國際先進鋼鐵國家發展低碳經濟的經驗與啟示——以河北省鋼鐵產業為例

■ 王亞飛 趙 寧 河北大學

近年來，隨著全球氣候變暖問題的日益突出，國際先進鋼鐵國家為了更好的應對環境和氣候的挑戰，在鋼鐵行業節能減排和可持續發展方面均取得了很多的成功經驗。河北省鋼鐵行業在不斷的探索低碳經濟發展過程中，有必要學習先進國家的成功經驗，使得自身在技術和管理方面不斷提升，實現鋼鐵行業的可持續發展。

一、國際先進鋼鐵國家發展低碳經濟的新特點

（一）充分利用能源，積極開發突破性節能技術

由于發達國家長期致力于開發和采用節能技術，能效水平較高，進一步降低能耗的潛力有限，因此先進鋼鐵國家紛紛致力于突破性節能技術的研發。ESTEP（歐洲鋼鐵技術平臺）于2004年專門設立了歐洲超低二氧化碳排放項目（ULCOS），該項目計劃持續的時間為15—20年，目標是至少實現一項碳排放量減半的突破性煉鋼技術。環境和諧型煉鐵工藝技術(COURSE50)是日本鋼鐵業為實現溫室氣體大幅減排而正在進行的突破性技術研發項目。該項目是通過減少高爐CO2排放以及分離、回收高爐煤氣中CO2，將CO2排放量減少約30%的技術，預計2030年前后確立該技術，2050年前后應用和普及。韓國浦項鋼鐵公司全氫高爐煉鐵技術是將碳排放降至最低程度的長期技術，這一技術路線設定的可行期限是2050年，目前，浦項鋼鐵公司正致力于二氧化碳捕獲與分離技術(CCS),到2030年有10%的減排任務將依靠CCS技術完成，該技術與FINEX工藝相結合，還可以獲得45%的CO2減排目標。美國鋼鐵協會目前正致力三項降低鋼鐵工業CO2排放的技術研發項目，一是用氫閃速熔煉生產生鐵，通過氫作燃料替代煉鐵生產過程中所用的煤和焦炭，目前該研究仍處于初步階段。二是熔融氧化物電解工藝煉鐵，該項技術不產生二氧化碳。三是新型懸浮煉鐵技術、二氧化碳地質儲存研究。

（二）保持高水平的環保投入強度

目前國際先進鋼鐵國家紛紛投入巨額經費進行節能減排研發工作。歐盟2007—2013在提高能源使用效率、增加可再生能源所占比例、低碳發電以及溫室氣體減排等方面的預算為23.5億歐元；歐洲鋼鐵技術平臺（ESTEP）設立的歐洲超低二氧化碳排放項目（ULCOS）第一研發階段(2004—2009)總投資7500萬歐元，第二研發階段(2009—2015年)中的TRGBF中試和示范階段項目總預算達到5—5.5億歐元。美國是世界上低碳經濟研發投入最多的國家，在2010年年度預算中，僅對清潔燃煤技術的研究就提供了150億美元；美國鋼鐵行業估計用于環境保護的投資約為鋼鐵行業總投資的15%左右。日本2008年—2012年投入300億美元來推進“環境能源革新技術開發計劃”，日本鋼鐵業為實現溫室氣體大幅減排而正在進行的環境和諧型煉鐵工藝技術(COURSE50)項目2008—2012年投資 100億日元，2013—2017年投資預算150億日元。韓國浦項鋼鐵公司2000—2010年投資14000億韓元安裝了能源回收設備，用于提高能源效率；為了實現2020年每噸鋼的平均二氧化碳排放強度比2010年降低9%這一目標，浦項鋼鐵公司預計到2020年還將投資15000億韓元，截止到2020年，浦項集團在新綠色增長方面將合計投資55000億韓元。

