張 磊 陳 莉

(中國礦業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，江蘇省徐州市，221116)

鋼鐵工業(yè)是耗能大戶，2010年的能源消費(fèi)量占全國能源消費(fèi)總量的17.70%，其中絕大部分是煤炭、焦炭和由煤炭轉(zhuǎn)化而來的電力(國家統(tǒng)計(jì)局，2012)。就焦炭而言，其消費(fèi)量占到全國消費(fèi)總量的87.41%，成為決定我國焦煤消費(fèi)總量及其分布的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。因此，研究鋼鐵工業(yè)用煤和節(jié)煤規(guī)律對于緩解我國煤炭消耗和優(yōu)化焦煤供需結(jié)構(gòu)具有重要的意義。

有關(guān)鋼鐵用能的研究已有不少文獻(xiàn)。郜學(xué)等對“十一五”的節(jié)能成就和“十二五”節(jié)能潛力進(jìn)行了分析，噸鋼綜合能耗在“十一五”期間下降了12.82%，未來節(jié)能主要從結(jié)構(gòu)節(jié)能、技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能等方面展開；史紅亮等運(yùn)用Laspeyres指數(shù)及其分解模型，把中國鋼鐵行業(yè)能耗總量的變動(dòng)分解為經(jīng)濟(jì)增長效應(yīng)和能耗強(qiáng)度效應(yīng)，結(jié)果顯示1978-2007年間鋼鐵工業(yè)能耗強(qiáng)度年均下降率為4.87%，能耗彈性系數(shù)為0.56；白皓等在鋼鐵企業(yè)能耗指標(biāo)分解模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用情景分析法對工序噸鋼能耗進(jìn)行預(yù)測，得出節(jié)能效果最好的工序能耗情景；趙斐等引入系統(tǒng)層次化思想，從工序角度描述能耗狀況并提出HRPM方法，描繪出組成能耗過程的所有工序及其相互之間的依賴關(guān)系?？傮w來看，這些研究都是從鋼鐵產(chǎn)業(yè)整體角度來分析各工序能耗核算及其降低途徑，并不能真正反映不同煤種的獨(dú)特作用及其節(jié)能潛力，再加上不同省份的鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件差異較大，按全國維度的核算體系并不能對鋼鐵用煤的時(shí)空分布做出科學(xué)判斷。

因此，本文從噸鋼綜合能耗解構(gòu)入手，明晰不同煤種在各工序中所發(fā)揮的作用及其比重，并根據(jù)回歸得出的各省份噸鋼綜合能耗給出了煤炭需求在不同省份間的空間差異，進(jìn)而基于學(xué)習(xí)曲線模型，提出了噸鋼綜合能耗時(shí)間演進(jìn)中的REC分析預(yù)測技術(shù)。結(jié)合2000-2011年數(shù)據(jù)，估算出各地區(qū)噸鋼綜合能耗及其煤種結(jié)構(gòu)，各工序節(jié)煤程度的REC值及不同煤種的節(jié)煤水平，最終給出2011年各地區(qū)鋼鐵用煤總量、各煤種消費(fèi)量和節(jié)煤數(shù)量，這對認(rèn)知我國鋼鐵工業(yè)用煤的時(shí)空演變趨勢和未來節(jié)能潛力，據(jù)此設(shè)計(jì)鋼鐵和煤炭產(chǎn)業(yè)政策起到重要的作用。

1 噸鋼綜合能耗的結(jié)構(gòu)解析

1.1 噸鋼綜合能耗的核算結(jié)構(gòu)

依據(jù)文獻(xiàn)5所給出的2005年某鋼鐵企業(yè)的用能調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行核算(所有能源均在原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上換算成標(biāo)煤單位，除電力采用等價(jià)值法外，其余能源均采用當(dāng)量值法。原始數(shù)據(jù)中另有約12萬t標(biāo)煤的各種燃油，約占耗能總量1.16%，數(shù)量較小且與本文研究內(nèi)容無關(guān)，故略去)。從企業(yè)整體的能源流向看，該企業(yè)年度外購各類煤炭計(jì)605.16萬tce、電力82.95萬tce，外銷自產(chǎn)電力、蒸汽、焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣各34.51萬tce、15.50萬tce、15.76萬tce和17.27萬tce，購銷之差為605.07萬tce，即為該企業(yè)2005年的能源總消耗量，用之除以650.72萬t的粗鋼產(chǎn)量，得到噸鋼綜合能耗為929.84 kgce/t。

