鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排政策情景研究
——基于LEAP模型

崔和瑞，魏朋邦

鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排政策情景研究
——基于LEAP模型

崔和瑞，魏朋邦

（華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理系，河北保定071003）

面對中國鋼鐵行業(yè)耗能高、CO2排放量巨大、嚴(yán)重供過于求導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)大面積虧損的嚴(yán)峻形勢，中國政府推行了淘汰落后產(chǎn)能、推廣節(jié)能減排技術(shù)以及建立全國性碳交易市場等政策。借助長期能源規(guī)劃平臺LEAP（Longrange Energy Alternatives Planning System），建立了LEAP-Policy模型，通過構(gòu)建1個(gè)基準(zhǔn)情景和3個(gè)政策情景來模擬分析中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策的效果，并探索2015—2040年中國鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排潛力。研究發(fā)現(xiàn)：中國鋼鐵行業(yè)存在巨大的節(jié)能減排潛力，4個(gè)情景的節(jié)能減排效果排序?yàn)椋禾冀灰资袌銮榫埃‥T）>縮減產(chǎn)能情景（CEC）>技術(shù)推廣情景（TI）>基準(zhǔn)情景（BAU）。碳交易市場情景（ET）2040年的能源需求總量為49億吉焦，CO2排放總量為3.61億噸，分別比基準(zhǔn)情景（BAU）降低了60.5％和68.4％，節(jié)能減排效果最為顯著。如果政府制定的產(chǎn)業(yè)政策得到有效實(shí)施，中國鋼鐵行業(yè)未來的能源消耗和CO2排放量可以得到有效控制。

鋼鐵行業(yè)；政策情景模擬；LEAP平臺；節(jié)能減排

2013年中國生產(chǎn)和消費(fèi)化石能源過程中排放了90.23億噸CO2，占全球總排放量的28.03％[1]。在全球氣候變化問題上，中國正面臨著來自發(fā)達(dá)國家的巨大談判壓力[2]746-754。因此，如何控制中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的一次能源消費(fèi)量和溫室氣體排放量是中國亟待解決的問題[3]。為了減緩溫室氣體排放，2014年11月在《中美氣候變化聯(lián)合聲明》中，中國計(jì)劃2030年左右CO2排放達(dá)到峰值且將努力早日達(dá)峰，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，所有能源密集型部門必須做出相應(yīng)的調(diào)整。

2014年中國粗鋼產(chǎn)量為8.227億噸，占全球總產(chǎn)量的50.26％[4]。世界鋼鐵工業(yè)CO2排放量占全球總排放的5％～6％，而中國鋼鐵工業(yè)CO2排放量占全國總排放的15％左右[5]。因此，中國鋼鐵行業(yè)的低碳化發(fā)展對中國降低碳排放整體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有重要推動作用。2013年以來隨著中國經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型，經(jīng)濟(jì)增速放緩，根據(jù)工業(yè)化階段、人均GDP、城鎮(zhèn)化率等國際通行的評價(jià)因子測算，現(xiàn)階段中國鋼鐵需求已達(dá)峰值。由于產(chǎn)品品類單一，附加值相對較低，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重導(dǎo)致國內(nèi)鋼鐵行業(yè)已進(jìn)入微利甚至大面積虧損時(shí)代[6]。此外，由于之前大量資本的盲目涌入[7]，供給擴(kuò)張迅速，隨著需求的縮小，中國鋼鐵行業(yè)供過于求的問題越來越突出。

隨著中國鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)性問題越來越突出，中國政府也制定了相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策。國家發(fā)改委組織編制的《國家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄（2014年本）》[8]中，要求加快在鋼鐵行業(yè)中推廣節(jié)能低碳生產(chǎn)技術(shù)，推動鋼鐵行業(yè)低碳化發(fā)展。同時(shí)國家發(fā)改委印發(fā)的《國家應(yīng)對氣候變化規(guī)劃（2014—2020年）》[9]中，提出加快建立全國性碳排放交易市場。國務(wù)院簽發(fā)的《關(guān)于鋼鐵業(yè)化解過剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》[10]指出，“十三五”期間將淘汰1～1.5億噸鋼鐵產(chǎn)能。為了推動鋼鐵產(chǎn)業(yè)低碳綠色健康可持續(xù)發(fā)展，中國政府推出了一系列的鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策。

