钢铁行业碳中和深度研究报告：未来十年投资上万亿，关注低碳技术提供者-华宝证券.pdf-solarbe文库

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敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 1/31 [table_page] 产业研究专题报告分析师杨宇执业证书编号 S0890515060001 电话 021-20321299 邮箱 yangyucnhbstock.com 研究助理张锦电话 021-20321304 邮箱 zhangjincnhbstock.com 研究助理缪海超电话 021-20321391 邮箱 miaohaichaocnhbstock.com 销售服务电话 021-20515355 [table_product] [table_main] 华宝财经评论类模板 ◎ 投资要点  钢铁行业十四五期间面临提前达峰的压力，目前部分特大型央企陆续发布碳达峰、碳中和推进计划， 2025 年之前实现碳达峰， 2030 年左右降碳 30 成为重要的时间节点。  在目前工艺技术中，电炉炼钢、球团制造、 DRI、能效提升等成熟度高、实用性强的低碳冶金技术具备降碳潜力。  十四五粗钢产量进入平台区，同时伴随部分成熟度高、实用性强的低碳冶金技术运用，将更好地促进行业从总量上实现碳达峰。在达峰的基础上，行业进一步推广电炉炼钢、增加球团比、 DRI 等成熟度高的实用性低碳冶金技术，带动钢铁制造流程工艺的优化，同时各工序能效提升，减少化石燃料消耗，降低碳排放强度，能够较好低实现减碳 30的目标。最终实现深度减碳、实现碳中和还需要全氢冶金、 CCUS/CCS 等技术实现突破。  从技术成熟度和减碳幅度来看，高效电炉炼钢、球团制造、直接还原铁竖炉、富氢冶炼、钢厂能效提升是未来十年实现深度减碳的重要举措，带来的投资规模将达到近万亿元级别。  投资建议关注钢铁行业低碳技术提供者 --具备服务钢厂低碳技术投资建设的相关企业。详细名单请见报告。  风险提示国内钢铁需求下降幅度大于预期，钢企盈利下滑，行业碳排放在供给下降的带动下，自然减少；钢企对实用性低碳技术投资大幅缩减。相关研究报告 [table_subject] 撰写日期 2021 年 06 月 15 日证券研究报告 --产业研究专题报告未来十年投资上万亿，关注低碳技术提供者钢铁行业碳中和深度研究报告股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 2/31 [table_page] 产业研究专题报告内容目录 1. 钢铁工业碳排放现状 4 2. 化石燃料燃烧是钢铁行业的主要碳排放来源 5 3. 推进碳达峰、碳中和，钢铁行业减碳路径分析 . 9 3.1. 十四五粗钢产量进入平台区，将更好地促进行业从总量上实现碳达峰 10 3.2. 成熟度高、实用性技术的进一步推广有助于从吨钢碳排放强度上实现减碳 30目标 . 11 3.3. 行业深度减碳、实现碳中和还需要氢冶金、 CCUS/CCS 等技术实现突破 . 18 3.4. 结论成熟度高、实用性强的低碳冶金技术将在未来十年迎来大规模推广 . 23 4. 未来十年钢铁行业需要增加万亿规模级别的低碳工艺技术投资 . 24 5. 投资建议 30 6. 风险提示 30 图表目录图 1粗钢产量及同比 4 图 2铁水产量及同比 4 图 3能源消费总量黑色金属冶炼及压延加工业 5 图 4能源消耗、粗钢产量、铁水同比 5 图 5黑色金属冶炼压延加工业碳排放量及占比 5 图 6粗钢产量、碳排放量同比 . 5 图 7钢铁生产企业温室气体排放及核算边界 . 6 图 8钢铁行业碳排放分类占比 . 7 图 9煤炭消费量黑色金属冶炼及压延加工业 7 图 10焦炭消费量黑色金属冶炼及压延加工业 7 图 11原油、汽油消费量黑色金属冶炼及压延加工业 . 7 图 12天然气消费量及占比黑色金属冶炼及压延加工业 . 8 图 13钢铁行业燃料燃烧产生的碳排放占比 . 