国际先进钢铁国家发展低碳经济的经验与启示——以河北省钢铁产业为例

王亚飞　赵　宁　河北大学

近年来，随着全球气候变暖问题的日益突出，国际先进钢铁国家为了更好的应对环境和气候的挑战，在钢铁行业节能减排和可持续发展方面均取得了很多的成功经验。河北省钢铁行业在不断的探索低碳经济发展过程中，有必要学习先进国家的成功经验，使得自身在技术和管理方面不断提升，实现钢铁行业的可持续发展。

一、国际先进钢铁国家发展低碳经济的新特点

（一）充分利用能源，积极开发突破性节能技术

由于发达国家长期致力于开发和采用节能技术，能效水平较高，进一步降低能耗的潜力有限，因此先进钢铁国家纷纷致力于突破性节能技术的研发。ESTEP（欧洲钢铁技术平台）于2004年专门设立了欧洲超低二氧化碳排放项目（ULCOS），该项目计划持续的时间为15—20年，目标是至少实现一项碳排放量减半的突破性炼钢技术。环境和谐型炼铁工艺技术(COURSE50)是日本钢铁业为实现温室气体大幅减排而正在进行的突破性技术研发项目。该项目是通过减少高炉CO2排放以及分离、回收高炉煤气中CO2，将CO2排放量减少约30%的技术，预计2030年前后确立该技术，2050年前后应用和普及。韩国浦项钢铁公司全氢高炉炼铁技术是将碳排放降至最低程度的长期技术，这一技术路线设定的可行期限是2050年，目前，浦项钢铁公司正致力于二氧化碳捕获与分离技术(CCS) ,到2030年有10％的减排任务将依靠CCS技术完成，该技术与FINEX 工艺相结合，还可以获得45%的CO2减排目标。美国钢铁协会目前正致力三项降低钢铁工业CO2排放的技术研发项目，一是用氢闪速熔炼生产生铁，通过氢作燃料替代炼铁生产过程中所用的煤和焦炭，目前该研究仍处于初步阶段。二是熔融氧化物电解工艺炼铁，该项技术不产生二氧化碳。三是新型悬浮炼铁技术、二氧化碳地质储存研究。

（二）保持高水平的环保投入强度

目前国际先进钢铁国家纷纷投入巨额经费进行节能减排研发工作。欧盟2007—2013在提高能源使用效率、增加可再生能源所占比例、低碳发电以及温室气体减排等方面的预算为23.5亿欧元；欧洲钢铁技术平台（ESTEP）设立的欧洲超低二氧化碳排放项目（ULCOS）第一研发阶段(2004—2009)总投资7500万欧元，第二研发阶段(2009—2015年)中的TRGBF中试和示范阶段项目总预算达到5—5.5亿欧元。美国是世界上低碳经济研发投入最多的国家，在2010年年度预算中，仅对清洁燃煤技术的研究就提供了150亿美元；美国钢铁行业估计用于环境保护的投资约为钢铁行业总投资的15%左右。日本2008年—2012年投入300亿美元来推进“环境能源革新技术开发计划”，日本钢铁业为实现温室气体大幅减排而正在进行的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2000—2010年投资14000亿韩元安装了能源回收设备，用于提高能源效率；为了实现2020年每吨钢的平均二氧化碳排放强度比2010年降低9%这一目标，浦项钢铁公司预计到2020年还将投资15000亿韩元，截止到2020年，浦项集团在新绿色增长方面将合计投资55000亿韩元。

（三）重视环保型高附加值新产品研发

世界先进钢铁企业在研发突破性低碳技术的同时，为了达到节能减排的效果，也非常重视高附加值环保型产品的开发。例如减轻汽车重量是提高燃油效率及减排CO2的最有效途径之一，通常汽车总重量减轻10%将会使 CO2排放量减少5%—8%。日本钢铁业致力于开发汽车轻量化的高强度钢板，日本通过向汽车、造船、电力等行业提供高张力钢板取得的CO2减排效果达到了每年650万吨CO2。美国钢铁公司与卡特彼勒技术公司共同开发汽车用轻型高强度钢，卡特彼勒技术公司拥有TEMPER TOUGHTM特殊合金钢的专利技术，该合金钢能在保证车身强度的前提下有效降低车身重量，以降低汽车的废气排放。韩国浦项钢铁公司优先发展超轻型高强度汽车用钢、高级别电工钢等高附加值产品，高附加值产品比例高达60%以上。同时浦项钢铁公司2011年新开发出LED电视机用散热钢板、铋基易切削钢、高光泽度紫外线涂层钢板等33种高附加值产品，特别是世界顶级产品种类由99种增加到124种，销售比例达到17.8%。

