欧盟钢铁企业需要绿色转型，以实现气候中和，减少对煤炭的依赖，同时确保未来的增长。与几乎不影响气候的“绿色钢铁”相关的新机遇为未来提供了一条充满希望的道路。
由于欧盟二氧化碳当量成本的上升和经济脱碳相关政策的变化，“绿色钢铁”的需求将快速增长，而传统“灰色钢铁”的需求将大幅下降。虽然目前钢铁企业产生的二氧化碳成本转嫁给了钢铁消费者，但在未来几年随着二氧化碳当量成本的上升以及“绿色钢铁”的出现，这种情况就不太可能发生了。
为了生产“绿色钢铁”，使用绿色氢气直接还原技术是欧盟钢铁行业青睐的解决方案。
欧盟钢铁行业确实正在转型，2030年“绿色钢铁”产能预计将达到欧盟钢铁市场的20％左右，几乎所有欧盟主要钢铁企业都已计划参与进来。这对“灰色钢铁”企业的生存构成了威胁。在未来几年，也就是到2030年，预计“灰色钢铁”的二氧化碳当量成本将大幅增加，而钢铁企业无法将这些成本充分转嫁给客户以保持盈利。在其他条件相同的情况下，即使价格高出很多，大多数主要客户都会选择“绿色钢铁”而非“灰色钢铁”。
全球钢铁生产分为所谓的初级路线和二级路线。初级路线是通过高炉（BF）对铁矿石进行转化，二级路线则是通过电弧炉（EAF）对废钢进行回收、熔炼和加工处理。为了减少二氧化碳当量的排放，将全球产能的较大份额转移到能源密集度较低的二级生产路线，不失为一种解决方案。然而，由于欧盟二级生产路线所需的优质废钢铁原料供应有限，所以二级生产受到了制约，因此，要在2050年前实现净零方案，初级生产路线的脱碳仍是关键。尽管欧盟约85％的钢材被回收利用，但其质量的局限性意味着二次生产的大部分钢材被用于对钢材质量要求较低的钢材应用领域。要想将目前约50％的废钢用作炼钢原料，就需要在回收钢材的处理和分类方面进行大量投资。
目前初级钢铁生产路线是通过传统的高炉利用优质焦炭作为还原剂将铁矿石转化为铁水。生产出的铁水通过氧气顶吹转炉（BOF）清除材料中的杂质，形成液态钢，用于下游的铸造、轧制和精整。约80％的二氧化碳当量产生在高炉阶段，通过“碳捕集、封存和利用（CCSU）”技术可以减少这些二氧化碳当量，或者是转换到以氢气为基础的直接还原铁（DRI）路线，利用绿色氢气而不是焦炭作为主要能源，来真正减少这些二氧化碳当量。由于二氧化碳当量的潜在封存或转化为低碳化学品需要大量的能源供应，二氧化碳当量的捕获率是有限的（约50％-80％），而且只能防止排放污染大气，而不能消除排放。因此，“碳捕集、封存和利用（CCSU）”必须与其他主要可用技术进行严格比较，尽管一些钢铁企业已经在建立项目来探索“碳捕集、封存和利用”技术的可行性。
鉴于这些脱碳的选项很有限，几乎所有欧盟钢铁企业最近都宣布了工厂逐步转型战略，例如用直接还原铁（DRI）的产能置换其现有“高炉-氧气顶吹转炉（BF-BOF）”的部分资产。在“氢气-直接还原铁-电弧炉（H2-DRIEAF）”路线中，利用电解产生的绿色氢气可将铁矿石还原成直接还原铁球团（约58kg/tDRI）。然后，球团被送入电弧炉生产粗钢，以供下游进一步加工。与“灰色钢铁”相比，这种方法可减少约95％-100％的二氧化碳当量，生产的产品质量和产量与“灰色钢铁”相当，并且比“高炉-氧气顶吹转炉”路线更能降低对化石燃料市场的依赖。