外購電力能量與外銷各種能源能量之和是相等的，這意味著外購煤炭的能量與企業(yè)生產(chǎn)所消耗的能量之間是一致的。由此，可以將研究視角轉(zhuǎn)向企業(yè)內(nèi)部的能源流向，并按照能量守恒原理來核算噸鋼綜合能耗及其能源組成結(jié)構(gòu)。不同能源在鋼鐵生產(chǎn)過程中的消耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1中，焦煤在焦化工序中生成的焦炭供高爐工序使用，動(dòng)力煤燃燒產(chǎn)生的電力和蒸汽供各生產(chǎn)工序使用，焦化、高爐和轉(zhuǎn)爐等工序生產(chǎn)的煤氣供各工序循環(huán)使用。為了更準(zhǔn)確明晰能源流向及各工序耗能，將發(fā)電、蒸汽、生產(chǎn)輔助和其他等生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)均歸于生產(chǎn)保障，并將所用能源按一次能源、二次能源和能源副產(chǎn)品進(jìn)行分類后整理如表2所示。根據(jù)能量守恒原理，在焦化工序中所消耗的焦煤量是以焦煤總量減去所產(chǎn)出的焦炭(粉)量后取得的，生產(chǎn)保障中所消耗的動(dòng)力煤量是以動(dòng)力煤總量減去電力和蒸汽的生產(chǎn)總量后得到的。

表1 樣本企業(yè)生產(chǎn)用能數(shù)據(jù) 萬tce

表2 各工藝流程中不同能源的消耗數(shù)據(jù) 萬tce

由于能源副產(chǎn)品來自生產(chǎn)過程并自耗于其中，通常不列入各項(xiàng)指標(biāo)核算中。因此，我們用各工序中一次能源與二次能源消耗量除以該工序產(chǎn)品產(chǎn)量(生產(chǎn)保障和綜合能耗的工序產(chǎn)量以高爐粗鋼產(chǎn)量計(jì))，得到各能源單位消耗值，累加之和構(gòu)成了各主要工序能耗值；用各能源消耗量除以粗鋼產(chǎn)量得到其噸鋼單位消耗量，匯總即為噸鋼綜合能耗，計(jì)算結(jié)果見表3(根據(jù)本文研究目的，在統(tǒng)一量綱時(shí)對電力采用了等價(jià)值法進(jìn)行折算，其值較原文的當(dāng)量值法高出3倍左右，使得本文結(jié)果較文獻(xiàn)5結(jié)果總體有所偏大)。由表3可以看出，本文采取累加各能源單位消耗量來計(jì)算噸鋼綜合能耗的結(jié)果(929.69 kgce/t)與前文總量法的結(jié)果(929.84 kgce/t)完全一致，驗(yàn)證了這種方法內(nèi)在邏輯的科學(xué)性和合理性。

表3 工序能耗及各能源的單位消耗值

1.2 噸鋼綜合能耗的煤種結(jié)構(gòu)

煤炭是鋼鐵生產(chǎn)用能的主體能源，所用煤種主要為焦煤、無煙煤和動(dòng)力煤，并根據(jù)不同工序用能需要而轉(zhuǎn)化為不同的能源形式。大約85%的焦煤在焦化工序中轉(zhuǎn)化為焦炭(粉)供高爐使用，其余能量以熱能形式釋放；無煙煤的煤化程度高，火力強(qiáng)，燃燒強(qiáng)度與焦煤、焦炭或焦粉相當(dāng)，但價(jià)格更為便宜，因此在燒結(jié)過程中作燃料使用，在高爐工藝中作噴吹煤使用，對提高鋼鐵工藝水平和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮重要作用；動(dòng)力煤主要加工轉(zhuǎn)換成電力和蒸汽供鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)作業(yè)和后勤保障使用，直接燃燒使用的比例很低。由此可見，焦煤(炭)在焦化和高爐工序、無煙煤在燒結(jié)和高爐工序的作用是特定不可替代的，而在生產(chǎn)保障中的作用實(shí)際上可由動(dòng)力煤所代替。由此，可以對噸鋼綜合能耗按煤種進(jìn)行解構(gòu)。計(jì)算可得，焦煤、無煙煤和動(dòng)力煤的單位消耗值和比例分別為577.99 kgce/t、142.65 kgce/t、212.05 kgce/t和61.85%、15.34%、22.81%。

