中日韓鋼鐵工業能源強度的比較研究

摘要 我國鋼鐵能源強度與世界先進水平相比存在明顯差距。該文比較了我國、日本、韓國三個國家在產值能耗和噸鋼能耗兩類能源強度指標上的發展趨勢，并利用分解分析方法計算了1996-2005年中日韓三國產品及工藝結構和能源效率的變化對各國鋼鐵噸鋼能耗的影響，最后將各國產值能耗與噸鋼能耗作進一步比較，并對比較結果進行分析。研究結果表明：能源效 率的提升對中國和韓國噸鋼平均能耗的下降有重要作用，結構的變化則對日本的噸鋼平均能 耗的下降有顯著影響。因此，產品及工藝結構和效率是影響鋼鐵能源強度偏高的根本原因，在對產品及工藝結構調整和效率改進的過程中，不僅要注重能耗的降低，還應注重經濟性的提高。

關鍵詞 能源強度；產值能耗；噸鋼能耗；結構；效率

中圖分類號 F206 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2008)03-0130-05

鋼鐵工業是能源消耗量大、能源強度大的工業之一。長期以來，以日、韓、德、美為代表的國外主要產鋼國家，都非常注重采用先進技術，開展節能降耗和綜合利用，不斷優化鋼鐵工業的能源強度，以達到能耗最少，效益最高，環保最優。與國外先進水平相比，我國鋼鐵工業差距明顯。2005年，我國鋼鐵工業噸鋼平均能耗比國際先進水平高10%以上，單位工業總產值能耗比國際先進水平高出3倍以上。能耗之“痛”緣于“結構”之“痛”［1］，鋼鐵產品結構及生產工藝上的不合理是否是我國鋼鐵能源強度偏高的根本原因？為此，將我國鋼鐵工業能源強度指標與日韓等國外先進水平進行比較，并利用分解分析方法研究結構與效率 對鋼鐵能源強度的影響，從數量上找出我國鋼鐵能耗偏高的根本原因及解決路徑。

1 能源強度指標的定義和數據采集

1.1 產值能耗

產值能耗(energy intensity， EI)是一個經濟指標，被定義為單位產值所消耗的能源量，又稱為經濟能源強度，表達式為

式中：E為能源消耗量(噸標準煤)；G通常為工業總產值或工業增加值(億美元)［2］，有的國家只有發貨值，例如日本，則G[WTBZ]就為發貨值。發貨值包括本企業生產的產品或服務的 銷售額以及購買后不需要再加工的產品的銷售額［3］。研究中以EIGO，EIAV，以及EIVS來分別表示單位工業總產值能耗、單位工業增加值能耗以及單位發貨值能耗。

1.2 噸鋼能耗

噸鋼能耗(Specific energy consumption， SEC)是一個實物指標，被定義為生產單位產品所需要的能源量，又稱為實物能源強度。噸鋼能耗主要受到三個因素的影響：生產工藝(包括給料，如鐵礦石或廢鋼)，生產工藝效率以及產品品種［4］。

給料(鐵礦石和廢鋼)是影響鋼鐵工業能源消耗最重要的輸入因素。鐵礦石資源是有限的，按照目前的年開采量，在現行的開采技術條件下，我國鐵礦石的開采期只有20-40年。

廢鋼鐵是一種再生資源，從鋼材→制品→使用→報廢→回爐煉鋼。每8-30年左右一個輪回不斷積蓄，不斷產生，無限循環使用，且自然耗損很低，利用率極高，所以“少吃礦石，多吃廢鋼”是鋼鐵業發展的必然趨勢［5］。

產品種類是影響鋼鐵工業能源消耗最重要的輸出因素。鋼鐵產品的分類相當復雜，研究中采用Worrell等對鋼鐵產品的分類，將工藝與產品組合相結合，大致上分為轉爐鋼錠及厚鋼板，電爐鋼錠及厚鋼板，熱軋產品(包括板、帶、絲(棒)與長材產品)，冷軋產品(冷軋薄板和帶鋼)四大類［3］。

1.3 數據采集

研究需要采集三個方面的數據，中日韓三國鋼鐵產量、產值和能耗。

中日韓三國的鋼鐵產量數據均來源于《鋼鐵統計年鑒2006》(IISI，2007)。各國鋼鐵工業能耗總量的數據來源于亞太經合組織能源數據庫(EGEDA Under EWG APEC， www.ieej.or.jp/egeda/ )，中國鋼鐵行業工業總產值和工業增加值數據來源于《中國鋼鐵工業年鑒》1997-2006；日本鋼鐵業產值數據1996-2002年來源于《日本歷史統計》(Historical Statistics of Japan， www.stat.go.jp/english/data/)，2003-2004年數據來源于《日本數字》(Japan in Figures， www.stat.go.jp/english/data/figures/)；韓國鋼鐵行業產值數據來源于韓國國家統計局(http://www.nso.go.kr/eng2006/emain/index.html)。由于工業總產值、工業增加值和發貨值都是以本國貨幣且以當年現值來采集的，為了便于比較，首先以各國1996-2005年當年匯率將各國幣值統一折算為美元，同時按各國的通貨膨脹率以1996=100將這些數據統一折算為1996年價，以消除通貨膨脹的影響。

