本文摘要：摘要：高耗能行業(yè)是重要的終端能源消費(fèi)部門，研究該行業(yè)主要產(chǎn)品單耗變化趨勢(shì)，對(duì)于把握中國(guó)能源消費(fèi)走勢(shì)意義重大。考慮節(jié)能技術(shù)推廣、產(chǎn)能更新?lián)Q代等影響，建立基于技術(shù)分析的產(chǎn)品單耗模型，預(yù)測(cè)十四五期間高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品單耗。結(jié)果表明，2025年，高耗能行業(yè)主要
摘要：高耗能行業(yè)是重要的終端能源消費(fèi)部門，研究該行業(yè)主要產(chǎn)品單耗變化趨勢(shì)，對(duì)于把握中國(guó)能源消費(fèi)走勢(shì)意義重大。考慮節(jié)能技術(shù)推廣、產(chǎn)能更新?lián)Q代等影響，建立基于技術(shù)分析的產(chǎn)品單耗模型，預(yù)測(cè)“十四五”期間高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品單耗。結(jié)果表明，2025年，高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品中，水泥、鋼鐵、電解鋁、氧化鋁、精煉銅、合成氨、燒堿、電石單耗分別為49、239、1609、99、36、565、327、385千克標(biāo)煤噸，較2020年分別下降7.0%、6.6%、2.1%、31.5%、16.3%、6.0%、5.0%、2.3%，其中產(chǎn)品單耗最高的是電解鋁，下降幅度最大的是氧化鋁。
關(guān)鍵詞:高耗能行業(yè);終端能源消費(fèi)量;產(chǎn)品單耗;技術(shù)分析;節(jié)能量
0引言
高耗能行業(yè)(本文包括黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè))是重要的能源消費(fèi)部門，近年來(lái)占我國(guó)終端能源消費(fèi)量的比重超過(guò)四成[15]。研究高耗能行業(yè)能源消費(fèi)情況，對(duì)于把握未來(lái)中國(guó)能源消費(fèi)走勢(shì)具有重大意義[610]。
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要采用產(chǎn)品單耗法預(yù)測(cè)高耗能行業(yè)終端能源消費(fèi)量。對(duì)于主要產(chǎn)品單耗，主要采用趨勢(shì)外推、專家判斷等簡(jiǎn)單方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，上述方法對(duì)技術(shù)進(jìn)步等影響刻畫不夠充分，導(dǎo)致預(yù)測(cè)精度亟待提高[1115]。為此，本文分析中國(guó)高耗能行業(yè)終端能源消費(fèi)歷史情況，考慮節(jié)能技術(shù)推廣、產(chǎn)能更新?lián)Q代等影響，建立基于技術(shù)分析的產(chǎn)品單耗模型，預(yù)測(cè)“十四五”期間高耗能主要產(chǎn)品單耗變化趨勢(shì)。
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1高耗能行業(yè)終端能源消費(fèi)歷史分析
20002018年，中國(guó)高耗能行業(yè)終端能源消費(fèi)量由4.0億噸標(biāo)煤增至14.8億噸標(biāo)煤，年均增長(zhǎng)7.6%。其中，“十五”、“十一五”、“十二五”、“十三五”前三年，高耗能行業(yè)終端能源消費(fèi)量年均分別增長(zhǎng)17.2%、6.6%、4.0%、0.4%，增速逐漸回落。從能源消費(fèi)量占比來(lái)看，20002011年，高耗能行業(yè)終端能源消費(fèi)量占比由37.2%升至47.4%，2011年以后占比呈下降態(tài)勢(shì)，2018年降至43.5%[1617]。
20102018年，中國(guó)主要高耗能產(chǎn)品中，除合成氨產(chǎn)量年均下降1.0%，其他產(chǎn)品產(chǎn)量均正增長(zhǎng)，其中氧化鋁、電解鋁、精煉銅、燒堿產(chǎn)量年均增速較高，分別為12.6%、11.2%、9.9%、5.7%，鋼鐵、電石、水泥產(chǎn)量年均增速分別為4.8%、3.8%、2.2%。逐年看，多數(shù)高耗能產(chǎn)品產(chǎn)量增速呈下降態(tài)勢(shì)，其中水泥增速由2011年的11.5%下降至2018年的4.1%，燒堿增速由2011年的11.0%下降至2018年的4.4%。
2018年，水泥、鋼鐵、電解鋁、氧化鋁、精煉銅、合成氨、燒堿、電石產(chǎn)量分別為22.4億、9.3億、0.4億、0.7億、0.1億、0.5億、0.3億、0.3億噸。近年來(lái)高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品單耗不斷降低，但相比發(fā)達(dá)國(guó)家仍有進(jìn)一步下降空間。20102018年，精煉銅、氧化鋁的單耗降幅較大，累計(jì)分別下降37.4%、29.7%，燒堿、鋼鐵、合成氨、水泥、電石、電解鋁的單耗降幅分別為13.4%、10.0%、8.4%、7.7%、4.0%、3.0%。
2018年，主要高耗能產(chǎn)品中，鋼鐵、電解鋁單耗分別為260、1666千克標(biāo)煤噸，較國(guó)際先進(jìn)水平的差距相對(duì)較小;水泥、合成氨單耗分別為56、616千克標(biāo)煤噸，較發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大，其中水泥是2014年德國(guó)的1.36倍，合成氨是2016年美國(guó)的1.47倍。