需要特別指出的是，在實(shí)踐中，各種煤氣被大量回收再利用，有效減少了生產(chǎn)保障中的動(dòng)力煤消耗，而傳統(tǒng)核算方法并沒有考慮能源副產(chǎn)品的這種貢獻(xiàn)；為此，將能源副產(chǎn)品的回收利用值看作一個(gè)負(fù)數(shù)，其節(jié)約的能量值累加到動(dòng)力煤消耗上，這樣既考慮了能源副產(chǎn)品的貢獻(xiàn)，又使最終的能耗結(jié)果與傳統(tǒng)方法一致。以樣本企業(yè)而言，高爐、轉(zhuǎn)爐和焦?fàn)t煤氣的回收利用總量達(dá)190.68萬tce，這意味著如果不回收利用能源副產(chǎn)品，理論上應(yīng)購進(jìn)的動(dòng)力煤總量為328.84萬tce，單位消耗值上漲至505.34 kgce/t，但這種上漲被各種煤氣的單位消耗值-293.03 kgce/t所沖銷，使其又恢復(fù)到前述水平。

按照這一思路，用各工序中不同能源消耗量除以粗鋼產(chǎn)量，得到各能源的噸鋼單位消耗量，除以噸鋼綜合能耗后即得到各工序不同能源的消耗比例；再結(jié)合不同能源相互之間的補(bǔ)充替代關(guān)系，可以描繪出各煤種在鋼鐵生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)換、流向及其比重，如圖1所示。由此，實(shí)現(xiàn)了噸鋼綜合能耗以煤炭和副產(chǎn)品形式在各工序中的解構(gòu)，為下文分析奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 噸鋼綜合能耗在生產(chǎn)工藝中的解構(gòu)

2 噸鋼綜合能耗的省際差異

就可獲取的數(shù)據(jù)而言，有關(guān)分區(qū)域鋼鐵工業(yè)耗能的資料是非常匱乏的，有限的零散數(shù)據(jù)分別是2000-2003年各地區(qū)焦炭、電力和煤炭消耗量(用這些數(shù)據(jù)除以各地區(qū)粗鋼產(chǎn)量得到的相關(guān)能耗指標(biāo)遠(yuǎn)大于正常值，所以本文無法使用)，2000年有72家重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的粗鋼產(chǎn)量、噸鋼綜合能耗、高爐綜合焦比和噴煤比(統(tǒng)計(jì)年鑒中共有78家重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)資料，其中有6家數(shù)據(jù)不完整，舍去)，這為相關(guān)研究帶來困難。對本文來說，需要得到各地區(qū)噸鋼綜合能耗和各煤種的消耗數(shù)據(jù)才能進(jìn)行深入分析，因此結(jié)合現(xiàn)有的有限數(shù)據(jù)和前文分析結(jié)果來實(shí)現(xiàn)這一目的。

首先，噸鋼綜合能耗與粗鋼產(chǎn)量之間存在著一定的因果關(guān)系，據(jù)此通過72家重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的截面數(shù)據(jù)來界定二者之間的定量關(guān)系，并結(jié)合各地區(qū)粗鋼產(chǎn)量數(shù)據(jù)來估算各地區(qū)噸鋼綜合能耗；然后，對72家鋼鐵企業(yè)分省份進(jìn)行聚類并按省份計(jì)算平均綜合焦比和噴煤比，由于二者都是以粗鋼產(chǎn)量為基礎(chǔ)核算的，因此也是各地噸鋼綜合能耗中的高爐工序所使用的焦炭和無煙煤數(shù)量；進(jìn)一步，由于焦炭是由焦化工序中的焦煤轉(zhuǎn)化而成且存在前文所提及的85%的轉(zhuǎn)化率，由此可推算出消耗在焦化環(huán)節(jié)中的焦煤數(shù)量，而消耗在燒結(jié)環(huán)節(jié)的無煙煤數(shù)量可以通過已得的噸鋼綜合能耗的5%計(jì)算；由此可計(jì)算出焦煤和無煙煤的噸鋼單位能耗，它們與噸鋼綜合能耗的差值即為動(dòng)力煤的能耗數(shù)據(jù)。

