鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗對全社會用電量的影響*

楊瑞廣， 張 立

(1. 中國科學(xué)院 科技政策與管理科學(xué)研究所， 北京 100080； 2. 廈門大學(xué) 能源經(jīng)濟(jì)研究中心， 福建 廈門 361005)

鋼鐵工業(yè)是重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平是國家經(jīng)濟(jì)水平和綜合國力的重要標(biāo)志。1978—2010年，我國粗鋼產(chǎn)量從3 178萬噸增長到63 723萬噸[1]，年均增長9.8%。特別是“十五”以來，隨著工業(yè)化與城市化的迅速推進(jìn)，粗鋼產(chǎn)量達(dá)到17.4%的年均增幅，有力地支撐了國民經(jīng)濟(jì)的較快發(fā)展。與此同時，鋼鐵行業(yè)用電量增長較快，2010年用電量達(dá)到4 708億kWh，約占全社會用電量的11.2%，是用電量最大的工業(yè)部門。本文在預(yù)測鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，計算鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗對全社會用電量的影響，并提出了相應(yīng)的對策建議。

一、中國與日本鋼鐵行業(yè)的能效差距

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國鋼鐵行業(yè)的能源效率得到了較大提升，目前噸鋼電耗保持在600 kWh/t左右，但與日本的340～350 kWh/t[2]相比差距仍較為明顯，其原因是多方面的。

首先，科技投入長期偏低。為避免生產(chǎn)規(guī)模的差異，本文以鋼鐵行業(yè)科研經(jīng)費(fèi)占銷售收入的比重來衡量科技投入情況。日本鋼鐵行業(yè)該比重一直高于中國，且在1987年以來一直高于2%，最高曾達(dá)到2.7%，而我國近些年平均值僅為1.5%。長期偏低的科技投入導(dǎo)致我國鋼鐵行業(yè)在吸引高科技人才和應(yīng)用先進(jìn)生產(chǎn)、節(jié)能裝備方面動力不足，體現(xiàn)出中日鋼鐵行業(yè)之間的能效差距[3-4]。

其次，產(chǎn)業(yè)集中度不高。鋼鐵行業(yè)具有典型的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，日本鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)業(yè)集中度呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。目前，日本前5家企業(yè)產(chǎn)量之和占總產(chǎn)量的比重甚至高于中國前20家企業(yè)產(chǎn)量之和占總產(chǎn)量的比重，而中國鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)業(yè)集中度在2005年之前一直呈現(xiàn)下降趨勢且下降幅度較大，直到2005年之后才呈現(xiàn)緩慢的上升趨勢。各地中小鋼鐵企業(yè)的盲目與重復(fù)建設(shè)，一方面直接導(dǎo)致我國鋼鐵行業(yè)整體產(chǎn)業(yè)集中度偏低；另一方面，這些中小鋼鐵企業(yè)裝備水平較低，能源環(huán)保設(shè)施不到位的問題仍較突出[5-7]。

再次，資本和勞動效率的差距。雖然我國鋼鐵行業(yè)的固定資產(chǎn)投資一直呈現(xiàn)增長趨勢，但目前日本噸鋼固定資產(chǎn)投資仍為我國的5倍左右，較高的固定資產(chǎn)投資意味著擁有較高的節(jié)能技術(shù)；日本鋼鐵行業(yè)的人均鋼材產(chǎn)量約為中國的1.7倍，相對較少的勞動力也意味著較少的非生產(chǎn)用電。

最后，節(jié)能意識的差距。1973年第一次石油危機(jī)之后，日本鋼鐵行業(yè)就深刻地認(rèn)識到自身發(fā)展所面臨的能源約束，并以石油危機(jī)為契機(jī)加強(qiáng)了節(jié)能工作，取得了顯著成績。中國鋼鐵行業(yè)的節(jié)能行動起步較晚，直到20世紀(jì)80年代中后期才逐步具備節(jié)能的意識。最近幾年，受能源價格高漲的影響，我國對節(jié)能工作重要性的認(rèn)識才逐步深化。

