許慶江，高成康，那洪明，田 凡，邢玉紅

(1．東北大學(xué) 冶金學(xué)院，沈陽 110819；2．東北大學(xué) 國家環(huán)境保護(hù)生態(tài)工業(yè)重點實驗室，沈陽 110819)

“十二五”期間，隨著我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的持續(xù)深入，鋼鐵行業(yè)供給側(cè)發(fā)生較大調(diào)整，鋼制品消費結(jié)構(gòu)亦隨之發(fā)生較大變化[1-4].2013～2015年，鐵路、公路行業(yè)鋼材消費比重提高了0.80%，增長率達(dá)11.27%；而除交通、能源和房屋建設(shè)外，其他土木工程降低了1.10%，降低率高達(dá)16.18%[5].消費結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致金屬制品的平均使用壽命產(chǎn)生較大變化[6].國內(nèi)外眾多學(xué)者對金屬制品使用壽命的影響因素做了深入研究：張江徽[6]等采用加權(quán)平均法分析了我國1990至2004年鋅制品的消費結(jié)構(gòu)和平均使用壽命，結(jié)果表明隨著鋅制品消費結(jié)構(gòu)的變化，其平均使用壽命逐年增加；岳強(qiáng)[7]等采用因素分解法將單位GDP鋁產(chǎn)量分解為年度鋁產(chǎn)量與鋁制品社會庫存量的比率和單位GDP鋁制品社會存儲量，并分析了1974～2014年期間的歷史走勢，結(jié)果表明鋁社會庫存的使用效率持續(xù)下降是中國單位GDP鋁產(chǎn)量較高的重要因素；吳啟常[8]等分析了高爐爐缸損壞的機(jī)制,認(rèn)為現(xiàn)代高爐造成爐缸燒穿的關(guān)鍵因素是液態(tài)渣鐵流動的機(jī)械沖刷，延長爐缸壽命的關(guān)鍵在于耐火材料質(zhì)量的突破；陸鐘武[9]提出了鋼鐵產(chǎn)品生命周期基準(zhǔn)鐵流圖，認(rèn)為有時間概念的鋼鐵產(chǎn)品生命周期鐵流圖是研究相關(guān)資源與環(huán)境問題的基礎(chǔ).綜上所述，針對消費結(jié)構(gòu)對金屬制品使用壽命影響效應(yīng)的研究較少，且主要集中在鋁制品行業(yè)；多數(shù)研究針對某一特定鋼制品使用壽命的影響因素展開，并提出延長其使用壽命的措施，偏向于微觀研究，難以從宏觀層面把握鋼制品的使用壽命情況.我國鋼制品種類多樣[10]，其使用壽命長短不一[11-13]，不同的消費結(jié)構(gòu)對鋼制品平均使用壽命產(chǎn)生較大影響.因此，本文以鋼制品消費結(jié)構(gòu)為研究對象，分析2013～2015年期間我國鋼制品各年的平均使用壽命，并應(yīng)用對數(shù)平均迪氏分解法(LMDI)定量分析鋼制品消費結(jié)構(gòu)對平均使用壽命的影響效應(yīng)及機(jī)理，為延長我國鋼制品的使用壽命、降低產(chǎn)能提供參考.

1 理論方法

1.1 定義

我國鋼制品平均使用壽命(A)是指投入到社會的各類鋼產(chǎn)品的加權(quán)平均壽命，以質(zhì)量比例為權(quán)重，采用加權(quán)平均法與鋼制品的使用壽命相乘加合得到，如式(1)所示[14].

A=wiai

(1)

1.2 研究邊界

我國鋼鐵工業(yè)下游行業(yè)種類繁多，本文按行業(yè)性質(zhì)分為建筑業(yè)和工業(yè)行業(yè)兩類，每類下根據(jù)實際情況分為若干子行業(yè)，如圖1所示.

圖1 我國主要用鋼行業(yè)劃分Fig.1 China's major steel consumption industry division

1.3 研究方法

對數(shù)平均迪氏分解法(Logarithmic Mean Divisia Index method，LMDI),是對影響因素進(jìn)行定量分析的一種方法，因其分解過程不存在殘差項而得到廣泛應(yīng)用[15].本文以鋼材平均使用壽命為研究對象，基于LMDI模型進(jìn)行分解，如式(2)所示[16].

(2)

式中：A表示我國鋼材平均使用壽命；下角標(biāo)i代表鋼材消費行業(yè)；Pi表示i行業(yè)的年鋼材消費量；P表示我國的年鋼材消費量；pi和ai分別表示i行業(yè)的鋼材消費比重和鋼材使用壽命.

