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碳中和促鋼鐵行業技術創新

來源：中國知識產權報/中國知識產權資訊網

　　2020年12月，中央經濟工作會議中明確要求將“做好碳達峰、碳中和工作”作為2021年的重點任務之一，并提出要抓緊制定2030年前碳排放達峰的行動方案，支持有條件的地方率先達峰。圍繞碳達峰、碳中和的目標節點，2021年全國工業和信息化工作會議指出，鋼鐵行業作為能源消耗高密集型行業，要堅決壓縮粗鋼產量，確保粗鋼產量同比下降。作為鋼鐵行業履行碳達峰、碳中和的關鍵手段，氫冶金技術已經成為綠色低碳發展鋼鐵冶煉的重要抓手。

　　新技術助力低碳排放

　　鋼鐵生產過程中的碳排放主要來自三個過程：一是將鐵礦石還原成生鐵；二是將生鐵進一步脫碳制成粗鋼；三是將粗鋼加工成型獲得鋼材產品。其中，第一步的還原過程中產生了占整個鋼鐵生產過程高達90%的碳排放量。因此，降低還原過程的碳排放，對于鋼鐵行業的低碳可持續發展至關重要。在氫冶金技術中，將原本完全依靠碳還原的煉鐵工藝，采用氫氣替代碳作為還原劑，從而大大降低了碳還原劑的消耗和二氧化碳等污染物的排放。

　　按照制氫生產、煉鋼利用和減碳支持三個方面來講，氫冶金技術的重點是制氫生產技術。制氫過程是一次能源向二次能源的轉化，考慮到實際生產和應用環節，其還涵蓋了氫能儲存、氫能運輸設備和技術。國內外鋼鐵企業都開展了煤基法、氣基法、電解法、核能制氫等多種制氫方式的研究開發。相比而言，我國鋼鐵企業并不落后。目前，電解水制氫的工藝尚不完善，專利申請較少，也未形成保護壁壘，而電解水所帶來的污染最小，降低碳排放、實現碳中和的作用最大，具有可持續發展意義。瑞典鋼鐵公司、德國西門子奧鋼聯、意大利特諾恩集團、美國米德雷克斯技術公司等多家歐美企業，都開展了電解制氫的綠氫項目。結合我國的資源條件和技術條件看，國內的光伏、風電等清潔能源替代化石能源發電已經初具規模，國內鋼鐵企業也完全具備開展“零排放發電+電能制氫”的綠氫項目的能力。

　　在煉鋼利用方面，也就是在使用氫氣還原鐵的生產階段，應更多地考慮如何提高氫氣還原效率和煉鐵煉鋼生產率，從而達到進一步節能減排的效果。在目前的原材料體系和工藝條件下，各鋼鐵企業都嘗試了不同的混合氣、氣煤混合等還原劑成分組合，以及調整控制還原工藝的參數，來實現還原鐵效果的突破。前景最為明朗的是，二次資源的回收利用已經成為氫冶金相關技術領域的確定性研發方向和發展機會，由于我國鋼鐵產業鏈較為完善，“三廢”資源回收利用具有超大規模市場和相關政策支持，使得鋼鐵企業能夠在氫冶金工藝中利用二次資源提高生產線的綜合生產率和資源利用率，通過對廢氣、廢水、廢料的循環利用，不僅能夠實現節能減排，也能夠降低生產成本，提高產品毛利率。并且，隨著產業鏈核心部件的系統升級，以及5G、大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術的發展，鋼鐵企業應把握信息技術在氫冶金相關技術領域的應用機遇，利用新的計算機控制系統和方法合理調配氫氣用量，提高還原反應效率，進一步降低能耗，提高產率和產品質量。

　　在減碳支持方面，隨著碳中和目標的逐步落實，除了制氫生產和煉鋼工藝的研發投入，鋼鐵企業還需要對相關支持設備和配套技術進行改進，保障氫氣生產、使用、儲存的安全性，淘汰落后產能的生產線，優化企業資源調配。由于國家層面對高能耗低附加值的鋼產品將進行常態化產量壓減，勢必刺激鋼材產品市場價格上漲，同時，由于碳排放已經逐步成為鋼鐵企業生產成本的重要因素，企業應當積極利用發展趨勢，大力開展技術研發，拓展專利權等知識產權價值利用空間和融資渠道，利用碳排放權交易開展兼并重組，促進企業的整體低碳轉型，提高行業競爭力。

　　“頭部企業”注重“氫”專利

　　企業研發投入在形成無形資產之前，所產生的費用均作為研發費用在年報報表中列報，當研發項目滿足了無形資產確認條件，將被計入報表的無形資產項目，因此，可以從鋼鐵企業的研發費用和無形資產列報情況以及氫冶金技術研發能力和進展作出比較。下表中列出了部分國內鋼鐵企業上市公司的部分經營數據和專利申請情況，其中專利申請量是以2001年1月1日至2021年3月31日的公開數據為基礎，考慮到部分公司的2020年年報尚未公布以及2020年的疫情影響，表中的研發費用和無形資產以2019年年報數據為基礎。

　　隸屬于寶武集團的寶鋼股份由于其在業內的絕對實力，其具備了遠超過其他公司的無形資產和研發實力，也擁有著最多的氫冶金專利申請量。河鋼集團是研發費用與無形資產比例最高的鋼鐵企業，盡管其目前的專利申請量并不突出，但結合媒體報道的其與意大利特諾恩集團的氫冶金合作項目，以及其與中科院、鋼鐵研究總院、東北大學組建的氫能技術與產業創新中心等，可以預期，河鋼集團將圍繞低碳發展和氫能源開發與利用進行一系列工藝變革和產業鏈布局。

　　鋼鐵行業實現碳達峰、碳中和的目標是一個浩大的工程，我國鋼鐵企業應當抓住發展機遇，與多部門、多行業開展氫冶金項目合作。在開展技術研發的同時，鋼鐵企業需要關注產業鏈上下游變化所驅動的銷量增長和技術進步，積極培育高價值專利，開展專利權質押融資等知識產權運營，把握降本增效機遇和核心技術的快速增長機遇。借助國家對氫能源的政策支持與鼓勵，鋼鐵企業應當積極探索氫冶金技術的研發模式和無形資產價值，利用專利權給企業價值帶來的積極影響，拓展專利權在企業經營中的應用場景，使其技術價值和經營價值都得到充分體現。

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