高耗能企业论文

高耗能企业论文（共9篇）

高耗能企业论文 篇1

引 言

随着全社会用电量的稳步增长, 作为用电大户的高耗能企业在整个电力供应市场上具有十分重要的作用。在电解铝、硅铁等部分高耗能企业生产过程中, 电能成本已占据总成本的一半以上。因此电价的高低也决定了高耗能企业的用电走向。

由市场经济学可知, 电价越低越能刺激高耗能企业的用电, 使企业用电需求量增大;而电价太高则导致高耗能企业的生产成本大大增加, 从而抑制了企业的用电量。高耗能用户一般采用三班倒工作制, 具有选择用电时段的条件, 所以电力公司对高耗能用户的电力交易可以根据用电需求作为制定高耗能企业用电电价的基础。

本文以某地区电解铝企业为研究对象, 讨论了电力需求与电价之间的关系, 建立了高耗能企业用电需求曲线数学模型, 分析了不同电价情况下用户的需求价格弹性, 重点研究了电力需求与电价之间的关系, 对高耗能电价的制定具有重要意义。

1 用户需求曲线的确定原则

由于各地情况各异, 各地用户的需求曲线也各不相同的, 且同一地区的不同用户的需求曲线也有很大的区别。如在确定社会总用电需求曲线时, 必须就各个典型地区进行充分调研以便确定相应的用户反应曲线, 为制定合理的分时电价政策提供理论分析依据。

利用心理学基本原理、黑箱方法以及实际负荷曲线变化进行曲线拟合, 则类似于电网综合负荷建模问题, 用户响应曲线建模是完全可能的, 可遵循以下原则:

1.1 心理学原理用以确定曲线的类型

根据心理学原理, 人类实际活动中对外界发生的刺激所产生的反应大致可以分为三类:反应不敏感期 (相当于死区) , 正常反应期 (相当于线性区) 和反应极限期 (相当于饱和区) 。这可以近似看作一条分段线性函数。确定这样的一个函数通常只需要3个参数:死区阂值、线性段斜率和饱和区闽值。不同区域的用户响应度, 最终反映在这3个参数上的不同。

1.2 黑箱原理和曲线拟合技术用以拟合用户需求曲线参数

类似于电网综合负荷模型的建模思想, 黑箱原理不问形成结果的具体原因和各类因素的内部作用过程是什么, 而只关心所需要的输入数据与输出数据之间的近似数量关系。因此在这里, 根据黑箱原理, 只需知道用户对峰谷价格是如何反应的 (亦即上述分段性线性函数) 就足够了, 而不必知道这些反应具体是由哪些因素的变化而产生的。所以, 这就使得用户反应曲线的建模思想变得十分简明。

其目标是选取最佳的用以确定用户反应曲线的3个参数, 使得在该曲线的作用下所产生的计算结果与过去的历史负荷曲线最接近, 从而产生近似的曲线模型。在数学上, 这只需利用实际负荷曲线的变化, 例如以最小方差的标准 (即最小二乘法) 来拟合上述的3个参数即可。

2 需求曲线和价格弹性

需求定律与供给定律指出了价格与供求量之间的定性关系, 尚未揭示二者的定量关系。而为了衡量供需之间的定量关系需引入弹性理论。

2.1 需求与价格的关系

高耗能用户在一天内不同时段对电力的需求不是恒定的, 这从其分时段用电量上可以看出。用户的用电需求一般也随电价的变化而变化, 需求曲线的总趋势是电价上升时用电量随之减少, 反之则用电量增加。一般可以将用户在某一时期的电力需求Q与该用户所享受的电价P的关系表示为:

Q=f (P, T, I, P1, P2, E, W, X) (1)

式中Q为需求电量;P为电力价格;T为消费者的偏好;I为消费者收入;P1为代换产品的价格;P2为互补产品的价格;E为电能未来供应情况;W为电能资源储备;X为其他影响因素。