基于72家鋼鐵企業(yè)截面數(shù)據(jù)，以粗鋼年產(chǎn)量為自變量，噸鋼綜合能耗為因變量，采取加權(quán)最小二乘法進(jìn)行回歸，結(jié)果表明方程和系數(shù)分別通過了相關(guān)F檢驗(yàn)和T檢驗(yàn)，D.W.檢驗(yàn)值為1.96，異方差問題被有效消除，0.13的擬合優(yōu)度對截面數(shù)據(jù)而言亦可接受，表明二者的因果關(guān)系顯著存在?；貧w方程為：

噸鋼綜合能耗=865.94+0.09(188.55***)×粗鋼產(chǎn)量(3.24***)

(1)

F-stat.=10.53***，Adj.R2=0.13，D.W.=1.96

其中，括號中數(shù)據(jù)為T統(tǒng)計(jì)量，***表示1%的顯著性水平。

基于各省份粗鋼產(chǎn)量和上述回歸方程，可以估算出各省份的噸鋼綜合能耗如表4所示，它們的平均值為907.17 kgce/t，這與全國906 kgce/t的實(shí)際值非常接近(中國鋼鐵工業(yè)年鑒，2001)，從另一側(cè)面驗(yàn)證了本文結(jié)果的科學(xué)性；同時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)差為40.88，表明各省份的噸鋼綜合能耗存在著相當(dāng)?shù)牟町?，正是這種差異決定了鋼鐵工業(yè)用煤在全國范圍內(nèi)的流體、流量和流向。進(jìn)一步，按照上述方法整理計(jì)算出各省份噸鋼綜合能耗的結(jié)構(gòu)情況亦見表4。總體來看，焦煤所占比例為68.77%，無煙煤所占比例為16.21%，動(dòng)力煤所占比例為15.02%，與樣本企業(yè)相比，無煙煤比例大致相同，焦煤比例和動(dòng)力煤比例分別略偏大和偏??；從單位能耗來看，動(dòng)力煤的標(biāo)準(zhǔn)差最大、焦煤次之、無煙煤最小，表明各省份鋼鐵工業(yè)用煤的主要差異是由動(dòng)力煤，即電力和蒸汽所引發(fā)的，而在實(shí)踐中這種差異的原因更可能來自于蒸汽回收利用率。

表4 2000年各省份噸鋼綜合能耗及其組成結(jié)構(gòu)

3 噸鋼綜合能耗的時(shí)間演進(jìn)

3.1 能耗演進(jìn)中的學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)

近年來，我國噸鋼綜合能耗不斷降低，從2000年的906 kgce/t降至2011年的601 kgce/t(中國鋼鐵工業(yè)年鑒，2011)，各工序能耗也都不同程度有所下降，技術(shù)進(jìn)步是引發(fā)這一變動(dòng)的主要原因。因此，本文采用學(xué)習(xí)曲線模型來考察2000年以來全國鋼鐵工業(yè)用能的動(dòng)態(tài)變化，這樣做的原因在于：學(xué)習(xí)曲線用以描述因技術(shù)進(jìn)步所帶來的產(chǎn)品成本節(jié)約等現(xiàn)象，生產(chǎn)用能也在其中，適應(yīng)于本文的研究對象；學(xué)習(xí)曲線以累積的產(chǎn)品生產(chǎn)量為因變量，這本身就蘊(yùn)藏著時(shí)間變遷的含義，與本文考察內(nèi)容相一致；學(xué)習(xí)曲線將技術(shù)進(jìn)步歸因于重復(fù)生產(chǎn)中的學(xué)習(xí)效應(yīng)，即鋼鐵生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步蘊(yùn)含于粗鋼總產(chǎn)量的變動(dòng)中，這為本文研究提供了數(shù)據(jù)便利。

學(xué)習(xí)曲線模型的公式如下：

Yi=Y1X-b

(2)

式中：Yi——生產(chǎn)第i個(gè)單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；

Y1——第1個(gè)單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；

X——累積到i個(gè)單位的產(chǎn)品總產(chǎn)量；

b——學(xué)習(xí)常數(shù)，與工人或技術(shù)學(xué)習(xí)率相關(guān)。

選取2000-2011年間的時(shí)序數(shù)據(jù)，以粗鋼累計(jì)產(chǎn)量為自變量，噸鋼綜合能耗及各工序能耗為函數(shù)，分別建立了各能耗指標(biāo)隨著粗鋼產(chǎn)量增長而衰減的冪指數(shù)模型(因球團(tuán)工序的相關(guān)數(shù)據(jù)缺乏，沒有考慮在內(nèi))，回歸結(jié)果如表5所示。由表5可以看出，各回歸系數(shù)和方程都通過了相關(guān)統(tǒng)計(jì)性檢驗(yàn)，學(xué)習(xí)常數(shù)符號與理論期望值一致，表明從中國總體情況來看，鋼鐵工業(yè)的能耗演進(jìn)過程中存在著學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)，能耗降低蘊(yùn)含于粗鋼總產(chǎn)量增長之中，為分析和預(yù)測鋼鐵工業(yè)能耗提供了科學(xué)依據(jù)。

