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News| 【招銀研究|行業深度】鋼鐵行業深度研究之“雙碳”篇——減量提質... | 2023-01-04 |
| 文章来源：由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://new.qq.com/omn/20221227/20221227A04YZS00.html" 作者：招商銀行研究院?總行授信執行部總行戰略客戶部■鋼鐵行業減碳勢在必行，減碳途徑主要為節能降排、壓減產量和技術升級。從國家到行業再到企業，均在積極制定“雙碳”時間線。國家目標是在2030年前實現碳達峰，而行業和企業均提出在2025年前實現碳達峰。從目前以高爐-轉爐為主要冶煉技術的情況來看，減碳途徑主要有三：一是完成超低排放改造，降低噸鋼綜合能耗，但進一步下降的空間有限；二是減少粗鋼產量，直接減少高爐碳排放；三是提升鋼鐵冶煉技術，改善產量結構，實現低碳冶金或零碳冶金。■節能降排是當前行業減碳的重要抓手，但進一步下降的空間有限。節能降排包括完成超低排放改造和節能降耗兩大方面。其中完成超低排放改造為基本要求，政策要求，到2025年，全行業80%的粗鋼產能要完成超低排放改造。完成超低排放改造后，節能降耗將成為企業主要減碳任務，包括綠色技術改造、能源管理數字化智能化改造等。但噸鋼綜合能耗進一步下降的空間有限，到2025年，政策要求噸鋼能耗目標僅為降低2%以上。■壓減產量是實現碳達峰的重要手段，對行業實現“碳達峰”意義重大，未來鋼鐵產量將逐漸下降。行業節能降排的空間有限，而技術提升無法在短期內迅速完成，壓減產量將成為短期內行業減碳最為重要的措施。在產能產量雙控的政策導向下，2020年或將是未來一段時間鋼鐵產能和產量的最高點，未來粗鋼產量將逐漸從高點回落。假設噸排放量與2020年相同，減產目標下，行業或已于2020年實現“碳達峰”。這也從側面論證，減產對于行業實現“碳達峰”意義重大。■冶金技術發展將從實現低碳逐漸轉為實現零碳排放，整體呈現出從高爐到電爐，從焦炭到氫氣的升級趨勢。當前鋼鐵冶煉以高爐-轉爐長流程為主，當前高爐減碳主要通過噴吹煤氣來實現，但實際減碳效果有限。短期內富氫碳循環將成為高爐減碳的主要路徑，也是國內鋼廠減少碳排放最可行的方案。但受制于氫氣利用率的限制，富氫碳循環減排能力有限，無法滿足中長期減碳要求。減碳目標下，在廢鋼供給充足后，中長期廢鋼-電爐短流程量煉鋼占比將大幅提升。未來在“零碳”冶煉的要求下，CCUS和全氫直接還原或將成為主流的冶煉技術。■壓減產量目標下，行業邁入高質量發展階段，綠色低碳轉型成為行業發展主旋律。“雙碳”目標下，行業逐漸從高增長轉移到高質量的發展軌道上。在高質量發展目標下，行業發展短期內將集中于節能降耗及降本提質增效，項目建設將以設備改造升級、環保和優特鋼為主；中長期則推動冶煉技術升級，在政策支持和廢鋼供應增加后電爐煉鋼量占比將進一步提升。從行業競爭格局來看，隨著企業加快兼并重組，產業集中度將進一步提升。龍頭企業在成本和工藝創新上的優勢能夠鞏固其競爭優勢，行業“強者恒強”或將延續。■風險分析。需關注下游需求不及預期、產能產量雙控不及預期的風險、鋼材價格大幅下跌的風險以及原材料價格快速上漲的風險。（本段有刪減，招商銀行各行部如需報告原文，請參照文末聯系方式聯系研究院）正文鋼鐵“雙碳”：減碳勢在必行1.1減碳目標：2030年前實現碳達峰我國是全球最為主要的二氧化碳排放國家，2021年碳排放量占到了全球的31%（圖1）。從產生碳排放的行業來看，電力和黑色金屬冶煉及壓延是最為主要的排放行業，2019年碳排放量占比分別為47%和19%（圖2）。由此可見，要實現“2030年碳達峰”、“2060年碳中和”的遠景目標，鋼鐵行業減碳勢在必行。圖1：全球主要經濟體二氧化碳排放量資料來源：Wind，招商銀行研究院圖2：我國碳排放量：分部門資料來源：Wind，招商銀行研究院“碳達峰”、“碳中和”是鋼鐵行業高質量發展的硬約束，從國家到行業再到企業，均積極制定碳減排行動方案和低碳發展技術路線圖，明確“雙碳”時間線。國家目標：2030年前實現碳達峰。2021年國務院制定《2030年前碳達峰行動方案》，明確提出要推動鋼鐵行業碳達峰。《三部委關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》（后稱《指導意見》）明確提出，要確保鋼鐵行業2030年前碳達峰。目前由國家發改委、工信部等部門牽頭編制的《鋼鐵行業碳達峰實施方案》已基本完成，將在2022年適時發布。行業目標：2025年前實現碳達峰。2021年4月，鋼鐵工業協會發布《落實減產量要求，推進鋼鐵行業低碳綠色發展》的倡議書，提出“力爭‘十四五’提前實現鋼鐵行業碳達峰”的行業目標。