4. 钢铁模块：RMC|Steel
RUC-MESSAGEix-China|Steel（RMC|Steel）是 RMC 模型家族聚焦于钢铁工业的模块，用于分析中国钢铁工业在绿色低碳转型过程中的供需变化、技术组合、能源结构以及对特定能源商品（如氢能）的需求等。模型同样采用 MESSAGEix 的建模框架，地理分区包括内地 31 个省级行政单位，以自下而上的方式包含了钢铁领域的主要生产流程和关键技术信息，并已根据产能、产量和技术成本的实际历史数据进行校准。
4.1. 模型结构
图 4-1：RMC|Steel 模型技术流程连接图
如图 4-1 所示，RMC|Steel 模型主要对原材料处理、生铁冶炼、粗钢冶炼进行建模，不涉及后续钢卷、钢坯等产品的加工。其中，原材料处理主要包括:
炼焦 (coking)
石灰煅烧（calcin）
铁矿石烧结与球团（sint_pelle）
炼铁技术主要包括：
高炉炼铁（bf）
富氢高炉炼铁（bf_h2）
天然气基直接还原铁（dri）
氢基直接还原铁（hdri）
氢基直接熔融还原（hmr）
炼钢技术主要包括：
氧气顶吹转炉炼钢（bof）
以废钢为原料的电弧炉炼钢 (eaf_scrap)
以（直接还原铁产出的）海绵铁为原料的电弧炉炼钢（eaf_spg）
对于高炉炼铁、直接还原铁和转炉炼钢技术，还可附加碳捕集与封存（CCS）技术以减少碳排放；对于高炉还可进行氢气喷吹装置改造，也以附加技术的形式实现。此外，模型对氢气生产层面做了细致划分，从生产技术角度划分为煤制氢、天然气制氢、电解水制氢，并可附加相应的 CCS 技术。各项主要技术的输入和输出关系如表 4-1 所示。
技术 |
输入 |
输出 |
|---|---|---|
高炉 |
焦炭，电力，铁矿石，生石灰 |
铁水 |
直接还原铁 |
氢气，铁矿石 |
海绵铁 |
转炉 |
铁水，电力，生石灰 |
粗钢 |
电弧炉（海绵铁） |
海绵铁，电力 |
粗钢 |
电弧炉（废钢） |
废钢，电力 |
粗钢 |
煤制氢 |
煤炭 |
氢气 |
天然气制氢 |
天然气 |
氢气 |
电解水制氢 |
水，电力 |
氢气 |
4.2. 主要参数设置
技术 |
投资成本 |
单位 |
来源 |
|---|---|---|---|
烧结/球团预处理 |
45.87 |
M$/Mtpa |
|
高温煅烧石灰石 |
109.6 |
M$/Mtpa |
|
炼焦 |
446.2 |
M$/Mtpa |
|
高炉炼铁 |
211 |
M$/Mtpa |
|
高炉加装喷吹氢气装置改造 |
40 |
M$/Mtpa |
- |
高炉加装 CCS 改造 |
80.24 |
M$/Mtpa |
|
氢基直接还原铁 |
580 |
M$/Mtpa |
|
转炉炼钢 |
100 |
M$/Mtpa |
|
转炉加装 CCS 改造 |
80.24 |
M$/Mtpa |
|
电弧炉（海绵铁） |
143 |
M$/Mtpa |
|
电弧炉（废钢） |
143 |
M$/Mtpa |
|
煤制氢 |
10692 |
M$/Mtpa |
|
煤制氢加装 CCS |
444 |
M$/Mtpa |
|
天然气制氢 |
3641.3 |
M$/Mtpa |
|
天然气制氢加装 CCS |
2693 |
M$/Mtpa |
|
电解水制氢 |
8296.5 |
M$/Mtpa |
技术 |
固定运维成本 |
单位 |
来源 |
|---|---|---|---|
烧结/球团预处理 |
1.835 |
M$/Mtpa |
|
高温煅烧石灰石 |
8.05 |
M$/Mtpa |
|
炼焦 |
17.18 |
M$/Mtpa |
|
高炉炼铁 |
14.14 |
M$/Mtpa |
|
高炉加装喷吹氢气装置改造 |
10 |
M$/Mtpa |
- |
高炉加装 CCS 改造 |
4.07 |
M$/Mtpa |
|
氢基直接还原铁 |
20 |
M$/Mtpa |
|
转炉炼钢 |
15.45 |
M$/Mtpa |
|
转炉加装 CCS 改造 |
2.16 |
M$/Mtpa |
|
电弧炉（海绵铁） |
81.24 |
M$/Mtpa |
|
电弧炉（废钢） |
81.24 |
M$/Mtpa |
|
煤制氢 |
433 |
M$/Mtpa |
|
煤制氢加装 CCS |
18 |
M$/Mtpa |
- |
天然气制氢 |
454.5 |
M$/Mtpa |
|
天然气制氢加装 CCS |
50.2 |
M$/Mtpa |
- |
电解水制氢 |
182.5 |
M$/Mtpa |
技术 |
可变运维成本 |
单位 |
来源 |
|---|---|---|---|
铁矿石供应 |
110.61 |
M$/Mt |
|
石灰石供应 |
19.59 |
M$/Mt |
|
煤炭供应 |
195.89 |
M$/Mt |
|
天然气供应 |
694 |
M$/Mt |
|
电力供应 |
0.085 |
M$/GWh |
State-owned Assets Supervision and Administration Commission of the State Council, 2020 |
水供应 |
0.676 |
M$/Mt |
|
废钢供应 |
349.8 |
M$/Mt |
|
烧结/球团预处理 |
20 |
M$/Mt |
|
煤制氢 |
434.1 |
M$/Mt |
|
煤制氢加装 CCS |
0 |
M$/Mt |
- |
天然气制氢 |
338.5 |
M$/Mt |
|
天然气制氢加装 CCS |
0 |
M$/Mt |
- |
电解水制氢 |
0 |
M$/Mt |
- |
技术 |
碳排放系数 |
单位 |
来源 |
|---|---|---|---|
烧结/球团预处理 |
0.2 |
t-CO2/t-output |
CSteelNews, 2023; Steelonthenet, 2025; ZHAO Zedong, LI Jiaxuan, and LI Yuanye, 2025 |
高温煅烧石灰石 |
1 |
t-CO2/t-output |
Shenlan Environmental Protection Industry Development Co., Ltd., 2025 |
炼焦 |
0.794 |
t-CO2/t-output |
|
高炉炼铁 |
1.22 |
t-CO2/t-output |
|
高炉加装喷吹氢气装置改造 |
0.67 |
t-CO2/t-output |
|
高炉加装 CCS 改造 |
0.0523 |
t-CO2/t-output |
|
氢基直接还原铁 |
0.04 |
t-CO2/t-output |
|
转炉炼钢 |
0.181 |
t-CO2/t-output |
|
转炉加装 CCS 改造 |
0.03 |
t-CO2/t-output |
|
电弧炉（海绵铁） |
0.03 |
t-CO2/t-output |
|
电弧炉（废钢） |
0.03 |
t-CO2/t-output |
|
煤制氢 |
20.1 |
t-CO2/t-output |
|
煤制氢加装 CCS |
2.1 |
t-CO2/t-output |
|
天然气制氢 |
10.13 |
t-CO2/t-output |
|
天然气制氢加装 CCS |
2.32 |
t-CO2/t-output |