為了分析中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策的效果，探索中國鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排潛力，本文借助LEAP（Longrange Energy Alternatives Planning System）軟件建立LEAP-Policy模型，采用情景分析法對此進(jìn)行研究。希望通過對中國鋼鐵行業(yè)政策未來效果的模擬研究，能有助于更加全面地認(rèn)識中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)未來的節(jié)能減排方向，同時(shí)可以為中國相關(guān)政策部門制定未來政策提供參考依據(jù)。

一、文獻(xiàn)綜述

在中國鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排研究中，Lin Boqiang等（2015）[2]746-754采用隨機(jī)前沿分析方法，研究了中國鋼鐵行業(yè)的全要素CO2排放績效和CO2減排潛力，分析了中國東北地區(qū)、東部地區(qū)、中部地區(qū)和西部地區(qū)的鋼鐵行業(yè)全要素CO2排放績效的差異，認(rèn)為不同地區(qū)在實(shí)施節(jié)能減排政策時(shí)要結(jié)合各地區(qū)鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。Yu Bing等（2015）[11]利用向量自回歸模型VAR（vector autoregressive model）對中國鋼鐵行業(yè)CO2減排潛力和技術(shù)投資以及經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，認(rèn)為中國鋼鐵行業(yè)存在巨大的節(jié)能減排潛力，技術(shù)改造投資的提高可以顯著降低鋼鐵行業(yè)的CO2排放量。Xu Bin等（2016）[12]同樣采用VAR模型分析了中國鋼鐵行業(yè)CO2排放量變化的影響因素，認(rèn)為能源效率在減少CO2排放方面起著主導(dǎo)作用，在中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)要注重鋼鐵行業(yè)的技術(shù)升級。Li Yuan等（2014）[13]對中國鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)和推廣成本進(jìn)行了研究，重點(diǎn)對中國目前推廣和潛在要推廣的41項(xiàng)節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行了分析，認(rèn)為這41項(xiàng)技術(shù)將能帶來4.63吉焦/噸的節(jié)能效果和443.21千克/噸的CO2減排效果。Hasanbeigi Ali等（2014）[14]對中國鋼鐵行業(yè)和美國鋼鐵行業(yè)在生產(chǎn)工藝和能源強(qiáng)度方面進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明，美國鋼鐵生產(chǎn)能源強(qiáng)度為14.90吉焦/噸粗鋼和中國鋼鐵生產(chǎn)能源強(qiáng)度為23.11吉焦/噸粗鋼，但當(dāng)假設(shè)美國的電爐煉鋼比例和中國相同時(shí)，美國的鋼鐵生產(chǎn)能源強(qiáng)度增加54％到22.96吉焦/噸粗鋼。Hasanbeigi Ali等的研究表明，如果中國鋼鐵行業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，引導(dǎo)鋼鐵產(chǎn)能向短流程的電爐煉鋼發(fā)展，中國鋼鐵行業(yè)的總體能源消耗和CO2排放將會顯著降低。梁曉捷等（2016）[15]利用文獻(xiàn)計(jì)量方法，對中國鋼鐵行業(yè)的能源效率與CO2排放的發(fā)展變化特征和趨勢進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：中國鋼鐵行業(yè)能源效率與CO2排放的科研產(chǎn)出自2010年以來開始出現(xiàn)快速增長。上述對中國鋼鐵行業(yè)的研究雖然方法都不盡相同，但都認(rèn)為中國鋼鐵行業(yè)存在較大的節(jié)能減排潛力。為了實(shí)現(xiàn)中國節(jié)能減排目標(biāo)，挖掘中國鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排潛力，中國政府也制定了一系列的相關(guān)政策。此時(shí)對中國鋼鐵行業(yè)政策的研究就顯得很有意義，通過對中國鋼鐵行業(yè)政策的模擬研究可以對政策的未來效果進(jìn)行合理預(yù)期，同時(shí)也可以為中國政策部門制定鋼鐵產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策提供參考依據(jù)。

