(北京工業(yè)大學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院，北京 100124)

1 引 言

自2008年全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)之后，我國(guó)鋼鐵工業(yè)面臨著越來(lái)越大的發(fā)展難題，一方面是高產(chǎn)量、低價(jià)格和低收益，另一方面是高能耗、高物耗、高污染[1，2]?，F(xiàn)在的鋼材平均價(jià)格僅為1994年的水平(未剔除通貨膨脹影響)，行業(yè)銷(xiāo)售利潤(rùn)率只有0.48%，平均每噸鋼盈利4.2元，在全國(guó)39個(gè)工業(yè)大類(lèi)中，鋼鐵企業(yè)銷(xiāo)售利潤(rùn)率為倒數(shù)第一，效益下降導(dǎo)致鋼廠為縮減成本而關(guān)閉環(huán)保設(shè)備[3]，污染排放更加嚴(yán)重，鋼鐵工業(yè)也屢次被國(guó)務(wù)院列為需化解過(guò)剩產(chǎn)能的重點(diǎn)行業(yè)。

鋼鐵工業(yè)也是京津冀地區(qū)PM2.5高濃度的罪魁禍?zhǔn)譡4]。中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所對(duì)北京PM2.5化學(xué)組成及來(lái)源進(jìn)行的研究表明，北京PM2.5有6個(gè)重要來(lái)源，分別是土壤塵、燃煤、生物質(zhì)燃燒、汽車(chē)尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無(wú)機(jī)氣溶膠，貢獻(xiàn)分別為15%、18%、12%、4%、25%和26%，如果將燃煤、工業(yè)污染和二次無(wú)機(jī)氣溶膠(懸浮在大氣中的固態(tài)或液態(tài)微粒的統(tǒng)稱)三個(gè)加總起來(lái)，化石燃料燃燒排放占北京PM2.5來(lái)源的69%[5]。2012年河北粗鋼產(chǎn)量2.2億噸，約占全國(guó)的1/3，煤炭占一次能源消耗的85%以上，正是北京周邊省份快速發(fā)展的鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所帶來(lái)的跨境污染傳輸導(dǎo)致PM2.5高企[6]。

因此，鋼鐵工業(yè)的高投入、高污染和低經(jīng)濟(jì)效益是我國(guó)學(xué)術(shù)界、政府和企業(yè)亟待共同研究解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一。現(xiàn)已取得共識(shí)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型鋼鐵工業(yè)是緩解資源供需矛盾和減輕環(huán)境壓力的根本出路，也是提高鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的根本途徑。如何科學(xué)的評(píng)價(jià)鋼鐵工業(yè)生態(tài)化水平也成為其中最重要的問(wèn)題。

2 情景分析法

2.1 情景分析法概述

20世紀(jì)五六十年代，蘭德公司的研究員 Herman Kahn率先提出“情景”(Scenario)一詞，他的工作對(duì)當(dāng)時(shí)五角大樓的戰(zhàn)略決策產(chǎn)生了一些影響。1967年，Herman Kahn出版了《2000 年——關(guān)于未來(lái)33年猜想的框架》(The Year 2000：A Framework for Speculation on the Next Thirty-Three Years)，該書(shū)成為情景分析的歷史里程碑。到70年代中后期，情景分析法得到迅速發(fā)展和廣泛運(yùn)用，出現(xiàn)了多種不同的模式及知名研究報(bào)告。其中最著名的羅馬俱樂(lè)部(Club of Rome)的報(bào)告——《增長(zhǎng)的極限》(The Limits to Growth)和《人類(lèi)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)》(Mankind at the Turning Point)就高度關(guān)注情景分析技術(shù)，預(yù)見(jiàn)性地為未來(lái)世界的資源消費(fèi)提出不同的情景，使“情景”這一術(shù)語(yǔ)獲得普遍的關(guān)注[7]。

在對(duì)未來(lái)做出很多假設(shè)的情況下，情景分析法通過(guò)細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)孛枋龊屯评韥?lái)構(gòu)建各種未來(lái)可能出現(xiàn)的情況，進(jìn)一步得出事物在此種種條件和建設(shè)下可能得到的成果。它的主要步驟是“假設(shè)—分析—預(yù)測(cè)”，主要功能則側(cè)重于后兩者。分析結(jié)果通常包括以下三個(gè)部分：確認(rèn)未來(lái)可能的發(fā)展趨勢(shì)、描述每一條可能性的路徑和分析發(fā)展趨勢(shì)的特點(diǎn)。

在我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)型時(shí)期，影響未來(lái)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的不確定因素比較多，從影響事物發(fā)展的多個(gè)角度去研究各種可能條件下的情景，模擬不同情景下各種可能的結(jié)果，有助于幫助人們?nèi)ソ沂居绊懳磥?lái)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的主要原因及其影響程度，從而為制定產(chǎn)業(yè)政策、環(huán)保政策和財(cái)政金融政策提供更有力的參考依據(jù)。