此外，鋼鐵工業協會還提出，力爭到2030年，碳排放量較峰值降低30%。企業目標：2025年前實現碳達峰。中國寶武、鞍鋼集團、河鋼集團、包鋼集團等率先提出了碳達峰、碳中和的時間表和路線圖，積極引領鋼鐵行業低碳發展（圖3）。企業中河鋼集團提出的碳達峰時間最早，即2022年實現碳達峰目標。其他企業均提出在2025年前實現碳達峰，2050年實現碳中和。圖3：鋼鐵企業“雙碳”路線圖資料來源：各公司官網，招商銀行研究院1.2減碳途徑：節能降排、壓減產量、技術升級如何實現減碳？從目前粗鋼產量以高爐-轉爐為主的情況來看，減碳主要途徑有三：一是完成超低排放改造，降低噸鋼綜合能耗；二是減少粗鋼產量，直接減少總碳排放量；三是提升鋼鐵冶金技術，改善產量結構，從而實現低碳冶金或零碳冶金。節能降排是當前行業減碳重要途徑之一。我國雖然能源效率要高于世界平均，但碳強度（CarbonIntensity）【注釋1】卻高于其他國家（圖4）。這是因為碳排放取決于原材料的質量、燃料構成和工藝改造。我國鋼廠主要使用國內低品質的煤炭作為原料，工藝上又以高爐-轉爐為主，其碳排放量要明顯高于電爐。此外，由于國內發電以火電為主，國內電網碳排放高于世界平均。鋼鐵行業能源消耗來自于煤炭，能源消費總量與碳排放量直接相關，減碳需降低噸鋼能耗。在過去15年間，鋼鐵企業的噸鋼綜合能耗從2005年的694千克標準煤下降到2020年的545千克標準煤，下降幅度約為21%。除節能降耗外，實現超低排放也是行業減碳的重要途徑。“雙碳”目標下，行業對于企業環保要求加強，完成超低排放改造仍然是“十四五”期間鋼鐵企業的主要任務之一。圖4：我國碳強度高于全球平均水平資料來源：Bloomberg，招商銀行研究院降低粗鋼產量是鋼鐵行業實現碳達峰的重要措施。在目前以高爐冶煉為主的產量結構下，碳排放主要來源為煤炭，鋼鐵產量是決定行業二氧化碳排放量最直接的因素。因此，鋼鐵行業“碳達峰”的前提之一就是“產量達峰”。中國鋼鐵工業協會副會長表示，在噸鋼減排強度降幅有限的背景下，產量控制是推動中國鋼鐵行業實現碳達峰，落實雙碳目標的重要措施。未來需求增長動能趨弱，降低產量成為了既滿足“碳達峰”要求又可平衡產業結構的有效途徑。2021年，國家發改委等四部門聯合印發《關于做好2021年壓減粗鋼產量工作的通知》，在控制產能的基礎上首次提出壓減粗鋼產量的目標，全國粗鋼產量同比減少3200萬噸左右。根據工業鋼鐵協會的數據，減產直接降低了約5900萬噸左右的CO2排放量。2022年發改委將繼續開展粗鋼產量壓減工作，促進鋼鐵行業高質量發展。圖5：粗鋼產量及二氧化碳排放量資料來源：招商銀行研究院實現“零碳”目標還需倚靠鋼鐵冶金工藝的改進和提升。從長期來看，減產和節能降排的空間有限，實現“零碳”遠期目標還需倚靠冶金工藝的改進和提升。鋼鐵冶金工藝路線多樣，發展電爐煉鋼，加快推進氫冶金等零碳或低碳技術研發，是當前全球鋼鐵行業減碳的主要路線。《指導意見》提出，要有序發展電爐煉鋼，鼓勵有條件的高爐-轉爐長流程企業就地改造轉型發展電爐短流程煉鋼，推進廢鋼回收、拆解、加工、分類、配送一體化發展。2025年鋼鐵工業利用廢鋼資源量要達到3億噸以上。此外，還需加快制定氫冶金行動方案，推進低碳冶煉技術研發應用，全面推動鋼鐵行業超低排放改造。節能降排：當前減碳重要措施，噸鋼綜合能耗進一步下降空間有限完成超低排放改造是近年行業推進“雙碳”工作的重要抓手。2019年，生態環境部、發改委等5部門聯合發布《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》，在京津冀及周邊地區、長三角地區、汾渭平原等大氣污染防治重點區域率先推進超低排放改造。超低排放是指對所有生產環節實施升級改造，大氣污染物有有組織排放、無組織排放以及運輸過程滿足指標限制要求（表1），對符合超低排放條件的企業，可相應獲得稅收優惠、獎勵和信貸融資支持，且不受到差別化電價政策和停產限產影響。根據中國鋼鐵協會的數據，截至2022年8月25日，全國已有1.72億噸鋼鐵產能完成全過程超低排放改造并通過鋼協的評估檢測公示，完成主體改造工程的鋼鐵產能將近4億噸，全國鋼鐵企業超低排放改造累計投資已超過1500億元。“十四五”期間，鋼鐵行業超低排放改造仍然是國家重大工程項目之一。生態環境部表示，持續推進行業超低排放改造是目前推進“雙碳”工作的重要抓手，是提升鋼鐵行業整體綠色低碳發展水平，處理好發展與減排關系的重要措施。根據中鋼協的統計，2025年前行業還要完成4億噸鋼鐵產能改造工程，按平均噸鋼投資360元計算，需要新增投資不少于1500億元。表1?鋼鐵企業超低排放指標限制（毫克立方米）資料來源：《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》，招商銀行研究院節能降耗是重點區域龍頭企業“十四五”期間主要的減碳目標。