中國鋼鐵工業碳減排面臨的問題、原因及對策

王亞飛

摘 要：目前中國鋼鐵產量占世界50%，鋼鐵產業碳排放與鋼鐵先進國家差距明顯。面對日益嚴重的環境問題，我國鋼鐵產業發展面臨的壓力越來越大。結合國外先進鋼鐵企業碳減排的發展經驗，我國應該借助“一帶一路”戰略整合國內鋼鐵產能、增加環保研發投入、開發突破性節能技術、積極開發利用新能源、推進節能工藝裝備等，快速提高我國鋼鐵工業的碳減排量，增強國際競爭力。

關鍵詞：中國鋼鐵工業；碳減排的問題；原因分析；對策

二十一世紀以來，隨著經濟的高速增長，我國面臨的資源環境壓力越來越大，其中我國鋼鐵能源消耗約占全國工業總能耗的15%，廢水和固體廢棄物排放量分別占工業排放總量的14%和17%。廢氣排放量占各行業工業排放總量的26%。當前，中國政府已經承諾，至2025年，國內單位生產總值二氧化碳排放比2005年下降60%至65%。因此，如何提高我國鋼鐵工業的碳減排，已成為我們必須研究的熱點問題。

一、我國鋼鐵工業碳減排面臨的問題

（一）產能過剩，產能分散導致能源損失嚴重

近幾年我國鋼鐵產能利用率一直維持在70%左右，已經連續多年低于警戒線，鋼鐵行業全面過剩態勢明顯。與此同時，我國鋼鐵工業產能分散問題也非常嚴重，2016年經工信部認可的產能在100萬噸以上的鋼鐵業聯合企業有305家，若以單工序鋼廠計算則超過2000家，這些鋼鐵生產企業中，產量超過500萬噸的只有33家。2016年我國鋼鐵企業CR10為35.9%，CR4為21.7%，但是韓國、巴西鋼鐵市場2014年僅CR3就高達90.97%、89.86%，可見我國鋼鐵行業集中度明顯偏低。雖然2016年鋼鐵行業大力推行供給側結構改革，完成了寶鋼與武鋼的合并重組，鋼鐵去產能目標超額完成，但是由于去除的主要是無效產能，而且2016年鋼鐵價格大幅回升導致停產產能重新復產，最終2016年實際運行鋼鐵產能反而同比2015年增長1.2%。相比較世界先進鋼鐵國家寡頭壟斷的生產模式，我國鋼鐵產能極為分散，且眾多的落后產能消耗了大量的資源及能源，碳排放問題仍十分突出。

（二）技術創新力不足，節能減排技術不到位

我國鋼鐵行業多年來注重規模擴張，節能減排技術更側重于成本較低的技術引進，國內眾多中小鋼鐵企業只關注經濟效益，追求低成本，忽視節能減排。目前我國在低碳冶金、快速加熱新法煉焦等前沿技術跟蹤開發方面明顯落后于先進國家。早在2009年，德國蒂森鋼鐵公司噸鋼煙粉塵排放量就達到0.42kg，韓國浦項噸鋼煙粉塵排放量0.14kg。據世界《鋼鐵工業環境保護統計》（2016）顯示，2015年重點鋼企噸鋼煙粉塵排放量平均值為0.81kg，其中中國鋼鐵協會會員中前十名的均值只有0.41kg，而后十名則高達4.17kg，顯而易見眾多的鋼鐵落后產能帶來了嚴重的碳排放問題。與此同時在鋼鐵循環技術方面我國與先進鋼鐵國家也差距明顯，德國煉鋼過程中產生的爐渣和鋼渣被再加工利用的比率超過90%，煉鋼粉塵也被回收利用，成為水泥生產原材料。日本新日鐵公司的余熱余能回收率達到92%以上，其能耗費用占產品成本的14%。我國寶鋼集團的余熱余能回收率達到68%，其能源費用占產品成本的21.3%，而大多數鋼鐵企業的余熱余能回收率不到50%，其能源費用占產品成本的30%以上。可見我國眾多的分散產能節能減排技術落后，使得碳排放嚴重。