式 (1) 是一个抽象的非线性函数。在影响需求量的上述诸多因素中, 价格是最主要的因素。如果其他因素不变, 需求量与价格之间呈反比例关系。

2.2 需求价格弹性

在经济学中, 需求价格弹性E就是需求量对价格变动反映的灵敏程度, 即需求量变动率除以价格变动率。对于电力商品, 有

Ed代表需求弹性系数;Q和ΔQ分别为电力需求的绝对量和变动量;P和ΔP为价格的绝对量和变动量。

一般情况下, 价格与需求量成反方向变动, 所以当价格上涨, 需求量减少;价格下降, 需求量增加。根据Ed的大小, 可将需求价格弹性依次分为需求完全无弹性、需求缺乏弹性、单位需求弹性、需求富有弹性、需求有无限弹性五种。

3 用户对电价的需求曲线拟合

不同的电力用户对电价的敏感度不同。目前电力公司将用户分为大工业用户、非工业和普通工业、商业、农业、非居民照明、居民用电等类型。该文针对大工业用户中的电解铝行业进行用电需求分析, 探讨高耗能用户电力需求与价格之间的关系。

3.1 用电调查

在某地区内选取具有代表性的高耗能企业、处于220KV电压等级下的电解铝用户作为研究对象。该地区对大工业用户实行峰、平、谷电价。将谷电价作为最低限电电价, 峰电价作为最高限电电价。在峰平谷电价之间, 均匀地选取若干个电价点, 统计该用户在历史上1年内不同电价下的用电数据来近似替代它在这些电价下的用电需求, 统计结果如表1所示。

根据上述统计数据可绘制出该用户用电需求曲线如图1。观察图中曲线形状, 可发现随着电价的提高, 需求曲线呈下降趋势;用户的电力需求在电价低于平段电价的时间段上基本保持线性变化, 究其原因是因为电解铝用户一般实行三班倒工作制, 电能作为其主要的生产成本, 企业在平、谷时段尽可能多地保持开工状态。而在峰时段由于电价较高, 使得电解铝用户生产成本大大增加, 该时段属于选择性用电时段, 用户的电力需求明显减少。

3.2 用户需求曲线数学模型的建立

根据统计结果, 采用回归分析方法进行用电需求曲线建模。在此分别采用线性拟合和曲线的二阶多项式拟合对该用户需求曲线建立数学模型, 带入实际统计数据进行计算, 可得出用户需求曲线。

线性拟合:Q=-1776.1P+1005.9 (3)

二阶多项式拟合:

Q=-963.2P2-1126.9P+902.27 (4)

分别选取不同电价点, 进行拟合结果分析, 结果见表2。

元/KWh;MKWh

由以上数据得出线性拟合的平均相对误差为1.21%, 二阶多项式拟合的平均相对误差为0.08%。由此可知用二阶多项式拟合该电解铝用户所得的用电需求曲线较为合理。表中电价0.397元/KWh 和 0.457元/KWh 时的误差较大, 究其原因是因为此时段为用电高峰时段, 大工业用户采取选择性用电, 增大了用户在该时段的用电需求弹性。

根据该用户的二阶多项式拟合用电需求曲线, 选取不同电价点计算其需求弹性, 结果见表3。

对该电解铝企业不同电价下的需求弹性进行分析可知:

(1) 在谷时段和平时段, 用户的需求弹性介于0～1之间, 说明价格的变动, 会引起需求量较小程度的变动, 其需求属于缺乏弹性。从实际情况来看, 电解铝用户属于三班倒的生产性质, 比较注重利用谷、平时段进行生产以降低成本, 这与计算所得需求弹性相符合。

(2) 在部分平时段和峰时段, 用户的需求弹性大于1, 说明价格的变动会引起需求量较大程度的变动, 其需求属于富有弹性。从实际情况看, 电解铝用户在停工时多选择用电高峰时段, 这样有利于降低生产成本。同时峰时段的电价本身较高, 用户属于选择性用电时段, 所以其电价的变化对其是否用电有较大影响。