二、鋼鐵行業(yè)節(jié)能潛力的主要影響因子

為找到鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗的主要影響因子，本文以噸鋼電耗為研究對象，從行業(yè)體制、資本、科技水平、勞動生產(chǎn)率和能源價格五個方面入手，研究這些因素對鋼鐵行業(yè)節(jié)能潛力的影響。(1)技術(shù)(或科技水平)：科研經(jīng)費(fèi)支出占產(chǎn)品銷售收入的比重(T1)、噸鋼科研經(jīng)費(fèi)支出(T2)；(2)資本：噸鋼固定資產(chǎn)投資(K1)、更新改造投資占固定資本投資的比重(K2)；(3)勞動力：單位勞動力的鋼材產(chǎn)量(L)；(4)體制(產(chǎn)業(yè)集中度)：重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)總產(chǎn)值占全國鋼鐵企業(yè)總產(chǎn)值的比重(S1)、重點(diǎn)企業(yè)鋼材總產(chǎn)量占全國鋼鐵企業(yè)總產(chǎn)量的比重(S2)；(5)價格：工業(yè)電價(P)。反映以上五個主要影響因子的具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 影響鋼鐵行業(yè)節(jié)能潛力的主要因子及相關(guān)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)來源：相關(guān)年度CEIC數(shù)據(jù)庫、《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國勞動統(tǒng)計年鑒》、《中國科技統(tǒng)計年鑒》和《中國鋼鐵工業(yè)年鑒》[1，3，8-9]。

(1)

(2)

x0與xi在k點(diǎn)(某個年份)的關(guān)聯(lián)系數(shù)公式為

ξi(k)=

(k=1，2，…，17)

(3)

式中：ξi(k)——xi對x0在k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)；

ρ——分辨系數(shù)，一般在0～1之間選取，在本文中令ρ=0.5。

xi對x0的灰色關(guān)聯(lián)度計算公式為

(4)

灰色關(guān)聯(lián)度越大，表示兩個數(shù)列的關(guān)聯(lián)性越大，說明比較數(shù)列對參考數(shù)列的影響程度也就越大。鋼鐵行業(yè)各影響因子與噸鋼電耗之間的灰色關(guān)聯(lián)度如表2所示。

表2 鋼鐵行業(yè)噸鋼電耗與各影響因子的關(guān)聯(lián)度

三、鋼鐵行業(yè)節(jié)能潛力預(yù)測

1. 建立解釋噸鋼電耗的回歸模型

為了消除異方差，本文對自變量、因變量進(jìn)行對數(shù)化處理。表2的灰色關(guān)聯(lián)分析表明，體制因素是對噸鋼電耗影響最大的方面，其中又以重點(diǎn)企業(yè)產(chǎn)值占全國鋼鐵總產(chǎn)值的比重這個影響因子的影響程度最大；資本中的噸鋼固定資產(chǎn)投資、以科研經(jīng)費(fèi)支出占銷售收入的比重來衡量的技術(shù)水平以及工業(yè)電價是繼體制因素之后的重要解釋變量。為確保較好的擬合優(yōu)度和避免多重共線性等問題，同時考慮變量系數(shù)的顯著性，利用上述變量進(jìn)行多次回歸分析，最終得到的擬合方程為

lnE= 7.034-0.216lnT-0.115lnK-0.586lnP

(17.4) (3.85) (1.82) (10.3)

R2=0.956F=45.56

(5)

式中：E——噸鋼電耗；

T——科研經(jīng)費(fèi)支出占產(chǎn)品銷售收入的比重；

K——噸鋼固定資產(chǎn)投資；

P——工業(yè)電價。

2. 進(jìn)行情景分析

(1) 基準(zhǔn)情景。國家有關(guān)部門和鋼鐵企業(yè)沒能采取更為積極的節(jié)能行動，一切按照目前的趨勢發(fā)展，預(yù)計2015年和2020年，工業(yè)電價(P)分別為0.9元和1.1元；鋼鐵行業(yè)科研經(jīng)費(fèi)支出占產(chǎn)品銷售收入的比重(T)為1.7%；噸鋼固定資產(chǎn)投資(K)平均水平約570元/噸。預(yù)計2015年和2020年鋼鐵行業(yè)的噸鋼電耗分別為519 kWh/t和461 kWh/t，分別比日本當(dāng)前電耗水平高48.2%和31.8%[12]。