8 图 14高炉生铁与粗钢比值 8 图 15黑色金属冶炼及压延加工业电力消费量及占比 8 图 16重点钢企吨钢耗电量 8 图 17重点钢铁企业耗电占总能耗比重 8 图 18国内发电结构 . 9 图 19粗钢表观消费量及同比 . 10 图 20粗钢产量及同比 10 图 21亿元 GDP 耗钢量 . 11 图 22粗钢产量、碳排放总量同比 . 11 图 23电炉钢占比 . 12 图 24长 /短流程能耗、电耗对比 12 图 25安赛乐米塔尔高炉流程和电炉流程吨钢碳排放 12 图 26不同钢铁流程吨钢碳排放 . 12 图 27钢铁积蓄量 . 13 图 28废钢产生量 . 13 图 29高炉入炉品味与焦比 14 股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 3/31 [table_page] 产业研究专题报告图 30烧结和球团工序能耗 14 图 31全球直接还原铁产量及粗钢料耗比重 . 15 图 32全球不同工艺模式直接还原铁产量占比 . 15 图 33中国和美国工业天然气价格对比 16 图 34 2020 年重点钢企炼铁供需能耗 17 图 35 2020 年重点钢企焦化供需能耗 17 图 36电力装机容量占比 18 图 37总发电量占比 . 18 图 38全氢冶炼 DRI-电炉钢厂 20 图 39日本制铁 CCUS 工艺 . 21 图 40钢铁行业减碳工艺和技术可行性分布图 . 23 图 41废钢价格和铁水成本对比 . 25 图 42安米集团铁素原料结构 . 27 图 43重点钢企资产负债率 30 图 44重点钢企利润折旧情况 . 30 表 1碳排放源识别表 6 表 2不同化石燃料二氧化碳碳排放系数 9 表 3部分特大型钢企碳达峰、碳中和时间节点 10 表 4国内涉及粗钢产能压减政策 . 11 表 5欧美部分钢厂球团应用情况 . 14 表 6烧结和球团工艺污染物、温室气体排放对比 14 表 7不同直接还原铁炉能耗情况 . 15 表 8气基直接还原铁竖炉 CO2 排放情况 16 表 9 NUCOR 公司高炉和 DRI 生产成本对比 . 16 表 10全球部分钢企氢冶金项目情况 20 表 11海外钢企 CCUS/CCS 项目情况 . 21 表 12不同工艺优化对吨钢碳排放减少幅度测算 23 表 13成熟度高、实用性技术投资涵盖范围 . 24 表 14中国电炉产能 . 25 表 15电炉钢、转炉钢和废钢消耗平衡表 25 表 16部分电炉炼钢项目投资情况 . 25 表 17竖炉、链箅机回转窑球团、带式焙烧机对比 . 26 表 18高炉填加不同球团比例下的碳排放、成本对比 26 表 19 2025 年、 2030 年球团需求推算表 . 27 表 20部分带式焙烧项目投资情况 . 27 表 21海外气基直接还原铁竖炉投资情况 28 表 22中国氢冶炼项目直接还原铁竖炉情况 . 28 表 23 2030 年 DRI 需求和投资规模测算 28 表 24包钢股份 CCPP 项目投资情况 . 29 表 25成熟度高、实用性技术投资规模测算 . 29 表 26服务钢厂低碳技术投资建设的相关企业 . 30 股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 4/31 [table_page] 产业研究专题报告钢铁行业十四五期间面临提前达峰的压力，目前部分特大型央企陆续发布碳达峰、碳中和推进计划， 2025 年之前实现碳达峰， 2030 年左右降碳 30成为重要的时间节点。在目前工艺技术中，电炉炼钢、球团制造、 DRI、能效提升等成熟度高、实用性强的低碳冶金技术具备降碳潜力。十四五期间粗钢产量进入平台区，同时伴随部分成熟度高、实用性强的低碳冶金技术运用，将更好地促进行业从总量上实现碳达峰。在达峰的基础上，行业进一步推广电炉炼钢、增加球团比、 DRI 等成熟度高的实用性低碳冶金技术，带动钢铁制造流程工艺的优化，同时各工序能效提升，减少化石燃料消耗，降低碳排放强度，能够较好地实现减碳 30的目标。最终实现深度减碳、碳中和还需要全氢冶金、 CCUS/CCS 等技术的突破。从技术成熟度和减碳幅度来看，高效电炉炼钢、球团制造、直接还原铁竖炉、富氢冶炼、钢厂能效提升是未来十年实现深度减碳的重要举措，带来的投资规模将达到近万亿元级别。