我國鋼材平均使用壽命的變化量如式(3)所示：

ΔA=At+1-At=ΔAp+ΔAa

(3)

式中：ΔAp和ΔAa分別代表由鋼材消費結(jié)構(gòu)和使用壽命引起的我國鋼制品平均壽命變化量，其表達(dá)式如下：

(4)

(5)

式中，L(Ai,t+1,Ai,t)為對數(shù)平均加權(quán)系數(shù)：

由于難以獲得行業(yè)用鋼的真實使用壽命及其隨時間的變化規(guī)律，因此，本文假定行業(yè)用鋼的使用壽命不隨時間改變，通過LMDI分析法得到的鋼材使用壽命對我國鋼制品平均使用壽命的影響效應(yīng)為0.鋼制品消費結(jié)構(gòu)對平均使用壽命的影響效應(yīng)可簡化為：

(6)

2 我國鋼制品平均使用壽命

2.1 我國下游用鋼行業(yè)鋼材消費結(jié)構(gòu)分析

2013～2015年期間我國每年分行業(yè)鋼材消費量如圖2所示.

圖2 2013～2015年我國分行業(yè)鋼材消費量Fig.2 Amount of steel consumption in industries between 2013 to 2015 in China

其他工業(yè)行業(yè)及能源建設(shè)、交通和輕工家電行業(yè)的其他行業(yè)鋼材消費比重不大，且行業(yè)復(fù)雜，為便于分析研究，忽略其影響，并對我國鋼材消費結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新核算，如表1所示.

表1 我國主要用鋼行業(yè)分年份鋼材消費比重(%)Table 1 Proportion by year of steel consumption in the major steel consumption industries of China %

從圖2和表1可以看出，房屋建設(shè)、機(jī)械行業(yè)鋼材消費量居于前兩位，分別占鋼材消費總量的40%和20%左右，房屋占比大的原因與我國不斷推進(jìn)城市化進(jìn)程、城鄉(xiāng)一體化等因素有關(guān)，而機(jī)械行業(yè)自2012年進(jìn)入中速增長期，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)增速下降，但仍保持一定增長.電力、石油石化、家電等行業(yè)鋼材消費量墊底，這主要與產(chǎn)品質(zhì)量、體積等自身特性和市場需求等因素有關(guān).整體來看，2013～2015年鋼材消費量呈現(xiàn)先上升后下降的態(tài)勢，打破了過去鋼材年消費量持續(xù)上升的走勢；這與我國“十二五”期間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、淘汰落后產(chǎn)能密切相關(guān).同時，2013～2015年我國各行業(yè)鋼材消費結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變化.2013～2014年期間，鐵路鋼材消費比重變化率最大，為35.83%，究其原因是鐵路建設(shè)投資逐年加大，路網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，2014年固定資產(chǎn)投資達(dá)8000億元，較2013年增長20.52%[5]；其次是船舶行業(yè)，為-17.35%，主要與以石油為代表的大宗商品價格不斷下跌，船舶行業(yè)整體形勢低迷有關(guān)[17]；其他行業(yè)最小，僅為0.05%.2014～2015年公路的鋼材消費比重變化率最大，為27.85%，這主要歸因于中西部基礎(chǔ)設(shè)施投資開發(fā)力度加大[18-20]，2015年公路建設(shè)投資比上年增加6.80%；其次是電力行業(yè)，為21.67%，2015年全國全口徑發(fā)電裝機(jī)容量15.1億kW，同比增長10.50%，風(fēng)電、核電和火電裝機(jī)容量均大幅增加；汽車行業(yè)變化最小，僅為0.20%，主要受國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展大環(huán)境影響，汽車工業(yè)的產(chǎn)銷增速出現(xiàn)減緩趨勢[21].2013～2015年電力行業(yè)鋼材消費比重變化率最大，為33.32%，其次為鐵路和公路行業(yè)，分別為27.52%和23.01%，機(jī)械和其他行業(yè)墊底，僅為1.30%左右，這主要與機(jī)械行業(yè)投資意愿減弱，整體形勢低迷有關(guān)[5].

2.2 我國鋼制品平均使用壽命

根據(jù)表1和各行業(yè)鋼制品使用壽命[22]，可得2013～2015年鋼制品的各年平均使用壽命，如圖3所示.

圖3 2013～2015年鋼制品年均使用壽命Fig.3 Annual average life of steel product during 2013～2015

由圖3可知，2013～2015年，我國鋼制品平均使用壽命分別為22.27、22.24和22.11年，累積降低了0.16年，下降率達(dá)0.68%，尤其以2014～2015年較為明顯，貢獻(xiàn)率達(dá)85.63%；表明我國的消費結(jié)構(gòu)走勢對鋼制品平均壽命不利.這與以房屋建設(shè)為代表的長壽命鋼制品消費結(jié)構(gòu)下降有關(guān)；但盲目增加長壽命鋼制品的消費比重不利于經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展；因此，應(yīng)從提高鋼制品平均使用壽命、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級兩方面來綜合考慮優(yōu)化我國鋼制品消費結(jié)構(gòu).

3 我國鋼制品消費結(jié)構(gòu)的LMDI分析

基于LMDI分析法探究鋼制品消費結(jié)構(gòu)對其平均使用壽命的影響效應(yīng)；分析結(jié)果中，正值表示消費結(jié)構(gòu)變化對鋼制品平均使用壽命的變化趨勢為積極影響，負(fù)值表示消極影響；數(shù)值大小代表影響效應(yīng)的大小，數(shù)值越大則其影響越大，反之，影響則越小.分別以2013年為基期0、2014年為現(xiàn)期T1和2014年為基期0’、2015年為現(xiàn)期T2，分析鋼材消費結(jié)構(gòu)和壽命對我國鋼制品使平均用壽命的影響效應(yīng)，分析結(jié)果如圖4所示.