近年來，情景模擬在政策效果研究中得到了廣泛的應(yīng)用。這是一個(gè)定性和定量相結(jié)合的可視化仿真預(yù)測方法，其基本思想是利用歷史數(shù)據(jù)分析模擬未來的一些關(guān)鍵因素變化所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟(jì)影響。情景模擬通常包括一個(gè)基準(zhǔn)情景和若干個(gè)政策情景，基準(zhǔn)情景是按歷史數(shù)據(jù)的趨勢外推，而政策情景是將歷史數(shù)據(jù)外推的時(shí)候改變其中某些關(guān)鍵因素的趨勢，以此來模擬分析不同政策的實(shí)施效果[16]71-75。傳統(tǒng)的減排情景模擬模型包括MARKALMACRO[17]模型、CGE[18]模型以及基于上述兩種模型設(shè)計(jì)思想的拓展模型。MARKAL-MACRO模型和CGE模型的主要設(shè)計(jì)思路是基于宏觀經(jīng)濟(jì)的一般均衡，其模擬的政策大都是對經(jīng)濟(jì)具有全局影響的宏觀經(jīng)濟(jì)政策，因此上述兩種模型通常僅僅適用于地區(qū)或國家層面的減排問題研究。由于其很難深入地對行業(yè)內(nèi)部重大減排措施進(jìn)行評價(jià)和分析，所以不適用于對具體行業(yè)的減排政策進(jìn)行模擬研究。

由斯德哥爾摩環(huán)境研究所和波士頓大學(xué)合作開發(fā)的LEAP軟件，在很大程度上解決了這些問題。該軟件是一個(gè)模擬平臺，研究者可以根據(jù)他們所要研究的具體問題來構(gòu)建各種政策模型，它可用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的能源需求和溫室氣體減排研究，借助該軟件深入分析各個(gè)部門在不同的政策或技術(shù)模擬情景下的能源需求、能源消費(fèi)以及能源—環(huán)境的影響等多種問題，實(shí)現(xiàn)部門技術(shù)或政策的有效性識別。目前，歐美國家政府和學(xué)者經(jīng)常會借助LEAP對能源政策進(jìn)行模擬研究，Piret Kuldna等（2015）借助LEAP對愛沙尼亞的能源政策戰(zhàn)略環(huán)境進(jìn)行了評價(jià)分析[19]。Hong Sungjun等（2016）借助LEAP對韓國交通運(yùn)輸業(yè)溫室氣體減排潛力進(jìn)行了模擬分析，重點(diǎn)分析了交通運(yùn)輸業(yè)的減排對國家整體溫室氣體控制目標(biāo)的貢獻(xiàn)[20]。McPherson Madeleine等（2014）借助LEAP模型對巴拿馬電力部門進(jìn)行了政策情景模擬分析[21]。中國學(xué)者利用LEAP對中國能源政策的研究還是相對較少，利用LEAP軟件分析中國鋼鐵行業(yè)能源消費(fèi)和CO2減排問題的研究更少[22]。作者搜集到的文獻(xiàn)包括王克等（2007）[23]利用LEAP軟件建立LEAP-China模型對中國鋼鐵行業(yè)2000—2030年的CO2排放量和減排潛力進(jìn)行了預(yù)測和分析，認(rèn)為中國鋼鐵行業(yè)具有一定的減排潛力，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步是實(shí)現(xiàn)中國鋼鐵行業(yè)減排的主要途徑。何楓等（2013）[24]借助LEAP軟件重點(diǎn)研究在實(shí)現(xiàn)中國既定經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)下，分析中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)未來的能源消耗和CO2排放情況。

在閱讀和分析上述文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文從中國政府制定淘汰落后鋼鐵產(chǎn)能、推廣低碳節(jié)能技術(shù)等產(chǎn)業(yè)政策和建立全國性碳排放交易市場等應(yīng)對氣候變化政策為出發(fā)點(diǎn)，以鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策為依據(jù)，借助LEAP軟件建立模型，采用情景分析法來模擬分析不同政策的節(jié)能減排效果。希望通過對中國鋼鐵行業(yè)政策效果的模擬研究，能有助于更加全面地認(rèn)識中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)未來的節(jié)能減排方向。

