，可有效拉动需求并激励钢铁企业投资氢基直接还原生产技术。如前文所述，绿色钢材溢价对汽车最终成本的影响微乎其微（涨幅不足1%）。例如沃尔沃汽车和极星等承诺使用低碳钢材的企业，可利用其采购影响力协商包含采用氢基直接还原钢条款的协议。这些协议可约定共同承担或全额覆盖绿色钢材生产的溢价成本，从而减轻钢铁制造商的财务压力，加速行业向绿色氢基直接还原炼钢转型。

此外，汽车企业可通过向消费者宣传绿色钢材车辆的环境与气候效益，与客户建立更紧密合作，在体现更高制造成本的同时，以溢价定价满足市场对低碳产品日益增长的需求。汽车企业还可通过组建联盟和参与“SteelZero”等全球倡议，在建立市场预期和制定标准方面发挥关键作用。通过这些平台，汽车企业可与其他行业及利益相关方协作制定绿色钢材使用的共同标准与承诺，从而形成规模化聚合需求，通过规模效应进一步降低成本。此类合作努力可获得欧盟碳边境调节机制（CBAM）等公共政策支持，该机制通过对高排放进口钢材征收额外费用，激励低碳生产方式的应用。

8.4 建筑企业

建筑企业可与政府合作，通过影响绿色公共采购政策的制定与实施，推动强制或优先使用绿色钢材，从而支持氢基直接还原炼钢发展。这些政策可包含税收优惠或优先竞标等财务机制，以减轻氢基直接还原钢绿色溢价带来的成本压力。对于私营项目，建筑公司可利用客户环保意识日益增长带来的绿钢需求，通过实施绿色私营采购计划，将绿钢使用作为项目卖点进行营销，以支持更高的市场溢价，并提升项目对环保型客户的整体吸引力。

此外，大型建筑企业可通过整合采购力量，与钢铁生产商建立合作伙伴关系并签订长期合同，来倡导和采用绿钢，从而巩固市场地位。这既能确保绿钢的稳定需求，也为钢铁制造商投资和扩大氢基直接还原产能提供经济保障。

8.5 造船企业

为应对造船业采用H2-DRI-EAF钢的初期溢价，造船企业和马士基等航运公司可有效利用公共和私营采购计划。政府部门可通过在政府资助的海军舰船和服务船舶采购中优先或强制使用绿钢的公共采购政策发挥关键作用。此类政策可通过承担部分绿色溢价来减轻成本压力，使造船企业向H2-DRI-EAF钢转型具备财务可行性。在私营领域，领先航运公司可实施要求新建船舶和旧船改造使用低碳钢的绿色私营采购政策。通过表明对绿钢的强劲市场需求，这些企业可激励钢铁生产商扩大绿钢生产规模，从而逐步降低绿色溢价。

此外，航运公司可加强与钢铁制造商的合作，构建完善的H2-DRI-EAF钢供应链。通过签订长期购买协议或建立合资企业，他们可确保绿钢的稳定需求，为钢铁制造商投资扩建绿钢生产设施提供信心。

《世界金属导报》2025年第29期 A06、A07