上述數據均為年度數據，時間為1996-2005年。

2 分解分析方法

前文所述，噸鋼能耗主要受到生產工藝、生產工藝效率和產品品種三個因素的影響，采用Farla提出的簡單平均參數的Divisia分解方法［6，7］，分析上述各因素對噸鋼能耗的貢獻。

噸鋼能耗等于統計期內能源消耗總量除以同期鋼產量。但是由于鋼鐵產品品種總在不斷的變化，而且各個國家也各不相同，因此，不能簡單地將所有產品總和起來，每個產品應該被賦予一個權重，從而計算實物產品系數(PPI)，即

PPI=∑[DD(]n[]x=1[DD)]Px×Wx[JY](2)

式中：x為產品，Px為產品x的產量，Wx為產品x的權重。權重等于每一種產品的“ 最優”能源消耗量，也就是在現有生產技術水平下，實踐中生產單位某類鋼鐵產品的最優能耗量［8］。具體值見表1。

3.2 分解分析

通過分解分析可以得出整個研究期間，1996年到2005年(韓國為1999年到2005年)，鋼鐵行業產品及工藝結構和效率對噸鋼能耗的相對影響(圖4)。

盡管在研究期內，各個國家的噸鋼能耗變動有所不同，但總的趨勢都是下降 。其中能源效率的提升對中國和韓國起到了重要的作用，而結構的變化則對日本的影響深遠。

日本從1996年到2005年，噸鋼平均能耗下降了12.6%，從823 kgce/t下降到719 kgce/t。結 構優化起了很重要的作用。日本是一個能源匱乏的國家，鋼鐵工業所需的原料、燃料資源幾乎完全依靠進口，使得日本鋼鐵企業一貫注重技術創新，重視環保和投資效率，節能技術水平全球領先。因此其節能降耗的突破口在于產品及工藝結構的優化和調整。在研究期內，日本電爐鋼的比例和絕對值同步下降，也表明其在鋼鐵產品及工藝結構上的調整是大有潛力的。同時，日本鋼鐵連鑄比由1996年的96.4%提升到2005年的97.7%，連鑄比的提高對噸鋼能耗的下降依然起到一定的作用。此外，生鐵進口量的增加也對總能耗的下降也有一定的作用，2005年生鐵的進口量已達到103.9萬t，是其生鐵總產量的1.25%。

韓國從1999年到2005年，噸鋼平均能耗下降了4.01%，能源效率的作用至關重要。韓國是以計劃為主導的市場經濟，其鋼鐵工業的發展離不開政府的計劃干預， 1970年頒布的《鋼鐵工業育成法》為韓國鋼鐵工業形成合理的產業結構奠定了基礎［9］，長期以來，韓國高爐和電爐之比一直保持在6∶4這一合理的結構水平上，韓國生鐵的進口的比例一直很高，2005年雖有所下降也達到了國內生產量的5.5%。此外，產業結構的合理性還體現在韓國的鋼鐵對外貿易上，韓國是一個貿易大國，是全球第三大鋼材進口國、第六大鋼材出口國，2006年韓國鋼材消費量為5 422萬t，粗鋼貿易量占消費量的76.5%。如此大規模鋼鐵貿易的原因是其進出口產品有一定的互補性。韓國出口產品多為高附加值品種，而進口主要是低附加值的通用鋼材，2006年進口總量中來自中國的鋼材占40.7%。由此，韓國鋼鐵節能最主要的問題不是產品及工藝結構的調整，而是如何提高能源效率。在研究期內，韓國政府制定了“五年經濟能源節約計劃”，開展節能宣傳，對鋼鐵業環保節能技術的開發和運用給予政策和資金上的充分支持，開發了大量的節能新技術，如FINEX工藝［10］，使得韓國鋼鐵能夠成為在節能技術的應用上僅次于日本的國家之一。

中國從1996年到2005年，噸鋼平均能耗下降了26.79%，幾乎全部要歸功于能源效率的提高 ，其貢獻為98%。結構的作用微小到可以忽略不計。從效率上看，在研究期內的10年間，我國不僅在節能技術上和生產裝備上有了長足的進步，還積極開展了一些提高鋼鐵行業能源利用效率的項目，如山東萊鋼和濟鋼參與的“節能自愿協議”，湖北新冶鋼的“合同能源管理”等等，這些項目的實施，實現了從技術上，從管理上的挖潛節能。但是與日本和韓國的鋼鐵工業相比較，我國在節能技術上的差距仍然較大。從結構上看，我國鋼鐵生產的連鑄比由53.3%提高到94%，這雖然對能耗的降低起到了非常重要的作用，但是行業集中度低仍然是阻礙鋼鐵行業結構優化的重要因素之一，依據IISI的統計，2006年中國前十大鋼鐵企業總產量占行業總產量的32.3%，還有近一半的鋼鐵產量來自于一些中小型鋼鐵企業，這無疑會不利于鋼鐵行業的產品及工藝結構的調整以及全行業的技術水平的提高。此外，自2005年開始，我國還由一個鋼鐵凈進口國轉變成為世界上最大的鋼鐵出口國，但是在出口產品的結構中，出現了低附加值產品比重偏高的問題，這對于一個產值能耗高出韓國近5倍，噸鋼平均能耗高出日韓20%以上(2005年的數據)的國家來說，能源的代價是相當巨大的。

