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鋼鐵行業(yè)是我國(guó)的碳排放大戶，排放量占全國(guó)總量的15%，僅次于電力行業(yè)，故其脫碳對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。研究表明，鋼鐵行業(yè)的中長(zhǎng)期脫碳路徑主要有三，分別是氫基直接還原鐵-電弧爐（DRI-EAF）工藝、廢鋼-電弧爐（scrap-EAF）工藝，以及碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)。由于前兩種工藝都未能使鋼鐵行業(yè)完全脫碳，故國(guó)際能源署預(yù)計(jì)2050年時(shí)全球制鐵工藝配備CCUS技術(shù)的比例將高達(dá)37%，可見(jiàn)其重要性。

然而，想要完成預(yù)期的脫碳目標(biāo)，三種路徑都須通過(guò)商業(yè)化的關(guān)卡，尤其是CCUS技術(shù)，有成本高、盈利點(diǎn)不明、捕集率偏低等問(wèn)題，阻礙了鋼鐵企業(yè)的參與意愿。另外，我國(guó)在CCUS技術(shù)上起步較晚，面對(duì)嚴(yán)峻的商業(yè)化挑戰(zhàn)，使原本盈利困難的鋼鐵企業(yè)更加裹足不前。

因此，了解該技術(shù)的發(fā)展進(jìn)度、全球應(yīng)用情況及實(shí)踐難點(diǎn)，將有利于鋼鐵企業(yè)及其相關(guān)方展開(kāi)評(píng)估，以推進(jìn)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。有鑒于此，本文討論鋼鐵行業(yè)CCUS技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)踐案例與推廣挑戰(zhàn)，并探索中國(guó)鋼鐵行業(yè)發(fā)展CCUS技術(shù)的未來(lái)方向，以共謀出路。

CCUS技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益

CCUS技術(shù)可分為二氧化碳的捕集、輸送、利用與封存三個(gè)步驟。各行業(yè)對(duì)CCUS技術(shù)的應(yīng)用不同，但普遍面臨成本高昂、盈利不足、降碳效果不符預(yù)期等挑戰(zhàn)。

◎ 從成本看，碳捕集環(huán)節(jié)的成本最高，約占整個(gè)流程的75%，同時(shí)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)也最高。現(xiàn)有的碳捕集技術(shù)有點(diǎn)源捕集與從空氣中直接捕集兩種，前者技術(shù)較為成熟，后者處于開(kāi)發(fā)早期。點(diǎn)源捕集主要針對(duì)工業(yè)排放源，包括化工廠、天然氣加工廠等高濃度排放源，以及鋼鐵廠、水泥廠等低濃度排放源。由于排放源濃度、排放點(diǎn)源數(shù)量與排放設(shè)施的差異，碳捕集的技術(shù)方案與設(shè)施配置需要相應(yīng)調(diào)整，導(dǎo)致相關(guān)項(xiàng)目常須定制化設(shè)計(jì)，從而提高了規(guī)模化復(fù)制的難度。事實(shí)上，根據(jù)不同排放源情況，碳捕集成本的浮動(dòng)區(qū)間也較大，通常捕集一噸二氧化碳的成本在10至342美元之間，而鋼鐵行業(yè)的成本在40至124美元之間。

◎ 從收入看，鋼鐵企業(yè)從CCUS中獲得的直接收入主要來(lái)自碳利用。二氧化碳可用于地質(zhì)驅(qū)油（Enhanced Oil Recovery，EOR），以提升石油采收率，另可用于燃料、化學(xué)品、建筑材料等產(chǎn)品制造，故鋼鐵企業(yè)可將二氧化碳售予這些行業(yè)，以抵消碳捕集的部分成本。只是，幾種應(yīng)用方案中，目前僅EOR可大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，其他則否。相比之下，碳封存的盈利性更糟，該環(huán)節(jié)下的二氧化碳是被注入到咸水層或枯竭油氣田中，因而并無(wú)直接收入。

放眼未來(lái)，CCUS技術(shù)的后續(xù)成本可能會(huì)隨著碳捕集技術(shù)的發(fā)展而降低，但碳利用的收入不確定性卻不容忽視，會(huì)隨著石油等產(chǎn)品價(jià)格的波動(dòng)而上下起伏。不言而喻，經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題阻礙了鋼鐵行業(yè)對(duì)CCUS項(xiàng)目的采納，以致目前全球僅六個(gè)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，其中一個(gè)在阿聯(lián)酋，一個(gè)在中國(guó)，三個(gè)在美國(guó)，一個(gè)在日本。表1詳列這些項(xiàng)目的相關(guān)企業(yè)名稱、生產(chǎn)工藝、運(yùn)營(yíng)日期、碳捕集量、捕獲的二氧化碳是利用（CCU）或封存（CCS），以及外部資金支持形式。

