煤炭產業物質流核算的指標體系構建研究

李凱

（北京工業大學循環經濟研究院，北京100124）

循環經濟實質是改造和調控傳統的線性物質流模式，提高資源和能源的利用效率，形成資源和能源效率較高的物質循環模式。因此，核算并分析經濟活動中的物質流動狀況，是對傳統生產方式進行循環經濟模式改造的前提和基礎。

近年來，國際上已經從實踐層面發展起來物質流核算體系（MFA），以實物流為基礎描述一個國家、一個地區或者一個產業的生產活動情況。2001年，歐盟編制了第一部詳細的物質流核算指南。OECD國家中已有奧地利、比利時、德國、日本等國每年定期編制EWMFA[1]。日本政府已經根據MFA制定了一批循環經濟指標的未來發展目標。

我國實踐角度尚未建立國家層面的物質流核算體系。相較于OECD國家，我國在許多核算指標上還存在統計缺失，一些實物量還只能通過投入產出關系來進行推算。希望通過針對循環經濟發展較為成熟的煤炭產業進行物質流核算的指標體系構建，找到一些建立物質流核算體系的思路，并提出具體政策建議。

1 國內外相關發展現狀

國際上，1998年，EEA在文章《Material Flowbased Indicators in Environmental Reporting》中初步構建了環境-經濟物質流核算的框架。2001年，歐盟制定的《Economy-wide material flow accounts and derived indicators a methodological guide》對物質流核算涉及到的術語概念及分類、賬戶、數據處理、計算方法、使用評價等進行了全面細致的分析。目前，德國、意大利、新西蘭、澳大利亞、瑞典等一些歐盟國家已經相繼建立了自己的物質流賬戶。這些國家已經通過物質流賬戶，分析國民經濟活動與其所擾動的自然資源之間的關系，為政府可持續發展政策的制定提供參考依據。

國家層面的研究，2000年北京大學的陳效逑[2]等發表的《中國經濟-環境系統的物質流分析》一文，利用物質流的理論和方法分析了1989—1996年間我國經濟系統的物質需求總量、物質消耗強度和物質生產力，并將分析結果與其他國家相比較。2004年東北大學的劉敬職等人發表《中國經濟的直接物質投入與物質減量分析》[3]一文，以德國Wuppertal氣候、能源、環境研究所提出的物質流賬戶系統為基礎，計算了1990—2002年中國經濟系統的直接物質投入，并對其進行了減量化分析和國際比較。

區域層面，清華大學的徐一劍[4]等人發表了文章《貴陽市物質流分析》，采用以“歐盟導則”框架為基礎的物質流分析工具,對貴陽市的經濟增長方式進行了初步分析。西安交通大學的張思鋒、雷娟運用MFA方法,依據歐盟統計局推薦的MFA基本指標和Schmidt-Bleak關于可持續發展的指標,設計了5類9個指標及7種可以直接采集數據的變量;分析、推導并描述了陜西省當前發展階段的物質輸入、輸出相關變量的函數關系;預測了陜西省物質輸入、輸出的發展態勢,進一步證明實行源頭控制,減少物質投入,提高物質利用強度，是陜西省實現可持續發展的根本途徑。

產業層面，劉征[5]等對磷資源產業進行了物質流分析；姜文英[6]等對鉛鋅冶煉企業循環經濟建設中的物質流分析方法進行了研究；史戰國[7]等對我國汽車產業物質流進行了分析研究；徐明等[8]對我國經濟系統中化石燃料的物質流進行了分析。

西北工業大學王軍等在《煤炭企業物質流分析的實證研究》[9]中針對煤炭企業自身的特點,構建物質流分析的研究框架，并且建立相應的評價指標體系。其研究成果僅是對企業的輸入和輸出的總物質流進行了核算，并未擴展到產業層面，且并未對產業鏈各個環節的物質流進行具體核算。

