穿越“死亡谷”：绿氢炼钢的理想与现实

资料图

从实验室的理想模型到工业化的残酷现实，中间横亘着一道被称为“死亡谷”的巨大鸿沟：极高的制取成本、匮乏的基础设施、不成熟的商业模式。

文｜潘珂

如果你站在一家年产100万吨的钢铁厂门口，试图描绘这里完全采用“绿氢”进行生产的景象，你首先会被一组惊人的数字击倒。

按照中信泰富特钢集团总裁助理、中信集团首席科学家许晓红的测算，这样一家钢厂，若采用全氢工艺，每天消耗的氢气约为140吨。如果用目前主流的长管拖车运输，“每天需要714车次进出”。

想象一下，七百多辆重型卡车，日复一日地在厂区门口排成长龙，像一条输送血液的动脉，却随时可能因为路况、天气、设备设施或调度而发生梗阻。如果为了规避物流风险，在厂区内建设配套的储氢设施，企业则需面对动辄数十亿元的投资成本。“目前尽管都在鼓励，也在上示范工程，但是成本、规模仍是巨大的瓶颈。”许晓红坦言。

“绿氢”，一场关于能源的静默革命正在发生，但远未到欢呼胜利的时刻。

在“双碳”目标下，钢铁、化工等高排放行业正面临着前所未有的减排压力。当能效提升逼近物理极限，废钢回收受到资源限制，人们将目光投向了元素周期表上最轻的元素——氢。特别是利用可再生能源电解水制取的“绿氢”，被视为工业脱碳的“终极钥匙”。

然而，从实验室的理想模型到工业化的残酷现实，中间横亘着一道被称为“死亡谷”的巨大鸿沟：极高的制取成本、匮乏的基础设施、不成熟的商业模式。

在这场跨越鸿沟的冒险中，越来越多的机构开始尝试发挥“摆渡人”的角色。汇丰银行（中国）有限公司（下称“汇丰中国”）携手北京市企业家环保基金会、落基山研究所等公益组织和智库，与商业机构一道，利用公益资金撬动生态构建，以期放大市场信号，缩短这项前沿技术从“试验品”到“商品”的距离。

“实现2050年净零排放所需的约35%的减排量将来自于目前尚未大规模商业化的技术。”汇丰中国可持续发展总监王颖认为，这意味着，“未来十年间对创新的融资力度需要达到前所未有的水平”。

高碳行业的“不可能三角”

对于中国钢铁行业而言，减排不仅是环保问题，更是生存问题。

根据国际能源署（IEA）2023年的报告，全球钢铁行业年均碳排放量约26亿吨二氧化碳当量，占全球能源系统总排放的7%-9%。而在中国，作为全球最大的钢铁生产国，这一比例甚至更高。

长期以来，钢铁冶炼遵循着经典的“高炉-转炉”长流程工艺：焦炭作为还原剂，在高温下从铁矿石中夺取氧元素，置换出铁，同时生成大量的二氧化碳。这是一个化学反应的宿命——只要还在用碳做还原剂，排放就无法归零。

“目前的节能降耗技术，都已经接近理论极限值了。”许晓红指出，钢铁行业面临着“投入越多，收益越少”的边际效应递减困境。

行业急需一种颠覆性的技术来打破僵局。绿氢，因此被推向了历史舞台。

在落基山研究所（RMI）重工业与循环经济部门主任李抒苡看来，绿氢技术的应用是颠覆性的。“首先，它是目前钢铁行业最具深度的减排手段之一，以绿氢直接还原铁为例，最高可以实现95%的减排幅度；其次，从直接还原铁和废钢电炉钢耦合的角度看，它还是提升钢铁品质、助推循环经济的加速器。”