由于CCUS項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題，企業(yè)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，會(huì)將外部資金支持列為重要考慮因素。以下針對(duì)表1中兩個(gè)信息相對(duì)充分的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目展開(kāi)說(shuō)明。

Al Reyadah項(xiàng)目：脫碳決心與政府資助

Al Reyadah是阿聯(lián)酋的CCUS項(xiàng)目，位于阿布扎比南部，每年為阿聯(lián)酋鋼鐵廠捕集80萬(wàn)噸二氧化碳。項(xiàng)目由阿布扎比的大型油企發(fā)起，得益于政府的脫碳決心與資金支持，它不僅是鋼鐵行業(yè)首個(gè)CCUS項(xiàng)目，也是全球首個(gè)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的CCUS項(xiàng)目。

阿聯(lián)酋是石油與天然氣大國(guó)，其油氣資源主要來(lái)自酋長(zhǎng)國(guó)之一的阿布扎比。阿聯(lián)酋是《京都議定書(shū)》的簽訂方之一，從2006年開(kāi)始發(fā)展可再生能源，并由阿布扎比石油公司（ADNOC）推動(dòng)創(chuàng)立阿布扎比未來(lái)能源公司（Masdar）。2008年，阿布扎比政府發(fā)布《2030年經(jīng)濟(jì)愿景》，明確發(fā)展多元化能源與相關(guān)的脫碳戰(zhàn)略，同時(shí)啟動(dòng)碳捕集與EOR技術(shù)研究，以位置靠近ADNOC油田的阿聯(lián)酋鋼鐵公司作為首個(gè)碳捕集對(duì)象。2009至2011年，ADNOC與Masdar合作完成將二氧化碳注入ADNOC油田的試點(diǎn)研究，而ADNOC也獲得政府百億美元的脫碳資助。2012年兩家國(guó)企聯(lián)合成立CCUS技術(shù)公司，以阿拉伯語(yǔ)“領(lǐng)導(dǎo)”之意將其命名為Al Reyadah。

Al Reyadah項(xiàng)目的設(shè)施總造價(jià)1.22億美元，于2016年啟動(dòng)運(yùn)營(yíng)，目標(biāo)有二，一是幫助鋼鐵企業(yè)降低碳排放，二是減少注入油田的天然氣消耗與進(jìn)口。從結(jié)果上看，第二個(gè)目標(biāo)已順利實(shí)現(xiàn)。隨著阿布扎比的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，天然氣的需求量日益增加，故當(dāng)以二氧化碳或氮?dú)馊〈烊粴鈦?lái)進(jìn)行地質(zhì)驅(qū)油時(shí)，則天然氣可被用于更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的領(lǐng)域。Al Reyadah項(xiàng)目落地后，每年阿布扎比可捕集80萬(wàn)噸二氧化碳來(lái)取代1.5億立方英尺的天然氣，釋放數(shù)十億美元價(jià)值。

但第一個(gè)目標(biāo)的進(jìn)展卻未如人意。目前Al Reyadah項(xiàng)目的總體碳捕集率大概是25%，無(wú)法成為阿聯(lián)酋鋼鐵的主要脫碳手段。原因與碳捕集技術(shù)的局限有關(guān)：點(diǎn)源碳捕集設(shè)備只能安裝于個(gè)別點(diǎn)源，如點(diǎn)源較多，則須分別部署。阿聯(lián)酋鋼鐵的CCUS設(shè)施安裝在其中一座直接還原爐上，該工廠的其他排放點(diǎn)源包括三座鋼鐵生產(chǎn)設(shè)施和五座軋鋼廠，而點(diǎn)源全覆蓋的成本甚為巨大。當(dāng)將本案面臨的局限擴(kuò)及整體鋼鐵行業(yè)時(shí)，由于大部分鋼鐵企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的高爐工藝，涉及的排放點(diǎn)源會(huì)比直接還原鐵工藝更多，因而必要的設(shè)備投入也更龐大。