2 煤炭產業構建物質流核算體系的意義

我國能源消費結構中超過60%為煤炭，傳統的煤炭生產以煤炭資源開發和轉化為中心，按照“資源—產品—廢物排放”的模式進行生產活動，在為經濟社會提供大量能源的同時，對環境的影響十分巨大。我國已經意識到循環經濟對于煤炭產業升級和改造的重要性，建立煤炭產業的物質可以幫助推進煤炭產業循環經濟的發展，從宏觀層面為政府決策和循環經濟評價提供相關信息，包括：一、煤炭產業各類資源消費量的數量和流向、資源利用率、污染物的產生量，以及污染物是從哪里產生的，以什么形態進入環境的。二、將我國煤炭產業資源利用及污染排放水平與國際水平進行比較，確定我國煤炭的生產效率、資源利用效率的優劣。三、了解煤炭產業的物質流動現狀，識別哪些環節擁有開發循環經濟的巨大潛力，探索提高資源利用效率的循環經濟具體實施方法。

3 煤炭產業進行物質流核算的指標體系構建

歐盟指南10中，將物質流的核算邊界設定為一個國家的社會經濟活動圈中包含各類生產活動以及消費活動的內容。該國的自然環境以及貿易往來被認為是邊界之外的內容。歐盟統計局推薦的MFA基本指標共5類12個指標。包括從自然界輸入的物質（DE）、與其他經濟體之間的產品輸入和輸出（Import and Export）、經濟系統的凈增量（NAS）、向自然界輸出的物質（DPO）和輸入輸出的平衡項（Input and output balancing items）。物質平衡公式為：DE+Imports+Input Balancing Items=Exports+DPO+Output Balancing Items+NAS。隱流是指為了獲得物質輸入而必須動用的數量巨大的環境物質，這些物質沒有商品價值，但卻對生態環境產生極為不利的影響。

3.1 系統邊界的確定

煤炭產業鏈包括，開采前期的勘探和基礎建設、煤炭的開采、煤炭的加工、煤炭的運輸、煤炭的使用。煤田開采之前，要進行礦產資源的勘查，可采性研究，以及制定具體的開發計劃。從勘查到開采出煤炭，需要進行大規模的基礎設施建設。包括煤井的挖掘，地下采掘設備的安裝調試，地上服務性建筑的建設，能源電力設備的鋪設以及相關配套工程，包括：運輸鐵路、公路的建設，水泥廠、發電廠的建設。采煤過程主要指通過挖掘井田開采煤層中的煤炭資源，過程中會伴隨煤層氣、礦井水、煤矸石、煤層熱量和共生礦。共生礦一般包括高嶺土、硫鐵礦和鋁礬土等。煤炭的加工包括原煤出礦后的洗選及其他煤化工過程。常規的煤化工過程有煤炭的焦化和氣化，新興工藝有煤的液化，合成各種燃料油、合成氣等。煤炭的運輸，包括鐵路運輸、公路運輸。運輸階段煤炭會有一定的損耗，并且運輸本身也會產生能源消耗。煤炭和煤炭加工品的使用較為復雜。

通過以上分析，結合簡潔性、可比性和系統性的觀點，將邊界設定為從煤炭開采、加工和運輸，到進入下一經濟系統成為下一經濟系統原材料為止的整個過程?？疾斓奈镔|流為這一過程中與自然和其他經濟系統進行交換的主要物質。物質流核算的目的在于認識煤炭產業主要階段的物質流運動過程，考核各關鍵環節的資源利用情況。

納入煤炭產業物質流核算的生產活動包括煤炭的開采、煤炭的加工和煤炭運輸（圖1）。其中，從自然界輸入的物質絕大部分是煤炭資源，還包括相關輔助原料如伴生礦資源、煤矸石等。需要注意的是歐盟指南中對水和氧氣的處理，采用了忽略和排除的處理方式。在物質流核算體系中均按標準化的最低含水質量加以計算，氧未被計入自然界輸入，在排放廢棄物中氧的質量也給予扣除。煤炭產業中，水是重要的生產資料，在煤炭加工中，水和氧更是十分重要的原材料，參與大量的化學反應，直接影響到煤炭資源的轉化和利用效率，因此不應當扣除或忽略。與其他經濟體之間的產品輸入和輸出包括：能源電力、輸出的煤炭產品，以及附屬產品如煤矸石磚塊、硫酸、氧化鋁等。向自然界輸出的物質包括：硫化物、煤層氣的其他排放、煤矸石、廢水以及煤產品的損耗。輸入和輸出的平衡項主要由氣體來彌補。