愿景足够诱人：用氢气替代一氧化碳做还原剂，产物从二氧化碳变成了水。如果氢气是用风能、太阳能等可再生能源电解水制得的“绿氢”，那么整个炼铁过程将实现近乎零排放。

根据落基山研究所发布的《碳中和目标下的中国钢铁零碳之路》，到2050年，国内钢铁总产量中，有望高达20%来自基于氢的生产路径。届时，钢铁行业对绿氢的需求将达到700万吨左右。

《碳中和目标下的中国钢铁零碳之路》报告/落基山研究所（RMI）供图

然而，愿景的另一面，是严峻的“不可能三角”：低成本、大规模、低排放，在现有技术条件下似乎难以兼得。“目前的绿氢技术应用处于工业化初期阶段。”许晓红指出，工业化要解决的最重要问题就是成本、规模、效率。

首先是制氢成本。目前主流的碱性电解水制氢成本约为21.9元/kg，远高于传统的化石能源制氢（约10-12元/kg），其中，电费占了总成本的70%以上。

其次是基础设施。中国清洁能源（风、光）主要集中在西北，而钢铁产能主要集中在华北和华东。这种地理上的错配，导致了巨大的储运难题。氢气密度极低，且具有极强的活跃性，长距离运输成本高昂，更伴随着安全性挑战。“714辆卡车”的梦魇，正是这一困境的缩影。

资料图

在此背景下，如果没有外部压力，或者没有下游客户愿意为高昂的“绿色溢价”埋单，钢铁企业很难有动力去大规模应用绿氢。

低碳钢铁的“终极拼图”

尽管困难重重，但技术的希望之火从未熄灭。在某些领域，绿氢被视为钢铁脱碳的“终极拼图”。

在传统的钢铁生产中，焦炭在高炉冶炼中扮演了骨架、热源和还原剂三重角色。而在氢冶金的路径中，氢气取代了碳作为还原剂。目前主要的技术路线包括高炉富氢冶炼和氢基直接还原铁。

其中，高炉富氢冶炼是在现有设备上进行改造，喷吹含氢气体，减排潜力约为10%-20%；而氢基直接还原铁则是彻底的技术革命，配合电炉（EAF），理论减排潜力可达95%以上。

“这不仅仅是替代燃料原料这么简单，而是涉及工艺流程的重塑、巨量的能源保障以及技术装备的自主化。”李抒苡说。

部分地方已经开始尝试。

河北张家口，河钢集团的一期120万吨氢冶金示范工程已经投产。这是采用焦炉煤气（富含氢气）作为还原气的百万吨级项目，虽然目前尚未完全使用绿氢，但为未来切换到全绿氢预留了接口；在广东湛江，宝武集团的百万吨级氢基竖炉项目也已点火投产。这些“基石项目”的存在，证明了氢冶金在工程上的可行性。

然而，对于更广泛的钢铁企业来说，完全拥抱绿氢仍显得遥不可及。

中信泰富特钢选择了更为务实和多元的路径。“我们提出了‘绿色制造、制造绿色’的理念。”许晓红介绍，除了关注生产流程的降碳，他们同样关注产品端的贡献。例如，特钢产品广泛应用于风电、光伏等清洁能源设备，其本身就是绿色产业链的关键一环。

在技术路径上，中信泰富特钢在湖北黄石投资建设了富氢加热炉，利用氢气替代天然气进行燃烧供热，实现了工序降碳80%以上。更具战略意义的是，他们在江苏靖江投资建设了短流程电炉钢项目，“全废钢+全绿电”，这被视为除氢冶金外，钢铁行业另一条重要的减排路径。

“我们认为，未来的钢铁生产将是多种路径并存的。”许晓红表示，“对于绿氢，我们在积极研究，但不会盲目冒进。因为如果盲目扩张，企业可能会被巨大的成本拖垮。”

这种谨慎并非保守。根据落基山研究所的分析，基于绿氢的钢铁生产成本预计要到2035年前后才能实现与传统化石能源路径的平价。

在此之前，谁来填补这巨大的成本鸿沟？这正是技术希望与商业现实之间的博弈。绿氢技术虽然描绘了零碳的美好蓝图，但要让这张蓝图落地，仅靠钢铁企业自身的投入是远远不够的。