表5 各能耗指標(biāo)與粗鋼累積產(chǎn)量的回歸結(jié)果

注：***和**分別表示1%和5% 的顯著性水平

3.2 各省份噸鋼綜合能耗的演進(jìn)

上述結(jié)果無法直接用于分析各省份的能耗演進(jìn)，這是因?yàn)槿珖S度的粗鋼產(chǎn)量數(shù)據(jù)相對較大，當(dāng)其回歸結(jié)果用以分析產(chǎn)量較小的各省份數(shù)據(jù)時(shí)，學(xué)習(xí)效應(yīng)使各省份能耗結(jié)果較正常值高出許多。為解決這一問題，在學(xué)習(xí)曲線基礎(chǔ)上提出相對節(jié)能曲線(Relative Energy-Saving Curve，REC)概念，其核心理念是用各省份粗鋼增量水平反映技術(shù)進(jìn)步所引發(fā)的節(jié)能演化情況，具體做法是：先用學(xué)習(xí)曲線的回歸方程來預(yù)測未來某年(給定產(chǎn)量)的全國能耗水平，然后除以2000年的全國能耗水平，得到以2000年為基準(zhǔn)的全國相對能耗強(qiáng)度(Relative Energy-consumption Intensity，REI)，它與基準(zhǔn)值1之間的差額即為2000年至今的相對節(jié)能強(qiáng)度，再以2000年至該年度間的各省份粗鋼增長率均值除以全國粗鋼增長率均值的結(jié)果為權(quán)重對全國相對節(jié)能強(qiáng)度值進(jìn)行調(diào)整，用修正后的各省份相對節(jié)能強(qiáng)度值除以所間隔的年數(shù)后即得到2000年至所考察年份的各省份年均相對節(jié)能強(qiáng)度，將其稱為REC。然后，反算回去就可以得到基于2000年的所考察年份的各能耗指標(biāo)值。

這一過程可用公式表述如下：

式中：REC——i省份t年的相對節(jié)能強(qiáng)度；

REI——全國的相對能耗強(qiáng)度；

t——所考察年份；

n——考察年數(shù)；

PRATi——i省份n年度間的粗鋼產(chǎn)量平均增長率；

PRAT——n年度間的全國粗鋼產(chǎn)量平均增長率；

近年來，隨著農(nóng)村勞動(dòng)力大規(guī)模轉(zhuǎn)移到城市就業(yè)，農(nóng)村剩余勞動(dòng)力已十分有限，城市勞動(dòng)力增長速度大幅度下降，工資水平開始快速增長。與此同時(shí)，近年來我國儲蓄率和投資率居世界最高水平，我國的資本存量也在快速增長，生產(chǎn)的資本密集程度大幅提高，資本密集型產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