由此可知, 计算所得的用户用电需求曲线是合理的。

3.3 电价与需求价格弹性的关系

当沿某一电价基数取一个极小的电价的变动ΔP时, 对应一个变化的需求电量ΔQ, 则对应曲线该点的斜率$=\frac{\text{需}\text{求}\text{量}\text{的}\text{变}\text{动}}{\text{价}\text{格}\text{的}\text{变}\text{动}}=\frac{\Delta Q}{\Delta {\rm P}}$。由弹性系数的计算公式 (2) 可以得到:

Ed=斜率·$\frac{{\rm P}}{Q}(5)$

由上述关系式可以看出:

(1) 相对于同一基期的价格点来说, 如果需求曲线的斜率越大, 曲线形状越陡峭, 此时需求价格弹性就越大;如果需求曲线的斜率越小, 曲线形状越平缓, 其弹性就越小。探讨不同的高耗能企业在某一电价水平上通过他们的电价需求曲线反映出的各自需求弹性关系大小, 可以为不同高耗能企业用电价格进行分别定价提供依据。

(2) 对于同一用户的用电需求曲线来说, 虽然在不同电价处有可能存在相同斜率, 但其弹性不同。电价越高, 用电需求弹性越大;电价越低, 用电需求弹性越小。

(3) 由需求弹性公式得知, 电价需求弹性是用相对量计算的, 无计量单位, 这也实现了电能作为社会资源与其他社会资源存在可比性, 这为国家在不同经济条件下制定相应的电价体制有指导意义。

4 结 论

用电需求曲线及用电需求弹性是电力用户在电力市场经济中的直接体现, 因此建立其初步的分析模型对电价的制定有重要意义。通过实例计算, 对高耗能用户电价与用电需求之间关系的探讨, 对电价的制定具有指导意义。电价的制定要充分考虑到用户对电价的敏感性, 结合其用电意愿, 以达到市场资源最优配置。同时, 我们也不能忽略影响高耗能企业用电的另外一个重要因素, 即当前产品的销量和价格, 而产品销量与价格又是由高耗能企业自身与市场共同导向, 所以电力部门对高耗能企业电价的制定还需结合企业市场前景来完善。

摘要：本文借鉴市场经济学中供需平衡的有关理论, 选取某地区电解铝工业为研究对象分析其用电需求, 并对用电需求曲线进行数学建模得到该用户需求曲线函数, 在此基础上分析电价与用电需求之间的关系。这对制定高耗能企业电价的策略有指导意义。

关键词：用电需求曲线,需求价格弹性,电价

参考文献

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高耗能企业论文 篇2

行高耗能企业差别电价政策的、通知》(惠电市[2008)123号)，要求各单位必须按照国务院办公厅和省物价局《关于进一步落实

对钢铁行业实行差别电价政策的通知》(粤价[2007]253号)等

文件的规定和要求，对公布的执行差别电价的高耗能企业，按规

定加价的标准和时间，不折不扣地执行差别电价政策。因改造、转产、关闭等原因不再属于淘汰类和限制类的企业，按照规定的

程序由省物价局和经贸委审核公布后执行。为此，我局将按省物价局的文件精神严格执行有关电价政策。

特此通知。〃。

附件：L 转发关于严格执行高耗能企业差别电价政策的通知

2． 关于开展差别电价执行情况检查工作的通知书 3． 关于进一步落实对钢铁行业实行差别电价政策的通

高耗能企业论文 篇3

一、绿色集成制造的概念

绿色集成制造 (Green Integrated Manufacturing),是在绿色制造的基础上提出来的,是绿色制造的进一步发展。它不仅考虑企业生产的绿色性,同时还要重视企业生产制造的集成性,即实现企业综合效益的最大化。

二、绿色集成制造的特征

1、绿色特性

(1)产品的绿色性

绿色集成制造的目的首先是生产绿色的产品,这是绿色集成制造的关键环节。只有生产的产品是绿色的才能保证产品的包装、运输、营销、实用、回收等各个环节的绿色性和顺利进行。

(2)技术的绿色性

技术的绿色性,一方面能够保证生产产品的绿色性, 另一方面使生产的过程绿色性,从而保证生产人员的健康水平,体现企业以人为本的管理理念。技术的绿色性是说, 采用的技术是成熟的、绿色的,在生产过程中不会产生有损员工健康的物质。

