蒂森克虏伯正在与德国政府就杜伊斯堡tkH₂Steel项目的资助条件进行调整。按照最新披露的信息,公司希望取消或者修改原有资助条件中与氢气实际使用挂钩的部分,使新建直接还原装置在当前绿氢供应不足的情况下只使用天然气,并继续得到公共资金支持。
2023年3月,蒂森克虏伯向SMS group 订购这套价值超过18亿欧元,年产约250万吨DRI的Midrex直接还原装置设备时,tkH₂Steel的主要工艺 就包括使用天然气。原本计划也是DRI投产初期使用天然气,随后逐步切换到氢气。2024年启动氢气招标时,公司对外发布的计划是:2028年开始使用氢气,2029年完成转换,届时每年需要大约14.3万吨氢气。
现在需要调整的主要是这个时间安排,以及当初围绕这一时间安排制定的资助条件。
2023年欧盟委员会批准德国联邦政府和北莱茵-威斯特法伦州为tkH₂Steel提供约20亿欧元国家援助时,尽快提高氢气使用比例是项目获得支持的重要依据。整个项目不仅承担蒂森克虏伯自身减排的任务,也被纳入德国建设氢能产业的整体规划。一个每年能够消费14.3万吨氢气的大型钢厂,可以给电解槽、氢气管网和上游可再生能源投资提供稳定需求。因此,当时的政策设计希望天然气只承担较短的过渡作用,随后迅速提高绿氢比例。
几年过去,这个时间安排越来越难维持。
杜伊斯堡项目全面转向氢气以后,每年14.3万吨的需求量相当可观。按照蒂森克虏伯公布的数据,其中包含的能量约为5.6TWh。公司曾经做过一个更容易理解的比较:生产这些氢气所需要的绿色电力,大致相当于500台风力发电机的产出,也相当于汉堡全年用电量的60%左右。
而这只是杜伊斯堡第一套DRI装置。
这对当地的能源系统承担的压力是极为巨大的。绿氢需要通过电解水生产,电解过程存在转换损失,氢气的压缩、储存和输送也需要能源,DRI后面的melter以及钢厂其他工序还要继续用电。随着氢基炼铁规模扩大,钢厂对能源系统的要求会明显高于过去。
欧盟REPowerEU提出2030年在欧盟境内生产1000万吨可再生氢。欧盟委员会估算,实现这一目标大约需要500TWh新增可再生电力。这里的“新增”尤其重要,因为钢铁只是未来低碳电力需求增长的一个来源。汽车电动化、建筑供热、化工行业脱碳、数据中心以及其他工业部门也在增加用电。如果电解槽大量占用现有低碳电力,电网缺口仍然需要其他电源补充,制氢带来的实际减排效果也会随之下降。
因此,欧洲发展氢基炼铁需要同步完成的能源投资,远远超过钢厂围墙以内的DRI和电炉。
这也是德国目前面临的困难之一。德国已经退出核电,风电和太阳能仍在快速发展,但钢铁、化工、交通、建筑等部门同时推进电气化,对低碳电力的需求都在增加。钢铁企业还需要考虑长期电价和供应稳定性。一座大型DRI装置的投资回收周期很长,企业无法只根据某几年可再生能源装机增长速度来决定几十亿欧元项目的经济性。
绿氢价格最终还是要回到电价、电解槽利用率、基础设施成本和融资成本上计算。
几年前欧洲制定第一批大型绿钢项目时,对这些条件成熟的速度估计得比较乐观。
蒂森克虏伯当初给天然气留下的时间很短。
DRI先使用天然气,随后提高氢气比例,这种安排在工程上没有特殊之处。天然气DRI已经有几十年的工业实践,Midrex也是成熟技术。随着绿氢供应增加,设备逐渐调整还原气组成即可。
问题恰恰出在时间上。
按照蒂森克虏伯2024年的计划,2028年开始使用氢气,到2029年就要达到全面转换所需要的供应规模。对于一座每年需要14.3万吨氢气的钢厂来说,这意味着上游发电、电解、管网以及商业合同必须在很短时间内同时具备条件。
德国也确实为此规划了相应基础设施。连接Dorsten与Duisburg-Hamborn的DoHa氢气管线计划接入杜伊斯堡钢铁基地,国家氢气核心网络则负责进一步连接不同生产和消费区域。
不过基础设施规划解决的是氢气如何送到钢厂,无法单独解决氢气由谁生产、生产多少以及最终价格的问题。
到了2025年,蒂森克虏伯管理层在谈到DRI项目时已经明显强调天然气运行的价值。公司指出,这套设备可以使用天然气,因此并不需要等到市场上已经存在足够数量且价格合理的绿氢以后才能投产;即使采用天然气,与传统高炉相比仍然能够明显降低CO₂排放。
本质上是绿氢供应和成本问题逐渐显现。