我國鋼鐵工業以高爐-轉爐長流程生產為主，一次能源消耗結構主要為煤炭，節能降耗是鋼鐵工業減碳的重要措施。從調研的結果來看，當以京津冀區域為代表，龍頭企業已完成超低排放改造，“十四五”期間主要目標轉為節能降耗。根據《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南（2022年版）》（下稱《實施指南》），截至2020年底，我國鋼鐵行業高爐工序和轉爐工序能效低于基準水平的產能均約占30%，行業仍需持續推進節能降耗。當前鋼鐵工業實現節能降耗的主要措施有：（1）推廣燒結煙氣內循環、高爐爐頂均壓煤氣回收等綠色技術改造；（2）加大余熱余能的回收利用，推廣電爐煙氣余熱、高參數發電機組提升、低溫余熱有機朗肯循環發電、低溫余熱多聯供等先進技術，實現余熱余能梯級綜合利用；（3）實現能量系統優化，推動企業能源管理數字化、智能化改造；（4）推動新一代信息技術在能源管理中的創新應用，實現能效管理智能化；（5）改造通用公輔設施，推動應用高效節能電機、水泵、風機產品等；（6）實現循環經濟低碳改造，提升資源化利用水平，包括提高鋼渣循環經濟價值；推動鋼化聯產，依托鋼鐵企業副產煤氣生產高附加值化工產品等。《實施指南》要求，到2025年，鋼鐵行業煉鐵、煉鋼能效基準水平以下產能基本清零，能效標桿水平以上產能比例達到30%。表2?黑色金屬冶煉和壓延加工業噸鋼能耗標桿水平（千克標準煤噸）資料來源：發改委，招商銀行研究院但行業噸鋼綜合能耗進一步下降的空間有限。如前所述，過往的15年內，鋼鐵行業噸鋼綜合能耗下降了21%，但從圖6可以看到，噸鋼綜合能耗下降的速度在逐年減緩，噸鋼綜合能耗進一步下降的空間有限。《指導意見》中提出，到2025年，噸鋼綜合能耗目標為降低2%以上。也就是說，到2025年，噸鋼綜合能耗約降到534千克標準煤。圖6：噸鋼能耗下降速度逐年減弱資料來源：Wind，招商銀行研究院壓減產量：實現碳達峰重要手段，粗鋼產量逐漸回落嚴控產量是鋼鐵行業減碳的重要手段。如前所述，行業減排降耗的空間有限，而技術提升無法在短期內迅速完成，壓減產量將成為短期內行業減碳最為直接且有效的措施。2016年以后，在供給側改革的背景下，鋼鐵行業嚴控產能已經成為主旋律之一。《指導意見》明確提出，行業高質量發展的主要任務之一就是嚴禁新增鋼鐵產能。堅決遏制鋼鐵冶煉項目盲目建設，嚴格落實產能置換等法律法規政策規定，利用綜合標準依法依規推動落后產能應去盡去，嚴防“地條鋼”死灰復燃和已化解過剩產能復產。2021年，在嚴控產能的基礎上，國家首次提出壓減全年粗鋼產量，較2020年壓減產量3000噸。2022年發改委表示將繼續壓減粗鋼產量。在產能產量雙控的政策導向下，未來粗鋼產量將逐漸從高點回落。目前鋼鐵工業“十四五”規劃暫未公布，但《“十四五”原材料工業規劃》要求到2025年，粗鋼產能只減不增，產能利用率保持在合理水平。基于減產要求和電爐占比目標，Bloomberg對2022-20250年我國粗鋼產量進行了預測。從圖7可以看到，2020年將是未來一段時間鋼鐵產能和產量的最高點，未來粗鋼產量將從高點逐步回落，電爐的占比將逐漸增大。圖7：“雙碳”目標下國內粗鋼產量預測資料來源：BNEF，招商銀行研究院減產目標下，行業或已于2020年實現“碳達峰”。假設行業排放強度（噸排放量）與2020年相同，行業碳排放量將與產量一同，自2020年開始下滑，2025年碳排放量將較2020年的峰值下降9.5%左右，2030年降幅將達到16%。若進一步假設排放強度逐年下滑，行業碳排放量下降趨勢將保持不變，但下降斜率更加陡峭：2025年碳排放量將較2020年的峰值下降12%，2030年進一步下降到21%。從圖8可以看到，雖然行業目標是于2030年實現“碳達峰”，但在產能產量雙控的總體要求下，行業或已于2020年實現“碳達峰”。圖8也側面論證，減產對于行業實現“碳達峰”意義重大。圖8：減產要求下國內粗鋼產量及行業碳排放量預測資料來源：BNEF，招商銀行研究院技術升級：碳中和達成主要途徑，完成從高爐到電爐，從焦炭到氫氣轉換“雙碳”已經成為全球各國共同的經濟發展目標，鋼鐵工業減碳任重道遠。如上章所述，鋼鐵工業減碳途徑有三，但為了實現長期“減碳”或“凈零碳”目標，技術改進和提升是重要且必然的選擇。當前鋼鐵冶煉以高爐-轉爐長流程為主，其主要的碳排放來自于焦炭的消耗。“減碳”或“凈零碳”目標下，鋼鐵工業長流程技術發展方向有二，一是減少高爐中焦炭的消耗，二是使用其他還原劑來替代焦炭的使用。前者典型的工藝為使用高爐噴吹燃料，降低焦比；后者典型的工藝為非焦冶煉，即使用天然氣、氫氣等還原氣替代焦炭，使用電爐而非高爐來進行鋼鐵冶煉。