二、模型方法與情景定義

（一）LEAP模型

LEAP是由斯德哥爾摩環(huán)境研究所和波士頓大學(xué)合作開發(fā)的一個(gè)能源—環(huán)境模擬分析平臺[25]，其模擬的情景是基于計(jì)算和分析一個(gè)行業(yè)全生命周期內(nèi)的能源是如何生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和消費(fèi)的，以及在這個(gè)過程中對環(huán)境產(chǎn)生的影響。LEAP模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是自下而上的，其數(shù)據(jù)流和行業(yè)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的能源流一樣，模塊的順序反映了能源的流動和消費(fèi)從生產(chǎn)環(huán)節(jié)的第一個(gè)工序逐次到最后一個(gè)工序。圖1顯示了鋼鐵行業(yè)的主要工序[26]，本文構(gòu)建的LEAP-Policy模型的微觀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

LEAP模型通過分析行業(yè)中每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)消耗的能源類型、能源的消費(fèi)方式和該生產(chǎn)環(huán)節(jié)的年活動水平來估計(jì)未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展、政策和能效技術(shù)等變化對該行業(yè)能源需求和環(huán)境的影響情況。LEAP模型還提供了一個(gè)包含各種燃料的環(huán)境污染物的排放因子TED（技術(shù)—環(huán)境數(shù)據(jù)庫）數(shù)據(jù)庫[27]，通過該數(shù)據(jù)庫可以計(jì)算燃料消耗過程中產(chǎn)生的CO2、SO2和NOx等各種排放物。LEAP模型的分析過程可以被總結(jié)為以下5個(gè)部分[28]：

1.部門的生產(chǎn)

鋼鐵的產(chǎn)量是由包括煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序的整個(gè)生產(chǎn)鏈決定。

其中，Pi為i種工序的產(chǎn)出；Pj，i為第i種工序由設(shè)備j生產(chǎn)的產(chǎn)量。

2.能源需求

其中，E為鋼鐵行業(yè)能源總需求；en，j，i為第i種工序由設(shè)備j生產(chǎn)過程中消費(fèi)的n類型能源的總量。

3.CO2排放

其中，CE為鋼鐵行業(yè)CO2排放總量；cefn，j，i為CO2排放因子，即第i種工序由設(shè)備j生產(chǎn)過程中消費(fèi)的n類型能源所排放的CO2質(zhì)量。

4.成本

其中，C為鋼鐵行業(yè)總成本；epn為n類型能源的單位價(jià)格；mk，j，i單位鋼鐵生產(chǎn)中第i種工序由設(shè)備j生產(chǎn)過程中消耗的k類材料質(zhì)量；mpk為k類材料的單位價(jià)格；fcj，i為第i種工序中設(shè)備j的生產(chǎn)單位固定成本;Pj，i為第i種工序由設(shè)備j生產(chǎn)的總產(chǎn)量。

5.節(jié)能減排潛力

其中，ESP為能源節(jié)約潛力；Ea為政策情景a的能源消費(fèi)量；Eo為基準(zhǔn)情景的能源消費(fèi)量；CMP為減排潛力；CEa為政策情景a的CO2排放總量；CEo為基準(zhǔn)情景的CO2排放總量。

（二）政策情景

1.宏觀經(jīng)濟(jì)假定

本文從對鋼鐵行業(yè)影響比較大的宏觀經(jīng)濟(jì)變量出發(fā)，主要考慮國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）、總?cè)丝?、城市化率、三大產(chǎn)業(yè)比重等因素。根據(jù)國家“十三五”規(guī)劃綱要[29]中提出的目標(biāo)要求，參考中國經(jīng)濟(jì)增長前沿課題組[30]和中國社會科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所所長黃群慧（2014）[31]公開發(fā)表的文獻(xiàn)中對中國經(jīng)濟(jì)的預(yù)測和判斷，假設(shè)了各情景中2015—2040年的宏觀經(jīng)濟(jì)參數(shù)[32-33]，如表1所示。

表1 模型宏觀經(jīng)濟(jì)基本假設(shè)

2.各情景具體定義

根據(jù)國家發(fā)改委組織編制的《國家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄（2014年本）》和國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于鋼鐵業(yè)化解過剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》以及中國將要在2017建立全國性碳排放交易市場的政策建立了1個(gè)基準(zhǔn)情景和3個(gè)政策情景。中國政府將提供必要的政策法規(guī)來強(qiáng)制鋼鐵企業(yè)淘汰落后產(chǎn)能，鼓勵(lì)企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高能源利用效率降低碳排放。4個(gè)情景的模擬時(shí)間均為2014—2040年，以2014年為基準(zhǔn)年，具體如下所示：