面對(duì)捕集效率低、成本高昂的挑戰(zhàn)，目前阿聯(lián)酋鋼鐵并沒(méi)有進(jìn)一步擴(kuò)大CCUS實(shí)施范圍的規(guī)劃。同時(shí)，今年阿聯(lián)酋鋼鐵啟動(dòng)了中東第一個(gè)綠色氫煉鐵項(xiàng)目，表明將優(yōu)先發(fā)展“氫基還原鐵”技術(shù)以實(shí)現(xiàn)脫碳。不過(guò)，在政府資助下，阿布扎比仍在發(fā)展CCUS技術(shù)，去年ADNOC與美國(guó)西方石油公司合作推進(jìn)從空氣中直接捕集技術(shù)，就是為了探索新的碳捕集方式。

Denbury：資源優(yōu)勢(shì)與財(cái)稅支持

Denbury是一家專注于CCUS技術(shù)服務(wù)的美國(guó)能源公司，擁有全美最大的二氧化碳運(yùn)輸管道網(wǎng)絡(luò)。該公司至今收支尚未平衡，但預(yù)計(jì)2026年將開(kāi)始盈利。CCUS公司很少能在短期內(nèi)轉(zhuǎn)虧為盈，Denbury實(shí)屬例外，得益于美國(guó)優(yōu)厚的自然資源優(yōu)勢(shì)和政府的長(zhǎng)期財(cái)稅支持。

◎ 在自然資源方面，美國(guó)擁有豐富的天然二氧化碳源場(chǎng)，是世界上唯一能實(shí)現(xiàn)天然二氧化碳商業(yè)化鉆探的國(guó)家。二氧化碳天然源場(chǎng)主要位于美國(guó)西南部的油田內(nèi)，鉆探時(shí)可采用與石油和天然氣鉆探類似的設(shè)備，每噸的開(kāi)采成本在10至15美元之間。美國(guó)自上世紀(jì)中葉發(fā)現(xiàn)二氧化碳能強(qiáng)化采油后，便開(kāi)始發(fā)展EOR技術(shù)。1970年代，美國(guó)能源公司雪佛龍大舉開(kāi)發(fā)二氧化碳EOR，投入1.71億美元，隨后其他能源公司也開(kāi)始發(fā)展技術(shù)并收購(gòu)天然源場(chǎng)，形成一股熱潮。目前美國(guó)EOR技術(shù)使用的二氧化碳，其中80%來(lái)自天然源場(chǎng)。

◎ 在政策方面，美國(guó)政府長(zhǎng)期以財(cái)稅激勵(lì)政策支持CCUS技術(shù)發(fā)展。1986年美國(guó)聯(lián)邦立法，首度對(duì)二氧化碳EOR項(xiàng)目提供稅收激勵(lì)，給予15%的稅收抵免，適用于二氧化碳注入項(xiàng)目的相關(guān)成本。2008年美國(guó)又設(shè)立45Q稅收抵免機(jī)制，對(duì)每噸通過(guò)EOR注入的二氧化碳抵免10美元，對(duì)每噸通過(guò)地質(zhì)層封存的二氧化碳抵免20美元。2022年的《通膨削減法案》又更新了45Q稅收抵免條款，加大抵免額度，對(duì)每噸被直接封存或利用的二氧化碳分別抵免85美元和60美元，以進(jìn)一步推動(dòng)CCUS技術(shù)發(fā)展。

受益于資源優(yōu)勢(shì)與財(cái)政支持，Denbury的CCUS業(yè)務(wù)快速擴(kuò)張。該公司于1997年上市后，更通過(guò)一系列的收購(gòu)來(lái)發(fā)展EOR業(yè)務(wù)，收購(gòu)對(duì)象包括小溪油田與杰克遜二氧化碳天然源場(chǎng)等。Denbury于2009年開(kāi)始大力投資二氧化碳管道運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，并隨著EOR領(lǐng)域管道運(yùn)輸業(yè)務(wù)的增加而提高碳捕集技術(shù)投資，為更多工業(yè)排放源企業(yè)服務(wù)。至去年為止，Denbury已擁有超過(guò)1300英里的二氧化碳管道，并對(duì)捕集的430萬(wàn)噸工業(yè)二氧化碳展開(kāi)運(yùn)輸、注入和封存。

去年Denbury被?？松梨谑召?gòu)，后者與美國(guó)Nucor鋼鐵公司簽訂一個(gè)CCS協(xié)議，為其提供二氧化碳運(yùn)輸與存儲(chǔ)服務(wù)。Nucor計(jì)劃于2026年啟動(dòng)美國(guó)第一個(gè)鋼鐵行業(yè)的CCUS項(xiàng)目，項(xiàng)目已獲美國(guó)能源部的資助，預(yù)計(jì)每年可捕集80萬(wàn)噸二氧化碳。