投资建议关注具备服务钢厂低碳技术投资建设的相关企业。详细名单请见报告。 1. 钢铁工业碳排放现状国内钢铁产量增速在 2015 年见底后持续回升。 2020 年国内粗钢产量 10.65 亿吨，同比 7； 2021 年 1-4 月，粗钢产量 3.75 亿吨，同比 15.8。 2020 年国内铁水产量 8.88 亿吨，同比 4.3； 2021 年 1-4 月，铁水产量 3.07 亿吨，同比 8.7。整体来看国内钢铁产量增速在 2015 年见底后，持续回升。 2015 年以后钢铁行业能源消耗强度有下降趋势。 2018 年，黑色金属冶炼及压延加工业能源消耗总量 62279 万吨标煤，占国内总量的比重为 13.2。 2015-2018 年黑色金属冶炼及压延加工业能源消耗总量增速分别是 -7.77、 -2.89、 -1.88、 2.21；从粗钢产量增速、铁水增速、能源消耗总量增速来看， 2015 年以后钢铁行业能耗增速低于粗钢和铁水增速，意味着钢铁行业能源消耗强度有下降趋势。 2015 年以后钢铁行业碳排放强度有下降趋势。 2017 年，黑色金属冶炼及压延加工业碳排放量达到 167702 万吨，占国民经济总体排放量的比重 17.96， 2020 年预计碳排放量占比约 15。行业碳排放量在 2014 年达到高点后持续下行； 2015 年 -2017 年，行业碳排放量同比分别是 -6.24、 -0.38、 -0.41。从粗钢产量和碳排放量同比增速对比来看，碳排放量增速整体低于粗钢产量增速，意味着钢铁行业碳排放强度有下降趋势。图 1 粗钢产量及同比图 2 铁水产量及同比资料来源 Wind，华宝证券研究创新部资料来源 Wind，华宝证券研究创新部股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 5/31 [table_page] 产业研究专题报告图 3 能源消费总量黑色金属冶炼及压延加工业图 4 能源消耗、粗钢产量、铁水同比资料来源 Wind，华宝证券研究创新部资料来源 Wind，华宝证券研究创新部图 5 黑色金属冶炼压延加工业碳排放量及占比图 6 粗钢产量、碳排放量同比资料来源 Wind，华宝证券研究创新部资料来源 Wind，华宝证券研究创新部 2. 化石燃料燃烧是钢铁行业的主要碳排放来源根据中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南，钢铁生产过程中的碳排放主要有四大类来源化石燃料燃烧排放、工业生产过程排放、净购入使用的电力、固碳产品隐含的碳排放。根据文旭林等在钢铁企业碳排放核算及减排研究对长流程钢厂碳排放研究燃料燃烧碳排放约占 94；净购入电力碳排放占约 6。在烧结、炼钢工序中，需消耗石灰石、白云石、电极、生铁、铁合金等含碳原料，以及生产熔剂过程的分解和氧化产生的 CO2 排放，约占总排放量的 6。生产过程中部分碳固化在企业生产外销的粗钢、粗苯和焦油中，相应部分的二氧化碳排放应予扣除，约占总排放量的 4。股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 6/31 [table_page] 产业研究专题报告图 7钢铁生产企业温室气体排放及核算边界资料来源中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行），华宝证券研究创新部表 1 碳排放源识别表碳排放分类排放源 /设施排放设施位置相应物料或能源种类化石燃料燃烧排放焦炉焦化厂洗精煤、高炉煤气、焦炉煤气烧结机、带式焙烧机、竖炉烧结厂、球团厂无烟煤、焦炭、焦炉煤气高炉、热风炉炼铁厂无烟煤、焦炭、烟煤、高炉煤气热电锅炉电厂自产焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气火车运输部汽油工业生产过程排放石灰窑炼钢厂白云石、石灰石转炉炼钢厂合金精炼炉炼钢厂电极电炉炼钢厂电极、合金净购入电力产生的排放所有用电设备、设施公司内电力固碳产品隐含的排放焦炉焦化厂粗苯、焦油、焦炉煤气转炉炼钢厂粗钢资料来源钢铁企业碳排放核算及减排研究，华宝证券研究创新部化石燃料燃烧排放中，焦炭占据较大比重。