結合IEA發布的《鋼鐵行業技術路線》（Iron?and?Steel?Technology?Roadmap）中的低碳煉鋼技術和國內外企業公布的“雙碳”路線圖，我們認為短期內高爐煉鋼仍然是主流煉鋼技術，富氫碳循環或是高爐減碳主要路徑。中長期來看，廢鋼-電爐短流程煉鋼占比將大幅提升。“雙碳”長期視角下，碳捕集利用封存（CCUS）和全氫直接還原技術或將成為“零碳”煉鋼的主要路徑（圖9）。《工業領域碳達峰實施方案》要求，到2030年，富氫碳循環高爐冶煉、氫基豎爐直接還原鐵、CCUS等技術取得突破應用。圖9：鋼鐵行業冶金工藝發展路徑資料來源：招商銀行研究院4.1短期：高爐減碳下，2035年前富氫碳循環或為主路徑，已完成三期實驗短期內仍以高爐煉鋼為主，高爐減碳將成為煉鋼主方向。我國廢鋼資源量較少，電爐短流程煉鋼不能滿足國內對鋼鐵產品的需求，短期內高爐煉鋼仍然是中國鋼鐵工業的主流技術。高爐煉鋼流程中的碳排放主要來自于焦炭，包括入爐料（燒結、球團）、高爐冶煉（煉鐵）、轉爐煉鋼等工序。高爐需要焦炭作為骨架、還原劑和熱源，來保障將鐵礦石冶煉成金屬鐵的過程。根據聯合國氣象組織發布的《2006年國家溫室氣體清單指南》，鋼鐵工業各工序中二氧化碳排放量中73.6%來自于高爐冶煉過程。高爐冶煉碳排放主要來自于熱風爐燃燒、工業動力能耗、高爐煤氣燃燒利用過程，其中高爐煤氣【注釋2】是整個煉鋼過程中碳排放最主要的來源。因此，高爐減碳主要就是要減掉高爐煤氣中的碳排放。“以氣代碳”是高爐減碳的主要方向，當前以高爐噴吹為主，富氫碳循環或成為短期內高爐升級改造主要路徑。?“以氣代碳”的典型工藝是高爐噴吹，指通過向高爐中噴吹氣體、液體或固體分裝燃料來替代一部分焦炭，降低焦比的工藝。國內主要是以噴吹煤粉為主，一方面在風口燃燒帶氧化燃燒產生熱量，另一方面形成CO、H2還原氣參與間接還原反應。該方法雖然在一定程度上降低了焦比，但沒有從根本上改變高爐的碳消耗，減碳的作用有限。為進一步提高減碳的效用，各國均在積極探索“以氫代炭”的工藝，逐漸提高氫氣在還原氣中的比重。高爐富氫碳循環是以降低高爐還原劑比為方向，加上綠色電加熱和原料綠色化技術措施的減碳技術，能夠最大程度利用碳的化學能。與傳統高爐以空氣鼓風不同，富氫碳循環的特點是全氧鼓風，從而避免高爐爐頂出現大量氮氣，有利于實現高爐煤氣中CO和CO2的分離。分離出的CO2可通過化學法或CCUS等技術進行回收利用；高濃度的CO則可通過管道輸送到風口和爐身，與H2重新富集成高還原勢的煤氣，重新回用至高爐，用于還原鐵礦石，從而實現碳循環。此外，煤氣循環也可使煤氣中的氫氣在高爐內循環，為富氫物質在高爐內的大量使用提供了先決條件，從而降低高爐流程對化石能源的消耗。短期內富氫碳循環技術是國內鋼廠減少碳排放最可行的方案。一是目前國內企業煉鋼均以高爐為主，富氫碳循環技術可基于現有高爐設備進行改造，成本相對較低；二是富氫碳循環技術具有較好的減碳效果，預計可以減少20%-30%的碳排放，若與CCUS技術結合，或可減少50%左右的碳排放，滿足國內鋼廠短期的減碳目標；三是該技術相對來說比較成熟。目前日本的COURSE50計劃已經完成第一階段實驗，基本實現預定碳減排目標；歐盟的ULCOS爐頂煤氣循環再生工藝已經實現了高爐富氫和爐頂煤氣循環技術的結合。國內寶武集團下屬的八一鋼鐵已經進行了富氫碳循環的三期實驗，目前已經完成富氧鼓風和頂爐煤氣分離，減碳效果達到40%左右。IEA認為該技術將在2030年實現且對碳中和來說是非常重要的工藝路線。2021年12月中國寶武鋼鐵集團發布《中國寶武碳中和行動方案》，明確提出2035年前，以富氫碳循環高爐為核心的高爐-轉爐工業路徑將成為寶武集團的主要冶金技術。圖10：中國寶武碳中和冶金技術路線圖資料來源：中國寶武鋼鐵集團官網，招商銀行研究院4.2中長期：廢鋼供給充足后，短流程占比提升，大幅降低碳排放?廢鋼-電爐短流程技術已實現工業化應用，但我國受制于廢鋼供給限制實際煉鋼量占比較低。如《鋼鐵行業深度報告之基本篇——供需結構調整，邁入高質量發展新篇章》中所述，當前短流程已經是全球鋼鐵冶煉的主要工藝之一，主要鋼鐵生產國家中，土耳其、美國、印度等國主要使用短流程煉鋼。但我國受制于廢鋼供給限制，短流程煉鋼比例低于世界平均水平。當前我國短流程粗鋼產量占比僅為10.6%，低于世界平均水平18.3BP。減碳煉鋼目標下，中長期廢鋼-電爐短流程占比將大幅提升。相較于高爐-轉爐和非焦冶煉等長流程來說，廢鋼-電爐短流程煉鋼的碳排放量大幅下滑。根據IEA的數據，高爐-轉爐生產1噸的粗鋼要直接產生1.2噸的CO2，電力和熱力輸入還要間接產生1噸左右的CO2；氣基直接還原法雖然碳排放量有所下降，但直接和間接仍要排放1.4噸左右的CO2。而廢鋼-電爐生產1噸的粗鋼僅直接產生0.04噸的CO2，間接和直接CO2排放量加總也僅為0.3噸。“雙碳”目標下，短流程替代長流程煉鋼已成大勢所趨。