(3)过程的绿色性

绿色集成制造包括绿色设计、绿色材料、绿色技术、绿色生产、绿色包装、绿色运输、绿色使用、绿色回收等过程, 在这个过程中要保证其绿色性。尽量最大化利用资源、减少环境的污染。

2、集成特性

(1)绿色集成制造的领域集成

绿色集成制造涉及制造领域、环境领域、资源领域和信息技术领域,绿色集成制造就是这几个领域的交叉和集成。

(2)绿色集成制造的技术集成

绿色制造是绿色材料、绿色设计、绿色工艺、绿色包装、绿色运输、绿色使用、绿色回收等多种技术的使用集成,归纳起来主要应考虑“六绿”问题。

(3)绿色集成制造的效益集成

绿色集成制造成功实施,不仅是给企业带来显著的经济效益的行为,更是经济效益、社会效益和生态效益的综合集成,将是一个“三赢”的过程,因此绿色集成制造是可持续战略实现的有效途径。

(4)绿色集成制造的信息集成

绿色集成制造系统除了涉及普通制造系统的所有信息及其集成考虑外,还特别强调与资源消耗信息和环境影响信息有关的信息应集成地处理和考虑,并且将制造系统的信息流、物料流和能源流有机地结合,系统加以集成和优化处理。

(5)绿色集成制造的过程集成

绿色制造所揭示的概念表明,绿色制造覆盖了产品生命周期的每一过程,每一环节都必须考虑资源,能源的利用和环境影响问题,是基于绿色考虑的全生命周期集成。 绿色集成制造的过程集成如图1所示。

(6)绿色集成制造的社会化集成

绿色集成制造是一个复杂的系统工程,需要全社会的参与和社会化的集成。企业、产品、用户三者之间的新型集成关系:企业要真正的实施绿色集成制造,必须考虑产品寿命终结后的回收和处理,这样才能形成新型的企业、产品和用户的新型集成关系。

(7)绿色集成制造的功能目标集成

绿色制造的功能目标是多方面的,如图2绿色集成制造的TQCSER功能目标集成所示。

此功能目标集成模型简称TQCSER模型,其中T表示时间,Q表示质量,C表示成本,S表示服务,E表示环境影响,R表示资源消耗。值得注意的是,传统的制造目标当中不包含目标E和R,而是将其相关功能分布于T,Q,C, S四个目标之中。但随着科技和社会的进步与发展,一方面,制造业己成为环境问题的主要源头,另一方面, IS014000的实行使得各国制造业必须重视环境问题。因此,环境目标和资源目标已发展成为与T,Q,C,S同等重要乃至更加重要的功能目标之一。另外,TQCSER模型还表明,T,Q,C,S,E,R是相互关联的,它们构成了一个绿色集成制造功能目标的有机体系。

3、制造特性

绿色集成制造的主要手段是制造,目的是在尽量利用资源和减少环境污染的前提下进行生产制造活动,创造出产品供人们消费使用,促进社会的发展、提高人们的生活水平,因此制造是十分显然的主要特性。

三、高耗能污染企业绿色集成制造系统管理

根据绿色集成制造的特点、可持续发展对制造业的要求,可以把绿色集成制造系统的体系机构概括为两个目标、两个过程、四项内容。

1、绿色集成制造的两个目标

绿色集成制造的两个目标是资源综合利用和环境保护。这两个目标的实现是在产品的设计和制造过程中,始终按照绿色集成制造的三项内容要求,对绿色集成制造的两个过程进行全过程最优控制,合理配置资源,最大限度地发挥制造系统的效用,利用不同技术途径,最终实现节约资源能源和保护环境的绿色制造目标要求。绿色集成制造体系框架如图3所示。

2、绿色集成制造的两个过程

绿色集成制造的两个全过程控制,一是指具体的制造过程即物料转化过程中,充分利用资源,减少环境污染,实现具体绿色集成制造的过程。另一个是指在构思、设计、制造、装配、运输、销售、售后服务及产品报废后回收的整个产品周期中每个环节都充分考虑资源与环境问题,以实现最大限度地优化利用资源及减少环境污染的广义绿色集成制造过程。