前景展望與建議

CCUS技術(shù)的資金投入大、捕集效率低，近幾年備受質(zhì)疑。然而，國(guó)際能源署一直將CCUS列為能幫助鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的重要技術(shù)之一。因此，在鋼鐵行業(yè)推動(dòng)CCUS技術(shù)的商業(yè)化方面，我國(guó)可借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)掘適合我國(guó)國(guó)情的道路。以下是三點(diǎn)建議。

◎ 首先，政府需加大支持力度，推動(dòng)CCUS技術(shù)優(yōu)勢(shì)行業(yè)率先發(fā)展。目前我國(guó)CCUS技術(shù)處于發(fā)展初期，面臨技術(shù)創(chuàng)新、成本控制和商業(yè)化應(yīng)用的多重挑戰(zhàn)，故企業(yè)亟須通過(guò)政府支持來(lái)降低投資風(fēng)險(xiǎn)。特別是，擬使用CCUS技術(shù)的鋼鐵企業(yè)必將面臨較高的研發(fā)與部署成本，需要承擔(dān)較高的資本支出，而政府的專項(xiàng)資金支持則能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)作用。同時(shí)，對(duì)于EOR等較為成熟的二氧化碳利用領(lǐng)域，政府亦可出臺(tái)財(cái)政激勵(lì)政策，以降低CCUS相關(guān)優(yōu)勢(shì)行業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，從而帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展，促進(jìn)商業(yè)化正循環(huán)。

◎ 其次，鋼鐵行業(yè)需加強(qiáng)創(chuàng)新研發(fā)力度，積極推動(dòng)CCUS技術(shù)的商業(yè)化。鋼鐵企業(yè)可探索將二氧化碳用于自身產(chǎn)品優(yōu)化，如包鋼的碳化法鋼渣綜合利用等。同時(shí)，鋼鐵企業(yè)也可關(guān)注跨行業(yè)應(yīng)用，包括合成氣體與化學(xué)品生產(chǎn)、建筑材料等領(lǐng)域。在能源領(lǐng)域，鋼鐵行業(yè)可與氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)，生產(chǎn)綠色甲醇或合成天然氣等，為交通、化工等行業(yè)提供清潔能源。在建筑領(lǐng)域，二氧化碳可作為碳源用于建筑材料，通過(guò)二氧化碳礦化技術(shù)提升建筑材料的強(qiáng)度和耐用性。此外，鋼鐵行業(yè)也應(yīng)積極推動(dòng)碳利用技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，降低成本并提高技術(shù)成熟度。

◎ 第三，鋼鐵企業(yè)自身應(yīng)當(dāng)提前規(guī)劃脫碳投資路徑，以避免碳鎖定。CCUS技術(shù)尚未成熟，目前捕集效率較低，因此鋼鐵企業(yè)需要提前布局，才能在短中長(zhǎng)期分步實(shí)現(xiàn)降碳。短期內(nèi)，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)轉(zhuǎn)型目錄盡快提升能效，并優(yōu)化生產(chǎn)工藝以減少碳排放。中長(zhǎng)期內(nèi)，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)提前投資建造氫基還原鐵工藝的相關(guān)設(shè)施，加大廢鋼采購(gòu)與再利用，同時(shí)兼顧C(jī)CUS技術(shù)的開(kāi)發(fā)與落地。更重要的，在降碳路徑明晰情況下，鋼鐵企業(yè)必須把握當(dāng)前的降碳窗口期，盡快設(shè)定短中長(zhǎng)期降碳目標(biāo)與相應(yīng)的投資規(guī)劃，并切實(shí)推動(dòng)脫碳進(jìn)程。

總結(jié)而言，鋼鐵行業(yè)應(yīng)當(dāng)把握低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展機(jī)遇，探索CCUS技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用模式。尤其，在我國(guó)供給側(cè)改革的背景下，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)通過(guò)低碳轉(zhuǎn)型與優(yōu)化產(chǎn)能來(lái)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效的發(fā)展目標(biāo)，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，更應(yīng)當(dāng)通過(guò)多方協(xié)同和持續(xù)創(chuàng)新，來(lái)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

邱慈觀是美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)沃頓商學(xué)院金融學(xué)博士，現(xiàn)任上海交通大學(xué)上海高級(jí)金融學(xué)院教授、可持續(xù)金融學(xué)科發(fā)展專項(xiàng)基金學(xué)術(shù)主任，李小千是專項(xiàng)基金研究專員。