——基于与国际先进钢铁企业的比较视角
王亚飞 河北大学
摘要：目前中国钢铁产量占世界50%，钢铁产业碳排放与钢铁先进国家差距明显，面对日益严重的环境问题，我国钢铁产业发展面临的压力越来越大。结合国外先进钢铁企业碳减排的发展经验，我国应该借助一带一路战略整合国内钢铁产能、增加环保研发投入、开发突破性节能技术、积极开发利用新能源、推进节能工艺装备等，以及快速提高我国钢铁工业的碳减排量，增强其国际竞争力。
二十一世纪以来，随着经济的高速增长，我国面临的资源环境压力越来越大，其中我国钢铁能源消耗约占全国工业总能耗的15%，废水和固体废弃物排放量分别占工业排放总量的14%和17%。废气排放量占各行业工业排放总量的26%。近年来，我国钢铁行业发展迅猛。“十二五”期间，中国粗钢产量累计38.1亿吨，占新中国成立以来中国粗钢总产量95.7亿吨的39.8%。中国政府已经承诺，至2025年，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%至65%。因此，如何提高我国钢铁工业的碳减排，已成为我们必须研究的热点问题。
一．我国钢铁工业碳减排面临的问题
（一）产能过剩，产能分散导致能源损失严重
近几年我国钢铁产能利用率一直维持在70%左右，已经连续多年低于警戒线，钢铁行业全面过剩态势明显。与此同时，我国钢铁工业产能分散问题也非常严重。2016年经工信部认可的产能在100万吨以上的钢铁业联合企业有305家，若以单工序钢厂计算则超过2000家。这些钢铁生产企业中，产量超过500万吨的只有33家。2016年我国钢铁企业CR10为35.9%，CR4为21.7%，但是韩国、巴西钢铁市场2014年仅CR3就高达90.97%、89.86%。此外，日本、俄罗斯、印度、美国等国2014年钢铁市场上的CR4值也分别达到了83.42%、83.32%、67.03%、60.54%，可见我国钢铁行业集中度明显偏低。虽然2016年钢铁行业大力推行供给侧结构改革，完成了宝钢、武钢的合并重组，钢铁去产能目标超额完成，但是由于去除的主要是无效产能，而且2016年钢铁价格大幅回升导致停产产能重新复产，最终2016年实际运行钢铁产能反而同比2015年增长1.2%。可见相比较世界先进钢铁国家寡头垄断的生产模式，我国钢铁产能极为分散，而这些分散的产能多是技术落后，专业化水平低的小规模落后产能，众多的落后产能消耗了大量的资源及能源，碳排放问题突出，同时国内环保监管也面临极大的困难。
（二）技术创新力不足，节能减排技术不到位
我国钢铁行业多年来注重规模扩张，节能减排技术更侧重于成本较低的技术引进。国内除了少量的一些大型企业外，众多中小钢铁企业只关注经济效益，追求低成本，忽视节能减排。目前我国在低碳冶金、快速加热新法炼焦等前沿技术跟踪开发方面明显落后于先进国家。早在2009年，德国蒂森钢铁公司吨钢烟粉尘排放量就达到0.42kg，韩国浦项吨钢烟粉尘排放量0.14kg，日本新日铁吨钢二氧化硫排放量0.44kg。《钢铁工业环境保护统计》（2016）显示，2015年重点钢企吨钢烟粉尘排放量平均值为0.81kg，其中中国钢铁协会会员中前十名的均值只有0.41kg，而后十名则高达4.17kg；二氧化硫排放平均值为0.85kg，前十名均值为0.35kg，后十名均值高达2.62kg，显而易见众多的钢铁落后产能带来了严重的碳排放问题。与此同时在钢铁循环技术方面我国与先进钢铁国家也差距明显，德国炼钢过程中产生的炉渣和钢渣，被再加工利用的比率超过90%，炼钢粉尘也被回收利用，成为水泥生产原材料。日本新日铁公司的余热余能回收率达到92%以上，其能耗费用占产品成本的14%。我国宝钢集团的余热余能回收率达到68%，其能源费用占产品成本的21.3%，而大多数钢铁企业的余热余能回收率不到50%，其能源费用占产品成本的30%以上。可见我国众多的分散产能节能减排技术落后，使得碳排放严重。
（三）减排工艺设备落后，环保设施有待完善