3、绿色集成制造的四项内容

绿色集成制造的内容包括四部分,即采用绿色资源 (绿色材料、绿色能源),历经绿色的生产过程(绿色工艺技术、绿色设计、绿色包装、绿色生产设备、绿色营销等),通过过程集成、功能集成和目标集成生产出绿色产品。这四项内容是用制造系统工程的观点,综合分析产品生命周期从产品原材料的生产到产品报废回收处理的全过程的各个环节,系统地解决环境和资源问题。

四、结语

高耗能企业论文 篇4

新华社北京１０月１０日电 审计署１０日发布今年第３８号审计结果公告，向社会公布了２０个省份有关企业节能减排审计调查整改结果。

２００９年１０月至２０１０年９月，审计署对河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、浙江、安徽、福建、山东、河南、湖北、湖南、广东、广西、重庆、四川、贵州、陕西等２０个省、区、市电力、钢铁和水泥等行业２００７年至２００９年节能减排情况进行审计调查发现，部分地方和企业节能减排专项资金管理使用不够规范，违规建设高耗能、高污染项目的问题没有完全杜绝，淘汰落后产能工作还不够彻底。近日，审计署又对相关地方和企业的整改情况进行了跟踪调查。

跟踪调查发现，至今年７月底，２０个省份地方政府主管部门已督促１１户企业将挤占、挪用的０．５７亿元资金全部归还原渠道；将２６户企业套取、多得的１．４４亿元资金全部收回；５个省专户存储差别电价收入３．６９亿元，４个省扣除发电企业多得脱硫电价款１．６７亿元，并按规定使符合标准的发电企业享受脱硫电价款２１．２亿元。针对审计调查发现的问题，截至今年７月底，有关地方已督促４９户企业完善或正在完善９３９万千瓦装机容量火电项目的审批手续，关停或拆除小火电机组４９．２５万千瓦；督促１８２户企业采取等量淘汰、完善审批手续等方式，纠正违规建设炼铁产能５０８６．０５万吨、炼钢产能６１３８．７７万吨、轧钢产能４３７万吨，淘汰落后炼铁产能１６７３．９万吨、炼钢产能１４１５．２万吨；督促８５户企业停止建设、停产整顿或完善审批手续，涉及水泥产能３９０５万吨，淘汰或列入计划准备淘汰落后水泥产能７７２．１５万吨；湖北、山东等９个省已依法处理处罚１０５名责任人员。

高耗能企业论文 篇5

改革开放以来, 中国经济快速增长, 但也付出了巨大的资源和环境代价, 经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。为了践行科学发展观, 促进节能减排目标的实现, 政府采取一系列经济、行政以及法律手段, 其中税收政策作为政府宏观经济调控的一个非常重要的手段, 对节能减排具有重要的激励和约束作用。近年来, 中国在增值税、消费税、企业所得税、资源税等税种中分别规定了30多项促进能源资源节约和环境保护的税收政策, 起到了一定效果。然而, 同国外先进国家针对资源利用和污染物排放建立专门的税收体系相比, 中国的节能减排税收政策仍显得比较零星、分散, 税收优惠方式单一, 没有形成配套的税收优惠体系, 税收的杠杆作用未能得到充分有效发挥[1]。

因此, 有必要结合中国的实际情况, 及时了解并把握节能减排税收政策实施效果, 尤其是对高耗能企业影响程度。根据《2012年国民经济和社会发展统计报告》的披露, 中国高耗能企业主要分布在六大行业, 包括石油加工炼焦和核燃料加工业、化学原料和化学制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼和压延加工业、有色金属冶炼和压延加工业、电力热力生产和供应业。国家统计局数据显示, 在全国能源消费总量的构成中, 工业六大高耗能行业仍然是能源消费的主体, 其能源消耗的高低对全国能源消费状况起着决定性的作用。论文以中国六大高耗能行业的规模以上工业企业为研究对象, 将其界定为高耗能企业, 通过实证分析, 检验相关税收政策对高耗能企业节能减排的政策效应, 探究节能减排税收政策的不足并提出完善建议, 以期税收促进节能减排的作用得到更加充分有效的发挥。