（三）減排工藝設備落后，環保設施有待完善

我國鋼鐵行業能耗及碳排放量，除了寶鋼等大型企業在各個工序能耗及二次能源的利用水平方面已達到國際領先水平外，大部分鋼鐵企業在這兩方面與先進鋼鐵國家差距明顯。比如一些先進的節能工藝裝備技術尚未得到普遍的推廣應用，能耗和排放指標都比較高。我國鋼鐵工業生產過程主要以高碳特征的高爐-轉爐流程為主，該流程的鋼鐵產量占全國鋼鐵產量的90%以上。據對重點鋼鐵企業調查統計數據顯示，達到國際水平的裝備，高爐比例最高，但也只占高爐生產總能力的25%，其它各工序平均只有10%左右。與我國不同，先進鋼鐵國家的轉爐冶煉環節中能量回收量大于能量消耗量，均為負能耗。我國鋼鐵流程的能源利用率僅為27%，其余73%主要以余能余熱的形式存在，而我國對余能余熱平均回收率僅為45.6%，與國際先進水平92%相差甚遠，且流程總體能耗與發達國家差距也在11%左右。

（四）過分依賴傳統化石能源，能源排放物的再利用率較低

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，其中以礦石為主要原料的高爐轉爐長流程消耗的煤炭更是占到其一次能源的95%以上。而我國以廢鋼為主原料的顯著節省能耗的電爐煉鋼比率非常低，我國2015年電爐鋼比例僅為6.1%，低于世界平均水平20個百分點，與同期美國62.7%電爐鋼比例差距更是巨大。因此我國鋼鐵行業主要以消耗煤炭高的轉爐方式生產，高碳特征明顯。與此同時，我國煤炭使用中煤發熱量、灰分、硫分等質量指標也低于世界先進水平10個百分點，傳統化石能源效率低下，再加上我國大量鋼鐵企業工藝設備水平有限，導致能源排放物回收和利用率非常低。例如，唐山市鋼鐵行業的粗細顆粒物、SO排放量均較大，特別是CO的排放量最大，主要原因是能源排放物轉爐煤氣回收率低，有少數企業甚至沒有回收，造成整個鋼鐵行業約50%的含有大量CO的轉爐煤氣被直接排放掉，這些必然加大了我國鋼鐵行業的碳排放。

二、我國鋼鐵工業碳排放面臨困境的原因

（一）節能減排環保研發投入明顯不足

目前國際先進鋼鐵國家紛紛投入巨額經費進行節能減排的研發工作。歐洲超低二氧化碳排放項目（ULCOS）第一研發階段2004—2009年總投資7500萬歐元，第二研發階段2009—2015年項目總投資達到5—5.5億歐元。美國鋼鐵行業用于環境保護的投資約為鋼鐵行業總投資的15%左右。與歐美等先進國家高水平投入下的自主研發不同，我國更側重于成本較低的技術引進，2009-2013 年我國大中型鋼鐵企業科技投入僅占主營業務收入1.9%左右，其中自主研發的投入僅占1.4%左右，同國外的差距還是非常明顯的。另一方面，我國鋼鐵企業環保投入明顯不足，如國外先進鋼鐵企業噸鋼環保投資70～120元，環保設施運行成本130～150元，而我國鋼鐵企業噸鋼平均環保設施運行成本55元，其中只有寶鋼、首鋼等先進鋼鐵企業噸鋼環保設施運行成本100～145元，按我國鋼產量8億噸計算，要達到國外鋼企環保投入水平，我國鋼鐵行業每年需增加環保運行成本約410億元。endprint

（二）與先進鋼鐵國家工藝流程不同

目前世界煉鋼方式主要有以廢鋼為主原料的電爐煉鋼和以鐵礦石為主原料的轉爐煉鋼兩種，其中電爐煉鋼相比于轉爐煉鋼節省60%能源、40%新水，可減少排放廢氣86%、廢水76%、廢渣72%、固體排放物97%。2015年世界電爐鋼比例為25.1%，同期美國電爐鋼比例為62.7%，歐洲電爐鋼比例為39.4%，韓國電爐鋼比例為30.4%，日本電爐鋼比例為22.9%，而中國電爐鋼比例僅為6.1%。這主要是一方面由于我國廢鋼原料不足、電力資源及價格制約導致我國電爐鋼成本比轉爐煉鋼成本高出10%～30%。另一方面，我國目前電爐轉爐化趨勢明顯，大型鋼廠由于自身生產鐵水，為了降低成本采用電爐配加熱鐵水工藝，近年來，重點大中型鋼鐵企業中電爐平均熱兌鐵水比為55%左右，部分鋼鐵企業電爐的平均熱兌鐵水比達到80%以上。這一做法顯然無法實現電爐節能減排的優勢，使鋼鐵企業的碳減排面臨更嚴峻的形勢。