钢铁行业能耗和排放大，钢铁行业除了宝钢等大型企业在各个工序能耗及二次能源的利用水平方面已达到国际领先水平外，大部分钢铁企业在这两方面与先进钢铁国家差距明显。比如一些先进的节能工艺装备技术尚未得到普遍的推广应用，能耗和排放指标都比较高。我国钢铁工业生产过程主要以高碳特征的高炉－转炉流程为主，该流程的钢铁产量占全国钢铁产量的90％以上。据对重点钢铁企业统计，达到国际水平的装备，高炉比例最高，但也只占高炉生产总能力的25%，其它各工序平均只有10%左右。与我国不同，先进钢铁国家的转炉冶炼环节中能量回收量大于能量消耗量，均为负能耗。我国钢铁流程的能源利用率仅为27%，其余73%主要以余能余热的形式存在，而我国对余能余热平均回收率仅为45.6%，与国际先进水平92%相差甚远，且流程总体能耗与发达国家差距也在11%左右。
（四）过分依赖传统化石能源，能源排放物的再利用率较低
中国钢铁工业一次能源以煤炭为主，在能源消费总量中占70%左右，其中以矿石为主要原料的高炉转炉长流程消耗的煤炭更是占到其一次能源的95%以上。而在我国，由于废钢不足等原因导致以废钢为主原料的显著节省能耗的电炉炼钢比率非常低，我国2015年电炉钢比例仅为6.1%，低于世界平均水平20个百分点，与同期美国62.7%电炉钢比例差距更是巨大。因此我国钢铁行业主要以消耗煤炭高的转炉方式生产，高碳特征明显。与此同时我国煤炭使用中煤发热量、灰分、硫分等质量指标也低于世界先进水平10个百分点，传统化石能源效率低下。另一方面，由于我国大量钢铁企业工艺设备水平有限，导致能源排放物回收和利用率非常低。例如重工业城市唐山钢铁产能占我国第一大钢铁省份河北省钢铁产能的50%，唐山市钢铁行业的粗细颗粒物、SO排放量均较大，特别是CO的排放量最大，主要原因是能源排放物转炉煤气回收率低，少量先进企业回收率达到92%，差的企业回收率仅有40%，有少数企业甚至没有回收，造成整个钢铁行业约50%的含有大量CO的转炉煤气被直接排放掉。这些必然加大了我国钢铁行业的碳排放。
二．我国钢铁工业碳排放面临困境的原因
（一）节能减排环保研发投入明显不足
目前国际先进钢铁国家纷纷投入巨额经费进行节能减排的研发工作。欧洲超低二氧化碳排放项目（ULCOS）第一研发阶段2004—2009年总投资7500万欧元，第二研发阶段2009—2015年项目总投资达到5—5.5亿欧元。美国钢铁行业用于环境保护的投资约为钢铁行业总投资的15%左右。日本环境和谐型炼铁工艺技术(COURSE50)项目2008—2012年投资100亿日元，2013—2017年投资预算150亿日元。韩国浦项钢铁公司预计截止到2020年，在新绿色增长方面将合计投资55000亿韩元。与先进国家高水平投入下的自主研发不同，我国更侧重于成本较低的技术引进，2009-2013 年我国大中型钢铁企业科技投入仅占主营业务收入1.9%左右，其中自主研发的投入仅占1.4%左右，同国外的差距还是非常明显的。另一方面我国钢铁企业环保投入明显不足。国外钢铁企业吨钢环保投资70～120元，环保设施运行成本130～150元，而我国钢铁企业吨钢平均环保设施运行成本55元，其中只有一些大型钢铁企业宝钢、首钢等先进钢铁企业吨钢环保设施运行成本100～145元，按我国钢产量8亿吨计算，要达到国外钢企环保投入水平，我国钢铁行业每年需增加环保运行成本约410亿元。
（二）与先进钢铁国家工艺流程不同
目前世界炼钢方式主要有以废钢为主原料的电炉炼钢和以铁矿石为主原料的转炉炼钢两种，其中电炉炼钢相比于转炉炼钢节省60%能源、40%新水，可减少排放废气86%、废水76%、废渣72%、固体排放物97%。2015年世界电炉钢比例为25.1%，同期美国电炉钢比例为62.7%，欧洲电炉钢比例为39.4%，韩国电炉钢比例为30.4%，日本电炉钢比例为22.9%，而中国电炉钢比例仅为6.1%。这主要是一方面由于我国废钢原料不足、电力资源及价格制约导致我国电炉钢成本比转炉炼钢成本高出10%～30%。另一方面，先进钢铁国家不断加大对新能源的开发及对新工艺技术的应用，加之先进国家不断提高的节能减排要求都促使了电炉钢的发展。而我国目前电炉转炉化趋势明显，大型钢厂由于自身生产铁水，为了降低成本采用电炉配加热铁水工艺。近年来，重点大中型钢铁企业中电炉平均热兑铁水比为55%左右，部分钢铁企业电炉的平均热兑铁水比达到80%以上。根据中国钢铁工业协会统计，2015年中国大中型钢铁企业电炉钢铁料中铁水占比达到60.7%。这一做法显然无法实现电炉节能减排的优势，使钢铁企业的碳减排面临更严峻的形势。