1理论假设

合理适当的税收政策能有效促进企业节能减排, 这一观点已经得到理论界认同, 并已被西方发达国家经验验证。我国独立的环境税收体系尚未建立, 现行税收政策只是通过相关税种或一些税种的特定税目对节能减排进行调节, 关联度较高且最具代表性的税种包括增值税、消费税、资源税和企业所得税[2]。由于企业所得税难以用确切的指标来衡量涉及节能减排税收收入, 论文选取增值税、消费税和资源税3个税种分析税收政策对高耗能企业节能减排的影响, 并提出以下3个假设:

假设1:节能减排增值税收入占全部税收收入的比重与中国高耗能企业单位产值能耗 (或单位产值排放) 呈负相关关系, 且增值税税收政策的节能减排效果明显。

作为中国税制的主体税种, 增值税中相关税目覆盖范围较广, 节能减排增值税也是节能环保税收收入的主体结构, 占据着绝对比重, 能够对包括能源在内的各种货物以及资源产生普遍的影响, 进而对企业税负、纳税现金流以及利润产生较为明显的影响, 可能会加强高耗能企业合理利用能源、注重环保的意识和行为, 达到节能减排的效果[3]。

假设2:节能减排消费税收入占全部税收收入的比重与中国高耗能企业单位产值能耗 (或单位产值排放) 呈正相关关系, 消费税税收政策不能发挥应有的调节作用。

消费税中与节能减排密切相关的有小汽车、汽油和柴油等特定税目, 但从具体实施情况来看, 效果恐怕并不明显, 难以抑制高耗能企业能源消耗和污染排放, 而且目前中国节能减排消费税收入比重较低, 可能导致其节能减排功能失效。

假设3:资源税收入占全部税收收入的比重与中国高耗能企业单位产值能耗 (或单位产值排放) 呈正相关关系, 资源税税收政策不能发挥应有的调节作用。

日益上涨的资源需求和价格严重加剧了人们对资源的无序和过度开采。而与国际上众多国家相比, 我国资源税税率偏低, 能源使用承担的税负较轻, 资源的稀缺性和价值无法得到充分体现, 节能减排作用也难以得到充分发挥, 且极可能出现逆向调节的现象。

2研究设计

2.1变量选择

高耗能企业节能减排税收政策效应的变量选择可以分成被解释变量、解释变量和控制变量3部分来分析设计。

2.1.1被解释变量

由于节能减排包括节能和减排两大技术领域, 因此论文以能耗指标和排放指标来衡量节能减排的发展程度, 分别检验节能减排税收政策对能耗指标和排放指标的影响, 从而更好地反映税收政策的节能减排效果。为了消除价格因素对能耗指标和排放指标的影响, 我们利用工业生产者出厂价格指数对变量数据进行变换。能耗指标是指把高耗能企业所有能源消费按标准煤折算, 并以1996年工业生产者出厂价格指数为基准计算的每万元产值综合能耗。中国高排放行业的减排目标是以二氧化硫来描述的, 排放指标仍以1996年工业生产者出厂价格指数为基准, 用每万元产值二氧化硫排放量来表示。

2.1.2解释变量

目前中国有关企业节能减排的税目繁杂, 零星分布在相关税种中, 且大多都依附在主体税种中, 考虑到数据的可获得性和难易程度, 论文以节能减排增值税收入占全部税收收入的比重、节能减排消费税收入占全部税收收入的比重、资源税占全部税收收入的比重来衡量税收政策的完善程度。节能减排增值税收入是指增值税中与节能减排密切相关的原煤、原油、成品油、机械和交通设备、小汽车、发电和供电等特定税目所产生的增值税收入。节能减排消费税收入是指消费税中与节能减排密切相关的小汽车、汽油、柴油等特定税目所产生的消费税收入。节能减排资源税收入是指对资源税的所有税目课征的税收收入总和[4]。