2.2 情景分析法要素及步驟

不同情景分析法的構(gòu)成和步驟有一些區(qū)別，但對(duì)于典型的情景分析法來(lái)說(shuō)，主要由以下這些要素構(gòu)成：(1)基準(zhǔn)年份；(2)目標(biāo)年份和時(shí)間段；(3)變化過(guò)程；(4)驅(qū)動(dòng)力(或不確定性)；(5)情景故事。

3 鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流與價(jià)值流協(xié)調(diào)情景設(shè)定

3.1 情景分析的時(shí)間假定

本研究將對(duì)短、中、長(zhǎng)三個(gè)時(shí)期都做情景分析，時(shí)間點(diǎn)分別設(shè)定為2015年、2018年和2020年。

3.2 情景分析的內(nèi)容假定

鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流與價(jià)值流協(xié)調(diào)情景分析的第二個(gè)問(wèn)題是情景內(nèi)容的設(shè)定。而要對(duì)情景進(jìn)行必須知道過(guò)去的一段時(shí)期鋼鐵工業(yè)發(fā)生的變化，也就是各個(gè)指標(biāo)變動(dòng)的范圍。1991年到2011年噸鋼綜合能耗平均每年下降4.59%，有兩個(gè)年份(1997年和2006年)下降較多，有可能是技術(shù)突然革新導(dǎo)致的變化。噸鋼新水平均每年下降11.95%，個(gè)別年份可以達(dá)到20%以上。廢鋼指數(shù)波動(dòng)比較大，平均每年僅增長(zhǎng)2.85%，噸鋼SO2排放量平均每年下降6%，噸鋼粉塵平均每年下降10.41%，噸鋼CO2排放量平均每年下降5.44%，噸鋼固體廢棄物排放量平均每年下降3.63%，噸鋼廢水平均每年下降14%。

一直以來(lái)，我國(guó)鋼鐵工業(yè)都著重于產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)張，而忽視了環(huán)境負(fù)荷的相應(yīng)增長(zhǎng)，這樣做的結(jié)果就是不得不同時(shí)化解過(guò)剩鋼鐵產(chǎn)能和治理大氣污染(尤其是京津冀地區(qū))。理想狀態(tài)下鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展可以通過(guò)提高物質(zhì)投入效率和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益來(lái)實(shí)現(xiàn)。但必須也注意到這兩者存在四種不同的關(guān)系組合，即物質(zhì)投入效率和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益都提高、物質(zhì)投入效率和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益都降低和兩者一降一升。這里物質(zhì)投入效率代表著環(huán)境壓力。

當(dāng)環(huán)境壓力增加的速度與經(jīng)濟(jì)效益提高的速度不一致時(shí)，物質(zhì)流與價(jià)值流的協(xié)調(diào)才會(huì)發(fā)生變化。因此，它們之間的組合關(guān)系有四種：(1)基準(zhǔn)情景；(2)相對(duì)脫鉤情景；(3)絕對(duì)脫鉤情景；(4)理想情景[8]。

其中，(3)和(4)都屬于可持續(xù)發(fā)展情景，一個(gè)弱可持續(xù)一個(gè)強(qiáng)可持續(xù)。目前我國(guó)鋼鐵工業(yè)仍屬于基準(zhǔn)情景，未來(lái)要建成理想的鋼鐵工業(yè)仍需經(jīng)歷一段很長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)期，因此本研究對(duì)以上其中三個(gè)情景分別進(jìn)行假定：(1)基準(zhǔn)情景：物質(zhì)流指標(biāo)(廢鋼指數(shù)、噸鋼鐵礦石消耗量、噸鋼新水消耗量噸鋼綜合能耗和廢水、CO2、SO2、固廢和粉塵)增加(正指標(biāo))或降低(負(fù)指標(biāo))速度保持不變，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益也保持不變；(2)相對(duì)脫鉤情景：總物質(zhì)投入和污染物排放總量增速降低，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益每年增長(zhǎng)2%；(3)絕對(duì)脫鉤情景：總物質(zhì)投入和污染物排放總量保持不變，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益每年增長(zhǎng)5%；

4 鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流與價(jià)值流協(xié)調(diào)情景分析

4.1 基準(zhǔn)情景下鋼鐵工業(yè)發(fā)展

基準(zhǔn)情景是工業(yè)后起國(guó)家鋼鐵工業(yè)起步階段常見(jiàn)的情況，和過(guò)去三十年經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)有相似的套路：生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)依賴物質(zhì)資源投入總量的增加，帶來(lái)的后果是環(huán)境的大幅退化。顯然，這種模式屬于危險(xiǎn)的發(fā)展路線，意味著潛在的產(chǎn)業(yè)不穩(wěn)定和環(huán)境的大幅惡化。

