2026氢冶金发展模式系列研究之一_从焦炉煤气到绿氢-山西氢冶金-发展路径探索_25页_2mb

报告摘要

氢冶金发展模式系列研究之一：从焦炉煤气到绿氢——山西氢冶金发展路径探索

核心内容

本报告探讨了山西在氢冶金发展中的路径选择，聚焦于副产氢资源驱动的过渡与升级模式。山西作为全国重要的煤焦产业基地，拥有丰富的焦炉煤气资源和“煤—焦—钢”产业基础，为氢冶金项目提供了独特的条件。氢冶金被视为钢铁行业深度脱碳的重要路径之一，预计可帮助全球钢铁行业每年减少碳排放12-15亿吨，约占当前行业总排放的 $27% - 34%$。

主要观点

氢冶金的低碳价值
氢冶金是当前钢铁行业减碳的重要技术路径之一，具有近零排放潜力。它通过将炼铁环节中的还原剂由含碳还原剂替换为氢气，实现显著的碳减排。
山西的资源与产业基础
山西焦炉煤气资源丰富，焦炭产量占全国的 $20.2%$，焦炉煤气的氢气含量高，是当前最现实的过渡氢源。同时，山西拥有“煤—焦—钢”产业链，为氢冶金提供了良好的产业协同条件。
三种典型氢冶金模式
- 既有产业链转型类：依托成熟钢铁产业集群和基础设施，推动存量产能向氢冶金升级，主要分布于河北等地区。
- 副产资源过渡类：以焦炉煤气等副产氢资源为过渡方案，降低初期成本、加快项目落地，是山西当前主要模式。
- 可再生能源驱动类：依托风光资源，发展绿氢制取，构建新型钢铁生产体系，主要分布于内蒙古、新疆、吉林等新能源富集地区。
副产氢的过渡作用
焦炉煤气副产氢虽非近零碳氢源，但在当前绿氢尚未成熟的情况下，为氢冶金项目提供低成本、稳定、可操作的氢源。其核心价值在于为绿氢冶金创造窗口期机遇，而非长期路径依赖。
绿氢的未来潜力
随着绿氢成本下降和可再生能源发展，绿氢有望成为氢冶金的主要氢源。山西在2030—2035年将面临焦炉煤气资源收缩和绿氢需求增长的双重趋势，需提前布局绿氢替代路径和基础设施。
政策支持与经济性分析
山西已出台多项支持政策，如《山西省氢能产业发展中长期规划（2022—2035年）》和氢能城市群奖励机制，推动氢冶金项目落地。经济性评估表明，焦炉煤气副产氢路线在当前具有明显优势，但绿氢路线在长期具备更高的减排潜力。
行动方向建议
- 明确副产氢的过渡定位，避免路径锁定。
- 优化政策支持机制，逐步转向支持绿氢接续能力。
- 推动煤焦钢产业链协同转型，提升系统减排价值。
- 适时开展跨区域协同，形成多元互补的绿氢和绿铁供给体系。
- 完善低碳钢标准、绿色采购和金融工具，引导绿氢替代。

关键信息

山西焦炉煤气资源：山西焦炭产量占全国的 $20.2%$，焦炉煤气年产量约280亿立方米，折合可分离氢气约150万吨，成本约9元/千克，碳排放约 $2.69 - 8.01\mathrm{kgCO_2 / kgH_2}$。
氢冶金技术路径：山西已开展多种技术路径的试验和示范，包括高炉富氢喷吹、富氢直接还原铁（DRI）和纯氢冶金。
经济性对比：
- 传统 BF-BOF 路线：约3,700元/吨
- COG-DRI-EAF 路线：约4,280元/吨
- 副产氢-DRI-EAF 路线：约4,560元/吨
- 绿氢-DRI-EAF 路线：约5,340—6,170元/吨
绿氢成本趋势：预计2030—2035年，绿氢成本将降至与副产氢相当的水平，具备平价潜力。
跨区域协同潜力：内蒙古具备更强的风光资源和绿氢制取能力，未来可作为山西绿氢和绿铁的重要来源。

图表摘要

图表1：国内氢冶金发展典型模式，包括既有产业链转型类、副产资源过渡类、可再生能源驱动类。
图表2：山西钢铁产量规模与碳排放水平，显示山西钢铁产量全国第五，碳排放占比16%。
图表3：山西六大钢铁产业集群及可再生能源项目空间分布。
图表4：山西焦炭来源及用途，显示焦炭主要用于钢铁行业。
图表5：氢能综合应用试点资金支持力度，显示绿氢补贴力度大于副产氢。
图表6：山西可再生能源装机规模及2030年规划目标。
图表7：不同氢源的成本区间与碳排放水平对比。
图表8：山西主要氢冶金项目分布及技术路径。
图表9：山西焦炉煤气潜在规模与用途。
图表10：氢冶金经济性评估路线情景。
图表11：山西焦炉煤气与氢冶金需氢规模对比，显示未来供需缺口。

总结

山西作为全国重要的煤焦产业基地，具备发展氢冶金的资源与产业基础。焦炉煤气副产氢是当前推动氢冶金项目落地的可行氢源，但其本质上仍依托化石能源体系，无法满足深度脱碳需求。因此，山西应将焦炉煤气副产氢视为过渡方案，同步构建绿氢替代路径和基础设施，以实现从副产氢向绿氢的平稳过渡。通过政策引导、产业链协同、跨区域合作和市场机制的完善，山西有望成为我国氢冶金规模化发展的先行地区，为其他地区提供可借鉴的发展思路。

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