（四）开发利用新能源

积极开发利用新能源是各个先进钢铁国家减少钢铁行业碳排放的有效措施之一。目前很多国家都在致力于氢能产业的发展，日本COURSE50项目中就包括将氢用于铁矿石还原的反应控制技术。韩国浦项钢铁公司也致力于重点开发能大量使用高纯度氢气作为还原剂的全氢高炉炼铁技术，而在获取氢气方面，浦项钢铁公司与韩国核能研究所合作共同开发温度达到950℃以上的超高温氢气发生核反应堆。美国纽柯钢铁公司于2011年参与美国天然气开发项目，以获得稳定的低成本天然气供应，此外纽柯还参与了 Encana石油与天然气公司的长期投资计划，双方签署了20年的长期供给合同，保证天然气的长期稳定供应。与此同时，各个发达先进钢铁国家还致力于新能源技术的研发，日本新日铁从焦炉煤气中提取氢供应燃料电池汽车加氢站，为社会节油减排做贡献，日本JFE还应用污泥硝化产生的沼气发电；浦项钢铁公司高度重视合成天然气、智能核反应堆、风力发电、氢燃料电池和智能电网等新能源技术开发，共设立氢燃料电池等9项绿色新能源研发项目和智能电网等29项未来成长事业研发项目。

二、河北省钢铁行业低碳经济发展中的问题

（一）钢铁企业多而散的局面致使产业集中度不高，能源损失严重

河北省作为钢铁大省，已经连续多年钢铁产量居全国第一位。来自河北省工信厅的数据显示，2013年河北省全省粗钢产量18849.6万吨、钢材产量22861.6万吨、分别占全国产量的24.2%和21.4%，粗钢产量和钢材产量都位居全国第一位。目前河北省具有冶炼能力的钢铁企业数量有150家，企业众多致使能源损失严重。河北省民营钢铁企业目前占据三分之二，且多数为中小企业,在官方统计的数据里，唐山市只有40多家钢铁企业，但是实际上唐山丰润区就有200多家钢铁小企业。虽然河北省多年来一直强调提高钢铁产业集中度,减少企业数量,但是从河北省官方发布的数据中，我们也能发现河北省钢铁企业数量不断增长的现象，数字显示省内涉钢企业已达到700多家。

实际上近年来河北省为了解决钢铁产业发展过程中长期存在的问题和矛盾，一直在谋求通过联合重组提高钢铁产业集中度，提升企业竞争力。2005年以来河北省钢铁企业先后经历了四次重组，出现了河北钢铁“国有资产整体划拨”模式、渤海钢铁“联合入股”模式、长城钢铁“集体加入”模式、新武安钢铁“资源纽带”模式以及最近的渐进式股权融合模式，但最终这些集团并没有实现真正意义上的重组，目前仍处于生产、财务、人员等各要素分而治之的状态。其中2010年年底河北钢铁集团以“渐进式股权融合”模式先后整合重组了12家民营钢铁企业，但是这一模式在后续实施过程中也偏离了最初的构想，2014年以来河北钢铁集团与这12家民营钢铁企业解除了此前签署的联合重组协议，这一模式也宣告失败。致使目前河北省钢铁产业集中度不升反降，大量中小钢铁企业无序经营，能源损失严重。

（二）低碳工艺技术创新力不足，节能减排技术不到位

与发达国家相比，我国钢铁行业低碳技术明显落后，尤其是作为高比重煤炭消费的河北省在这方面的问题更为突出。我国企业所采用的技术大多依赖于高校和科研院所开发的技术，科技成果转化率仅为20%，而最后与产业结合的只有5%，远远低于发达国家的70%-80%的水平。同时，现阶段我国钢铁企业对技术创新的资金投入仅占企业销售收入的0.8%左右，而工业发达国家则达到5%左右。早在2004年日本钢铁企业在炼铁工艺环节二氧化碳排放量为966.78吨，而我国河北省钢铁产业炼铁工艺二氧化碳排放量在2012年前三季度就已经达到1049.44吨，高于日本钢铁产业炼铁工艺2004年碳排放7.87个百分点，可见研发资金的缺乏造成钢铁行业整体研发能力缺乏，低碳工艺技术创新力明显不足，致使河北省钢铁行业节能减排技术明显落后。