由此，產品結構不合理和效率低下是我國鋼鐵行業能耗偏高的根本原因，是我國鋼鐵節能面臨的兩個關鍵問題，兩者同步提高，共同促進才能使我國鋼鐵節能邁上新的臺階。

3.3 噸鋼能耗與產值能耗的趨勢比較

最后，我們將各國噸鋼能耗和產值能耗變化的趨勢相比較，從中找出兩者之間的關聯性，以分析結構和效率是否同樣對產值能耗有顯著的影響(見圖5～7)。由于產值能耗和噸鋼能耗的單位不一致，產值能耗為萬噸標準煤/億美元，噸鋼能耗為千克標準煤/噸鋼，因此我們分別以1996年中國、日本的產值能耗和噸鋼能耗為1，以韓國1998=1，來計算產值能耗及噸鋼能耗指數，再比較產值能耗指數與噸鋼能耗指數的發展趨勢和兩者之間的關系。

中國的產值能耗與噸鋼能耗變動的趨勢是一致的，變動的幅度自1999年以后差異較大。1999年至2002年，噸鋼能耗的上升的幅度大，而2002年至2005年，產值能耗下降的幅度大于噸鋼能耗。

日本的產值能耗和噸鋼能耗在大部分時候變動的趨勢是一致的，但是變動的幅度上不具有一致性，其中噸鋼能耗的波動較為平穩，而產值能耗的變化較大。

韓國在2003年前，其產值能耗和噸鋼能耗非常接近，2003年后，兩者從趨勢上從根本不同的兩個方向上轉變。產值能耗顯著下降，而噸鋼能耗則有上升的趨勢。

總的來說，依據上述有限的觀察數據(僅有從1996年至2005年10年的數據，還有 部分年份的數據缺損)，可以看到各國鋼鐵產值能耗與噸鋼能耗間，變動幅度差異較大，關聯性不強。但基本能耗水平是一致的，變動趨勢在大部分時候也具有一致性。 該結論表明，影響噸鋼能耗的重要因素，產品及工藝結構和效率對產值能耗也有一定的影響。因此，在產品及工藝結構調整和效率改進的過程中，不僅要考慮能耗水平的降低，還要考慮經濟性的提高。

4 結 論

研究中我們比較了中日韓三國1996至2005年期間產值能耗和噸鋼能耗的發展趨勢，采用基于實物指標的分解分析的方法，分析了鋼鐵產品及工藝結構和效率對噸鋼能耗的影響，并比較了各國兩類能源強度之間的關系。

得到如下結論：

(1)中、日、韓三國能源強度均呈下降趨勢，中國與日韓在能源強度上雖然有較大的差距，但可喜的是近年來中國的能源強度下降的幅度很大，下降的趨勢很顯著。

(2)對噸鋼能耗的分解分析表明，能源效率的提升對中國和韓國噸鋼平均能耗的下降起到了重要的作用，結構的變化則對日本的噸鋼平均能耗的下降影響深遠。而對于中國鋼鐵行業而言，結構與效率是進一步降低單位能耗的兩個關鍵問題。

(3)對各國鋼鐵產值能耗與噸鋼能耗之間的關系比較表明，影響噸鋼能耗的重要因素，產品及工藝結構和效率對產值能耗也有一定的影響。因此，在產品及工藝結構調整和效率改進的過程中，不僅要考慮能耗水平的降低，還要考慮經濟性的提高。

(編輯：徐天祥)

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A Comparison of Energy Intensity of the Iron and Steel Industry

Between China， Japan and South Korea

DOU Bin

(School of Management of Southcentral University for Nationalities，Wuhan Hubei430074， China)

Abstract There is an obvious gap about the energy intensity of China's iron and steel with the world's advanced level. This paper compares energy intensity and specific energy consumption of China， Japan， South Korea， and uses a decomposition analysis to calculate the affects on three countries' specific energy consumption of the changes of products and technology structure and energy efficiency from 1996 to 2005. At last，the paper compared every country's energy inte nsity with specific energy consumption， and analyzed the result. The study conclusion showed that products and technology structure and energy efficiency are the root causes for iron and steel energy intensity. In the process of adjusting product and technology structural and improving energy efficiency， we must not only focus on the reduction of energy consumption， but also pay attention to the improvement of the economy.

Key words energy intensity; economic energy intensity indicator s; special energy consumption indicator; process and products mix; efficiency