在本情景下，考察期各污染物增加(或下降)百分比取其歷年中間值，如噸鋼綜合能耗平均每年下降4.59%(1991年到2011年下降的復(fù)合百分比)，其他依次類(lèi)推，各項(xiàng)指標(biāo)值見(jiàn)表1。

在此基礎(chǔ)上，可以分別計(jì)算出2015年、2018年和2020年鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流和價(jià)值流的綜合指標(biāo)值，再利用協(xié)調(diào)發(fā)展度即可清楚看出未來(lái)我國(guó)鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流與價(jià)值流的協(xié)調(diào)情況。協(xié)調(diào)發(fā)展度從數(shù)值上說(shuō)明了兩個(gè)子系統(tǒng)協(xié)調(diào)程度的相對(duì)大小，可進(jìn)行協(xié)調(diào)程度評(píng)價(jià)，常見(jiàn)的計(jì)算模型有變異系數(shù)協(xié)調(diào)度模型、距離協(xié)調(diào)度模型、隸屬函數(shù)協(xié)調(diào)度模型等。這些方法大同小異，本研究采用其中較為簡(jiǎn)潔常用的變異系數(shù)協(xié)調(diào)度模型[9，10]。它主要利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中變異系數(shù)和協(xié)調(diào)系數(shù)的概念和方法來(lái)求出兩個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)度。

表1 基準(zhǔn)情景下鋼鐵工業(yè)各項(xiàng)指標(biāo)值

設(shè)x1，x2為一樣本集合的兩個(gè)變量，當(dāng)樣本的變異系數(shù)V最小時(shí)，該樣本的變異程度最小，即樣本變量x1，x2的值最為接近，其協(xié)調(diào)程度最大，反之亦然。

則協(xié)調(diào)系數(shù)C：

為調(diào)節(jié)系數(shù)，2≤k≤5)

當(dāng)x1，x2數(shù)值不相同時(shí)，求出的協(xié)調(diào)系數(shù)有可能相同，因此C并不能反映兩個(gè)子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)程度，必須對(duì)其發(fā)展指數(shù)綜合加以考慮。

設(shè)協(xié)調(diào)度T：

T=αx1+βx2

則協(xié)調(diào)發(fā)展度D：

本研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒(1992年～2012年)，中國(guó)鋼鐵統(tǒng)計(jì)年鑒(1994年，1995年，1998年，2011年)，中國(guó)環(huán)境年鑒(1992年～2010年)和世界鋼鐵年檢(2010年)。

經(jīng)上述方法計(jì)算，可以得到1991～2011年我國(guó)鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流與價(jià)值流的協(xié)調(diào)發(fā)展度指標(biāo)值，見(jiàn)圖3，其中可以看出協(xié)調(diào)狀況經(jīng)歷了幾個(gè)上升和下降期，其中1997年是谷底，這與當(dāng)時(shí)遇到的亞洲金融危機(jī)有關(guān)，2005年和2008年也有所下降，前者主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)為應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)過(guò)熱而對(duì)鋼鐵工業(yè)采取了固定資產(chǎn)投資限制的政策，后者則是受次貸危機(jī)的影響?？梢?jiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展度這一概念很好的詮釋了過(guò)去鋼鐵工業(yè)所經(jīng)歷的變化。

圖3 基準(zhǔn)情景下我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展度變化情況

更重要的是，研究還得到了基準(zhǔn)情景下2015年、2018年和2020年我國(guó)鋼鐵工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展度。從圖中可以看出，未來(lái)一段時(shí)間我國(guó)鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流與價(jià)值流協(xié)調(diào)發(fā)展度將持續(xù)下降，2020年將下降到0.73，降幅達(dá)19%。因此，基準(zhǔn)情景下我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展水平將每況愈下，可持續(xù)發(fā)展更無(wú)實(shí)現(xiàn)可能，行業(yè)盈利能力將持續(xù)下降，環(huán)境惡化將進(jìn)一步加劇。

4.2 相對(duì)脫鉤情景下鋼鐵工業(yè)發(fā)展

相對(duì)脫鉤情景是鋼鐵工業(yè)進(jìn)入上升期時(shí)的發(fā)展模式，此時(shí)環(huán)境壓力的增加與經(jīng)濟(jì)效益的提升開(kāi)始不同步，前者增長(zhǎng)較后者為慢，兩者開(kāi)始出現(xiàn)相對(duì)脫鉤，與基準(zhǔn)情景相比，此種情景明顯更優(yōu)。顯然，相對(duì)脫鉤的發(fā)展模式是鋼鐵工業(yè)進(jìn)入可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)階段。

