国内外碳中和背景
回顾钢铁行业几十年，碳排放量占全球的7%左右，伴随着各国碳中和政策的出台和全国气候变暖的压力，摆脱对化石能源的依赖才能从根本上解决碳排放问题。2020年3月欧盟委员会发布《欧洲气候法》确保2050年实现碳中和，中国于2020年9月宣布碳中和目标，努力争取2060年前实现碳中和。在此背景下，瑞典钢铁公司SSAB率先生产出全球第一批非化石能源钢，下文将从SSAB绿色生产线及其氢能炼钢路径进行研讨。
SSAB 碳中和发展路径及现阶段发展成就：
SSAB，全球高强钢领先制造商和目前全球二氧化碳排放最高效的企业在2021年成为世界首个轧制出无碳钢的企业并计划在2030年实现大部分流程的绿色化（欧盟碳中和计划为2050年）。在碳中和计划紧锣密鼓实施的大背景下，使得研究SSAB碳中和发展路径变得十分有意义和极具参考性。
SSAB瑞典钢铁公司于2016年联合两大欧洲巨头（欧洲最大的跨国电力公司大瀑布电力公司（以下称“Vattenfall”），和欧洲最大铁矿石生产商LKAB 协力出台HYBRIT计划，利用氢能替换煤炭，旨在从铁矿石到生产直接还原铁（DRI）实现非化石制钢流程并预计在2026年成为第一个实现向市场大面积投放非化石钢的企业，并于2045年实现整个公司的绿色生产链。
SSAB已经于2021年10月生产出全球首个非化石能源钢车辆并输送至沃尔沃集团。同年，SSAB也宣布和沃尔沃集团，沃尔沃汽车公司， Volvo Group, 卡哥特科公司, 戴姆勒（德国汽车制造商），梅赛德斯奔驰和Peab (北欧建筑公司) 合作，2022年与瑞士电车公司极星开展战略合作，计划在2030年实现生产绿钢汽车。
HYBRIT的三阶段计划：
2016-2017：调查场地并出台建造‘碳中和’示范基地的可行性计划(即推进HYBRIT计划)。
2018-2024：利用瑞典在获取非化石电能上地理位置的便利，SSAB在瑞典的Lulea建造了非化石能源钢的小型试验场。并于2022年建造地下氢气储存设备且投入使用。
2025-2035：示范工厂投产，保证年产能100万公吨。
SSAB绿色生产线深度解剖
1、原料端
回收废钢并不能够满足日益增长的钢铁需求，依赖铁矿石的长流程制钢仍需寻求突破口从而减少二氧化碳排放。LKAB，世界最大的铁矿石生产商，将氢气还原铁矿石（海绵铁）。为保证冶炼球团过程的绿色化，LKAB现阶段试验将化石燃料替换成生物原油，同时也在Lulea试验田尝试其他热源科技，其中就包括由Vatenfall提供的氢能发电源。如果LKAB实现海绵铁的全生产覆盖，那么将是突破无化石钢铁最重要的一步。
2、冶炼过程 - 非化石电能是重点
从全球来看，利用煤炭和焦炭作为原料和燃料的高炉炼铁是目前大部分钢厂所采用的方式，大约占钢材生产的65%-70%，欧洲高炉炼铁占比在60%-65%。因此SSAB向高炉中输入氢气作为还原剂，将炼出的海绵铁用于回转窑生产粗钢。由此，冶炼过程中产出的气体将是对大气无污染的水蒸气。
其中，氢气的来源是电解水，要实现全流程零碳，所需电能依旧同样要为绿色电能，Vattenfall, 欧洲最大的热能和电能零售商，利用风力发电制氢并将其作为目前发电的主流方式。
制氢面临的挑战
如上文所述，电解水主要制氢形式，在电费如此居高不下的情形下，如何保证绿色产电的同时控制成本是制氢面临的挑战。
欧洲可再生能源和天然气发电的比重较高且发展较为先进，其中24%的电力依靠可再生能源，19%依赖天然气发电。但是利用天然气发电似乎并不可取，除了全球疫情冲击后天然气价格上涨外，俄乌冲突后天然气运输受阻，‘天溪2号’合作项目的叫停，电费价格随之上涨，最终导致制氢成本大幅上升，预计可能会持续到2024年。
与此同时，在《欧洲气候法》2050年实现40%可再生能源发电的压力下，进一步加大风力发电的力度迫在眉睫。但是由于风力的不稳定性，难储存和时变性等的特点，制氢可能会在风力不足时受到影响。
如何储存氢气
为应对风力发电的不确定等问题，HYBRIT决定在Svartöberget投资SEK 2.5亿（0.26亿美元）建造了全球首个氢能仓储基地 ，利用LRC技术（Lined Rock Cavern）铸造了具有特殊封层效果的墙面来储藏氢气，并计划在2022年到2024年启动使用。此项决定不光能在大风天将氢气大量储存，同时也能预防风力不足所致的氢气短缺，毕竟2021年，欧盟就曾由于风力不足导致发电量出现了首次下降。
行业对标 - 蒂森克虏伯H2Stahl项目
在联邦经济事务和气候行动部资金的扶持下创建的H2Stahl实验室使蒂森克虏伯在2019年11月成为全球第一个向高炉中吹入氢气的企业。与SSAB竖炉输氢制钢目的不同，H2Stahl旨在研究高炉输氢对产钢的影响，总体目标是建立氢气作为桥接技术的使用以减少二氧化碳的使用。预计在2050年实现气候中性战略。
碳中和背景下碳税实施的意义
为了敦促各国尽快实现碳中和计划，减少全球气候负担，2021年3月10日，欧盟议会通过了不具法律效益的碳关税决议——《迈向与WTO兼容的欧盟碳边境调节机制》。并计划于2023年1月1 日开始实施。碳关税，究其本质是发达国家对从发展中国家进口的排放密集型产品征收的一种进口关税，换句话说就是对二氧化碳排放所征的税，涉及品种包括水泥、电力、化肥、钢铁和铝材。据2020年资料显示，中国是世界上碳排放最大的国家，占全世界28%左右，同时出口欧盟的钢材在大约170.1万吨，占欧盟进口钢材的8%左右（2120万吨）。所以，碳税的实施势必回对中国钢材出口产生相应的影响。
碳关税（CBAM）对中国钢材出口影响
根据碳税计算公式，若开始实施碳税，中国钢铁产品将增加26-28亿元碳关税。由此导致中国出口欧盟的钢材价格上涨，以热卷为例，将上涨约150欧元/吨。长期来看，在碳税实施之后势必会对中国企业施加压力，从而迫使中国企业结构进行调整。因此，我国的当务之急仍是建立自身的碳税制度，以氢能为主要的社会发展策略。虽然现阶段以宝钢为首的头部钢铁企业与欧盟大型钢铁制造商高炉碳排放放并无明显差别，甚至比塔塔和安塞乐米塔尔少。但我国仍面临氢能源技术掣肘，实现绿氢全流程零碳工厂仍是实现碳中和的必经之路。