高耗能行業(yè)節(jié)能技術(shù)不斷進(jìn)步及普及，帶動(dòng)工業(yè)單位增加值能耗持續(xù)下降。采用新型干法生產(chǎn)水泥，熱耗比傳統(tǒng)機(jī)立窯低40%，該技術(shù)推廣比例由2000年的12%升至2018年的98%;采用干熄焦處理100萬(wàn)噸紅焦可節(jié)能10萬(wàn)噸標(biāo)煤，該技術(shù)推廣比例由2000年的升至2018年的95%;采用160kA以上大型預(yù)焙槽比自焙槽節(jié)電9%，該技術(shù)推廣比例由2000年的52%升至2018年的98%。據(jù)測(cè)算，“十一五”、“十二五”期間，工業(yè)部門因主要耗能產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的節(jié)能量分別為3.2億、2.7億噸標(biāo)煤，對(duì)總節(jié)能量的貢獻(xiàn)率分別為78.8%、64.2%，帶動(dòng)工業(yè)部門單位增加值能耗累計(jì)分別下降20.6%、16%。
2高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品單耗預(yù)測(cè)方法
本文采用技術(shù)分析等方法預(yù)測(cè)中國(guó)高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品單耗。技術(shù)分析法[1819]從高耗能行業(yè)的技術(shù)裝備狀況、存在的能效提升潛力和空間等方面入手，收集主流適用的節(jié)能技術(shù)信息，對(duì)其進(jìn)行一定假設(shè)條件下的市場(chǎng)前景分析和預(yù)測(cè)，估計(jì)各項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用后可以實(shí)現(xiàn)的節(jié)能量及帶來(lái)的能效改善程度，匯總后得到該行業(yè)在未來(lái)一段時(shí)間有較強(qiáng)技術(shù)支撐、能夠挖掘出來(lái)的技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的節(jié)能潛力。
該方法適用時(shí)限為未來(lái)年之內(nèi)。技術(shù)分析法主要步驟如下：首先，搜集與計(jì)算高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品各節(jié)點(diǎn)年份(含基準(zhǔn)、目標(biāo)年份)的既有產(chǎn)能、待淘汰產(chǎn)能和新增產(chǎn)能數(shù)據(jù)，根據(jù)產(chǎn)能利用率計(jì)算各節(jié)點(diǎn)年份的既有產(chǎn)量、待淘汰產(chǎn)量和新增產(chǎn)量;其次，結(jié)合高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)的適用條件和推廣比例，計(jì)算通過(guò)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的既有產(chǎn)量節(jié)能量，以及通過(guò)淘汰落后產(chǎn)能、新增先進(jìn)產(chǎn)能產(chǎn)生的替換產(chǎn)量節(jié)能量，進(jìn)而得到總節(jié)能量;最后，根據(jù)目標(biāo)年份產(chǎn)量預(yù)測(cè)值、基準(zhǔn)年份產(chǎn)品單耗、目標(biāo)年份總節(jié)能量，計(jì)算目標(biāo)年份終端能源消費(fèi)量，進(jìn)而得到目標(biāo)年份產(chǎn)品單耗。
具體步驟如下：
(1)預(yù)測(cè)高耗能產(chǎn)品目標(biāo)年份總產(chǎn)能與產(chǎn)量。步驟1：節(jié)點(diǎn)年份確定。將2018年作為基準(zhǔn)年份，用表示;將2020、2025年作為目標(biāo)年份，分別用、表示。步驟2：高耗能產(chǎn)品確定。遴選受節(jié)能技術(shù)推廣與普及影響較大的高耗能產(chǎn)品。步驟3：預(yù)測(cè)產(chǎn)品目標(biāo)年份的產(chǎn)量�？紤]產(chǎn)品市場(chǎng)需求、原材料供給、市場(chǎng)價(jià)格等，采用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)等模型預(yù)測(cè)產(chǎn)品目標(biāo)年份總產(chǎn)量ti。步驟4：預(yù)測(cè)產(chǎn)品目標(biāo)年份的產(chǎn)能利用率。結(jié)合文獻(xiàn)查閱、市場(chǎng)調(diào)研等，預(yù)測(cè)該產(chǎn)品目標(biāo)年份的產(chǎn)能利用率CUnti。步驟5：計(jì)算產(chǎn)品目標(biāo)年份產(chǎn)能。結(jié)合步驟與步驟的預(yù)測(cè)值，得到產(chǎn)品目標(biāo)年份產(chǎn)能nti。