（三）重視環保型高附加值新產品研發

世界先進鋼鐵企業在研發突破性低碳技術的同時，為了達到節能減排的效果，也非常重視高附加值環保型產品的開發。例如減輕汽車重量是提高燃油效率及減排CO2的最有效途徑之一，通常汽車總重量減輕10%將會使 CO2排放量減少5%—8%。日本鋼鐵業致力于開發汽車輕量化的高強度鋼板，日本通過向汽車、造船、電力等行業提供高張力鋼板取得的CO2減排效果達到了每年650萬噸CO2。美國鋼鐵公司與卡特彼勒技術公司共同開發汽車用輕型高強度鋼，卡特彼勒技術公司擁有TEMPER TOUGHTM特殊合金鋼的專利技術，該合金鋼能在保證車身強度的前提下有效降低車身重量，以降低汽車的廢氣排放。韓國浦項鋼鐵公司優先發展超輕型高強度汽車用鋼、高級別電工鋼等高附加值產品，高附加值產品比例高達60%以上。同時浦項鋼鐵公司2011年新開發出LED電視機用散熱鋼板、鉍基易切削鋼、高光澤度紫外線涂層鋼板等33種高附加值產品，特別是世界頂級產品種類由99種增加到124種，銷售比例達到17.8%。

（四）開發利用新能源

積極開發利用新能源是各個先進鋼鐵國家減少鋼鐵行業碳排放的有效措施之一。目前很多國家都在致力于氫能產業的發展，日本COURSE50項目中就包括將氫用于鐵礦石還原的反應控制技術。韓國浦項鋼鐵公司也致力于重點開發能大量使用高純度氫氣作為還原劑的全氫高爐煉鐵技術，而在獲取氫氣方面，浦項鋼鐵公司與韓國核能研究所合作共同開發溫度達到950℃以上的超高溫氫氣發生核反應堆。美國紐柯鋼鐵公司于2011年參與美國天然氣開發項目，以獲得穩定的低成本天然氣供應，此外紐柯還參與了 Encana石油與天然氣公司的長期投資計劃，雙方簽署了20年的長期供給合同，保證天然氣的長期穩定供應。與此同時，各個發達先進鋼鐵國家還致力于新能源技術的研發，日本新日鐵從焦爐煤氣中提取氫供應燃料電池汽車加氫站，為社會節油減排做貢獻，日本JFE還應用污泥硝化產生的沼氣發電；浦項鋼鐵公司高度重視合成天然氣、智能核反應堆、風力發電、氫燃料電池和智能電網等新能源技術開發，共設立氫燃料電池等9項綠色新能源研發項目和智能電網等29項未來成長事業研發項目。

二、河北省鋼鐵行業低碳經濟發展中的問題

（一）鋼鐵企業多而散的局面致使產業集中度不高，能源損失嚴重

河北省作為鋼鐵大省，已經連續多年鋼鐵產量居全國第一位。來自河北省工信廳的數據顯示，2013年河北省全省粗鋼產量18849.6萬噸、鋼材產量22861.6萬噸、分別占全國產量的24.2%和21.4%，粗鋼產量和鋼材產量都位居全國第一位。目前河北省具有冶煉能力的鋼鐵企業數量有150家，企業眾多致使能源損失嚴重。河北省民營鋼鐵企業目前占據三分之二，且多數為中小企業,在官方統計的數據里，唐山市只有40多家鋼鐵企業，但是實際上唐山豐潤區就有200多家鋼鐵小企業。雖然河北省多年來一直強調提高鋼鐵產業集中度,減少企業數量,但是從河北省官方發布的數據中，我們也能發現河北省鋼鐵企業數量不斷增長的現象，數字顯示省內涉鋼企業已達到700多家。