2.1.3控制变量

节能减排的影响因素很多, 要控制除税收政策外其他因素对节能减排的影响, 以能较准确地测量税收政策对节能减排的效应。鉴于中国目前节能减排政策现状, 应该从收入和支出两个角度出发, 收入政策上选取“准碳税”, 支出政策上选取“财政环保支出”。因此, 论文以财政环保支出占整个财政支出的比重作为控制变量。另外, 为了更好地控制环境支出政策对节能减排的政策作用效果, 将“工业污染治理投资”也作为支出政策, 引入工业污染治理投资占工业产值比重作为控制变量。

2.2模型构建

为了减少各个变量数据异方差性对模型结果的影响, 在方程两边取对数, 对6个变量数据进行了对数化处理, 并引入随机误差项。检验各税种对能耗指标或排放指标的影响, 论文建立如下多元对数回归模型, 通过回归分析各变量的系数的符号和估计值的显著性来考察税收政策在高耗能企业节能减排方面的实施效果[5]。

2.3数据说明

为了保持数据的可比性、统一性和完整性, 论文选择1996~2012年的相关样本数据。其中, ENE和EMS是依据《中国统计年鉴》中国六大高耗能高污染行业能源消费总量和二氧化硫排放量分别除以其工业总产值计算出来的, VAT、CT和RT来自于历年《中国税务年鉴》以及国家税务总局网站上的税收统计资料计算而来, FSE和IGI来自于历年《中国财政年鉴》和《中国环境统计公报》。模型中各个参数的具体数值如下:

3实证结果与分析

3.1单位根检验

单位根检验的是变量的稳定性, 由于DF检验法存在一定的缺陷, 不能保证方程中的残差项是白噪音, 为了保证模型的有效性, 论文采用ADF检验法来检验序列的平稳性, 也就是Dickey和Fuller扩充的DF检验法。在变量非平稳的情况下, 主要的处理方法是采用差分法, 其中, ΔLn (ENR) 、ΔLn (EMS) 、ΔLn (VAT) 、ΔLn (CT) 、ΔLn (RT) 、ΔLn (FSE) 、ΔLn (IGI) 分别表示对相关变量取一阶差分值[6]。各变量的ADF检验结果见表3。

注: (c, t, k) 分别表示常数项、时间趋势和滞后阶数;Δ表示对相关变量取一阶差分值。

从表3所示的变量平稳性检验结果可以看出, 1996~2012年时间序列是非平稳的, 但采用差分法对相关变量取一阶差分均平稳, 所有的变量都是一阶单整I (1) , 说明这些变量之间可能存在协整关系, 也就是长期的均衡关系, 因此, 对于这些具有相同单整阶数的时间序列, 我们可以进一步对其做协整检验。

3.2协整检验

由前面的单位根检验分析可知, 1996~2012年时间序列, Ln (ENR) 、Ln (EMS) 、Ln (VAT) 、Ln (CT) 、Ln (RT) 、Ln (FSE) 、Ln (IGI) 都是一阶单整序列, 可以对满足相同单整阶数的序列进行协整分析。因此, 论文利用普通最小二乘法 (OLS) 对这些变量进行回归, 得出回归方程的残差序列, 并对其进行单位根检验, 以判断残差序列的平稳性, 检验这些变量之间是否满足协整关系, 也就是这些变量之间是否存在长期的均衡关系[7]。

能耗指标回归方程估计的结果如下, 残差序列及其单位根检验分别见表4和表5。

注: (c, t, k) 分别表示常数项、时间趋势和滞后阶数。

排放指标回归方程估计的结果如下, 残差序列及其单位根检验分别见表6和表7。

注: (c, t, k) 分别表示常数项、时间趋势和滞后阶数。

从表5和表7可以看出, 无论是采用能耗指标还是减排指标来衡量节能减排, 残差序列ε在1%的显著性水平下拒绝原假设, 即可以确定回归方程的残差序列ε是平稳的, 说明Ln (ENR) 或Ln (EMS) 与Ln (VAT) 、Ln (CT) 、Ln (RT) 、Ln (FSE) 、Ln (IGI) 之间存在协整关系。这表示1996~2012年期间单位产值能耗或单位产值排放与节能减排增值税收入比重、节能减排消费税收入比重、资源税收入比重、财政环保支出比重、工业污染治理投资比重之间存在长期的均衡关系。3.3结果分析