在本情景下，假設(shè)考察期各污染物增加(或下降)百分比是其歷年中間值的兩倍，如噸鋼綜合能耗平均每年下降9.2%(1991年到2011年下降的復(fù)合百分比4.59%)，其他依次類(lèi)推，計(jì)算方法依基準(zhǔn)情景，可得到相對(duì)脫鉤情景下協(xié)調(diào)發(fā)展度變化情況，見(jiàn)圖4。

圖4 相對(duì)脫鉤情景下我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展度變化情況

從圖中可以看出，未來(lái)一段時(shí)間我國(guó)鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流與價(jià)值流協(xié)調(diào)發(fā)展度將維持在現(xiàn)有水平。因此，相對(duì)脫鉤情景下我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展將取得一定進(jìn)步，環(huán)境污染將得到一定遏制，也為后續(xù)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.3 絕對(duì)脫鉤情景下鋼鐵工業(yè)發(fā)展

絕對(duì)脫鉤情景是總物質(zhì)投入和污染物排放總量保持不變，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益每年增長(zhǎng)5%的情景，總量保持不變是環(huán)境改善的前提條件，因?yàn)槲廴疚锏木奂ǔＪ前戳縼?lái)計(jì)算，這也是國(guó)務(wù)院三番五次要求化解過(guò)剩產(chǎn)能、淘汰落后產(chǎn)能的根本原因所在。這種情景也是目前工業(yè)先進(jìn)國(guó)家鋼鐵工業(yè)所能達(dá)到的高度，它的特點(diǎn)是通過(guò)技術(shù)手段使得環(huán)境與經(jīng)濟(jì)取得良好協(xié)調(diào)，走上了可持續(xù)發(fā)展的道路。

在本情景下，考察期各污染物和物質(zhì)投入維持在現(xiàn)有水平不變，隨著粗鋼產(chǎn)能的增加，以噸鋼計(jì)的污染物和物質(zhì)投入將明顯下降，同時(shí)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益平均每年增長(zhǎng)5%，計(jì)算方法依基準(zhǔn)情景，可得到絕對(duì)脫鉤情景下協(xié)調(diào)發(fā)展度變化情況，見(jiàn)下圖5。

圖5顯示，未來(lái)一段時(shí)間我國(guó)鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流與價(jià)值流協(xié)調(diào)發(fā)展度將持續(xù)上升，2020年將達(dá)到0.95的高水平。因此，絕對(duì)脫鉤情景下我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展水平將越來(lái)越好，基本形成可持續(xù)發(fā)展型的鋼鐵工業(yè)，行業(yè)盈利能力將持續(xù)上升，環(huán)境惡化得到根本遏制。

圖5 絕對(duì)脫鉤情景下我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展度變化情況

5 結(jié) 論

本文基于情景分析的相關(guān)理論方法分析了過(guò)去21年我國(guó)鋼鐵工業(yè)物質(zhì)流與價(jià)值流的協(xié)調(diào)程度，很好的闡釋了鋼鐵工業(yè)在建設(shè)可持續(xù)發(fā)展型產(chǎn)業(yè)中所經(jīng)歷的階段，并通過(guò)對(duì)未來(lái)數(shù)年(2015年、2018年和2020年)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行實(shí)證分析表明：

(1)在維持現(xiàn)有發(fā)展模式的基準(zhǔn)情景下，未來(lái)我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展度將持續(xù)下降，2020年將下降到0.73，與2013年相比降幅將達(dá)19%；

(2)在控制總物質(zhì)投入和污染物排放總量，使其增速低于經(jīng)濟(jì)效益提升的速度時(shí)，直到2020年我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展度將維持在現(xiàn)有水平；

(3)在總物質(zhì)投入和污染物排放總量保持不變，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益每年增長(zhǎng)5%的情況下，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境出現(xiàn)絕對(duì)脫鉤，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展度將持續(xù)上升，2020年將達(dá)到0.95的高水平。

因此，近期我國(guó)鋼鐵工業(yè)應(yīng)遵循“基準(zhǔn)-相對(duì)脫鉤-絕對(duì)脫鉤”的發(fā)展路徑，盡量保持總物質(zhì)投入和污染物排放總量不再增加，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效益得到一定提升，可持續(xù)發(fā)展才有可能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前的一個(gè)誤區(qū)就是注重前者的末端治理，而忽視關(guān)鍵的后者，在“十二五”期間，我國(guó)鋼鐵工業(yè)應(yīng)通過(guò)進(jìn)一步的兼并重組，增加鋼鐵產(chǎn)業(yè)集中度，提升產(chǎn)業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，目標(biāo)重在增加產(chǎn)業(yè)效益。同時(shí)輔之以技術(shù)手段的革新，力爭(zhēng)降低物質(zhì)資源投入和污染物排放，提升物質(zhì)流與價(jià)值流協(xié)調(diào)程度，實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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