《三部委關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》提出，鋼鐵工業高質量發展主要任務之一是有序發展電爐煉鋼，鼓勵有條件的高爐-轉爐長流程企業就地改造轉型發展電爐短流程煉鋼，到2025年電爐鋼產量要占粗鋼總產量比例的15%以上。表3?主要煉鋼工藝生產每噸粗鋼CO2排放強度資料來源：IEA，招商銀行研究院短流程煉鋼具備較大的發展空間。一方面，根據IEA的測算，我國目前高爐的平均使用年限約為12年，也就是說到2032年左右，將迎來國內冶煉設備更新換代的熱潮。廢鋼-電爐替代高爐-轉爐將會是大勢所趨；另一方面，廢鋼成本是掣肘廢鋼-電爐短流程冶煉的發展的主要因素。隨著鋼鐵折舊周期的到來，廢鋼供應將快速增長，加速對長流程煉鋼的替代。4.3未來：“零碳”冶煉，CCUS和全氫直接還原或成主流，當前均處于初步實驗階段“雙碳”趨勢下，鋼鐵冶煉的最終目標是“零碳”冶煉。如表2所示，短流程煉鋼工藝可以大幅減少碳排放，但無法實現完全的“零碳”排放，更長視角下還是需要發展新的“零碳”冶煉技術。根據IEA，若要實現煉鋼“零碳”排放，冶煉技術可以大致分為兩類：一類稱為“CO2管理”，即仍將碳作為煉鐵的還原劑，但通過減少CO2的排放來達成“零碳”；另一類則稱為“CO2直接避免”，即通過極小化碳的使用來避免CO2的產生。從目前技術發展的情況來看，CCUS和全氫直接還原是實現鋼鐵冶煉“零碳”排放可能性最大的兩種方法。其中CCUS歸屬于“CO2管理”，而全氫直接還原則歸為“CO2直接避免”。CCUS（CarbonCapture，UtilizationandStorage，碳捕捉、利用與封存）是將CO2從工業過程、能源利用或大氣中分離出來，直接加以利用或注入地層以實現CO2永久減排的過程。CCUS可以和高爐-轉爐、直接還原、熔融還原法結合起來，從而實現“零碳”排放。目前較為成熟的工藝是基于天然氣的直接還原-CCUS。該工藝已經于2016年在迪拜試點，具備0.8Mt年的CO2捕捉能力，所捕獲的CO2可在附近的油田中作為EOR（EnhancedOilRecovery，提升石油采收率）使用。圖11：CCUS技術資料來源：《中國二氧化碳捕集利用與封存CCUS年度報告（2021）》，招商銀行研究院非焦冶煉是長流程“碳代替”主要的發展方向，但當前減碳意義有限。雖然高爐技術提升可以滿足企業短期的減碳需求，但高爐富氫仍受制于氫氣利用率【注釋3】，減排潛力有限，無法滿足中長期對于碳排放的高要求。“減碳排”要求下，非焦冶煉將成為長流程冶煉的替代方法。非焦冶煉又稱無焦冶煉，即不使用焦炭作為還原劑冶煉鋼鐵，代表性的工藝有熔融還原和直接還原。熔融還原指不用高爐而在高溫熔融狀態下還原鐵礦石，生成與高爐鐵水相近的液態鐵水的方法。其代表性的工藝為COREX，即先通過豎爐利用煤氣對鐵礦石進行預還原，形成海綿鐵【注釋4】，再進入熔煉造氣爐產生鐵水和煤氣，從而實現“以煤代焦”。但該工藝在預還原上發展的還不充分，生產中仍需配加一定的焦炭以改善透氣性和順行，實際減碳意義有限。圖12：熔融還原-COREX法資料來源：招商銀行研究院直接還原法是指在低于熔化溫度之下將鐵礦石還原成海綿鐵的冶煉過程，可分為氣基法和煤基法兩大類，并以氣基法為主。氣基法是以天然氣經裂化產出的H2和CO氣體作為還原劑，利用還原氣的物理熱，在豎爐、罐式爐或流化床內將鐵礦石還原到金屬鐵的過程，主要的方法有Midrex、HYLIII、Fior法等。國內主要的工藝為“煤制氣+還原豎爐”。但采用煤制氣的氣基還原工藝仍處于“碳冶金”范疇，對“碳代替”的意義有限。圖13：直接還原-Midrex法資料來源：招商銀行研究院全氫直接還原是用氫氣取代碳作為還原劑和能量源，獲得直接還原鐵和水，從而實現零排放的工藝路線（Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O）。目前全球已有一些企業開始探索全氫直接還原技術，舉例來說，2020年8月瑞典HYBRIT項目已經開始中試，利用可再生電力通過電解水產生氫氣并用于直接還原鐵，計劃在2025年達到1Mt年的目標；AecelorMittal在德國漢堡啟動了試點項目，包括風電生產綠色氫氣以及MIDREX全氫直接還原鐵中試工廠等項目等。IEA認為，全氫直接還原技術可以在2030年實現，是鋼鐵工業“零碳排”非常重要的技術路線。《中國寶武碳中和行動方案》也指出，2035-2050年間氫基豎爐和碳回收及利用將成為碳中和冶金的主要方法。圖14：HYBRIT與高爐-轉爐工藝對比資料來源：HYBRITDevelopment，招商銀行研究院行業趨勢：邁入高質量發展，綠色低碳轉型為主旋律面對“雙碳”，鋼鐵行業將面臨從碳排放強度的“相對約束”到碳排放總量的“絕對約束”的轉換，加快推進升級轉型勢在必行，行業將逐漸從高增長轉移到高質量發展軌道上來。