欧盟碳市场与碳边境调节机制下绿色钢铁新市场的崛起

本研究针对全球钢铁行业深度脱碳挑战，通过分析欧盟排放交易体系（EU ETS）修订与碳边境调节机制（CBAM）政策，建立了动态优化模型评估氢基直接还原铁（H2-DRI）炼钢技术的成本竞争力。结果表明，2026年起在可再生能源优势地区，绿色钢铁可在欧盟市场实现平价，但若本土低碳产能部署不足，欧盟钢铁业将面临竞争力流失。研究首次量化评估了通过产业转移和热压铁块（HBI）贸易实现快速脱碳的路径，为全球钢铁行业碳中和转型提供政策启示。

　　

全球钢铁行业正站在碳中和转型的十字路口。这个占全球二氧化碳排放8%-10%的重工业领域，至今尚未找到商业可行的低碳炼钢技术。当《巴黎协定》的气候目标日益紧迫，欧盟率先出招——修订排放交易体系（EU ETS），推出碳边境调节机制（CBAM），这一系列政策组合拳会如何重塑全球钢铁竞争格局？绿色氢基炼钢能否抓住机遇崛起？来自瑞典隆德大学的研究团队在《Nature Communications》发表的最新研究，给出了令人瞩目的答案。

研究团队构建了一个包含投资决策、生产系统和贸易流的动态优化模型，覆盖全球90%以上的钢铁产能。模型特别考虑了欧盟ETS免费配额逐步退出与CBAM逐步引入的复杂互动，以及不同国家在可再生能源禀赋、铁矿石品质和废钢资源等方面的差异。通过对比仅覆盖直接排放（Scope 1）和同时覆盖间接排放（Scope 2）的CBAM情景，研究揭示了政策设计对全球钢铁贸易流向的深远影响。

主要技术方法

研究采用自下而上的技术经济动态优化模型，整合投资模型与生产系统市场模型，考虑材料可用性、投资生产成本和现有资产。模型涵盖欧盟27国及主要钢铁生产国，包含高炉-转炉（BF-BOF）、废钢电炉（scrap-EAF）和氢直接还原铁-电炉（H₂-DRI-EAF）三种技术路径的成本结构，并纳入铁矿石加工、运输成本等细节参数。

EU ETS修订对钢铁生产成本的影响

欧盟ETS基准定义的更新将从2026年起实质性补贴低碳中间产品的生产。研究显示，将球团矿生产纳入烧结矿基准、将DRI反应器纳入铁水基准、将电解纳入氢基准，使得采用H₂-DRI-EAF路线的生产者能够获得超过其实际排放量的免费配额，形成净负的ETS成本。

这种政策变化显著改变了欧盟市场的竞争格局，有利于H₂-DRI-EAF，而BF-BOF和天然气基DRI-EAF（NG-DRI-EAF）因ETS成本处于劣势。即使在乐观假设下，NG-DRI-EAF路线也无法在2025-2035年间实现与BF-BOF的市场竞争力。

欧盟市场竞争力分析

模型结果显示，在CBAM逐步引入和免费配额逐步退出的背景下，欧盟市场从2029年起面临显著压力。BF-BOF生产的钢铁在2030年后将无法与低碳进口产品竞争，导致产量大幅下降。

欧盟本土的竞争性H₂-DRI-EAF钢铁产能有限，需要越来越多的进口钢铁来满足需求。随着碳成本上升，高排放的BF-BOF进口首先被低排放BF-BOF进口替代，然后被次级钢铁进口替代，最终被低碳次级钢铁和H₂-DRI-EAF进口替代。

全球绿色钢铁市场与EU CBAM影响

CBAM对出口到欧盟的钢铁成本竞争力产生实质性影响。虽然中国BF-BOF钢铁的排放因子高于欧盟，但由于其较低的生产成本，在CBAM初期仍能维持对欧盟市场的成本竞争力。

巴西、美国、日本和中国被发现是CBAM下最具竞争力的次级钢铁出口国，主要得益于低废钢价格。具有 affordable renewable electricity（可负担可再生能源）潜力的国家，如美国，可以通过投资H₂-DRI-EAF产能增加对欧盟的竞争性出口。

研究发现一种"可再生能源拉动"效应：具有 affordable renewable electricity（可负担可再生能源）潜力的国家与能够显著增加H₂-DRI-EAF产能的国家之间存在协同效应。尽管中国、印度、巴西和澳大利亚在没有或较低碳价情况下实现了H₂-DRI-EAF投资，但竞争性BF-BOF钢铁和不断增长的全球需求导致巴西和印度继续投资新的BF-BOF产能，加剧了碳锁定和路径依赖。

讨论与政策启示

研究区分了三种不同类型的产业转移路径以实现欧洲钢铁行业的快速深度脱碳：欧盟内部优化布局、从具有 steelmaking competences（钢铁制造能力）的国家进口HBI、以及将H₂-DRI生产外包给具有可再生能源优势的发展中国家。

研究表明，欧盟ETS设计可以提供短期推动力，但不足以抵消H₂-DRI-EAF生产成本的大幅差异。可再生能源价格主要取决于地理空间因素，政策手段只能部分影响。在 high-cost industrial regions（高成本工业区域），氢基钢铁生产可能长期缺乏竞争力。

研究强调，CBAM与EU ETS是本质不同的工具，基于产品的CBAM与基于过程的EU ETS和免费配额之间存在不匹配。这种不匹配可能导致临时性的定价扭曲，影响不同生产路线之间的成本竞争力。

结论

本研究通过严谨的模型分析证明，欧盟气候政策组合将从根本上重塑全球钢铁竞争格局。2026年起，绿色氢基钢铁在可再生能源优势地区将实现成本竞争力，但欧盟钢铁业若不能及时部署足够低碳产能，将面临严重的竞争力流失风险。

研究首次系统评估了通过产业转移和HBI贸易实现快速深度脱碳的可行性，为政策制定者提供了三种具体路径选择。CBAM被证明能有效防止碳泄漏，但其设计细节对全球贸易流向和减排激励具有重要影响。

欧盟对低碳钢铁的高需求可能引发一场脱碳竞赛，推动全球钢铁行业向碳中和转型。然而，要实现这一转型，需要精心设计的政策组合，包括CBAM的优化、国际气候合作以及针对发展中国家的技术支持机制。这项研究为理解全球钢铁行业深度脱碳的复杂动力学提供了重要科学依据，为政策制定者和行业参与者指明了前进方向。