(2) 節(jié)能情景。鋼鐵行業(yè)加快兼并重組的步伐，提高市場集中度；國家有關(guān)部門提高工業(yè)電價，淘汰一部分高耗電的小企業(yè)，激勵和督促大中型鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗；企業(yè)增加高端產(chǎn)品產(chǎn)量，增加科研經(jīng)費(fèi)投入，創(chuàng)造良好的科研環(huán)境，引進(jìn)先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)裝備等。由于努力程度不同，節(jié)能效果也會有所差別，兩種節(jié)能情景下的相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 鋼鐵行業(yè)節(jié)能情景分析

四、鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗對全社會用電量的影響

1. 鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量預(yù)測

英國、美國、日本作為不同時期鋼鐵工業(yè)的典型代表，其鋼鐵生產(chǎn)都經(jīng)歷過峰值，發(fā)展軌跡相對完整，借鑒其經(jīng)驗(yàn)對把握中國鋼鐵工業(yè)的未來走勢有一定參考價值。其中，日本的經(jīng)濟(jì)規(guī)模與中國相當(dāng)，其鋼鐵工業(yè)的發(fā)展規(guī)律對我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有更大的借鑒意義。

從發(fā)達(dá)國家鋼鐵工業(yè)的發(fā)展趨勢分析，其發(fā)展軌跡大致可分為初創(chuàng)期、成長期、成熟期、衰退期四個階段，不同階段對應(yīng)著不同的經(jīng)濟(jì)和行業(yè)發(fā)展特征。1973年，日本鋼產(chǎn)量達(dá)到峰值，當(dāng)年人均鋼產(chǎn)量1 104公斤。2010年，中國人均粗鋼產(chǎn)量476公斤，比日本峰值水平低628公斤。對比日本粗鋼產(chǎn)量峰值時的經(jīng)濟(jì)特征，目前中國鋼鐵工業(yè)仍然處于由快速成長期向成熟期過渡的階段，人均粗鋼消費(fèi)量較低，工業(yè)化尚未完成，工業(yè)發(fā)展依然是拉動經(jīng)濟(jì)增長的主要動力，城市化進(jìn)程與發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，這些都決定了中國鋼鐵工業(yè)距離產(chǎn)能峰值仍有一定的距離。當(dāng)全國工業(yè)化、城市化基本完成，第二產(chǎn)業(yè)進(jìn)入穩(wěn)定下降階段且比重低于第三產(chǎn)業(yè)時，中國鋼鐵產(chǎn)量才有可能逐步達(dá)到飽和。根據(jù)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的判斷以及國家規(guī)劃性文件內(nèi)容，預(yù)計到2020年中國將初步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，粗鋼產(chǎn)量的飽和點(diǎn)很有可能會在這一時間前后出現(xiàn)，預(yù)計峰值產(chǎn)量為10億噸。據(jù)此推算，2015年鋼材產(chǎn)量約11億噸，2020年可達(dá)到13億噸[13]。

2. 鋼鐵行業(yè)節(jié)能量對全社會用電量的影響

胡兆光在《中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與電力需求探索》中，基于電力供需研究對中國未來用電量進(jìn)行預(yù)測，分析了經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、區(qū)域布局優(yōu)化、高耗能行業(yè)發(fā)展等因素變化及其對我國電力需求的影響，設(shè)計了未來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與電力需求增長的三種可能情景，在中國經(jīng)濟(jì)中速發(fā)展的情況下，2015年全社會用電量約6.3億kWh，2020年約7.6億kWh[14]25。中國鋼鐵行業(yè)未來的節(jié)能量及對全社會用電量的影響如表4所示。