《指導意見》中明確提出，力爭到2025年，鋼鐵工業基本形成布局結構合理、資源供應穩定、技術裝備先進、質量品牌突出、智能化水平高、全球競爭力強、綠色低碳可持續的高質量發展格局。在高質量發展目標下，行業發展短期內將集中于節能降耗及降本提質增效，項目建設將以設備改造升級、環保和優特鋼為主；中長期則推動冶煉技術升級，在政策支持下和廢鋼供應增加后電爐煉鋼量占比將進一步提升。從行業競爭格局來看，隨著企業加快兼并重組，產業集中度將進一步提升。龍頭企業在成本和工藝創新上的優勢能夠鞏固其競爭優勢，行業“強者恒強”或將延續。5.1競爭格局：產業集中度提升，成本及工藝創新優勢助力強者恒強?我國鋼鐵行業集中度較低，“大而不強”的特征尤為突出。2021年全球粗鋼產量超過1億噸的企業僅有1家，即中國寶武鋼鐵集團，產量為1.20億噸。此外，國內還有5家公司粗鋼產量位于全球前十，分別為鞍鋼集團（0.56億噸）、沙鋼集團（0.44億噸）、河鋼集團（0.42億噸）、建龍集團（0.37億噸）、首鋼集團（0.35億噸）。雖然我國鋼鐵企業在全球具有絕對的產量優勢，但相較于其他主要生產國，我國鋼鐵行業的集中度相對較低。根據鋼鐵工業協會的數據，美國、日本、歐盟前四大鋼企的產量分別占其鋼鐵總產量的65%、75%、73%，韓國前兩大鋼企產量占到全國總產量的85%，而我國前十大鋼企的產量僅占到全國總產量的40%左右。圖15：全球企業粗鋼產量資料來源：世界鋼鐵協會，招商銀行研究院圖16：國內企業粗鋼產量資料來源：世界鋼鐵協會，招商銀行研究院鋼鐵行業兼并重組已進行多年，2021年鋼鐵企業兼并重組加速推進。2021年鞍鋼、本鋼整合重組，成為全球第三大鋼鐵企業；中國寶武重組山東鋼鐵集團，建龍、普陽、冀南等企業持續推進并購進程（表4）。企業加速兼并重組下，鋼鐵產業集中度進一步提升。2021年，國內產量前十企業合計粗鋼產量為4.3億噸，CR10為41.5%，較2020年提升2.26個百分點（圖17）。表4?鋼鐵行業主要兼并重組事件資料來源：公司公告，招商銀行研究院圖17：鋼鐵產業集中度進一步提升資料來源：鋼鐵工業協會，招商銀行研究院未來行業仍將推動企業兼并重組，產業集中度將進一步提升。《指導意見》中明確提出，將推進企業兼并重組，大幅提高鋼鐵產業集中度。具體來看，要鼓勵龍頭企業兼并重組，做大做強龍頭企業，打造若干世界一流超大型鋼鐵企業集團；依托行業優勢企業，在不銹鋼、特殊鋼、無縫鋼管、鑄管等領域分別培育1～2家專業化領航企業；鼓勵鋼鐵企業跨區域、跨所有制兼并重組，改變部分地區鋼鐵產業“小散亂”局面，增強企業發展內生動力；有序引導京津冀及周邊地區獨立熱軋和獨立焦化企業參與鋼鐵企業兼并重組。行業高質量發展下，成本是鋼企筑牢競爭優勢的基石。在產能產量雙控的政策趨勢下，產量將逐年下滑，企業不能再依靠產量增加所帶來的規模效應，行業將經歷重“量”向重“質”的轉換，在此過程中，成本優勢將成為企業鞏固競爭優勢的基石。從成本來看，龍頭企業的噸鋼成本均低于行業平均。2021年，除寶鋼，其他頭部企業噸鋼成本差異不大，基本穩定在5000元噸左右。但即使是寶鋼，其2021年的噸鋼成本也低于行業平均的噸鋼成本8568.84元噸（圖18）。究其原因，一方面，龍頭企業均已布局上游礦產資源，具備較強的資源優勢；另一方面，龍頭企業成本控制能力較強，能夠穩定降低費用，實現降本增效的目標。圖18：龍頭企業噸鋼成本低于行業平均資料來源：世界鋼鐵協會，招商銀行研究院提高競爭力還需要進一步依靠工藝創新，從而提高供給質量，提升產品附加值。從噸鋼成本和噸鋼盈利來看，并非成本低的企業噸鋼盈利就高。提高企業盈利還需要持續提高產品的附加值。從企業來看，特鋼企業的噸鋼盈利要明顯高于普鋼企業。舉例來說，生產齒輪鋼、軸承鋼等特殊鋼材的中信特鋼，其2021年的噸鋼盈利為1111.16元噸，以及高端產品占比較高的寶鋼（1063.98元噸），其噸鋼盈利均明顯高于鞍鋼（533.83元噸）、河鋼（651.49元噸）、首鋼（692.61元噸）等普鋼企業。相對于其他鋼材來說，高附加值鋼材需要具備更為先進的工藝與技術。《關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》要求“創新能力顯著增強”，行業研發投入強度力爭到達1.5%，氫冶金、低碳冶金、潔凈鋼冶煉、薄帶鑄軋、無頭軋制等先進工藝技術取得突破進展。目前以龍頭企業為代表，鋼企均在提升科研投入，加大技術開發力度（圖19）。圖19：龍頭鋼企研發費用占營業收入比例資料來源：世界鋼鐵協會，招商銀行研究院產業集中度提升疊加龍頭企業競爭優勢，行業“強者恒強”的局面或將延續。從產量來看，行業兼并重組下，未來行業集中度將持續上升，集團內部的協同效應將進一步加強龍頭企業優勢；從成本來看，龍頭企業具備資源優勢，且成本控制能力較強；從工藝創新來看，龍頭企業本身就具備較強的研發實力，且均在加大技術研發力度，加速產品結構轉型，以加強行業競爭力。