ECp——t年的全國能耗預(yù)測值；

ECb——2000年的全國能耗基準(zhǔn)值；

ECi，t——i省份t年的能耗值；

ECi，b——i省份2000年的能耗基準(zhǔn)值。

由此，可以考察2000-2011年間各省份鋼鐵工業(yè)的噸鋼綜合能耗演變(理論上，可以預(yù)測2000年以后任意年度的能耗演變，這里選擇2011年的原因是其統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)布，可以為本文方法和預(yù)測結(jié)果提供可靠性驗(yàn)證。結(jié)果表明，本文計(jì)算出的各指標(biāo)值與實(shí)際值非常接近)。根據(jù)表5的回歸結(jié)果，可以估算出2011年的噸鋼、焦化、燒結(jié)、高爐、電爐、轉(zhuǎn)爐和軋鋼的能耗值分別是595.42 kgce/t、111.56 kgce/t、53.71 kgce/t、415.85 kgce/t、75.84 kgce/t、0.18 kgce/t、58.03 kgce/t，其相應(yīng)的以2000年為基準(zhǔn)的REI值分別是0.65、0.69、0.77、0.89、0.28、0.006和0.49，然后用式(3)和式(5)計(jì)算后可得到各省份各工序REC和噸鋼綜合能耗值見表6(在計(jì)算粗鋼產(chǎn)量年均增長率時(shí)，采取了先核算各年度增長率，然后對所有年度增長率取平均的兩步式方法，而非傳統(tǒng)的一步式做法。這樣的好處是使權(quán)重值相對平緩，避免了河北等個(gè)別省份因鋼鐵產(chǎn)量增長過快而帶來的權(quán)重值過高的問題。由于缺失焦化等各工序的2000年各省份能耗初始值，所以無法給出其2011年預(yù)測值，只給出相應(yīng)的REC值)，連接各指標(biāo)的REC估算值即形成2000-2011年間鋼鐵工業(yè)的節(jié)能曲線。從各省份噸鋼綜合能耗的平均估計(jì)值(597 kgce/t)可以看出，它與全國601 kgce/t的實(shí)際統(tǒng)計(jì)值幾乎一致，驗(yàn)證了本文結(jié)果的合理性。進(jìn)一步，依據(jù)各省份噸鋼綜合能耗及其組成結(jié)構(gòu)(近年來，噸鋼綜合能耗結(jié)構(gòu)較圖1已有所變化，主要是：噴煤比平均提升至160 kgce/t，在增加無煙煤用量的同時(shí)降低了高爐工藝的焦粉用量；能源副產(chǎn)品利用率提升，降低了生產(chǎn)保障中的動(dòng)力煤用量。據(jù)此將高爐工藝的無煙煤和生產(chǎn)保障中的動(dòng)力煤比例分別調(diào)至10%和42%，將焦?fàn)t工藝的焦煤和能源副產(chǎn)品比例調(diào)至6.1%和-34%，以反映這種工藝改進(jìn)所帶來的用煤結(jié)構(gòu)變化)，可以核算出不同煤種的使用情況，將其與2000年相比較，可以計(jì)算出這些年來鋼鐵工業(yè)節(jié)煤的演進(jìn)情況，見表6，各省份噸鋼用煤量都不同程度地有較大幅度減少，這在鋼鐵產(chǎn)量快速增長的背景下對煤炭安全供應(yīng)具有格外重要的意義。

表6 2011年全國各地噸鋼能耗、節(jié)煤量及REC值

4 鋼鐵工業(yè)用煤的省際分析

結(jié)合各省份粗鋼產(chǎn)量和噸鋼能耗、節(jié)煤量數(shù)據(jù)，可以估算出2000年以來我國鋼鐵工業(yè)用煤的總體情況，進(jìn)而可以科學(xué)評斷其供需格局演變和未來節(jié)煤潛力。

4.1 鋼鐵工業(yè)用煤的供需格局演變

與2000年相比，2011年全國鋼鐵工業(yè)用煤達(dá)到40911萬tce，增長率為250.18%，其中，陜西、河北、廣西和江蘇4省的增長率超過了500%，福建、浙江、山東和新疆等地的增長率超過了400%，支撐這一現(xiàn)象的背后因素是鋼鐵產(chǎn)量的快速上漲。就2011年用煤數(shù)量來看，河北省最多，達(dá)8998萬tce，緊隨其后的是遼寧、江蘇和山東，3地的用煤量均在3000～4000萬tce之間；而2000年用煤排名前4位的分別是天津、湖北、江蘇和浙江，用煤數(shù)量分別在800～1800萬tce之間。這意味著近10年來全國鋼鐵工業(yè)用煤的體量和格局都發(fā)生了很大變化，煤炭的流體、流向和流量都隨之改變，尤其在焦煤領(lǐng)域。

4.2 鋼鐵工業(yè)節(jié)煤效果的時(shí)空演變

與250.18%的用煤增長率相對應(yīng)的是，2000-2011年間的鋼鐵產(chǎn)量增長率達(dá)到了433.29%，即用煤增長率低于產(chǎn)量增長率，這主要得益于鋼鐵工業(yè)工藝改進(jìn)和節(jié)煤技術(shù)的進(jìn)步。以2011年全國鋼鐵產(chǎn)量核算，用煤總量相較2000年節(jié)約了22414萬tce，節(jié)省幅度達(dá)到了55%。其中，焦煤的節(jié)省幅度最大，達(dá)13791萬tce，這也意味著如果沒有節(jié)煤貢獻(xiàn)，2011年的焦煤產(chǎn)量是遠(yuǎn)不能滿足鋼鐵工業(yè)需要的。就各省份來看，河北、江蘇和遼寧等鋼鐵大省的節(jié)煤總量也相應(yīng)較大，但上海的節(jié)煤效應(yīng)最具有說服力，與2000年相比，上海的粗鋼產(chǎn)量上漲了25%，但其用煤增長率卻為-4.86%。