安赛乐米塔尔在德国的投资决定提供了另一个观察角度。
2025年6月,公司决定停止Bremen和Eisenhüttenstadt原计划推进的DRI-EAF项目。德国政府原本已经为两个项目批准13亿欧元财政支持,而且补贴协议要求项目在2025年6月底之前启动。安赛乐米塔尔最终没有为了获得这笔补贴而开工。
安赛乐米塔尔原来的方案同样考虑过天然气过渡。早在2021年的规划中,公司就提出Bremen DRI首先使用天然气,待北德氢气网络成熟以后再逐步转向绿氢。
到了2025年,公司认为这条路线已经无法按照原计划形成具有竞争力的投资方案。除了绿氢供应不足和价格偏高,天然气DRI在欧洲也受到能源成本制约。欧洲天然气价格明显高于美国和部分中东地区,原本用来衔接高炉与绿氢DRI的过渡燃料,本身就可能把欧洲钢厂推到更高的成本位置。
安赛乐米塔尔尚未进入大规模建设,因此可以暂缓投资;杜伊斯堡项目已经获得巨额公共资金,设备订单也早已执行,处理方式自然不同。两家公司遇到的问题其实是一致的:当初制定项目时间表时所期待的能源条件,目前还不足以支撑原来的推进速度。
欧洲钢铁脱碳仍然绕不开高炉。
BF-BOF路线以碳作为主要还原剂,过程排放很难通过传统节能改造降到接近零的水平。氢基直接还原改变了炼铁的还原剂来源,从长期减排看具有高炉难以达到的空间。欧洲把DRI作为一次炼铁脱碳的重要技术方向,有充分的技术依据。
另一方面,大型联合钢厂经过几十年发展,高炉与焦化、烧结、热风炉、煤气利用、转炉、连铸以及轧钢已经形成了高度耦合的生产体系。设备寿命、前期投资和大修周期决定了钢厂不可能像更换普通生产线一样更换炼铁路线。
因此,高炉什么时候退出,与选择什么技术替代它同样重要。
一座已经接近大修周期的高炉,需要投入大量资金继续维持运行,钢厂在这个节点比较relining和DRI投资很合理。如果高炉仍然处于良好的运行周期,而替代项目需要依赖价格很高、供应又不稳定的氢气,提前关闭现有设备所付出的成本就不能忽略。
IEA在讨论钢铁等重工业转型时也一直强调设备更新周期的重要性。重工业减排如果能够与既有资产自然更新的节点结合,可以减少提前报废带来的成本,并降低转型过程中的资本压力。
欧洲第一批大型绿钢项目大多是在能源危机以前规划的。当时可再生能源成本快速下降,电解槽产业正在扩张,欧洲又准备建设跨区域氢气网络,对2030年前形成大规模绿氢市场抱有较高预期。在这样的环境下,把钢铁这种集中度高、单体需求巨大的行业作为绿氢早期市场,有很强的政策合理性。
钢厂一旦承诺购买大量绿氢,上游项目就更容易获得融资;氢气基础设施形成以后,又可以降低其他工业用户进入的成本。德国为蒂森克虏伯提供巨额资助,并不只是为了帮助一家钢铁公司更新炼铁设备,也希望借杜伊斯堡这样的工业中心推动氢能产业形成规模。
后来发生的能源危机改变了很多参数。欧洲天然气价格大幅波动,电力成本成为能源密集型工业最敏感的问题之一,绿氢项目的融资和长期采购也比早期规划复杂得多。与此同时,钢铁市场需求低迷、进口压力增加,欧洲钢厂在决定几十亿欧元投资时,对未来生产成本的容忍空间进一步缩小。
到了今天,如果市场根本无法提供足够数量、价格合理的氢气,继续坚持原来的约束政策,最后可能出现一套耗资数十亿欧元的新设备因为燃料条件不足而失去经济性。
允许天然气使用时间延长,是因为天然气DRI相对于传统高炉已经能够降低相当一部分排放,同时又保留了未来提高氢气比例的技术条件。 允许项目根据实际能源条件调整,比坚持早期制定的使用比例和年份更有利于保持投资连续性。
几年前欧洲制定绿钢路线图时,政策目标在很大程度上承担了推动产业向前走的作用。没有这些目标和公共资金,杜伊斯堡这样规模的项目很难如此快地进入建设阶段,欧洲的氢能基础设施也未必能够获得足够明确的工业需求。
项目真正进入建设和运营阶段以后,外部约束开始显现。钢厂每天面对的是吨钢成本、能源合同、设备寿命和全球市场竞争,这些因素不会随着政策目标自动改变。当实际条件与早期设想出现距离,政策就需要留下调整空间。
欧洲绿钢路线图正在接受第一轮的工业现实校正。这不是坏事,也不意外,只是更加务实了。
📅 2026年8月9日 写于Shanghai
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