整體來看，在產業集中度提升的趨勢下，龍頭企業的成本和創新優勢能助力其鞏固競爭力，行業“強者恒強”的局面或將延續。5.2短期：集中節能降耗及降本提質增效，推動設備改造、環保及特優鋼項目建設“碳達峰”是鋼企重要任務之一，短期內企業減碳主要通過超低排放改造和節能降碳來實現。《指導意見》中明確指出，到2025年，80%以上的鋼鐵產能完成超低排放改造，噸鋼綜合能耗降低2%。《工業領域碳達峰實施方案》也指出，要加快實施節能降碳改造升級，落實能源消費強度和總量雙控制度，實施工業節能改造工程，推動制造業主要產品工藝升級與節能技術改造，不斷提升工業產品能效水平。在壓減產能產量的背景下，企業新建粗鋼產能的意愿不強，項目投資集中在設備升級改造及環保投入上。從行業固定資產投資和利潤增速的領先-滯后關系來看，未來2-3年行業固定資產投資增速將繼續下行。在嚴禁新增產能和產能置換條件提高的背景下，企業新建產能的意愿不強，項目投資集中在節能減排相關設備升級改造和環保投入上。舉例來說，鞍鋼集團的在建工程主要是熱軋廠、燒結機、生產線等升級改造項目，以及能源集控平臺項目。從京津冀地區調研的情況來看，隨著“雙碳”下對企業環保要求的提升，未來企業將在完成超低排放改造的基礎上加大對環保方向的投入。以河北唐山為代表，2019-2021年間，當地企業已經圍繞超低排放改造目標進行一輪環保建設，包括余熱余氣發電、建設配套除塵脫硫脫硝系統等，部分企業已經獲得環保績效A。評級為A級的企業，重污染天氣期間，可自主采取應急減排措施，不停產不限產。2022年，河北省印發《全省鋼鐵企業環保績效全面創A工作方案》，表示在已完成12家鋼鐵企業環保績效創A的基礎上，河北將利用3年時間實現鋼鐵企業全面創A。其中，提升清潔運輸比例、促進公轉鐵等都是鋼鐵企業創A的重要措施。圖20：鋼鐵行業固定資產投資及同比資料來源：Wind，招商銀行研究院圖21：鋼鐵行業固定資產投資及利潤同比資料來源：Wind，招商銀行研究院鋼鐵業務仍是鋼企營收和盈利的主要來源，行業周期輪動下降本提質增效成為短期內企業的主要目標之一。從龍頭企業來看，鋼鐵業務營收基本占到總營收的八成以上。除寶鋼外，沙鋼、首鋼、鞍鋼、河鋼等全球前十大鋼企鋼鐵業務營收均占到整體營收的93%以上。利潤方面也是相同的情況，鋼鐵業務的毛利潤均占到整體毛利潤的六成以上。除寶鋼外，沙鋼、首鋼、鞍鋼、河鋼等鋼企鋼鐵業務毛利潤均占到整體毛利潤的八成以上。圖22：鋼鐵業務仍然是鋼企的主要收入項資料來源：Wind，招商銀行研究院圖23：2022年上半年鋼企虧損數量增加資料來源：Wind，招商銀行研究院行業盈利壓縮下，降本提質增效成為短期內企業經營的主要目標之一。2022年二季度開始，在國內疫情多發散發及房地產低迷的背景下，鋼材價格出現大幅下滑。而在俄烏局勢的沖擊下，鐵礦石和焦炭價格波動加大企業采購壓力，行業成本快速上行。企業凈利潤大幅下滑，虧損企業數從2021年末的967家上升至6月份的1913家。面對該情況，鋼鐵企業紛紛提出降低采購成本、降低產品庫存、調整產品結構、推動工藝裝備升級、產業數字化智能化發展等多項措施。在行業高質量發展趨勢下，降本提質增效或將成為鋼企未來一段時間的主要目標。多家企業表示，“十四五”期間仍要緊抓降本提質增效，進一步提高企業競爭力。表5?國內龍頭企業降本提質增效具體措施資料來源：公司公告，招商銀行研究院值得注意的是，降本提質增效中提升供給質量是“十四五”期間鋼鐵工業的主要任務之一。提升供給質量一方面是要提升高端鋼鐵產品的供給能力。《指導意見》提出，要支持鋼鐵企業瞄準下游產業升級與戰略性新興產業發展方向，重點發展高品質特殊鋼、高端裝備用特種合金鋼、核心基礎零部件用鋼等小批量、多品種關鍵鋼材，力爭每年突破5種左右關鍵鋼鐵新材料，更好滿足市場需求；另一方面則是要提升鋼鐵產品質量。《指導意見》提出，要加快推動鋼材產品提質升級，在航空航天、船舶與海洋工程裝備、能源裝備、先進軌道交通及汽車、高性能機械、建筑等領域推進質量分級分類評價，持續提高產品實物質量穩定性和一致性，促進鋼材產品實物質量提升。我國優特鋼【注釋5】占比低于發達國家，周期輪動和政策支持下未來優特鋼占比將進一步提高。2021年我國重點優特鋼企業粗鋼占比僅占全國粗鋼產量的15%，明顯低于日本（23.2%）。參考日本鋼鐵行業轉型升級的經驗，在高質量發展的要求下，粗鋼產量達峰后特鋼占比持續上升。加之面對國內鋼鐵高附加值和高技術產品供給不足的現狀，國家正大力推動提升自主創新能力，提升創新成果轉化能力，促進鋼鐵行業從低附加值產品轉向高附加值產品。近年來國家政策持續推動特鋼行業發展，陸續公布《鋼鐵工業調整升級規劃（2016-2020年）》《新材料產業發展指南》《產業結構調整指導目錄（2019年本）》等，鼓勵特鋼品種研發與生產。