（三）鋼鐵企業能源管理系統水平落后

能源管理系統早在20世紀90年代中期就成為發達國家鋼鐵企業廣泛應用的節能技術之一，目前在發達國家更是得到了普及及推廣。我國鋼鐵企業能源管理系統起步較晚，21世紀以來我國鋼鐵企業面對難得的發展機遇，工作重心都在鋼鐵產量提升上，很少重視能源管理，這種情況一直持續到2008年。隨著我國在哥本哈根會議作出的減排承諾以及近年來我國面臨的日益嚴峻的污染問題，我國政府對鋼鐵工業等高能耗產業的環保問題高度重視，我國已有43家鋼鐵企業建立了能源管理體系，已有50余家鋼鐵企業建立了能源管理中心。但是相比于我國眾多分散的鋼鐵企業，這一能源管理系統構建水平顯然微不足道，與國外先進國家的能源管理系統相比，我國能源管理系統的裝備水平、能源利用效率普遍較低，尤其是二次能源回收率低下。目前我國眾多鋼鐵企業的能源管理系統實施的基本都是基礎級能源管理，自動化水平低，更沒有形成系統的科學的管理。

（四）鋼鐵企業海外發展處于較低水平

縱觀世界各國先進鋼鐵企業，其海外市場的開拓和投資都頗有建樹，鋼鐵企業通過海外發展不僅可以疏解過剩的產能，還可以降低碳排放。如2016年鋼產量世界第一的安賽樂米塔爾是世界上全球化程度最高的鋼鐵企業，JFE鋼鐵公司海外加工中心共有15家，主要分布在中國、泰國和馬來西亞等地；韓國鋼鐵巨頭浦項更是通過海外投資建廠，構建銷售網絡來應對鋼材供求失衡的局面，浦項在東南亞、中國、印度、墨西哥等國家和地區，大規模進行了下游工序和鋼材加工中心的建設。中國鋼鐵企業在海外投資發展中，一直處于較低水平，可以說國內大型鋼鐵企業還沒有一家真正的跨國公司。雖然經過多年發展，寶鋼海外分支機構和合作項目先后分布于澳大利亞、東南亞、歐洲、美洲、等多個國家和地區，但是寶鋼90%收入主要在中國市場，只有10%來自海外，國際化水平明顯落后，這與眾多國際先進鋼鐵企業差距還是非常明顯的。與此同時，國際鋼鐵巨頭紛紛憑借自身的優勢進入眾多新興發展中國家，中國市場也不例外，因此國內鋼鐵企業面臨更多壓力。

三、促進我國鋼鐵工業碳減排的措施

（一）進一步整合鋼鐵產能，優化產品結構

目前，中國鋼鐵行業不僅存在產能過剩問題，產能分散問題也同樣非常嚴重。世界上沒有一個國家擁有500多家鋼鐵企業，眾多的落后產能導致高污染高耗能問題突出。同時我國鋼產品中特殊鋼占較低，目前發達國家特鋼產品占比約為15%-25%，而我國僅為8%-10%。一些關鍵技術產品完全依賴進口，如艦艇主要用鋼與國外存在近30年的技術差距，海底管線鋼水深僅能做到國際先進水平的1/10，高鐵和汽車行業用鋼需要大量進口。因此我們一方面需要通過嚴格的技術裝備、環保排放等標準淘汰大量競爭力低下的中小鋼鐵企業，并要在不良資產處置、人員安置等方面為去產能做好保障工作，實現落后產能的去除。同時通過企業重組并購，留存優勢產能，消除劣勢產能，避免同質產品的惡性競爭。尤其要重視加強大型鋼鐵企業的深度整合，形成真正具有國際競爭力的超大型鋼鐵集團，實現過剩同質產能消除。另一方面從供給側加強鋼鐵企業環保和品種質量的提升，對科技創新型企業給予鼓勵支持，逐步實現產品結構的不斷優化，避免能源浪費，實現碳減排。

（二）保持高水平鋼鐵工業研發投入，鼓勵開發突破性節能技術

雖然近年來我國鋼鐵行業在節能減排、降低能耗等方面取得了顯著的成效，國內個別先進鋼鐵企業甚至達到國際先進水平，但是我國鋼鐵行業在節能技術方面整體比較落后，尤其在低碳冶金、非高爐煉鐵等前沿技術跟蹤開發方面明顯落后于先進國家。目前要想改變我國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，我們必須在借鑒吸收國外先進環保技術的同時，加大環保研發資金的投入，鼓勵突破性節能技術的開發。與先進國家高水平投入下的自主研發不同，我國目前更側重于成本較低的技術引進，2009-2013 年我國大中型鋼鐵企業自主研發的投入僅占主營業務收入的1.4%左右，相比于工業發達國家5%左右的投入水平差距明顯。我國政府一方面應持續加大鋼鐵工業環保研發的投入，建立良好的激勵機制保證研發資金的使用效率。另一方面政府也要利用各種渠道促進鋼鐵企業自身加大環保研發投入，鼓勵企業通過多種途徑吸引研發資金。更要鼓勵我國具有競爭力的寶鋼集團，河北鋼鐵集團等先進企業通過引進消化吸收再創新、集成創新和原始創新等多種創新模式，積極開發突破性節能技術。