圖1

3.2 指標體系的構建

下面分別分析三大子系統和外部的物質交換情況，以及各物質間的流動因果關系。

3.2.1 以煤炭開采為中心的物質流動情況

從自然界輸入的物質：煤炭資源、煤矸石、各種伴生礦和水資源；

與其他經濟體之間的產品輸入和輸出：煤炭生產設備用電、部分煤矸石B；

向自然界輸出的物質：廢水、煤矸石A、煤層氣A；

子系統間輸出的物質：煤炭資源、煤層氣B；

輸入和輸出的平衡項：水的蒸發耗散；

損失耗散：技術、客觀原因造成的可采儲量內的未采部分。

煤炭開采階段，從自然界獲得的物質輸入為煤炭資源和伴生礦資源，分別用煤炭開采量和伴生礦開采量衡量。煤炭開采過程中產生的被運出井的煤矸石被認為對環境造成較大影響的物質，作為隱流進入系統，用煤矸石產生率與煤炭開采量相乘得到。其中一部分被用做生產有機復合肥、發電生產水泥等，大部分煤矸石處于露天堆放的閑置狀態，對環境的污染較大。以上兩種煤矸石分別對應上述的煤矸石B和煤矸石A，分別被認為進入其他經濟系統和自然系統，由煤矸石利用率可以算得。進入其他經濟系統的煤矸石越多，對環境的污染越小。從自然界進入系統的水資源主要指地面灌入的水和地下含水層中的水，水中含有大量的懸浮物，直接排除會污染環境。排出的廢水越少對環境的污染越小，由礦井水產生量和廢水處理率可算得。煤炭開采過程中的設備能源需求主要為電力，主要由發電廠提供。開采過程中，由于技術原因而無法開采的煤炭資源被認為是耗損，可以由煤田當年可采儲量的減少量減去煤炭資源的開采量算得。

綜上，煤炭開采子系統的物質流核算所需要的指標數據應該包括：（1）年可采儲量消耗量；（2）年煤矸石產生率；（3）年伴生礦開采量；（4）年礦井水產生量；（5）生產用電量；（6）煤矸石利用率；（7）廢水處理率；（8）煤層氣利用量；（9）煤炭開采量。

以上數據基本上都可以從企業獲得。

3.2.2 以煤炭加工子系統為中心的物質流動情況

從自然界輸入的物質：水和氧氣；

與其他經濟體之間的產品輸入和輸出：煤炭加工用電、煤泥；

向自然界輸出的物質：廢水、粉煤灰、煤泥等殘料、二氧化硫；

子系統間輸出的物質：焦炭、原煤；

輸入和輸出的平衡項：氧氣、熱量、水的蒸發耗散、其他氣體等。

煤炭加工子系統中涉及較多生產活動類型，往往需要眾多企業共同完成（圖2）。下面列出了主要的煤化工產業鏈。煤炭加工兩個主要的過程為原煤的洗選和煉焦。從自然界輸入的物質主要為水和氧氣，這一過程中的水和氧氣直接參與化學反應，不能作為隱流來處理，但是氧氣難以計算，予以忽略，而將其體現在平衡項中。

煤炭加工子系統的物質流核算所需的指標數據應當包括：

煤化工企業（以煉焦企業為例）：（1）煤炭焦化用水比率；（2）生產用電量；（3）焦炭產生量；（4）二氧化硫產生量；（5）煤氣生產量。

原煤洗選企業：（6）洗選用水率；（7）污水處理率；（8）粉煤灰產生量；（9）原煤產生量；（10）生產用電量（11）煤泥等殘料量；（12）煤泥及粉煤灰利用量。

3.2.3 以煤炭運輸子系統為中心的物質流動情況

與其他經濟體之間的產品輸入和輸出：鐵路公路運輸過程中消耗的煤、電；

向自然界輸出的物質：煤炭運輸過程中的損耗；

子系統間輸入的物質：焦炭、原煤；

向用戶終端輸出的物質：焦炭、原煤。

我國原煤和焦炭運輸主要通過鐵路、公路運輸，在運輸過程中需要外部經濟系統提供的電力和燃料。同時，在運輸過程中會產生損耗。運輸過程中的耗散不易統計，可以通過運輸前后的質量之差作為運輸損耗量。運輸成本按照能源價格折算成標準煤作為能源消耗的實物量。