（1）基準(zhǔn)情景BAU（business-as-usual scenario）；（2）縮減產(chǎn)能情景CEC（cut excessive industrial capacity scenario）；（3）技術(shù)推廣情景TI（technology improvement scenario）；（4）碳交易市場情景ET（emissions trade scenario）。

基準(zhǔn)情景（BAU）假設(shè)未來不采取任何政策，不考慮未來產(chǎn)業(yè)政策和節(jié)能減排規(guī)劃，鋼鐵行業(yè)按當(dāng)下發(fā)展趨勢進(jìn)行外推?？s減產(chǎn)能情景（CEC）假設(shè)鋼鐵行業(yè)按國務(wù)院簽發(fā)的《關(guān)于鋼鐵業(yè)化解過剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》逐步淘汰鋼鐵制造落后產(chǎn)能，制定產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，嚴(yán)格調(diào)控，根據(jù)中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型狀況對中國鋼鐵行業(yè)做好長期規(guī)劃。技術(shù)推廣情景（TI）假設(shè)未來中國鋼鐵行業(yè)按國家發(fā)改委組織編制的《國家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄（2014年本）》進(jìn)行技術(shù)升級改造，采用強(qiáng)制與鼓勵(lì)的方法在鋼鐵行業(yè)中推廣上述節(jié)能減排技術(shù)。碳交易市場情景（ET）假設(shè)未來中國將建立全國性的碳排放交易市場，由于碳交易市場的運(yùn)行，一些技術(shù)工藝落后的鋼鐵企業(yè)因?yàn)槔麧櫟吞寂漕~不足，從而采取降低產(chǎn)量，在市場需求不變的情況下，那些擁有先進(jìn)技術(shù)的鋼鐵企業(yè)的設(shè)備利用效率會更高，因?yàn)閾碛懈呒夹g(shù)的企業(yè)利潤水平高，可以覆蓋它在市場上交易的碳排放價(jià)格成本，意味著中國鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)品將更多地由更高技術(shù)的設(shè)備生產(chǎn)。各情景的具體參數(shù)描述如表2所示，其中技術(shù)推廣情景（TI）中各技術(shù)2015—2020年推廣比例的詳細(xì)信息如表3所示，各情景中的2015—2040年的詳細(xì)技術(shù)推廣情況如表4所示。

表2 各情景描述和主要參數(shù)設(shè)定

表3 技術(shù)推廣情景（TI）2015—2020年各技術(shù)推廣比例

表4 各情景的技術(shù)推廣情況

三、模擬結(jié)果與分析

（一）能源消費(fèi)量

根據(jù)對各情境中的假定，借助LEAP軟件通過本文建立的LEAP-Policy模型計(jì)算分析可得4種不同情景的能源需求情況，如圖2所示。結(jié)果表明，中國鋼鐵行業(yè)的能源總需求從2015—2040年整體上呈下降趨勢，2015—2025年較2030—2040年下降趨勢稍快一點(diǎn)。基準(zhǔn)情景（BAU）中鋼鐵行業(yè)能源總需求從2015年的139億吉焦降到2040年的125億吉焦，下降趨勢比較緩慢。3個(gè)政策情景的能源總需求下降趨勢比基準(zhǔn)情景明顯，隨著政策實(shí)施時(shí)間的推移能源需求總量也降低很多?？s減產(chǎn)能情景（CEC）能源總需求從2015年的139億吉焦下降到2040年的66億吉焦，技術(shù)推廣情景（TI）能源總需求從2015年的139億吉焦下降到2040年的75億吉焦。碳交易市場情景（ET）是能源需求量最少的情景，其能源需求由2015年的139億吉焦降到2040年的49億吉焦，節(jié)能效果最為顯著。

在基準(zhǔn)年（2015年）能源需求量為1時(shí)，4種情景的能源需求量比如圖3所示。根據(jù)圖3的模擬結(jié)果對鋼鐵行業(yè)各政策情景的節(jié)能潛力進(jìn)行評估，縮減產(chǎn)能情景（CEC）到2040年的能源需求為0.46，比基準(zhǔn)年降低了54％的能源需求；技術(shù)推廣情景（TI）到2040年的能源需求為0.53，比基準(zhǔn)年減低了47％的能源需求；碳交易市場情景（ET）到2040年的能源需求為0.35，比基準(zhǔn)年減低了65％的能源需求。通過3個(gè)政策情景和基準(zhǔn)情景的能源需求情況對比可以發(fā)現(xiàn)，中國鋼鐵行業(yè)存在巨大的節(jié)能潛力。政府制定的去產(chǎn)能和推廣節(jié)能減排技術(shù)等鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策的順利實(shí)施可以不同程度地挖掘中國鋼鐵行業(yè)節(jié)能潛力，這也和Lin Boqiang等（2015）[2]746-754的研究結(jié)論一致。