从“单打独斗”到“集群作战”

为了打破成本与规模的死结，一种被称为“产业集群”的模式正在被探索。这也是汇丰中国等金融机构积极倡导和推动的方向。

所谓“集群化发展”，即优先在绿氢供给和需求较为匹配的区域，通过优化“制-储-运-用”各环节，实现经济性最优。落基山研究所在《集群化发展助力低碳转型之：工业场景中大规模绿氢应用模式研究》报告中，率先提出了这一模式。

《集群化发展助力低碳转型之：工业场景中大规模绿氢应用模式研究》/落基山研究所（RMI）供图

“单独看一个钢厂用氢，成本当然高。但如果把周边的化工、交通等需求整合起来，形成一个绿氢生态圈，情况可能就不一样了。”李抒苡所在的落基山研究所一直在推动这一概念。

在河北张家口，依托丰富的风光资源和冬奥会的契机，已经初步形成了一个包含可再生能源发电、绿氢制取、氢燃料电池车应用以及氢冶金示范的微缩版“氢能集群”。

在这一模式中，汇丰中国试图成为那个“黏合剂”和“催化剂”。

“银行的作用不仅限于融资解决方案，更重要的是成为链接技术、资本与产业的纽带。”王颖表示。

2020年起，汇丰集团就通过其全球气候公益旗舰项目“气候解决方案伙伴计划”（Climate Solutions Partnership）资助全球重要市场尤其是亚洲的能源转型及应对气候变化的一系列项目。这些公益项目像“探路者”一样，通过支持行业转型所必需的公共服务——例如标准开发、能力建设、模式和路径探索等“基础设施”建设——为创新和发展打下基础。

《气候解决方案伙伴计划》视频截图/汇丰供图

在商业方面，支持全球经济净零转型也是汇丰的战略重点，汇丰也有着全面的金融产品和服务支持产业低碳转型。2025年12月，汇丰中国正式推出外资银行中首个专注于服务科创企业的金融服务品牌——“汇丰科创金融”，并提供总计15亿美元的信贷基金，全力支持科创企业引领中国创新经济发展。在汇丰集团2023年收购硅谷银行英国子公司后，便推出了“汇丰科创金融”这一品牌，其中气候技术就是该品牌的战略重点。

“我们在全球范围内有着多学科背景的专家工作组，帮助银行更好地为包括清洁氢能等新兴气候技术提供融资解决方案。”王颖介绍。

在支持供应链转型方面，汇丰还创新性地推出了可持续供应链金融产品，通过将供应商融资成本与其可持续发展绩效挂钩，帮助链主企业及其供应商一同实现低碳转型目标。这一模式同样可以适用于钢铁行业供应链企业与下游企业的协同转型——如果一家汽车制造商愿意采购绿氢生产的低碳钢产品，银行可以通过包括可持续供应链金融产品在内的不同可持续金融产品，为采购方和供应商提供更具成本竞争力的融资方案。

“这就是金融机构作为‘信号放大器’的作用。”王颖说，“推广可持续金融，就是为了告诉市场：低碳转型是具备经济性的。”

然而，即便有了技术试点和金融加持，绿氢在钢铁行业的规模化应用依然面临着系统性的瓶颈。

最直接的瓶颈依然是成本与溢价。

“如果按照目前的成本，用绿氢生产一吨钢，成本要比传统工艺高出1500元左右。”许晓红透露。“这个溢价谁来承担？钢厂利润微薄，承担不起；下游汽车厂、建筑商，目前也只有极少数愿意为‘绿钢’支付高溢价。”