實際上近年來河北省為了解決鋼鐵產業發展過程中長期存在的問題和矛盾，一直在謀求通過聯合重組提高鋼鐵產業集中度，提升企業競爭力。2005年以來河北省鋼鐵企業先后經歷了四次重組，出現了河北鋼鐵“國有資產整體劃撥”模式、渤海鋼鐵“聯合入股”模式、長城鋼鐵“集體加入”模式、新武安鋼鐵“資源紐帶”模式以及最近的漸進式股權融合模式，但最終這些集團并沒有實現真正意義上的重組，目前仍處于生產、財務、人員等各要素分而治之的狀態。其中2010年年底河北鋼鐵集團以“漸進式股權融合”模式先后整合重組了12家民營鋼鐵企業，但是這一模式在后續實施過程中也偏離了最初的構想，2014年以來河北鋼鐵集團與這12家民營鋼鐵企業解除了此前簽署的聯合重組協議，這一模式也宣告失敗。致使目前河北省鋼鐵產業集中度不升反降，大量中小鋼鐵企業無序經營，能源損失嚴重。

（二）低碳工藝技術創新力不足，節能減排技術不到位

與發達國家相比，我國鋼鐵行業低碳技術明顯落后，尤其是作為高比重煤炭消費的河北省在這方面的問題更為突出。我國企業所采用的技術大多依賴于高校和科研院所開發的技術，科技成果轉化率僅為20%，而最后與產業結合的只有5%，遠遠低于發達國家的70%-80%的水平。同時，現階段我國鋼鐵企業對技術創新的資金投入僅占企業銷售收入的0.8%左右，而工業發達國家則達到5%左右。早在2004年日本鋼鐵企業在煉鐵工藝環節二氧化碳排放量為966.78噸，而我國河北省鋼鐵產業煉鐵工藝二氧化碳排放量在2012年前三季度就已經達到1049.44噸，高于日本鋼鐵產業煉鐵工藝2004年碳排放7.87個百分點，可見研發資金的缺乏造成鋼鐵行業整體研發能力缺乏，低碳工藝技術創新力明顯不足，致使河北省鋼鐵行業節能減排技術明顯落后。

與此同時河北省節能減排技術不到位，造成煤氣回收以及二次能量回收率很低。我國轉爐煤氣回收平均值為54立方米每噸鋼，而國外工業發達國家是在100立方米每噸鋼。日本的新日鐵已經回收的二次能源在可回收部分中占92%，中國寶鋼也回收二次能源中的68%，而河北省大多數鋼鐵企業的二次能源的回收量在50%以下，甚至一部分中小企業的二次能源回收只是剛剛起步。

（三）傳統能源利用效率低，新能源研發動力不足

中國鋼鐵工業一次能源以煤炭為主，在能源消費總量中占70%左右，全流程鋼鐵企業消耗的煤炭更是占到其一次能源的95%以上。目前鋼鐵生產主要分為以礦石為主要原料的高爐轉爐長流程和以廢鋼為主要原料的電爐短流程兩種方式，其中高爐生產流程能耗是電爐生產流程的2倍以上，CO2排放是電爐生產流程的3.8倍。而我國目前處于廢鋼短缺時期，致使我國鋼鐵生產以長流程為主，導致我國鐵鋼比2008年高達0.94，而美國鋼鐵企業的鐵鋼比已經小于0.4，德國為0.65左右，日本為0.73左右。同時我國電價較高，這些因素導致我國電爐鋼比明顯偏低，2008年世界電爐鋼比為32%，美國為58.1%，中國僅為12.37%。

作為中國鋼鐵第一大省的河北省鋼鐵工業同樣一次能源以煤炭為主，鋼鐵生產以長流程為主，這種以煤為主的能源結構決定了能效水平的先天不足。河北省的煤炭利用率僅有27%，低于全國平均水平5個百分點，低于世界先進水平15個百分點，因此，河北省鋼鐵行業發展中傳統能源利用效率低，“高碳”特征非常明顯。另一方面，河北省雖然擁有豐富的以風能、太陽能為代表的新能源，但是由于新能源產業是資金、技術密集型產業，本身具有高投入、高風險的特點，河北省新能源企業除保定天威、英利集團、秦皇島哈電等企業規模較大外，其余多為中小型民營企業，這些企業資金明顯不足，高端技術人才和具有專門從業經驗的技術人才尤為匱乏，致使新能源的研發動力不足，嚴重制約了新能源的產品研發、產能擴大和技術升級以及推廣應用。

