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    碳中和促钢铁行业技术创新

    发布日期:2021-05-17 09:20:28 作者:企红网 【关闭】
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    来源: 中国知识产权报/中国知识产权资讯

      2020年12月,中央经济工作会议中明确要求将“做好碳达峰、碳中和工作”作为2021年的重点任务之一,并提出要抓紧制定2030年前碳排放达峰的行动方案,支持有条件的地方率先达峰。围绕碳达峰、碳中和的目标节点,2021年全国工业和信息化工作会议指出,钢铁行业作为能源消耗高密集型行业,要坚决压缩粗钢产量,确保粗钢产量同比下降。作为钢铁行业履行碳达峰、碳中和的关键手段,氢冶金技术已经成为绿色低碳发展钢铁冶炼的重要抓手。

      新技术助力低碳排放

      钢铁生产过程中的碳排放主要来自三个过程:一是将铁矿石还原成生铁;二是将生铁进一步脱碳制成粗钢;三是将粗钢加工成型获得钢材产品。其中,第一步的还原过程中产生了占整个钢铁生产过程高达90%的碳排放量。因此,降低还原过程的碳排放,对于钢铁行业的低碳可持续发展至关重要。在氢冶金技术中,将原本完全依靠碳还原的炼铁工艺,采用氢气替代碳作为还原剂,从而大大降低了碳还原剂的消耗和二氧化碳等污染物的排放。

      按照制氢生产、炼钢利用和减碳支持三个方面来讲,氢冶金技术的重点是制氢生产技术。制氢过程是一次能源向二次能源的转化,考虑到实际生产和应用环节,其还涵盖了氢能储存、氢能运输设备和技术。国内外钢铁企业都开展了煤基法、气基法、电解法、核能制氢等多种制氢方式的研究开发。相比而言,我国钢铁企业并不落后。目前,电解水制氢的工艺尚不完善,专利申请较少,也未形成保护壁垒,而电解水所带来的污染最小,降低碳排放、实现碳中和的作用最大,具有可持续发展意义。瑞典钢铁公司、德国西门子奥钢联、意大利特诺恩集团、美国米德雷克斯技术公司等多家欧美企业,都开展了电解制氢的绿氢项目。结合我国的资源条件和技术条件看,国内的光伏、风电等清洁能源替代化石能源发电已经初具规模,国内钢铁企业也完全具备开展“零排放发电+电能制氢”的绿氢项目的能力。

      在炼钢利用方面,也就是在使用氢气还原铁的生产阶段,应更多地考虑如何提高氢气还原效率和炼铁炼钢生产率,从而达到进一步节能减排的效果。在目前的原材料体系和工艺条件下,各钢铁企业都尝试了不同的混合气、气煤混合等还原剂成分组合,以及调整控制还原工艺的参数,来实现还原铁效果的突破。前景最为明朗的是,二次资源的回收利用已经成为氢冶金相关技术领域的确定性研发方向和发展机会,由于我国钢铁产业链较为完善,“三废”资源回收利用具有超大规模市场和相关政策支持,使得钢铁企业能够在氢冶金工艺中利用二次资源提高生产线的综合生产率和资源利用率,通过对废气、废水、废料的循环利用,不仅能够实现节能减排,也能够降低生产成本,提高产品毛利率。并且,随着产业链核心部件的系统升级,以及5G、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术的发展,钢铁企业应把握信息技术在氢冶金相关技术领域的应用机遇,利用新的计算机控制系统和方法合理调配氢气用量,提高还原反应效率,进一步降低能耗,提高产率和产品质量。

      在减碳支持方面,随着碳中和目标的逐步落实,除了制氢生产和炼钢工艺的研发投入,钢铁企业还需要对相关支持设备和配套技术进行改进,保障氢气生产、使用、储存的安全性,淘汰落后产能的生产线,优化企业资源调配。由于国家层面对高能耗低附加值的钢产品将进行常态化产量压减,势必刺激钢材产品市场价格上涨,同时,由于碳排放已经逐步成为钢铁企业生产成本的重要因素,企业应当积极利用发展趋势,大力开展技术研发,拓展专利权等知识产权价值利用空间和融资渠道,利用碳排放权交易开展兼并重组,促进企业的整体低碳转型,提高行业竞争力。

      “头部企业”注重“氢”专利

      企业研发投入在形成无形资产之前,所产生的费用均作为研发费用在年报报表中列报,当研发项目满足了无形资产确认条件,将被计入报表的无形资产项目,因此,可以从钢铁企业的研发费用和无形资产列报情况以及氢冶金技术研发能力和进展作出比较。下表中列出了部分国内钢铁企业上市公司的部分经营数据和专利申请情况,其中专利申请量是以2001年1月1日至2021年3月31日的公开数据为基础,考虑到部分公司的2020年年报尚未公布以及2020年的疫情影响,表中的研发费用和无形资产以2019年年报数据为基础。

      隶属于宝武集团的宝钢股份由于其在业内的绝对实力,其具备了远超过其他公司的无形资产和研发实力,也拥有着最多的氢冶金专利申请量。河钢集团是研发费用与无形资产比例最高的钢铁企业,尽管其目前的专利申请量并不突出,但结合媒体报道的其与意大利特诺恩集团的氢冶金合作项目,以及其与中科院、钢铁研究总院、东北大学组建的氢能技术与产业创新中心等,可以预期,河钢集团将围绕低碳发展和氢能源开发与利用进行一系列工艺变革和产业链布局。

      钢铁行业实现碳达峰、碳中和的目标是一个浩大的工程,我国钢铁企业应当抓住发展机遇,与多部门、多行业开展氢冶金项目合作。在开展技术研发的同时,钢铁企业需要关注产业链上下游变化所驱动的销量增长和技术进步,积极培育高价值专利,开展专利权质押融资等知识产权运营,把握降本增效机遇和核心技术的快速增长机遇。借助国家对氢能源的政策支持与鼓励,钢铁企业应当积极探索氢冶金技术的研发模式和无形资产价值,利用专利权给企业价值带来的积极影响,拓展专利权在企业经营中的应用场景,使其技术价值和经营价值都得到充分体现。


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