与此同时河北省节能减排技术不到位，造成煤气回收以及二次能量回收率很低。我国转炉煤气回收平均值为54立方米每吨钢，而国外工业发达国家是在100立方米每吨钢。日本的新日铁已经回收的二次能源在可回收部分中占92%，中国宝钢也回收二次能源中的68％，而河北省大多数钢铁企业的二次能源的回收量在50%以下，甚至一部分中小企业的二次能源回收只是刚刚起步。

（三）传统能源利用效率低，新能源研发动力不足

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，全流程钢铁企业消耗的煤炭更是占到其一次能源的95%以上。目前钢铁生产主要分为以矿石为主要原料的高炉转炉长流程和以废钢为主要原料的电炉短流程两种方式，其中高炉生产流程能耗是电炉生产流程的2倍以上，CO2排放是电炉生产流程的3.8倍。而我国目前处于废钢短缺时期，致使我国钢铁生产以长流程为主，导致我国铁钢比2008年高达0.94，而美国钢铁企业的铁钢比已经小于0.4，德国为0.65左右，日本为0.73左右。同时我国电价较高，这些因素导致我国电炉钢比明显偏低，2008年世界电炉钢比为32%，美国为58.1%，中国仅为12.37%。

作为中国钢铁第一大省的河北省钢铁工业同样一次能源以煤炭为主，钢铁生产以长流程为主，这种以煤为主的能源结构决定了能效水平的先天不足。河北省的煤炭利用率仅有27%，低于全国平均水平5个百分点，低于世界先进水平15个百分点，因此，河北省钢铁行业发展中传统能源利用效率低，“高碳”特征非常明显。另一方面，河北省虽然拥有丰富的以风能、太阳能为代表的新能源，但是由于新能源产业是资金、技术密集型产业，本身具有高投入、高风险的特点，河北省新能源企业除保定天威、英利集团、秦皇岛哈电等企业规模较大外，其余多为中小型民营企业，这些企业资金明显不足，高端技术人才和具有专门从业经验的技术人才尤为匮乏，致使新能源的研发动力不足，严重制约了新能源的产品研发、产能扩大和技术升级以及推广应用。

（四）工业技术装备落后，环保治理设施缺乏

由于钢铁企业减排CO2前期需要投入大，成本高，这显然带来了企业的短期行为。河北省存在大量中小民营钢铁企业，这一现象就更为突出。统计数据显示，2013年河北省主要钢铁企业有烧结机165台，平均单台烧结面积109平方米，低于全国平均水平。在这些企业中，仅有53家钢企已建成或正在建设烟气脱硫装置，2013年3月，环保部华北督查中心对河北省钢铁企业进行了联合调查，发现唐山、邯郸、秦皇岛、邢台近年内建成或在建的钢铁项目有34个，均无任何环保手续。此次督查共发现不符合国家产业政策的90平方米以下烧结机49台，400立方米以下高炉 44座，有60%的运行企业存在环保问题，其中70%属除尘设施运行不正常，八成以上企业的生产废水仅通过简单沉淀过滤后即用于冲渣和熄焦，使污染物由液态转化成气态排放。

2012年，全国大中型钢铁企业仅盈利15.81亿元，销售利润率为0.04%，河北省钢铁行业盈利153.52亿元，销售利润率为1.34%，而这中间有141.83亿元是由民营钢铁企业创造的。数据显示民营钢铁企业吨钢成本较重点钢企低近千元，其中环保投入少是民营钢铁企业成本低的重要原因，在目前盈利的一些小企业中，大多环保投入低甚至是零投入，一个小钢厂不启用环保设备，每年可省下上千万元的成本，这就导致河北省钢铁落后产能由于环保投入少，成本低，反而利润高，也造成了在河北钢铁产能严重过剩的情况下，河北钢铁民企产量却在不断创新高。