这就陷入了一个“鸡生蛋、蛋生鸡”的死循环：没有大规模应用，成本降不下来；成本降不下来，就没有大规模应用。

基础设施也存在错配问题。中国绿氢供给潜力最大的地区在“三北”（西北、华北、东北），而钢铁产能集中在东部沿海。落基山研究所的报告显示，未来，内蒙古等地的绿氢供应能力将迅速提升，本地需求难以消纳，而江苏、浙江等钢铁大省将面临百万吨级的绿氢缺口。

《开启绿色氢能新时代之匙：中国2030年“可再生氢100”发展路线图》/落基山研究所（RMI）供图

“输氢管道的建设仍需提速。”李抒苡指出，“目前国内只有极少数短距离的输氢管道，大规模、长距离的管网尚在规划中或早期建设阶段。如果靠长管拖车运输，运距超过250公里，运输成本可能就会超过制氢成本，这在经济上的可持续性是存疑的。”

除此之外，标准与认证的缺失亦是瓶颈之一。如果标准不统一，金融机构就无法准确评估项目的绿色属性，容易导致“洗绿”风险，或者让真正优质的项目拿不到钱。

“这不仅是技术问题，更是市场机制问题。”王颖认为，金融机构在其中面临的挑战是如何识别风险，“我们不能因为它是绿氢就盲目支持，必须评估其技术的可行性和商业的可持续性。”

此外，政策的不确定性也是企业观望的重要原因。政府目前更多是在鼓励研发和示范，还没有大规模的补贴政策。在没有明确的碳价信号或财政补贴之前，假如企业大规模上马绿氢项目，也具有相当风险。

构建低碳转型的“生态圈”

面对系统性瓶颈，破局之道在于制度创新与多方协同。

落基山研究所在报告《开启绿色氢能新时代之匙：中国2030年“可再生氢100”发展路线图》中建议，国家应进一步明确绿氢产业的顶层设计，制定分区域、分行业的产能布局规划。同时，在电力市场建设上，应给予绿氢制取项目更优惠的电价政策，比如鼓励其利用弃风弃光电力，或者参与电力辅助服务市场获得补偿。而对于资源错配问题，可以通过建设跨区域的氢能输送网络，或者推动由能源成本敏感的高耗能产业向绿氢富集地区有序转移来解决。

碳市场被认为是解决绿色溢价问题的关键。如果碳价能够真实反映碳排放的社会成本，绿氢的相对成本优势就会显现。许晓红认为，政策是核心，“政策会让全社会承担成本，但这也会促进全社会协同降本的创新”。

在这一过程中，标准制定至关重要。汇丰中国正在利用其国际网络优势，推动中国标准与国际标准的接轨。

王颖表示：“汇丰正在积极参与相关的跨行业联盟，促成通用标准的制定，为转型融资提供依据。”

未来的竞争，不是企业与企业的竞争，而是供应链与供应链、生态圈与生态圈的竞争。

中信泰富特钢正在实践这种“产业链协同创新”。他们与上游的能源供应商、下游的轴承制造商紧密合作，共同开发低碳产品，分摊减排成本。

“我们要联合全生命周期产业链的供应商、下游用户、同行和专业机构，一起协同降碳。”许晓红说，“这不是哪一家企业能单独完成的任务。”

汇丰则在其中扮演着“黏合剂”的角色。除了资金支持，汇丰还通过智库支持、资源对接，推动构建一个包含政策制定者、技术提供方、工业用户和投资者的完整生态系统。

“银行的角色正在不断拓展。”王颖总结道，“我们不再只是资金的提供者，我们是实体经济转型的战略合作伙伴，是生态体系构建的参与方。”

虽然如今，绿氢炼钢或许仍像那个“714辆卡车”的难题一样棘手。但正如百年前电力取代蒸汽动力一样，能源转型的车轮一旦启动，便不会停止。

在河北的风车下，在江苏的电炉旁，在北上广的写字楼里，不同的力量正在汇聚。他们试图跨越那道“死亡谷”，去往一个更清洁的钢铁未来。这注定是一场漫长的征途，但路标已经清晰。