（三）钢铁企业能源管理系统水平落后
国内外众多先进钢铁企业的实践表明，除了利用先进节能减排技术外，先进的能源管理系统也是钢铁企业实现节能减排的有效手段。能源管理系统早在20世纪90年代中期就成为发达国家钢铁企业广泛应用的节能技术之一，目前在发达国家更是得到了普及及推广。我国钢铁企业能源管理系统起步较晚，21世纪以来我国钢铁企业面对难得的发展机遇，工作重心都在钢铁产量提升上，很少重视能源管理，这种情况一直持续到2008年。随着我国在哥本哈根会议做出的减排承诺以及近年来我国面临的日益严峻的污染问题，我国政府对钢铁工业等高能耗产业的环保问题高度重视。2009年以来，在国家工信部、财政部的支持下，至2013年4月，我国已有43家钢铁企业建立了能源管理体系，已有50余家钢铁企业建立了能源管理中心。但是相比于我国众多分散的钢铁企业，这一能源管理系统构建水平显然微不足道。与国外先进国家的能源管理系统相比，我国能源管理系统的装备水平、能源利用效率普遍较低，尤其是二次能源回收率低下。目前我国众多钢铁企业的能源管理系统实施的基本都是基础级能源管理，自动化水平低，更没有形成系统的科学的管理。
（四）钢铁企业海外发展处于较低水平
纵观世界各国先进钢铁企业，其海外市场的开拓和投资都颇有建树。钢铁企业通过海外发展不仅可以疏解过剩的产能，还可以降低碳排放。如2016年钢产量世界第一的安赛乐米塔尔是世界上全球化程度最高的钢铁企业。JFE钢铁公司海外加工中心共有15家，主要分布在中国、泰国和马来西亚等地。韩国钢铁巨头浦项更是通过海外投资建厂，构建销售网络来应对钢材供求失衡的局面。浦项在东南亚、中国、印度、墨西哥等国家和地区，大规模进行了下游工序和钢材加工中心的建设。中国钢铁企业在海外投资发展中，一直处于较低水平，可以说国内大型钢铁企业还没有一家真正的跨国公司。虽然经过多年发展，宝钢海外分支机构和合作项目先后分布于澳大利亚、东南亚、欧洲、美洲、等多个国家和地区。但是宝钢90％收入主要在中国市场，只有10％来自海外，国际化水平明显落后，这与众多国际先进钢铁企业差距还是非常明显的。与此同时，国际钢铁巨头纷纷凭借自身的优势进入众多新兴发展中国家，中国市场也不例外，因此国内钢铁企业面临更多压力。
三．促进我国钢铁工业碳减排的措施
（一）进一步整合钢铁产能，优化产品结构
目前，中国钢铁行业不仅存在产能过剩问题，产能分散问题也同样非常严重。世界上没有一个国家拥有500多家钢铁企业，众多的落后产能导致高污染高耗能问题突出。同时我国钢产品中特殊钢占较低，目前发达国家特钢产品占比约为15%-25%，而我国仅为8%-10%。一些关键技术产品完全依赖进口，如舰艇主要用钢与国外存在近30年的技术差距，海底管线钢水深仅能做到国际先进水平的1/10，高铁和汽车行业用钢需要大量进口。因此我们一方面需要通过严格的技术装备、环保排放等标准淘汰大量竞争力低下的中小钢铁企业，并要在不良资产处置、人员安置等方面为去产能做好保障工作，实现落后产能的去除。同时通过企业重组并购，留存优势产能，消除劣势产能，避免同质产品的恶性竞争。尤其要重视加强大型钢铁企业的深度整合，形成真正具有国际竞争力的超大型钢铁集团，实现过剩同质产能消除。另一方面从供给侧加强钢铁企业环保和品种质量的提升，对科技创新型企业给予鼓励支持，逐步实现产品结构的不断优化，避免能源浪费，实现碳减排。
（二）保持高水平钢铁工业研发投入，鼓励开发突破性节能技术