此外，優特鋼產品的附加值高，抵御房地產需求沖擊的能力較強。鋼材價格處于低位疊加政策支持，以龍頭企業為代表，鋼企均在加大對優特鋼項目的建設，如沙鋼集團重要在建項目“十四五”產業園優特鋼棒材項目、首鋼集團新能源汽車電工鋼項目等。由此可見，未來我國特鋼占比將進一步提高。圖24：我國特鋼占比低于發達國家資料來源：Blommberg，Wind，招商銀行研究院圖25：日本特鋼占比在產量達峰后提升資料來源：Bloomberg，招商銀行研究院5.3中長期：關注冶煉技術升級，電爐煉鋼建設加快龍頭企業引領行業冶煉技術升級。為了實現“減碳”或“凈零碳”目標，冶煉技術提升是企業重要且必然的選擇。《工業領域碳達峰實施方案》提出，到2030年富氫碳循環冶煉、氫基豎爐直接還原鐵、碳捕集利用封存等技術取得突破應用。當前行業冶煉技術研發主要依靠于龍頭企業，非龍頭企業研發投入較少。以寶武集團為例，其在新疆八一鋼鐵建設富氫碳循環冶煉項目，在湛江建設國內首套百萬噸氫基豎爐，在新疆巴州鋼鐵建設綠色短流程項目。但如前所述，目前前兩大技術方向均處在前期試驗階段，還未形成規模化效應。中長期電爐煉鋼將成為鋼鐵行業主要的冶金工藝路線。當前制約我國廢鋼-電爐發展的主要因素，一是廢鋼供應量不足，二是生產成本高于高爐-轉爐煉鋼。但從中長期的角度來看，國內折舊廢鋼進入“爆發期”能為短流程煉鋼提供充足的原材料供應。具體來看，2003年-2013年是我國鋼鐵消費的快速增長期，鋼材表觀消費從2003年的1.4億增長到2013年的10.2億，年均復合增速30%。這一時期生產的粗鋼約于2023-2033年使用壽命結束，進入折舊期。根據商務部預測，預計至2030年，我國社會廢鋼資源產生量達到3.2億-3.5億噸。中國廢鋼鐵應用協會也預測，2025年廢鋼資源總量將達到3-3.2億噸，2030年廢鋼資源量將達到3.5-3.8億噸，屆時廢鋼資源量將占到鋼產量的40%左右，為電爐煉鋼提供充足的廢鋼資源。企業加快電爐建設，電爐煉鋼量占比持續提升。短期內廢鋼-電爐煉鋼的發展主要依靠于政策支持。《指導意見》中提出，要有序引導電爐煉鋼發展，鼓勵有條件的高爐-轉爐長流程企業就地改造發展電力短流程煉鋼。積極發展新型電爐裝備，加快完善電爐煉鋼相關標準體系。從產能置換標準中也可以看到政策對電爐建設的支持：高爐-轉爐實行減量置換，而電爐則實行等量置換。《指導意見》中明確提出了電爐煉鋼的量化目標，即到2025年，電爐鋼產量占粗鋼總產量比例要從目前的10.6%左右提升到15%以上（圖26），2030年要達到20%以上。長期來看，當廢鋼供應充足及生產成本具備優勢后，鋼企將加大對電爐項目的建設，推動電爐煉鋼量占比的進一步上升。圖26：電爐煉鋼占比進一步提升資料來源：BNEF，招商銀行研究院風險分析下游需求不及預期的風險。房地產和基建是我國用鋼需求兩大行業，驅動我國用鋼需求的整體變化。一方面，若疫情持續對經濟造成擾動，則會影響整體用鋼需求，導致下游需求不及預期。另一方面，若穩增長等政策邏輯不及預期，則會對建筑業和制造業，特別是對房地產和基建用鋼產生較大影響，降低下游用鋼需求。產能產量雙控不及預期的風險。“雙碳”目標下，產能產量控制已經成為政策管控的主要目標之一。但若減產不及預期，則可能導致供給增加超出預期，從而引發鋼鐵行業的整體供需格局變化，對鋼鐵價格和企業盈利造成沖擊。鋼材價格大幅下跌的風險。企業盈利與鋼材價格呈現出明顯的正相關性，下游需求不足或供給增加超出預期均會導致鋼材價格出現大幅下滑，從而對企業盈利造成不利影響。原材料價格快速上漲的風險。在當前以高爐-轉爐為主的冶煉技術下，鐵礦石和焦煤仍然是鋼鐵行業主要的原材料。今年在全球疫情以及俄烏局勢的擾動下，鐵礦石和焦煤價格均經歷了一波較快的上漲，從而擠壓了鋼鐵企業的噸鋼盈利。若未來上游原材料供需繼續受到沖擊，導致原材料價格快速上漲，則或對鋼鐵行業盈利造成較大沖擊，不利于行業的整體發展。（本段有刪減，招商銀行各行部如需報告原文，請參照文末聯系方式聯系研究院）注釋1、單位GDP的二氧化碳排放量2、高爐煤氣是高爐煉鐵生產過程中產生的可燃氣體，主要成分為CO、CO2、N2、H2等。3、當氫氣濃度增加到一定程度，高爐內氫氣利用率反而會降低。4、海綿鐵是指由于還原失氧形成大量氣孔，但仍保持礦石外形的直接還原鐵。其含碳低（5、優特鋼是優質鋼和特殊用途鋼的簡稱，其中優質鋼是區別于普通鋼而言的，含硫磷較低的鋼鐵；特殊鋼是具有特殊成分、特殊生產工藝、具有特殊的組織和性能，能夠滿足特殊需要的鋼類。與普通鋼比較，特殊鋼具有更好的強韌性、物理性能、化學性能、生物相容性和工藝性能。責任編輯|余然 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