由分析結(jié)果可知，0～T1階段，鋼材消費結(jié)構(gòu)變化對鋼制品平均使用壽命的影響為-0.0217年.其中，鐵路的影響效應(yīng)最大，為0.3062，這與鐵路消費結(jié)構(gòu)變化最大有關(guān)；其次為房屋建設(shè)、除交通和能源外土木工程，分別為-0.1759和-0.1667；其他行業(yè)影響最小，僅為0.0002.而鋼材消費比重最大的房屋建筑行業(yè)，對鋼制品平均壽命的影響效應(yīng)僅為鐵路的1/2，這是因為0～T1階段房屋建設(shè)的消費比重變化量約為同期鐵路的1/2，而鐵路與房屋建設(shè)行業(yè)的使用壽命相近；在LMDI算法中僅考慮消費比重變化和鋼制品壽命對結(jié)果的影響，因此會產(chǎn)生鋼材消費比重大的行業(yè)對鋼制品平均壽命影響小的現(xiàn)象.我國鋼制品平均使用壽命降低，說明鋼材消費比重減少的行業(yè)對平均壽命的作用力大于鋼材消費比重增加的行業(yè)；因此，為提高鋼制品的平均使用壽命，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的同時應(yīng)延長各種鋼制品的使用年限.

相比于0～T1，0’～T2階段鋼材消費結(jié)構(gòu)變化對平均使用壽命的影響為-0.1297年，約為前者的6倍，說明我國鋼制品消費結(jié)構(gòu)的變化對于使用壽命的影響趨于不利.其中，公路的影響效應(yīng)最大，為0.1972年，其次為房屋建設(shè)和除交通和能源外土木工程，分別為-0.1613年和-0.0797年，汽車行業(yè)最小，為-0.0015年.原因是2015年是“十二五”的收工之年，隨著“一帶一路”政策的逐步落實，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生重大變化，國內(nèi)工業(yè)下行壓力明顯增大，淘汰了諸多落后產(chǎn)能[4].

圖4 鋼制品消費結(jié)構(gòu)對其平均使用壽命的影響Fig.4 Effect of the consumption structure of steel products on its average service life

總體來看，2013～2015年消費結(jié)構(gòu)對鋼制品平均使用壽命的影響效應(yīng)為-0.1514年，其中房屋建設(shè)和其他土木工程影響效應(yīng)居于前兩位，分別為222.71%和162.72%，家電最小，僅為-3.24%，這歸因于家電行業(yè)鋼材消費比重變化不大，且使用壽命最小.

本文研究的13個行業(yè)在2013～2015年各年的鋼材消費量分別為6.564億t、6.822億t和6.496億t，以2013年為基準(zhǔn)，分析得到2014年、2015年因消費結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的鋼制品損耗分別為1480(萬t·年)和9835(萬t·年)，按2013年22.27年的鋼制品平均使用壽命核算損耗量合計為508萬t，約占當(dāng)年主要鋼材消費量的0.74%.

4 結(jié)論與建議

(1)2013～2015年期間，隨著“一帶一路”政策的實施，我國鋼制品消費結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化，公路、鐵路和電力等基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)鋼材消費比重穩(wěn)中有增，而房屋建筑、機(jī)械和船舶等傳統(tǒng)行業(yè)用鋼相對穩(wěn)定，國家政策的帶動作用已初步顯現(xiàn).

(2)我國鋼制品消費結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致鋼制品平均壽命下降0.68%，這與建筑業(yè)等長壽命鋼制品的消費比重下降相關(guān)，因此，調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)過程中在發(fā)展高端鋼制品的同時應(yīng)兼顧長壽命鋼制品的消費比重.

(3)由LMDI分析結(jié)果可知，鋼制品消費結(jié)構(gòu)是影響我國鋼制品平均壽命的主要因素之一.2014～2015年消費結(jié)構(gòu)變化對鋼制品平均使用壽命的影響效應(yīng)約為2013～2014年的6倍，我國的消費結(jié)構(gòu)變化對鋼制品壽命影響趨于不利.

(4)在消費結(jié)構(gòu)變化量相同的條件下，長壽命鋼制品對鋼制品平均使用壽命的影響效應(yīng)大于短壽命的鋼制品，因此，在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整中應(yīng)注意長壽命鋼制品消費比重降低帶來的負(fù)面影響.

(5)2013～2015年因消費結(jié)構(gòu)變化間接導(dǎo)致508萬t的鋼材損失，約占2013年鋼材消費量的0.74%，造成大量的資源浪費；因此，在提高鋼制品品質(zhì)的同時，優(yōu)化我國的鋼材消費結(jié)構(gòu)，對節(jié)約鋼材具有重要作用.

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