钢铁生产过程中净消耗的化石燃烧产生的 CO2 排放，包括焦炉、烧结机、高炉等炉窑燃烧的洗精煤、无烟煤、烟煤、焦炭的排放，以及厂内用于生产运输的火车、汽车用汽柴油产生的排放。由于钢铁生产过程的实质是将铁从矿石中还原的过程，同时需要大量能源。我国钢铁行业燃料燃烧排放具有以下特点  焦炭是钢铁行业直接消耗的第一大化石燃料。从统计局发布的数据来看， 2018 年国内消费焦炭量 37152 万吨，消耗煤炭 29308 万吨，消耗原油 0 万吨，消耗汽油 3 万吨，消耗天然气 110 亿立方米。  焦炭消费比高与国内高炉工艺占比高有密切关系。焦炭作为高炉炼铁的主原料，既股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 7/31 [table_page] 产业研究专题报告是燃料、又是还原剂，同时在高炉中还起到骨架、稳定炉料透气性。 2020 年国内高炉生铁产量 88752 万吨，高炉生铁与粗钢比为 0.833， 2019 年比值为 0.812，远高于同期的全球 0.684 的水平。较高的生铁占比导致国内钢铁行业对焦炭的消费依赖重。  化石燃料燃烧碳排放约 64.7来自于焦炭、 33.9来自煤炭。根据易碳家给出的不同燃料燃烧释放的 CO2 强度进行测算； 2018 年国内黑色金属冶炼及加工行业，燃料燃烧的碳排放有 64.7来自于焦炭燃烧，有 33.9来自于煤炭， 1.4来自于天然气。外购电力碳排放受电力供给结构决定；电力系统深度脱碳直接降低钢铁行业外购电力碳排量。  钢企外购电力占比低。从统计局发布的数据来看， 2018 年黑色金属冶炼加工业电力消费 6142 亿千瓦时，占行业总能耗比重 12.12。从趋势来看， 1995 年以来行业电力消费比重持续上升，由 6上升到 12.12。从重点钢企的数据来看， 2020 年吨钢耗电量 456.9 千瓦 /吨，相当于吨钢总能耗的 8.4。重点钢企的电力占总能耗的比重也在提升，由 7.5上升到 8.4。根据冶金规划院在中国钢铁工业节能低碳发展报告 2020 发布数据，国内钢企 2019 年自发电量比例为 53。测算钢企外购电力占总能耗的比重约 5-6。  碳排放来自电力供应端。 2020 年国内发电结构中，以煤炭、油气为主的火电发电占比 71，核电占比 5，水电占比 16，风、光伏、生物质发电占比 8。整体来看，上游电力供应端中化石能源占比超 70，这是外购电力碳排放的主要来源。  电力系统深度脱碳直接降低钢铁行业外购电力碳排量。未来随着风电、光伏等新能源装机容量的进一步提升， 2030 年国内实现一次能源中非化石占比 25，电力系统对化石能源消耗将进一步降低，电力系统的深度脱碳将直接带动钢铁行业外购电力碳排放量。图 8 钢铁行业碳排放分类占比图 9 煤炭消费量黑色金属冶炼及压延加工业资料来源钢铁企业碳排放核算及减排研究，华宝证券研究创新部资料来源 Wind，华宝证券研究创新部图 10 焦炭消费量黑色金属冶炼及压延加工业图 11 原油、汽油消费量黑色金属冶炼及压延加工业股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 8/31 [table_page] 产业研究专题报告资料来源 Wind，华宝证券研究创新部资料来源 Wind，华宝证券研究创新部图 12 天然气消费量及占比黑色金属冶炼及压延加工业图 13 钢铁行业燃料燃烧产生的碳排放占比资料来源 Wind，华宝证券研究创新部资料来源 Wind，华宝证券研究创新部图 14 高炉生铁与粗钢比值图 15 黑色金属冶炼及压延加工业电力消费量及占比资料来源 Wind，华宝证券研究创新部资料来源 Wind，华宝证券研究创新部图 16 重点钢企吨钢耗电量图 17 重点钢铁企业耗电占总能耗比重股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 9/31 [table_page] 产业研究专题报告资料来源中钢协，钢联终端，华宝证券研究创新部资料来源中钢协，钢联终端，华宝证券研究创新部图 18 国内发电结构资料来源 Wind，华宝证券研究创新部表 2 不同化石燃料二氧化碳碳排放系数单位热值含碳量（吨碳 /TJ）碳氧化率二氧化碳排放系数（ kgCO2/kg）原煤 26.37 0.94 1.9003 焦炭 29.5 0.93 2.8604 原油 20.1 0.98 3.0202 汽油 18.9 0.98 2.9251 油田天然气 15.3 0.99 2.1622（ kg/m3）资料来源易碳家，华宝证券研究创新部 3. 