1、钢铁行业目前的技术、成本和排放

研究发现，全球钢铁行业在生产技术、成本结构和碳排放方面呈现出显著的工厂层面异质性。尽管全球约有4900家钢铁工厂，但其中1967家贡献了98%的生铁和粗钢产量，并产生了约80%–90%的行业碳排放。不同炼钢工艺在原料与能源依赖上的差异，决定了成本与排放的系统性分化：Scrap–EAF（利用回收钢的炼钢工艺）和BF–BOF（高炉-转炉）成本较高，而DRI–EAF（直接还原铁-电弧炉）与BF–OHF（高炉-平炉）具备相对成本优势。即便在同一技术路径下，受本地资源禀赋、气候政策约束和规模效应影响，不同地区和企业之间仍存在显著成本差距。

从区域格局看，2021年中国、欧盟（含英国）以及日韩钢铁企业分别贡献了全球钢铁行业二氧化碳排放的51%、11%和10%。如图2所示，中国钢铁生产同时面临“高成本—高排放”特征，印度钢铁则呈现“低成本—高排放强度”的典型模式，而北美钢铁企业在相对适中的成本水平下实现了最低的排放强度。在减排承诺方面，已有8家全球前十大钢铁企业和7家中小企业承诺在2030—2050年间实现碳中和，然而仍有1436家未作出明确气候承诺的钢铁工厂，排放规模巨大，亟需加快脱碳转型步伐，以与国家碳中和目标保持一致。

2、脱碳技术的未来成本

文章构建了涵盖20项低碳与近零排放钢铁技术的脱碳工具箱，并结合学习曲线与工厂层面成本数据，对未来技术成本进行了情景预测。结果表明，所有脱碳技术成本将随技术进步持续下降，但不同技术在成熟度与经济性上差异显著。

如图3所示，短期内（2030年前），对现有 BF–BOF 工厂而言，提升能源效率是技术成熟度最高且成本最低的低碳选择，平均可降低生产成本约20美元/吨粗钢，平均 ？50美元/吨 CO？ 的减排成本。长期来看（2030年后），配套碳捕集的熔融还原技术（SR–BOF？+？CCS）将在多数地区成为最具经济性的零碳技术方案；而基于绿色氢能的直接还原炼钢（DRI–BOF？+？100%？GH？）预计将在2040年后于欧盟、拉丁美洲和太平洋地区具备成本竞争力。在2030年，SR–BOF？+？CCS 和 DRI–BOF？+？100%？GH？ 的全球平均单位减排成本分别为63美元/吨 CO？ 和110美元/吨 CO？，并预计到2050年分别下降至36美元/吨 CO？ 和63美元/吨 CO？。

3、工厂层面最低成本脱碳路径

考虑设备寿命、技术成熟度、废钢供给和各国碳中和目标约束，研究构建了在国家碳中和目标约束下识别工厂层面最低成本脱碳路径的模型（图4a）。研究发现，若缺乏政策干预，仅少数钢厂会采用负成本能效提升（BAT BF–BOF）减排，但全球钢铁排放仍将达28亿吨 CO？，凸显深度脱碳政策的必要性。

进一步分析发现，钢铁脱碳路径高度依赖工厂异质性与区域政策（图4b、4c）。欧盟钢厂需在2050年前全面转向零碳技术，中国与印度部分工厂可在中期采用低碳技术过渡。全球工厂层面的平均减排成本差异显著，BF–BOF 工厂介于 ？80 至 66 美元/吨 CO？，DRI–EAF 工厂为 15–65 美元/吨 CO？，而 Scrap–EAF 工厂基本维持近零排放状态，表明精准、分厂的差异化转型路径是实现成本可控深度脱碳的关键。

4、全球成本最低的脱碳途径

研究通过模拟不同气候政策强度下的全球钢铁脱碳路径，比较了早期、中期和晚期三种零碳技术部署情景（图5）。所有情景均可显著降低全球排放：到2050年，全球钢铁排放从2020年的2.8？Gt降至晚期1.3？Gt、中期1.1？Gt、早期0.3？Gt。中国在三种情景下均减排约90–92%，欧盟和日本实现净零，而缺乏中期碳中和目标的地区（如印度和中东）减排路径差异较大。中期部署情景最具成本效益：2020–2050年累计减排22.4？Gt？CO？，平均成本24.7？美元/吨低于晚期和早期情景。

技术贡献分析显示，不同情景下减排技术组合差异显著。晚期部署主要依赖 Scrap–EAF 和 SR–BOF？+？CCS，实现大部分减排，但受废钢供应和 CCS 成本制约；早期部署强制大规模 CCS 使用，可累计减排42？Gt？CO？。总体表明，中期部署通过逐步升级成熟低碳技术并适时引入零碳技术，实现减排与成本的最佳平衡，凸显低碳过渡技术作为零碳钢铁制造桥梁的重要作用。