虽然近年来我国钢铁行业在节能减排、降低能耗等方面取得了显著的成效，国内个别先进钢铁企业甚至达到国际先进水平。但是我国钢铁行业在节能技术方面整体比较落后，尤其在低碳冶金、非高炉炼铁等前沿技术跟踪开发方面明显落后于先进国家。目前要想改变我国钢铁行业这种产量巨大、能源消耗和污染排放量也大的局面，我们必须在借鉴吸收国外先进环保技术的同时，加大环保研发资金的投入，鼓励突破性节能技术的开发。与先进国家高水平投入下的自主研发不同，我国目前更侧重于成本较低的技术引进，2009-2013 年我国大中型钢铁企业自主研发的投入仅占主营业务收入的1.4%左右，相比于工业发达国家5%左右的投入水平差距明显。我国政府一方面应持续加大钢铁工业环保研发的投入，建立良好的激励机制保证研发资金的使用效率。另一方面政府也要利用各种渠道促进钢铁企业自身加大环保研发投入，鼓励企业通过多种途径吸引研发资金。更要鼓励我国具有竞争力的宝钢集团，河北钢铁集团等先进企业通过引进消化吸收再创新、集成创新和原始创新等多种创新模式，积极开发突破性节能技术。
（三）提高钢铁工业节能工艺水平，推进钢铁能源管理水平提升
毋庸置疑，现阶段我国钢铁生产中先进装备和落后工艺并存，技术装备水平落后导致的高碳排放等问题还很突出。目前我国政府对钢铁企业节能减排装备技术的开发和应用支持力度远远低于发达国家，激励机制更是不到位，因此在淘汰落后产能的前提下，政府应该推行更多的国家支持政策，积极鼓励钢铁企业节能工艺的运用。另一方面，由于我国占比90%以上的转炉炼钢生产中能耗以含碳能源为主，且我国电能生产也以含碳能源为主。因此能源管理系统的建立对于我国钢铁行业碳排放的控制尤为关键。目前我国需要在钢铁企业推广能源管理系统的同时，注意提升能源管理系统的构建水平，能源管理系统不是单纯的生产能耗管理和简单的监控，而是一个综合的支配管理系统，因此要改变过去单一能源部门纵向管理，实现系统的有效支配和管理。另一方面我国先进钢铁企业更要关注能源管理系统中诸如人工智能等新技术的应用，提高能源管理系统的智能水平，与国际先进水平看齐。
（四）积极开发清洁能源，降低钢铁工业化石能源的使用
众所周知消费煤炭等化石能源带来的环境污染非常严重，各国都在积极开发利用清洁能源。我国政府也承诺到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%。目前，我国已经成为世界清洁能源装机量最大的国家，但开发和利用水平与发达国家差距明显，其中掌握核心技术成为我国清洁能源产业发展的关键。另一方面，电炉炼钢可以显著降低钢铁工业传统化石能源的使用，电炉炼钢无疑在节能减排，降低钢铁工业碳排放方面具有突出优势，因此众多国家都普遍重视发展以废钢为主原料的电炉冶炼工艺，而我国电炉钢比却从历史最高点的1993年的23.2%下降为2015年的6.1%。因此我国一方面需要切实提升清洁能源技术，发达国家正是由于掌握核心技术，大大降低了清洁能源推广使用成本。但是当前我国的支持更表现为对清洁能源等减排项目的大规模投资上，对技术创新支持力度明显不够，我国应适当调整补贴政策，更多的倾向于新能源技术创新领域。同时作为发展中国家，还要积极利用新能源清洁发展机制（CDM）更多的获得清洁能源的先进技术和设备。另一方面从政策角度大力支持电炉炼钢的发展，世界各国电炉钢的迅速发展，都与各国政府配套支持政策密切相关。我国电炉钢比大幅下滑根本原因在于不具有成本优势，因此在给予支持政策的同时，提高炼钢技术降低成本也成为关键。
（五）借助一带一路积极推进钢铁企业海外发展，促进钢铁工业碳减排
近年来，我国开展“一带一路”建设带动效应明显，钢铁企业“走出去”迎来巨大机遇。一带一路沿线国家大多为发展中国家，钢铁需求旺盛，据统计，一带一路沿线国家中70%需要钢铁产品进口。“一带一路”以基础设施建设项目优先，沿线国家基础设施的建设将极大刺激对钢铁的需求，可以有效化解我国钢铁产能的同时实现碳减排。2016年我国在“一带一路”工程新签合同额超千亿美元。根据中金公司的研究，未来10年，我国在“一带一路”沿线的投资达到1.6万亿美元，带动的钢材需求量将超过2亿吨，年均达到2000多万吨。我国钢铁产业对于沿线国家而言在技术和装备水平上属于优势产业，目前沿线的东盟、印度、中东、欧亚地区不仅有较大的钢铁市场、原料有保障，本地钢铁行业不是很发达且投资环境较稳定，是我国钢铁企业理想的投资目的地。因此要鼓励国内先进钢铁企业在当地直接投资建厂，输出集优势技术、优势装备的优势产能，这不仅可以规避日益增多的贸易摩擦，还可以谋求产业链的国际布局，在转移优势产能的同时，进一步实现钢铁行业的碳减排。