推进碳达峰、碳中和，钢铁行业减碳路径分析 2020 年年末工信部发布关于推动钢铁工业高质量发展的指导意见征求意见稿，明确提出到十四五末力争全行业实现碳达峰，能源消耗总量和强度均降低 5以上。钢铁行业面临十四五提前达峰的要求。 2021 年以来，中国宝武、河钢、鞍钢、包钢等特大型钢企陆续发布碳达峰、碳中和目标，其中碳达峰时间点基本控制在 2025 年之前，到 2030 年左右实现减碳 30， 2050 年实现碳股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 10/31 [table_page] 产业研究专题报告中和。表 3 部分特大型钢企碳达峰、碳中和时间节点国内部分钢企碳达峰、碳中和时间节点中国宝武 2023 年力争实现碳达峰， 2025 年具备减碳 30工艺技术能力， 2035 年力争减碳 30， 2050 年力争实现碳中和河钢集团 2022 年实现碳达， 2025 年碳排放量较峰值降 10以上， 2030 年碳排放量较峰值降 30％以上， 2050 年实现碳中和。鞍钢集团 2025 年前实现碳排放总量达峰； 2030 年实现深度降碳工艺大规模推广应用，力争 2035 年碳排放总量较峰值降低 30。包钢集团力争 2023 年实现碳达峰， 2030 年具备减碳 30的工艺技术能力，力争 2042年碳排放量较峰值降低 50，力争 2050 年实现碳中和。数据来源新闻整理收集，华宝证券 3.1. 十四五粗钢产量进入平台区，将更好地促进行业从总量上实现碳达峰十四五期间粗钢产量进入平台区。 2016 年以来粗钢表观消费量稳步增长， 2020 年粗钢表观消费量 102230 万吨，同比 9.55；在强劲内需的拉动下，国内粗钢产量持续创新高， 2020 年粗钢产量 107500 万吨，同比 7。测算 2020 年 GDP 耗钢系数达到 1150 吨 /亿元。十四五中国经济进入内循环为主的发展格局，国内钢铁内需增长放缓，同时叠加政策驱动钢材出口回流，政策压实国内粗钢产能规模。整体来看，国内粗钢产量将进一步平台区。  十四五钢铁内需增长放缓。国民经济体系投资链条上的建筑、机械设备制造等产业对金属产品消耗系数明显高于消费链条相关的产业。 2016-2019 年，国内投资增速低于 GDP 和消费增速， GDP 实际耗钢系数进入平台区。 2020 年投资反弹，带动耗钢系数回升。十四五中国经济进入内循环为主的发展格局，消费驱动力加码，耗钢系数将再次回调，中国钢铁表观消费需求增长将放缓。  政策驱动钢材出口回流。自 2021 年 5 月 1 日起，国内取消大部分钢铁产品出口退税。共涉及 146 个商品代码产品，除部分高附加值产品维持 13的出口退税率，大部分常规性产品出口税率下调到 0。受此政策的影响，大部分产品的出口优势将大幅降低，进一步驱动钢材出口回流。  政策压实了国内粗钢产能规模。 2021 年 5 月国家发改委和工信部先后发布关于钢铁冶炼项目备案管理的意见、钢铁行业产能置换实施办法，明确了严格实施减量置换、冶炼项目规范化备案的要求，从政策上进一步压实了国内粗钢产能规模，使得未来粗钢产量缺乏大幅增长的基础。粗钢产量进入平台区，将更好推动行业从碳排放总量上实现达峰。 2015-2018 年，钢铁行业碳排放总量同比整体低于行业粗钢产量增速，整体反映了吨钢碳排放强度有下降趋势。十四五粗钢产量进入平台区、增长趋弱，同时伴随部分成熟度高、实用性强的低碳冶金技术运用，将更好地推动行业从碳排放总量上实现达峰。