（四）工業技術裝備落后，環保治理設施缺乏

由于鋼鐵企業減排CO2前期需要投入大，成本高，這顯然帶來了企業的短期行為。河北省存在大量中小民營鋼鐵企業，這一現象就更為突出。統計數據顯示，2013年河北省主要鋼鐵企業有燒結機165臺，平均單臺燒結面積109平方米，低于全國平均水平。在這些企業中，僅有53家鋼企已建成或正在建設煙氣脫硫裝置，2013年3月，環保部華北督查中心對河北省鋼鐵企業進行了聯合調查，發現唐山、邯鄲、秦皇島、邢臺近年內建成或在建的鋼鐵項目有34個，均無任何環保手續。此次督查共發現不符合國家產業政策的90平方米以下燒結機49臺，400立方米以下高爐 44座，有60%的運行企業存在環保問題，其中70%屬除塵設施運行不正常，八成以上企業的生產廢水僅通過簡單沉淀過濾后即用于沖渣和熄焦，使污染物由液態轉化成氣態排放。

2012年，全國大中型鋼鐵企業僅盈利15.81億元，銷售利潤率為0.04%，河北省鋼鐵行業盈利153.52億元，銷售利潤率為1.34%，而這中間有141.83億元是由民營鋼鐵企業創造的。數據顯示民營鋼鐵企業噸鋼成本較重點鋼企低近千元，其中環保投入少是民營鋼鐵企業成本低的重要原因，在目前盈利的一些小企業中，大多環保投入低甚至是零投入，一個小鋼廠不啟用環保設備，每年可省下上千萬元的成本，這就導致河北省鋼鐵落后產能由于環保投入少，成本低，反而利潤高，也造成了在河北鋼鐵產能嚴重過剩的情況下，河北鋼鐵民企產量卻在不斷創新高。

三、促進河北省鋼鐵行業低碳發展的對策建議

（一）提高產業集中度，削減過剩產能，避免能源浪費

河北省近幾年提交了多份鋼鐵產業結構調整方案，在具體實施過程中，河北鋼鐵產業多種整合重組模式多遭失敗，沒有達到預期效果，而河北省鋼鐵產能已從2005年的1億多噸上升到2013年的3.14億噸，這說明通過行政審批手段嚴格控制鋼鐵產能收效甚微。最近一次《河北省鋼鐵產業結構調整規劃》中，在縮減規模總量和企業數量方面提出了明確的目標，即到2015年煉鋼產能總量調整到2.2億噸，有冶煉能力的鋼鐵企業數量由目前的150家壓縮到50家左右，到2020年減少到30家左右。目前，河北省鋼鐵行業集中度低，存在大量過剩產能，落后產能規模較大，大多數企業污染防治存在不同程度的問題。因此對于河北省鋼鐵行業來說，嚴格的環保標準是淘汰鋼鐵落后產能的有效方式，在具體實施過程中應該依據能源消耗、環保標準兩個方面限制鋼鐵產能，同時與“稅價機制”相結合，使得那些不符合環保標準的鋼鐵企業無利可圖，難以生存，最終自動退出市場，進而達到提高產業集中度，削減過剩產能的目的。