三、促进河北省钢铁行业低碳发展的对策建议

（一）提高产业集中度，削减过剩产能，避免能源浪费

河北省近几年提交了多份钢铁产业结构调整方案，在具体实施过程中，河北钢铁产业多种整合重组模式多遭失败，没有达到预期效果，而河北省钢铁产能已从2005年的1亿多吨上升到2013年的3.14亿吨，这说明通过行政审批手段严格控制钢铁产能收效甚微。最近一次《河北省钢铁产业结构调整规划》中，在缩减规模总量和企业数量方面提出了明确的目标，即到2015年炼钢产能总量调整到2.2亿吨，有冶炼能力的钢铁企业数量由目前的150家压缩到50家左右，到2020年减少到30家左右。目前，河北省钢铁行业集中度低，存在大量过剩产能，落后产能规模较大，大多数企业污染防治存在不同程度的问题。因此对于河北省钢铁行业来说，严格的环保标准是淘汰钢铁落后产能的有效方式，在具体实施过程中应该依据能源消耗、环保标准两个方面限制钢铁产能，同时与“税价机制”相结合，使得那些不符合环保标准的钢铁企业无利可图，难以生存，最终自动退出市场，进而达到提高产业集中度，削减过剩产能的目的。

（二）加大研发投入，促进低碳技术创新

技术进步是实现节能降耗的关键，研究分析显示，技术进步对节能的贡献率达到40%～60%，世界先进钢铁国家非常注重低碳技术的研发。虽然河北省钢铁行业也意识到了科技创新的重要性，如河北省科技厅与河北钢铁集团联合设立“河北省钢铁产业技术升级专项资金”，每年投入6000万元，十二五期间总计投入3亿元资金，主要用于高附加值产品研发与节能减排技术研发；同时作为国内规模最大的钢铁企业，河北钢铁集团2011年技术开发费投入34.86亿元，比上年增加20.27亿元，技术投入比率达到1.39%，比上年增加0.75个百分点。但是相比于工业发达国家钢铁企业对技术创新的资金投入已经占企业销售收入的5%左右的水平，我们的研发投入明显不足。目前要想改变河北省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，必须结合省内钢铁行业的具体情况，借鉴国外先进环保技术，加大研发资金的投入，掌握核心的钢铁节能减排技术。

（三）积极开发清洁环保的新能源，降低煤炭等化石能源的使用

目前，以消费煤炭等化石能源带来的环境污染日益严重，减少煤炭等化石能源的消费，开发清洁环保的新能源已经势在必行。河北省拥有丰富的新能源，其中河北省风能资源储量在7400万千瓦左右，分布在张家口、承德和太行山、燕山山区以及唐山、秦皇岛、沧州沿海地区。河北省张家口、承德地区每年光照3000-4000小时，太阳能资源丰富且拥有良好的电网构架，截至2011年底，全省风电装机容量达到580万千瓦，太阳能发电装机容量达到6.5万千瓦。目前河北省已形成光电、风电、节电、储电、输变电等比较完备的新能源产业体系，保定的“中国电谷”已经成为世界级新能源设备制造业聚集区，可以说河北省在新能源发展方面具有的天独厚的条件。但是由于国内新能源应用成本高，河北省新能源产品90%出口到国外，因此目前的关键是加大技术创新力度，掌握核心技术，降低应用成本，提高新能源转换率，推动太阳能和风能发电平价上网，促进新能源的广泛使用，进而降低煤炭等化石能源的使用。

（四）提高工业技术装备水平，淘汰落后产能

工艺技术装备是钢铁产品提升竞争力，节能降耗的重要基础。有资料显示， 炼铁高炉炉体容量越大，单位炼铁成本越低。1000立方米高炉相比400立方米吨钢综合煤耗降低80%，吨铁焦耗降低60%。因此，淘汰落后产能是节能减排的有力措施。虽然2008年以来，河北省共淘汰落后炼铁产能4892万吨，占全国淘汰落后产能的41.8%；淘汰落后炼钢产能3496万吨，占全国淘汰落后产能的44.8%。但是由于河北省民营钢铁企业占到三分之二，企业规模小，环保投入小，运行机制比较灵活，众多民营钢铁企业借助低成本优势不断增产，其投资也在大幅增长，所以造成了河北省钢铁产能越减越多的局面。目前河北省已经提出到2017年压减6000万吨钢铁、其中民营钢企聚集的唐山、邯郸、石家庄这几个钢铁重镇分别将压减粗钢产能4000万吨、1204万吨和482万吨，而且2014年确定了压减1500万吨钢铁产能的目标任务。但是截至2013年年底，河北省钢铁企业每年新增钢铁产能3000万吨，是政府计划2017年以前平均每年淘汰落后产能1500万吨的两倍。这说明应该进一步加大落后产能的淘汰步伐，切实做好落后产能的退出工作。

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