图 19 粗钢表观消费量及同比图 20 粗钢产量及同比股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 11/31 [table_page] 产业研究专题报告资料来源 Wind，华宝证券研究创新部资料来源 Wind，华宝证券研究创新部图 21 亿元 GDP 耗钢量图 22 粗钢产量、碳排放总量同比资料来源 Wind，华宝证券研究创新部资料来源 Wind，华宝证券研究创新部表 4国内涉及粗钢产能压减政策日期相关政策 5 月 8 日工业和信息化部发布钢铁行业产能置换实施办法。修订后的实施办法明确大气污染防治重点区域严禁增加钢铁产能总量，明确”动设备、须置换“。未完成钢铁产能总量控制目标的省（区、市），不得接受其他地区出让的钢铁产能。长江经济带地区禁止在合规园区外新建、扩建钢铁冶炼项目。大气污染防治重点区域置换比例不低于 1.51，其他地区置换比例不低于 1.251。 5 月 6 日国家发展改革委发布了关于钢铁冶炼项目备案管理的意见（发改产业〔 2021〕 594 号，并于今年 6 月 1 日正式执行。意见聚焦问题导向，突出实效性、可操作性，阐明了严格备案管理和规范建设冶炼项目的明确要求。资料来源新闻收集整理，华宝证券研究创新部 3.2. 成熟度高、实用性技术的进一步推广有助于从吨钢碳排放强度上实现减碳 30目标在碳达峰的基础上，我们认为电炉炼钢、增加球团比、 DRI 等成熟度高、实用性技术的股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 12/31 [table_page] 产业研究专题报告进一步推广，带动钢铁制造流程工艺的优化，同时各工序能效提升，减少化石燃料消耗，降低吨钢碳排放强度，能够较好低实现减碳 30的目标。 1）相比传统长流程，纯废钢的电炉短流程和 DRI 电炉流程均有大幅降碳空间相比高炉 -转炉的长流程，电炉为主的工艺流程在能耗、碳排放上具有较大优势。随着国内经济进入内循环周期，废钢资源加速释放为发展电炉钢提供了成本支撑。假设 2030 年前后国内粗钢产量相比 2025 年小幅下滑，维系在 10 亿吨左右。除去转炉消纳部分废钢外，电炉钢也将会有较大提升。低碳排放强度的工艺占比提升，将有效降低钢铁行业整体碳排放量；同时伴随着电力能源的清洁化，通过供给端导入新能源，能够进一步降低碳排放。  目前国内电炉钢厂产量占比偏低。 2019 年国内电炉钢产量占比 10.4，长流程转炉钢占比 89.6。欧盟 28 国电炉钢占比 41.3，美国占比 69.7，日本占比 24.5，世界平均水平 27.9。整体来看，国内电炉钢厂产量占比偏低。  电炉短流程工艺能耗强度低。根据世界钢铁协会的研究，电炉短流程总能耗为 2104Kwh/吨钢，高炉长流程总能耗为 5122Kwh/吨钢；电炉短流程电耗为 1561Kwh/ 吨钢，高炉长流程电耗为 972Kwh/吨钢；整体来看电炉短流程工艺在能耗强度低。  气基 DRI-电炉工艺和纯废钢短流程工艺，碳排放强度均大幅低于长流程工艺。从世界钢协发布的研究数据来看，长流工艺吨钢碳排放 2.2 吨，气基 DRI-电炉流程的碳排放为 1.4 吨，纯废钢电炉短流程工艺碳排放在 0.3 吨左右。从安米集团发布的数据来看，该公司电炉流程的吨钢排放为 0.6 吨 CO2/吨钢，只有同期高炉长流程的 26；尽管该公司有部分电炉与 DRI 工艺衔接，但碳排放仍大幅低于长流程工艺。整体来看，无论气基 DRI-电炉流程，还是纯废钢短流程电炉工艺，碳排放强度均大幅低于长流程工艺，电炉工艺降碳幅度在 36-84之间。  国内经济进入内循环周期，废钢资源持续释放为发展短流程电炉钢提供了成本支撑。根据废钢协会测算， 2020 年国内废钢产量 2.6 亿吨。近二十年中国经济快速发展在城市建设和耐用品消费上积蓄了大量钢铁资源，在进入内循环为主的周期下，汽车、家电等耐用消费加块更新换代，废钢资源加速释放。根据测算 2030 年我国钢铁积蓄量将达到 135 亿吨，采用钢铁积蓄量折算法，测算 2030 年社会废钢产生量将达到 3.5 亿吨，废钢资源持续释放为发展短流程电炉钢提供了成本支撑。