（二）加大研發投入，促進低碳技術創新

技術進步是實現節能降耗的關鍵，研究分析顯示，技術進步對節能的貢獻率達到40%～60%，世界先進鋼鐵國家非常注重低碳技術的研發。雖然河北省鋼鐵行業也意識到了科技創新的重要性，如河北省科技廳與河北鋼鐵集團聯合設立“河北省鋼鐵產業技術升級專項資金”，每年投入6000萬元，十二五期間總計投入3億元資金，主要用于高附加值產品研發與節能減排技術研發；同時作為國內規模最大的鋼鐵企業，河北鋼鐵集團2011年技術開發費投入34.86億元，比上年增加20.27億元，技術投入比率達到1.39%，比上年增加0.75個百分點。但是相比于工業發達國家鋼鐵企業對技術創新的資金投入已經占企業銷售收入的5%左右的水平，我們的研發投入明顯不足。目前要想改變河北省鋼鐵行業這種產量巨大、能源消耗和污染排放量也大的局面，必須結合省內鋼鐵行業的具體情況，借鑒國外先進環保技術，加大研發資金的投入，掌握核心的鋼鐵節能減排技術。

（三）積極開發清潔環保的新能源，降低煤炭等化石能源的使用

目前，以消費煤炭等化石能源帶來的環境污染日益嚴重，減少煤炭等化石能源的消費，開發清潔環保的新能源已經勢在必行。河北省擁有豐富的新能源，其中河北省風能資源儲量在7400萬千瓦左右，分布在張家口、承德和太行山、燕山山區以及唐山、秦皇島、滄州沿海地區。河北省張家口、承德地區每年光照3000-4000小時，太陽能資源豐富且擁有良好的電網構架，截至2011年底，全省風電裝機容量達到580萬千瓦，太陽能發電裝機容量達到6.5萬千瓦。目前河北省已形成光電、風電、節電、儲電、輸變電等比較完備的新能源產業體系，保定的“中國電谷”已經成為世界級新能源設備制造業聚集區，可以說河北省在新能源發展方面具有的天獨厚的條件。但是由于國內新能源應用成本高，河北省新能源產品90%出口到國外，因此目前的關鍵是加大技術創新力度，掌握核心技術，降低應用成本，提高新能源轉換率，推動太陽能和風能發電平價上網，促進新能源的廣泛使用，進而降低煤炭等化石能源的使用。

（四）提高工業技術裝備水平，淘汰落后產能

工藝技術裝備是鋼鐵產品提升競爭力，節能降耗的重要基礎。有資料顯示，煉鐵高爐爐體容量越大，單位煉鐵成本越低。1000立方米高爐相比400立方米噸鋼綜合煤耗降低80%，噸鐵焦耗降低60%。因此，淘汰落后產能是節能減排的有力措施。雖然2008年以來，河北省共淘汰落后煉鐵產能4892萬噸，占全國淘汰落后產能的41.8%；淘汰落后煉鋼產能3496萬噸，占全國淘汰落后產能的44.8%。但是由于河北省民營鋼鐵企業占到三分之二，企業規模小，環保投入小，運行機制比較靈活，眾多民營鋼鐵企業借助低成本優勢不斷增產，其投資也在大幅增長，所以造成了河北省鋼鐵產能越減越多的局面。目前河北省已經提出到2017年壓減6000萬噸鋼鐵、其中民營鋼企聚集的唐山、邯鄲、石家莊這幾個鋼鐵重鎮分別將壓減粗鋼產能4000萬噸、1204萬噸和482萬噸，而且2014年確定了壓減1500萬噸鋼鐵產能的目標任務。但是截至2013年年底，河北省鋼鐵企業每年新增鋼鐵產能3000萬噸，是政府計劃2017年以前平均每年淘汰落后產能1500萬噸的兩倍。這說明應該進一步加大落后產能的淘汰步伐，切實做好落后產能的退出工作。

[1]張京萍.發達國家鋼鐵工業低碳技術研發方向 [J].冶金信息導刊，2012.(06):6-7.

[2]饒蕾,曹雙雙.歐盟鋼鐵業節能減排措施對我國的啟示[J].理論與改革,2013(5):107.

[3]AISI.AISIReport 2008[J].Journal of Iron and Steel Tec h lono gy,2009,(3):7-21.

[4]Iron and Steel Tec h nolo gy,2013,(4):9.