表4 中國鋼鐵行業(yè)的節(jié)能量及對全社會用電量的影響

從表4可知，中國鋼鐵行業(yè)未來節(jié)能潛力很大。若進(jìn)入節(jié)能情景一，2020年可實(shí)現(xiàn)節(jié)能780億kWh，占2020年全社會用電量的1.02%；若進(jìn)入節(jié)能情景二，到2020年節(jié)能水平與日本當(dāng)前水平大體相當(dāng)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能1 430億kWh，占全社會用電量的1.88%。

五、鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗的風(fēng)險分析

假定科研經(jīng)費(fèi)支出占產(chǎn)品銷售收入的比重、噸鋼固定資產(chǎn)投資、工業(yè)電價等因子本身或其增長率服從正態(tài)分布。各分布的均值取歷年增長率的平均值，方差取歷史數(shù)據(jù)增長率的樣本方差。采用蒙特卡羅仿真法，運(yùn)用STATA軟件進(jìn)行5 000 次重復(fù)抽樣試驗(yàn)，得到5 000組風(fēng)險因子的增長率隨機(jī)數(shù)，根據(jù)這些隨機(jī)數(shù)計算被解釋變量的可能取值，從而獲得2020年噸鋼電耗分布直方圖及累計概率曲線，如圖1所示。

圖1 2020年噸鋼電耗分布直方圖及累計概率曲線

從圖1中可以看出，噸鋼電耗的取值落在區(qū)間段[448，474]的概率為21.0%，也就是說，2020年中國鋼鐵行業(yè)的噸鋼電耗最有可能處于448～474 kWh/t這一區(qū)間。前文基準(zhǔn)情景下鋼鐵行業(yè)的噸鋼電耗為461 kWh/t，落在了這個區(qū)間，一定程度上驗(yàn)證了本文的結(jié)論。從圖1中同時可以看出，噸鋼電耗低于731 kWh/t的累計概率趨近100%，低于326 kWh/t的概率趨近于0。

六、結(jié)論及政策建議

科技投入和固定資產(chǎn)投資不足或者工業(yè)電價偏低，都會帶來未來鋼鐵行業(yè)電耗水平偏高的風(fēng)險。若中國鋼鐵行業(yè)保持影響電力消費(fèi)各影響因素的發(fā)展趨勢不變，噸鋼電耗在未來也會保持下降趨勢，但與國際先進(jìn)水平相比還有很大的差距。積極推動鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗，應(yīng)從以下幾個方面入手：

(1) 加大科技投入力度。技術(shù)水平是對鋼鐵行業(yè)用電量影響最大的因素，只有加強(qiáng)技術(shù)改造，加快技術(shù)進(jìn)步，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)，才能切實(shí)提高鋼鐵行業(yè)節(jié)能水平。具體來說，應(yīng)將科研經(jīng)費(fèi)支出占產(chǎn)品銷售收入的比重提高到2.8%左右，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)科研條件和科研水平的提高，從而提高企業(yè)的技術(shù)水平。

(2) 增加鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)投資。固定資產(chǎn)投資的增加有利于改善科研條件，對電耗的降低也發(fā)揮著較大作用。目前，我國噸鋼固定資產(chǎn)投資雖然逐年穩(wěn)步增長，但仍須進(jìn)一步加大投資力度，使其在2020年達(dá)到約700元/噸。

(3) 穩(wěn)步提高工業(yè)電價。必須嚴(yán)格監(jiān)管各地鋼鐵行業(yè)差別電價的落實(shí)情況，在區(qū)分淘汰類、限制類、允許和鼓勵類企業(yè)執(zhí)行不同電價政策的基礎(chǔ)上，對允許和鼓勵類企業(yè)執(zhí)行正常的電價，對限制類和淘汰類企業(yè)實(shí)行加價，真正讓電價起到促進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗的作用。2020年，如果我國工業(yè)電價由目前的0.687 5元/kWh提高到1.4元/kWh，則依托價格杠桿可以有效實(shí)現(xiàn)我國鋼鐵行業(yè)的節(jié)能降耗。

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