图 23 电炉钢占比图 24 长 /短流程能耗、电耗对比资料来源世界钢协， Wind，华宝证券研究创新部资料来源世界钢协，华宝证券研究创新部图 25 安赛乐米塔尔高炉流程和电炉流程吨钢碳排放图 26 不同钢铁流程吨钢碳排放股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 13/31 [table_page] 产业研究专题报告资料来源安米集团年度报告，华宝证券研究创新部资料来源世界钢协，华宝证券研究创新部图 27 钢铁积蓄量图 28 废钢产生量资料来源中国工程院，华宝证券研究创新部资料来源中国工程院，华宝证券研究创新部 2）相比传统烧结，球团制造工序碳排放低、同时能间接带动高炉降碳相比目前的国内主流矿物加工工艺 --烧结，球团在制造环节上具有工序能耗低、污染物排放少、节能减排效果好等优势，同时在高炉冶炼上增加球团比能够实现渣比低、煤气利用率高、燃料比低、综合经济效益好等优点，推动高炉冶炼绿色指标改善。球团工艺各项污染物都处于较低水平，明显优于烧结工艺，当造块工艺开始考虑整个钢铁生产链时，清楚的说明采用球团矿代替烧结矿作为高炉主要原料能带来巨大的碳减排效应。  我国球团比整体大幅低于欧美国家水平，存在较大提升空间。根据世界金属导报统计， 2020 年国内球团矿总产能约 2.6 亿吨，按照 2020 年铁水 8.875 亿吨，测算球团占入炉炉料的比重为 18。从欧美国家安米、塔塔、 SSAB 等钢厂的入炉球团比数据来看，我国球团比整体大幅低于欧美国家水平，存在较大提升空间。  相比烧结，球团自身工序能耗低，温室气体和污染物排放少，节能减排效果好。从 2020 年重点钢企的工序能耗结构来看，烧结 48.08 千克标煤 /吨，球团 24.35 千克标煤 /吨。根据北京京诚杨晓东等在球团替代烧结铁前节能低碳污染减排的重要途径报告中的研究，球团工序 CO2 排放 75kg/吨，烧结工序 CO2 排放 142kg/ 吨，球团工序能耗和碳排放为烧结矿的 50左右。同时球团在粉尘、 NOX、 SO2 环境污染物排放上也具有较大优势。整体来看，球团替代烧结减碳约 67kg/吨，给长流程带来的降碳幅度达到 3.2。  提升球团比，优化钢铁制造的原料结构，能够进一步降低高炉能耗，减少碳排放。从高炉冶炼实践来看，入炉矿物综合品味每增加 1 个 PCT，焦比降低 1-2 个 PCT。从重点钢企的高炉入炉品味和焦比数据来看，两者呈现负相关；球团矿含铁品位 65 股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 14/31 [table_page] 产业研究专题报告左右，比烧结矿高约 8，在高炉炉料中增加球团比重有利于提高炼铁综合入炉品位，改善高炉冶炼的各项技术经济指标；从欧美国家高炉工艺指标来看，提升球团比后，产量提高效益明显，同时球团矿含 FeO 低，还原性好，对铁矿石在高炉内的间接还原十分有利，球团品味高，能够减少高炉冶炼扎比，降低能源消耗，最终实现减少碳排。表 5 欧美部分钢厂球团应用情况公司炉容级别（）烧结矿比例球团矿比例（）渣比（ kg/T）燃料比（ kg/T）美国安米集团印第安纳厂 7 号高炉 5000m3 15-20 80 200 瑞典 SSAB 公司 1000m3 0 100 146 457 加拿大安米集团阿尔戈马 7 号高炉 2000m3 0 100 194 468 德国安米集团不莱梅 3000m3 51.1 48.9 194 475 荷兰塔塔集团艾莫依登厂 7 号高炉 4470m3 46.9 52.3 463 资料来源世界金属导报高炉大比例球团冶炼浅析、华宝证券研究创新部图 29 高炉入炉品味与焦比图 30 烧结和球团工序能耗资料来源中钢协，钢联终端，华宝证券研究创新部资料来源中钢协，钢联终端，华宝证券研究创新部表 6 烧结和球团工艺污染物、温室气体排放对比烧结球团粉尘 kg/t 0.018 0.013 SO2kg/t 0.063 0.045 NOXkg/t 0.09 0.065 能耗 kg/t 48 24 CO2kg/t 142 75 资料来源球团替代烧结铁前节能低碳污染减排的重要途径，华宝证券研究创新部 3）相比传统高炉，直接还原铁不消耗焦炭、能耗低，是开展氢冶金的工艺载体直接还原炼铁法是以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能源，在铁矿石、氧化球团或含碳球团呈固态即软化温度以下进行还原而获得金属铁的方法。