(2)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)年份各類產(chǎn)能產(chǎn)量水平。步驟1：計(jì)算基準(zhǔn)年份各類產(chǎn)能水平[18,20]。以基準(zhǔn)年現(xiàn)有生產(chǎn)能力作為產(chǎn)能的基點(diǎn)，將產(chǎn)能nt0分為既有產(chǎn)能EC和待淘汰落后產(chǎn)能TCn0。其中，既有產(chǎn)能將進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，所產(chǎn)生的節(jié)能量需基于技術(shù)分析進(jìn)行相應(yīng)測(cè)算，各節(jié)點(diǎn)年份既有產(chǎn)能相同;待淘汰的落后產(chǎn)能將不再進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，采用國(guó)家有關(guān)部門給出的限定值以及市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果得到。實(shí)際計(jì)算中，先計(jì)算基年待淘汰的落后產(chǎn)能，即各目標(biāo)年份到上一節(jié)點(diǎn)年期間淘汰的產(chǎn)能PCnti之和;再根據(jù)基年總產(chǎn)能，計(jì)算基年既有產(chǎn)能。
3預(yù)測(cè)結(jié)果
3.1主要節(jié)能技術(shù)
“十四五”期間，影響高耗能行業(yè)的重要終端節(jié)能技術(shù)合計(jì)約70項(xiàng)[2122]。其中工藝節(jié)能、余熱回收、系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)數(shù)量占比分別為85.7%、8.6%、5.7%。以水泥為例，水泥熟料節(jié)能降氮技術(shù)、流程型智能制造節(jié)能減排支撐平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能量較大，“十四五”期間上述技術(shù)實(shí)現(xiàn)累計(jì)節(jié)能量占既有產(chǎn)量節(jié)能量的比重分別為48.6%、23.5%、10.9%。
3.2節(jié)能量
“十四五”期間，高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品中，鋼鐵、水泥節(jié)能規(guī)模較大，累計(jì)節(jié)能量分別為1775萬(wàn)、854萬(wàn)噸標(biāo)煤;氧化鋁、合成氨、電解鋁、燒堿、電石、精煉銅的累計(jì)節(jié)能量分別為335萬(wàn)、163萬(wàn)、129萬(wàn)、68萬(wàn)、28萬(wàn)、萬(wàn)噸標(biāo)煤。
“十四五”期間，高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品中，氧化鋁、電解鋁、精煉銅、水泥、鋼鐵的累計(jì)節(jié)能量主要來(lái)自既有產(chǎn)能節(jié)能，既有產(chǎn)能累計(jì)節(jié)能量占總累計(jì)節(jié)能量的比重分別為66.0%、63.2%、61.4%、0.7%、55.6%;燒堿、電石、合成氨的累計(jì)節(jié)能量主要來(lái)自替換產(chǎn)量，替換產(chǎn)能累計(jì)節(jié)能量占比分別為62.3%、64.8%、70.2%。
3.3主要產(chǎn)品單耗
2025年，高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品中，電解鋁、合成氨、電石、燒堿、鋼鐵單耗較高，分別為1609、565、385、327、239千克標(biāo)煤噸，較2020年分別下降2.1%、6.0%、2.3%、5.0%、6.6%;氧化鋁、水泥、精煉銅單耗分別為99、49、36千克標(biāo)煤噸，較2020年分別下降31.5%、7.0%、16.3%，其中氧化鋁單耗下降幅度在主要產(chǎn)品中最高。
4結(jié)論
本文分析了中國(guó)高耗能行業(yè)終端能源消費(fèi)歷史情況，建立了基于技術(shù)分析的高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品單耗模型，預(yù)測(cè)了“十四五”期間主要產(chǎn)品單耗變化趨勢(shì)。主要結(jié)論如下：
(1)“十四五”期間，高耗能行業(yè)主要產(chǎn)品中，鋼鐵、水泥、氧化鋁、合成氨、電解鋁、燒堿、電石、精煉銅的累計(jì)節(jié)能量分別為1775萬(wàn)、822萬(wàn)、335萬(wàn)、163萬(wàn)、129萬(wàn)、68萬(wàn)、28萬(wàn)、萬(wàn)噸標(biāo)煤。(2)“十四五”期間，氧化鋁、電解鋁、精煉銅、水泥、鋼鐵的累計(jì)節(jié)能量主要來(lái)自既有產(chǎn)能節(jié)能，既有產(chǎn)能累計(jì)節(jié)能量占比分別為66.0%、63.2%、61.4%、60.7%、55.6%;燒堿、電石、合成氨的累計(jì)節(jié)能量主要來(lái)自替換產(chǎn)量，替換產(chǎn)能累計(jì)節(jié)能量占比分別為62.3%、64.8%、70.2%。(3)2025年，水泥、鋼鐵、電解鋁、氧化鋁、精煉銅、合成氨、燒堿、電石單耗分別為49、239、1609、99、36、565、327、385千克標(biāo)煤噸，較2020年分別下降7.0%、6.6%、2.1%、31.5%、16.3%、6.0%、5.0%、2.3%，其中單耗最高的是電解鋁，下降幅度最大的是氧化鋁。
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作者：劉青，張成龍，熊華文，翁玉艷，王紅，譚清坤，姚力
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