煤炭運輸系統的物質流核算指標包括：（1）焦炭運輸損失量；（2）運輸成本。

構建物質流核算的目的是考察煤炭產業資源的利用效率和循環經濟的潛力。資源利用效率的高低主要考察煤炭資源流動各環節的轉化情況和能源利用情況。包括：（1）煤炭開采效率=煤炭開采量/年可采量減少量；（2）煤炭開采電耗=開采用電量/煤炭開采量；（3）伴生礦利用率；（4）焦炭轉化率。

循環經濟潛力衡量各種廢物的產生量和處理量，包括：（1）煤矸石生產率=煤矸石產生量/煤炭生產量；（2）煤矸石利用率；（3）污水處理率；（4）煤炭焦化用水比率；（5）煤泥利用率；（6）粉煤灰利用率；（7）洗選用水率；（8）污水處理率。

4 結論和相關建議

通過建立煤炭產業核算指標體系，以及考察其相較現有體系的欠缺。為建立國家范圍內的物質流核算體系提出以下實施建議。

（1）可以從產業角度入手，選取循環經濟發展較好的產業建立物質流核算的統一框架和核算方法，再逐步向其他產業擴展，形成國家范圍內的物質流核算體系。最終形成企業、產業和國家層面物質流核算體系，實現3個層面的實體對資源和能源利用狀況監督的常態化、規范化和系統化。

（2）完善煤炭產業各環節企業的指標統計體系。盡快建立這些行業的企業物質流核算體系和數據統計和上報體系。可以仿照財務組織體系，要求企業、政府建立專門的物質流（資源能源）統計部門，實施對企業資源使用效率的監測和管制。

（3）制定相關指標的最低標準，淘汰資源利用率低、環境污染大的企業。我國早在2005年就制定了循環經濟指標，要求煤矸石為主的固體廢棄物利用率要達到95%以上；礦井水為主的液體廢棄物綜合利用率要達到95%以上；土地復墾為主的生態環境美化率要達到90%左右；煤層氣的利用要達到90%以上[11]。該標準在全國煤炭行業循環經濟試點單位推行。今后可以按照文中提出的煤炭產業關鍵環境指標，將這一標準進行擴展，加強對企業的資源和能源利用效率的監督。

（4）物質流核算體系應特別關注資源消耗量高和環境污染嚴重的重點企業（如鋼鐵、水泥行業）的物質流分析。對這些行業要盡早制定物質流數據的統計上報和監督體系，可以幫助淘汰落后產能的同時，改造一批企業的生產環節，使其重新按照更為綠色環保的生產方式生產。

[1]劉濱.世界銀行項目循環經濟指標體系研究:中國2000—2004年物質流核算與核算職能編制方法學報告[R].2006.

[2]陳效逑，喬立佳.中國經濟-環境系統的物質流分析[J].自然資源學報，2000，15(1)：18-23.

[3]劉敬智.中國經濟的直接物質投入與物質減量分析[J].資源科學，2005，27(1)：46-51.

[4]徐一劍.貴陽市物質流分析[J].清華大學學報，2004，44(12)：1 688-1 991.

[5]劉征.我國磷資源產業物質流分析[J].現代化工，2005，25(6)：1-7．

[6]姜文英.鉛鋅冶煉企業循環經濟建設中的物質流分析方法研究[J].環境科學與管理，2006，31(4)：39—41．

[7]史占國.汽車產業物質流分析研究[J].技術經濟，2006(7)：9-11.

[8]徐明，張天柱.中國經濟系統中化石燃料的物質流分析[J].清華大學學報(自然科學版)，2004，44(9)：1 166-1 170．

[9]王軍，劉西林，肖芬.煤炭企業物質流分析的實證研究[J].現代制造工程，2009，(11)：21-24．

[10]Eurostat.Economy-wide Material Flow Accounting"A compilation guide"[S].2007.

[11]發展改革委提出煤炭行業循環經濟發展目標[EB/OL].http://news.xinhuanet.com/fortune/2005-12/18/content_3937919.htm.