（三）提高鋼鐵工業節能工藝水平，推進鋼鐵能源管理水平提升

毋庸置疑，現階段我國鋼鐵生產中先進裝備和落后工藝并存，技術裝備水平落后導致的高碳排放等問題還很突出。目前我國政府對鋼鐵企業節能減排裝備技術的開發和應用支持力度遠遠低于發達國家，激勵機制更是不到位，因此在淘汰落后產能的前提下，政府應該推行更多的國家支持政策，積極鼓勵鋼鐵企業節能工藝的運用。另一方面，由于我國占比90%以上的轉爐煉鋼生產中能耗以含碳能源為主，且我國電能生產也以含碳能源為主，因此能源管理系統的建立對于我國鋼鐵行業碳排放的控制尤為關鍵。目前我國需要在鋼鐵企業推廣能源管理系統的同時，注意提升能源管理系統的構建水平，能源管理系統不是單純的生產能耗管理和簡單的監控，而是一個綜合的支配管理系統，因此要改變過去單一能源部門縱向管理，實現系統的有效支配和管理。另一方面我國先進鋼鐵企業更要關注能源管理系統中諸如人工智能等新技術的應用，提高能源管理系統的智能水平，與國際先進水平看齊。endprint

（四） 積極開發清潔能源，降低鋼鐵工業化石能源的使用

眾所周知，消費煤炭等化石能源帶來的環境污染非常嚴重，各國都在積極開發利用清潔能源。我國政府也承諾到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%。目前，我國已經成為世界清潔能源裝機量最大的國家，但開發和利用水平與發達國家差距明顯，其中掌握核心技術成為我國清潔能源產業發展的關鍵。另一方面，電爐煉鋼可以顯著降低鋼鐵工業傳統化石能源的使用，電爐煉鋼無疑在節能減排，降低鋼鐵工業碳排放方面具有突出優勢，因此眾多國家都普遍重視發展以廢鋼為主原料的電爐冶煉工藝。而我國電爐鋼比卻從歷史最高點的1993年的23.2%下降為2015年的6.1%。因此我國一方面需要切實提升清潔能源技術，發達國家正是由于掌握核心技術，大大降低了清潔能源推廣使用成本。但是當前我國的支持更表現為對清潔能源等減排項目的大規模投資上，對技術創新支持力度明顯不夠，我國應適當調整補貼政策，更多的傾向于新能源技術創新領域。同時作為發展中國家，還要積極利用新能源清潔發展機制（CDM）更多的獲得清潔能源的先進技術和設備。另一方面從政策角度大力支持電爐煉鋼的發展，世界各國電爐鋼的迅速發展，都與各國政府配套支持政策密切相關。我國電爐鋼比大幅下滑根本原因在于不具有成本優勢，因此在給予支持政策的同時，提高煉鋼技術降低成本也成為關鍵。

（五）借助一帶一路積極推進鋼鐵企業海外發展，促進鋼鐵工業碳減排

近年來，我國開展“一帶一路”建設帶動效應明顯，鋼鐵企業“走出去”迎來巨大機遇。“一帶一路”沿線國家大多為發展中國家，鋼鐵需求旺盛，據統計，“一帶一路”沿線國家中70%需要鋼鐵產品進口。“一帶一路”以基礎設施建設項目優先，沿線國家基礎設施的建設將極大刺激對鋼鐵的需求，可以有效化解我國鋼鐵產能的同時實現碳減排。2016年我國在“一帶一路”工程新簽合同額超千億美元。根據中金公司的研究，未來10年，我國在“一帶一路”沿線的投資達到1.6萬億美元，帶動的鋼材需求量將超過2億噸，年均達到2000多萬噸。我國鋼鐵產業對于沿線國家而言在技術和裝備水平上屬于優勢產業，目前沿線的東盟、印度、中東、歐亞地區不僅有較大的鋼鐵市場、原料有保障，本地鋼鐵行業不是很發達且投資環境較穩定，是我國鋼鐵企業理想的投資目的地。因此要鼓勵國內先進鋼鐵企業在當地直接投資建廠，輸出集優勢技術、優勢裝備的優勢產能，這不僅可以規避日益增多的貿易摩擦，還可以謀求產業鏈的國際布局，在轉移優勢產能的同時，進一步實現鋼鐵行業的碳減排。

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