这种方法得到的金属产品，由于还原过程温度较低，脉石难以除去，含碳量低，称为直接还原铁 DRI 。相比高炉工艺，直接还原铁不需要焦炭。目前全球还原铁工艺模式包括气基 MIDREX、气基 HYL、煤基还原、股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 15/31 [table_page] 产业研究专题报告以及其他气基模式。 2019 年气基模式产量占比达 75.2（其中 MIDREX 法占比 60.9， HYL 法占比 13.2，其他气基占比 2.1），煤基产量占比 23.8。  我国直接还原铁产量占比低。 2020 年全球直接还原铁产量 10600 万吨，占粗钢料耗比重 5.32。从世界钢协发布的数据来看，中国产量低未上榜，预计直接还原铁产量 10 万吨左右。  气基直接还原铁相比高炉冶炼模式，能耗较低。从高炉、 MIDREX、 HYL、煤基等工艺的能耗对比来看，气基法整体能耗低于高炉。气基还原铁能耗在 375-425kg 标煤 /吨，高炉冶炼能耗在 480-590kg 标煤 /吨。  气基直接还原铁本身碳排放低于高炉，未来开展氢冶金的功能，具备大幅减碳的能力。目前采取全天然气模式的气基直接还原铁 CO2 排放强度只有 500kg/吨，当富氢比重达到 70时， CO2 排放强度将下降到 150kg/吨，全氢冶炼模式下， CO2 排放强度接近 0。目前气基模式下，直接还原铁竖炉碳排放低于高炉，未来一旦采取全氢冶炼，将大幅减少碳排放。  国内天然气成本较高，导致国内直接铁生产并无成本优势。从 2017 年美国 nucor 发布的直接还原铁的生产成本来看，其相比美国高炉生铁便宜 20。但考虑到美国天然气价格只有国内的 30（以沿江地区价格对比），测算国内直接还原铁成本要比高炉生铁高 6-8。根据我国直接还原技术发展与展望报告统计我国现有直接还原铁生产能力约 60 万 t，生产直接还原铁的企业的产量都不大，多数企业的生产能力在 5 万 t 左右。由于我国天然气匮乏，传统的以天然气为燃料生产直接还原铁在我国的发展受到了较大的制约，导致我国直接还原铁生产企业规模小、产地分散、生产组织不稳定，技术更新缓慢，产能与世界相比有很大差距。随着碳达峰、碳中和的推进，钢铁行业面临碳排放配额限制，具备低碳优势的直接还原铁工艺将在高碳价下，其成本劣势或将逐步缩小、甚至逆转与高炉生铁。同时直接还原铁是氢冶金的重要工艺步骤，未来其发展面临大机遇空间。图 31 全球直接还原铁产量及粗钢料耗比重图 32 全球不同工艺模式直接还原铁产量占比资料来源钢联终端，华宝证券研究创新部资料来源 MIDREX 公司报告，华宝证券研究创新部表 7 不同直接还原铁炉能耗情况工艺方法能源实物消耗折合能耗， kgce/t 高炉 300-420kg 冶金焦 200-135kg 煤粉 /吨 481-588.5 股票报告网敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 16/31 [table_page] 产业研究专题报告天然气竖炉（ HYL） 300-350Nm3 天然气 /吨， 10.4-11.5GJ/吨 355.3-392.9 天然气竖炉（ MIDREX） 350-400Nm3 天然气 /吨， 11-12.5GJ/吨 375.8-427.1 煤制气竖炉 600-750kg 动力煤 /吨， 11-12.5GJ/吨 375.8-427.1 回转窑（煤基） 850-950kg 褐煤 /吨， 17.8-21.3GJ/吨 650-750 隧道窑（煤基） 250-400kg 燃烧煤 460-600kg 还原煤 /吨 700-800 资料来源世界金属导报，华宝证券研究创新部表 8 气基直接还原铁竖炉 CO2 排放情况输入气全天然气富氢