為了分析情景中能源消費(fèi)的構(gòu)成類型及比例，在此以碳交易市場情景（ET）為例，分析了碳交易市場情景（ET）中能源分類消費(fèi)情況。如圖4所示僅分析了中國鋼鐵行業(yè)的煤炭類能源和電力能源消費(fèi)情況。2014—2040年中國鋼鐵行業(yè)煤炭類能源和電力能源消耗變化趨勢不同。碳交易市場情景（ET）中2014—2040年中國鋼鐵行業(yè)消費(fèi)的煤炭類能源絕對量逐年降低，從2014年的134億吉焦降低到2040年的39億吉焦。而電力能源消費(fèi)絕對量變化較小，2014—2040年呈波動上升趨勢，從2014年的9億吉焦波動上升到2040年的12億吉焦。從情境中兩類能源的需求情況可以看出，煤炭類能源依舊是中國鋼鐵行業(yè)的最主要能源，2014年中國短流程電爐煉鋼比例僅為6.1％，遠(yuǎn)低于25.6％的世界平均水平，但隨著政府對短流程電爐煉鋼的鼓勵(lì)，中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在不斷調(diào)整，煤炭類能源在鋼鐵行業(yè)的統(tǒng)治地位也在慢慢弱化。

（二）CO2排放

根據(jù)對各情境中的假定，借助LEAP軟件通過本文建立的LEAPPolicy模型計(jì)算分析可得4種不同情景下的CO2排放量。本文所計(jì)算的CO2排放量包括直接排放和間接排放，其中鋼鐵行業(yè)所用電力的碳排放按照中國發(fā)電平均碳排放系數(shù)[16]71-75計(jì)算。

從圖5可以看出，4種情景下中國鋼鐵行業(yè)的CO2排放量從2015—2040年整體上呈下降趨勢，基準(zhǔn)情景（BAU）中鋼鐵行業(yè)CO2排放從2015年的12.71億噸下降到2040年的11.44億噸，下降趨勢比較緩慢。3個(gè)政策情景的CO2排放下降趨勢較基準(zhǔn)情景明顯，縮減產(chǎn)能（CEC）情景CO2排放量從2015年的12.71億噸下降到2040年的5.90億噸，技術(shù)推廣情景（TI）CO2排放量從2015年的12.71億噸下降到2040年的6.35億噸。碳交易市場情景（ET）是CO2排放最少的情景，其CO2排放由2015年的12.71億噸降到2040年的3.61億噸，減排效果最為顯著。通過3個(gè)政策情景和基準(zhǔn)情景的CO2排放情況的比較可以發(fā)現(xiàn)，中國鋼鐵行業(yè)存在巨大的CO2減排潛力。考慮到碳捕捉和封存技術(shù)（CCS）目前仍處于研究階段，并沒有在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)推廣，本文在進(jìn)行CO2排放的情景模擬時(shí)沒有考慮這一技術(shù)。

圖6為碳交易市場情境（ET）中，中國鋼鐵行業(yè)在2015—2040年電力消費(fèi)碳排放和煤炭類消費(fèi)碳排放。從圖6可以看出，中國鋼鐵行業(yè)煤炭類消費(fèi)碳排放在逐年降低，2015—2030年降低趨勢更加明顯，2030—2040年降低緩慢。中國鋼鐵行業(yè)電力消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放從2015—2020年逐年升高，由2015年的0.93億噸升高到2020年的1.16億噸，在技術(shù)提高的情況下，這段時(shí)期中國鋼鐵行業(yè)用電導(dǎo)致的CO2排放量升高的原因是短流程電爐煉鋼所占比例逐漸增大。2020—2030年鋼鐵行業(yè)電力消費(fèi)排放的CO2量稍有下降，2030—2040年電力消費(fèi)排放的CO2又稍有升高，但總體鋼鐵行業(yè)電力消費(fèi)排放的CO2變化不明顯。其原因是隨著經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的提高和國家減排的要求，盡管中國鋼鐵需求量下降，但中國鋼鐵行業(yè)電爐占比逐漸提高，中國鋼鐵業(yè)電力需求不但沒有降低反而增加了。