另一种方法是使用“氢气-直接还原铁-浸入式电弧炉-氧气顶吹转炉（H2-DRI-SAF-BOF）”路线，即直接还原铁（DRI）球团先在浸入式电弧炉（SAF）中熔化，然后再被送入氧气顶吹转炉。这种替代方法使钢铁企业能够利用其现有的氧气顶吹转炉炼钢设备获利，并且对直接还原铁工艺中的铁矿石原料质量不那么敏感。即使在直接还原铁工艺中最初使用天然气而不是供应量不足的绿色氢气，排放量也可减少约70％。
钢铁企业实现这一系列解决方案的推动手段是业务运营模式、金融驱动因素和“绿色钢铁”定价。
业务运营模式：由于“氢气-直接还原铁-电弧炉/浸入式电弧炉（H2-DRI-EAF/SAF）”路线需要新的生产设施和稳定的绿色氢气供应，因此关键业务运营模式的决策涉及到以下几个方面：
①伙伴关系：钢铁企业要实现“氢气-直接还原铁-电弧炉/浸入式电弧炉”转型，首先要决定是单独生产“绿色钢铁”，还是与工业企业、矿业公司或能源生产商等合作伙伴共同生产。
②价值链整合：第二个决定因素是在价值链整合的哪个层面实现生产。原则上，所需的直接还原铁可以从外部采购，并以压块的形式，即热压块铁（HBI）的形式供货，这样设计可以使长途运输更加安全，并便于搬运和储存。然而，由于全球第一家以氢气为基础的热压块铁（HBI）工厂（即外部商业化的产能）2025年以后才能计划建成，大多数欧盟钢铁企业计划自行生产直接还原铁，同时利用向电弧炉或浸入式电弧炉（SAF）装置“热送”直接还原铁来提高能源和工艺效率。
③工厂配置和产能：根据生产商和客户对“绿色钢铁”的需求、下游加工能力、高品位铁矿石的获取以及绿色氢气的供应情况，以目前市场平均规模（约200-500万吨/年）仔细评估直接还原铁工厂的设计规模。
④地点和绿色氢气采购：第四个决策是在哪里建立直接还原铁（DRI）工厂以及如何采购所需的绿色氢气。
金融驱动因素：需要对新的生产设施和绿色氢气的支出进行管理，并充分利用公共支持。
①资本支出和运营成本：建造新的基于直接还原铁的资产将需要大量的资本支出和运营成本，粗钢的吨钢总成本估计约为190欧元：建设一个普通的直接还原铁工厂的特定资本支出约为40欧元/吨/年，与BF-BOF生产相比，增加的运营成本约为150欧元/吨/年。
②绿色氢气：到2030年，绿色氢气预计将占欧盟平均直接还原铁工厂“绿色钢铁”生产总运营成本的40％-50％。
③公共支持：虽然二氧化碳当量成本是导致“灰色钢铁”无利可图的关键因素，但除了国家措施外，欧盟贸易和行业政策以及公共资金对“绿色钢铁”的公共支持也很可观。
“绿色钢铁”定价：与“灰色钢铁”相比，由于“绿色钢铁”带有额外的生产成本，并提出了新的价值主张，因此建议采用基于价值的定价方法，而不是传统的基于成本的定价方法。“绿色钢铁”的溢价必须足以涵盖较高的生产成本，同时还要充分利用客户的“绿色附加值”、以及“灰色钢铁”二氧化碳当量的成本转嫁，包括通过欧盟碳边境调整机制（CBAM）实施行业保护的潜在缺陷。
欧盟钢铁行业正面临着巨大的危机。“灰色钢铁”将不再是一种盈利的业务模式。与此相反，“绿色钢铁”将带来诸多益处，甚至超出了减少二氧化碳当量排放的收益。无论是对“绿地”钢铁企业还是“棕地”钢铁企业，基于氢气的直接还原技术路线都已准备就绪。通过定制业务运营模式、了解并降低金融风险、并抓住机遇（包括公共支持和实现巨大的绿色溢价潜力），欧盟“绿色钢铁”可以成为真正可持续发展的业务模式。
（内容来源于世界金属导报）