表7 全國各地鋼鐵用煤及節(jié)煤效果的比較結(jié)果

就節(jié)煤潛力來看，高爐的REC值在所有工藝中是相對最小的，但其工藝能耗水平卻是最大的，是未來最具潛力的節(jié)煤對象。能源副產(chǎn)品回收利用能有效降低動(dòng)力煤使用數(shù)量，但其替代作用主要體現(xiàn)在對蒸汽的替換，而根據(jù)本文測算，蒸汽在噸鋼能耗中的比例為5.82%，這也是能耗副產(chǎn)品能夠發(fā)揮的最大節(jié)煤潛力。

5 結(jié)論與建議

鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是煤炭消耗，特別是焦煤消耗大戶，其節(jié)煤效應(yīng)對保障煤炭安全供應(yīng)具有重要意義。

5.1 結(jié)論

(1)煤炭是鋼鐵用能主體，焦煤、無煙煤和動(dòng)力煤各自發(fā)揮著不同作用，它們在噸鋼綜合能耗中的比例分別為61.85%、15.34%和22.81%。如果計(jì)入能源副產(chǎn)品，這一比例可修正為61.85%、15.34%、54.31%和-31.50%。

(2)通過回歸方程計(jì)算出的各省份2000年噸鋼綜合能耗存在著顯著的空間差異，并且這種差異來源最主要來自于動(dòng)力煤，但不同省份的平均值與全國水平完全吻合。

(3)噸鋼綜合能耗在時(shí)間演進(jìn)中服從學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)，各工藝能耗的冪指數(shù)模型都通過相關(guān)統(tǒng)計(jì)性檢驗(yàn)，表明節(jié)煤效果與鋼鐵產(chǎn)量相關(guān)，據(jù)此設(shè)計(jì)出REC技術(shù)并估算出各省份2011年噸鋼綜合能耗，其均值與全國水平相一致。

(4)給出了各省份鋼鐵工業(yè)的用煤體量和結(jié)構(gòu)，山西等6個(gè)省份可對外輸出約2億tce焦煤，這大致與其余省份焦煤需求數(shù)量相當(dāng)。與2000年相比，其用煤總量節(jié)約了2.24億tce，對有效保障煤炭安全供應(yīng)發(fā)揮著重要作用。

5.2 建議

(1)提高鋼鐵產(chǎn)業(yè)集中度。長期而言，能耗降低與鋼鐵產(chǎn)量相關(guān)，但目前我國鋼鐵企業(yè)數(shù)量超過800家，產(chǎn)能分散于各個(gè)省份，難以發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)對能耗降低的作用；同時(shí)，產(chǎn)能分散也使得煤炭，特別是焦煤面臨著更為復(fù)雜的運(yùn)輸難題。因此，可結(jié)合各省份焦煤供需情況來優(yōu)化鋼鐵產(chǎn)業(yè)布局，即利用“三西”、黑龍江和河南的焦煤資源鞏固提升河北、遼寧、山東和江蘇的產(chǎn)能規(guī)模，更有潛力的是利用貴州、云南的焦煤資源來提升華南地區(qū)的鋼鐵產(chǎn)業(yè)集中度。

(2)提升動(dòng)力煤的節(jié)能水平。短期來看，焦煤和無煙煤或是因?yàn)楣に嚵鞒痰男枰?，或是因?yàn)樘嵘龂姛煴?、降低?jīng)濟(jì)成本的需要，其節(jié)能效果并不是很樂觀；與此相比較，動(dòng)力煤承擔(dān)著生產(chǎn)保障功能，且其能耗水平在各省份間的標(biāo)準(zhǔn)差最大，表明各地在節(jié)能環(huán)保先進(jìn)技術(shù)普及和能耗回收再利用等方面存在著較大差異，節(jié)能提升空間和技術(shù)可能性也相對最大，值得認(rèn)真對待。

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