（三）政策情景對比分析

為了比較中國政府制定的鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策之間的CO2減排效果差異，在此分析了在以縮減產(chǎn)能情景（CEC）為基準(zhǔn)時(shí)，3個(gè)政策情景的CO2排放量。如圖7所示，技術(shù)推廣情景（TI）與縮減產(chǎn)能情景（CEC）相比，其CO2排放量2015—2030年呈增長趨勢，2030—2040年呈下降趨勢，說明在2030年以前，對中國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能控制的政策大于技術(shù)推廣政策的減排效果，2030年以后技術(shù)推廣政策在鋼鐵行業(yè)CO2減排中的作用將會越來越突出。

與縮減產(chǎn)能情景（CEC）相比，碳交易市場情景（ET）的CO2排放量在2040年比縮減產(chǎn)能情景（CEC）減少了2.28億噸，減排效果最為顯著。碳交易市場政策在鋼鐵行業(yè)的減排效果是3個(gè)政策中最為有效的，碳交易市場對鋼鐵行業(yè)的覆蓋會使節(jié)能減排成為鋼鐵企業(yè)提高內(nèi)涵競爭力的核心戰(zhàn)略。碳交易市場的運(yùn)行使CO2排放的外部成本內(nèi)部化，減少CO2排放是有利可圖的。鋼鐵企業(yè)從自身發(fā)展情況考慮會主動進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，在向短流程電爐煉鋼調(diào)整的同時(shí)，會積極對傳統(tǒng)的高爐煉鐵及轉(zhuǎn)爐煉鋼流程設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造和升級，可以通過市場這只看不見的手來促進(jìn)鋼鐵企業(yè)走綠色低碳、循環(huán)經(jīng)濟(jì)之路。

四、結(jié)論與建議

（一）結(jié)論

本文借助LEAP軟件，采用情景分析法對中國政府推行的鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策進(jìn)行了情景模擬研究，得出如下結(jié)論:

1.中國鋼鐵行業(yè)存在著巨大的節(jié)能和CO2減排潛力，中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策對促進(jìn)鋼鐵行業(yè)節(jié)能低碳發(fā)展是十分有效的。4個(gè)情景的節(jié)能減排效果排序?yàn)?碳交易市場情景（ET）>縮減產(chǎn)能情景（CEC）>技術(shù)推廣情景（TI）>基準(zhǔn)情景（BAU），這意味著中國政府制定的鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排政策的效果排序?yàn)樘冀灰资袌稣?淘汰落后產(chǎn)能政策>技術(shù)推廣政策。

2.通過對中國鋼鐵產(chǎn)能的控制，在解決國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)過剩的同時(shí)可以降低中國鋼鐵行業(yè)的能源需求和CO2排放。落后產(chǎn)能的淘汰也可以在一定程度上提高中國鋼鐵行業(yè)整體技術(shù)水平。

3.當(dāng)中國鋼鐵行業(yè)按《國家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄（2014年本）》進(jìn)行技術(shù)升級時(shí)，中國鋼鐵行業(yè)的能源消耗和CO2排放可以得到很好的控制。

4.碳交易市場政策在鋼鐵行業(yè)的減排效果是3個(gè)政策中最為有效的。碳交易市場的運(yùn)行使CO2排放的外部成本內(nèi)部化，促使鋼鐵企業(yè)在向短流程電爐煉鋼調(diào)整的同時(shí)會積極對傳統(tǒng)的高爐煉鐵及轉(zhuǎn)爐煉鋼流程設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造和升級，從而降低中國鋼鐵行業(yè)的能源消費(fèi)和CO2排放。

（二）政策建議

通過對中國政府推行的鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策效果的研究，提出以下建議:

1.建立化解鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩長效機(jī)制。既要發(fā)揮政府在鋼鐵產(chǎn)業(yè)的宏觀調(diào)控作用又要發(fā)揮市場的自主調(diào)節(jié)作用。產(chǎn)能過剩成為制約鋼鐵行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的突出問題，為此建議，政府要制定嚴(yán)格的淘汰落后產(chǎn)能政策，合理規(guī)劃鋼鐵產(chǎn)業(yè)布局。同時(shí)鋼鐵行業(yè)發(fā)展要主動適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，逐步由依靠產(chǎn)能擴(kuò)張、價(jià)格競爭向加快創(chuàng)新、提升質(zhì)量轉(zhuǎn)變。充分發(fā)揮鋼材行業(yè)規(guī)劃、政策、標(biāo)準(zhǔn)的引導(dǎo)與約束作用，進(jìn)一步完善重大鋼鐵項(xiàng)目建設(shè)信息庫，健全產(chǎn)能過剩信息預(yù)測預(yù)警機(jī)制。

2.加大對鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)和國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，推廣現(xiàn)有國內(nèi)外先進(jìn)成熟技術(shù)。認(rèn)真落實(shí)《國家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄（2014年本）》在中國鋼鐵行業(yè)的推廣，強(qiáng)化節(jié)能環(huán)保指標(biāo)硬約束，對于達(dá)不到行業(yè)節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)的鋼鐵企業(yè)，嚴(yán)格實(shí)施懲罰性措施，推動鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。

3.科學(xué)推進(jìn)碳交易市場頂層設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)制度建設(shè)。著力推進(jìn)碳交易立法，確定碳交易市場覆蓋的企業(yè)排放邊界，制定更注重效率的碳排放權(quán)配額分配方法。加強(qiáng)碳交易制度相關(guān)的能力建設(shè)，建立碳交易市場監(jiān)管制度，持續(xù)開展碳排放權(quán)交易能力建設(shè)。目標(biāo)是建立一個(gè)覆蓋高耗能行業(yè)的高效運(yùn)行的碳交易市場，促進(jìn)中國鋼鐵行業(yè)節(jié)能低碳化發(fā)展，深刻挖掘中國鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排潛力，為實(shí)現(xiàn)國家整體減排目標(biāo)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

4.節(jié)能減排政策的效果能否實(shí)現(xiàn)取決于該政策能否嚴(yán)格實(shí)施。建議政府在推行鋼鐵行業(yè)減排政策時(shí)建立適當(dāng)?shù)穆募s機(jī)制，監(jiān)督中國鋼鐵行業(yè)政策有計(jì)劃地實(shí)施。

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Study on the Carbon-reduction Policy Scenarios in Iron and Steel Industry—Based on the LEAP Model

CUI Herui，WEI Pengbang
（Department of Economics and Management，North China Electric Power University，Baoding Hebei 071003，China）

In order to deal with China’s steel industry issues，such as high energy consumption，huge CO2emissions and serious oversupply led to steel companies’large losses et al，the Chinese government launched a series of corresponding policies，such as elimination of backward production capacity;promote energy saving technology and the establishment of a national carbon trading market policies.With the help of LEAP（Long-range Energy Alternatives Planning System）software，this paper established a LEAPPolicy model.Then based on the production policy of phasing out backward production capacity and the clean production policy of energy saving and emission mitigation technology and climatic change policy of the establishment of carbon exchange market，A basic scenario and three policy scenarios are established for the simulated analysis of the energy saving and emission mitigation potential of China’s steel industry.Researches indicate there is great potential for the CO2emission mitigation in steel industry and the ordering for the effects of 4 scenarios is：carbon exchange market scenario（ET）>production reduction scenario（CEC）>technology promotion scenario（TI）>basic scenario（BAU）.The carbon emission trade market scenario is the best scenario with the best emission reduction and reduces energy demand by 60.5％compared to basic scenario（BAU）in 2040，and CO2emission reduction by 68.4％ in 2040.This study reveals that energy consumption and CO2emissions of the iron and steel industry could be lowered significantly if the policies are implemented.

iron and steel industry；policy scenario analysis；LEAP model；CO2emission mitigation

F407

A

1009-3370（2016）06-0001-09

10.15918/j.jbitss1009-3370.2016.0601

[責(zé)任編輯：孟青]

2016-04-28

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“智能電網(wǎng)環(huán)境下中國電力工業(yè)碳排放控制關(guān)鍵問題研究”（71471061）

崔和瑞（1967—），男，博士，教授，E-mail：cuiherui1967@126.com