通过单根和协整检验后, 论文采用普通最小两乘法 (OLS) 分别对能耗模型和节能模型进行回归分析, 多元线性回归结果见表8和表9。

从表8和表9所示的回归结果可以看出: (1) 当被解释变量为能耗指标 (ENR) 时, 样本调整后系数R2=0.9423, 说明回归模型的拟合度很好, 各解释变量对高耗能企业单位产值能耗变化的解释力度高达94.23%, 并且模型的整体性检验F=53.2166, P=0.0000在1%水平上是高度显著的, 说明解释效果较好, 论文建立的模型是高度成立的。VAT的系数是-1.5202, P值为0.0545, 与高耗能企业单位产值能耗在10%的水平上显著负相关, 说明在控制了环境支出政策对节能减排的政策作用效果后, 节能减排增值税收入占全部税收收入的比重与我国高耗能企业单位产值能耗显著负相关, 该比重每提高1%, 高耗能企业单位产值能耗降低1.52%, 增值税税收政策中针对原煤、原油、成品油、机械和交通设备、小汽车、发电和供电等项目课税的节能减排效果明显, 这与我们的原假设一致。CT和RT的系数分别是1.5622和0.3871, 说明节能减排消费税和资源税收入占全部税收收入的比重与我国高耗能企业单位产值能耗正相关, 消费税税收政策中针对小汽车、汽油和柴油等项目课税以及资源税并没有能够对高耗能企业单位产值能耗的下降起到推动作用, 未能发挥应有的促进节能减排的作用。 (2) 当被解释变量为减排指标 (EMS) 时, 调整R2=0.9601, F=77.9408, P=0.0000, 回归结果与能耗指标 (ENR) 的回归结果基本相同, VAT的系数是-1.9087, P值为0.0590, 与高耗能企业单位产值排放在10%的水平上显著负相关, CT和RT的系数分别是1.7554和0.3171, 与高耗能企业单位产值排放正相关。

以上多元回归分析结果表明, 无论是采用能耗指标还是减排指标来衡量节能减排, VAT的系数都显著为负, CT和RT的系数都为正, 与原假设相符, 最后都得出涉及节能减排的增值税比重与高耗能企业单位产值能耗 (或单位产值排放) 显著负相关, 但是涉及节能减排的消费税比重和资源税比重与高耗能企业单位产值能耗 (或单位产值排放) 却是正相关。从表面上来看, 这些数据分析好像有背于常理, 但是深入的理论分析则可以解释数据背后的合理性。

就增值税而言, 不仅是我国税制的主体税种, 而且也是节能环保税收收入的主体结构, 具有筹集税收收入和环保收入的绝对优势。增值税能够有效地促进企业节能减排, 主要与其普遍征收和价外税特点密切相关。 (1) 增值税中相关税目覆盖范围较广, 使得其能够对能源以及各种高耗能产品产生非常广泛的影响, 从而充分发挥增值税对节能减排的调节作用。 (2) 增值税实行价外税制度, 具有显著的节能减排的政策意图, 有助于单位和个人识别, 从而有利于调整生产消费结构。当然, 我国增值税在促进企业节能减排方面仍存在很大的改革完善空间, 涉及节能减排的增值税税率大致在13%这档。例如对石油液化气、天然气和居民用煤炭制品等能源产品以及化肥、农药等高污染产品给予13%的低税率政策, 低于一般税率17%, 不利于减少企业和个人对该类产品的消费和节能减排意识的树立, 与节能减排税制改革总体趋势不相符。

就消费税而言, 尽管对与节能减排密切相关的税目和税率进行了调整, 突出了节能减排的政策意图, 但从具体实施情况来看, 效果并不明显, 难以抑制中国能源消耗和污染排放。消费税未能发挥应有的节能减排作用, 究其原因, 主要与消费税的税目少、税率低和价内税特点有关。 (1) 消费税只是选择少数消费品征收, 覆盖范围太小, 可以促进节能减排的税目仅包括成品油、小汽车、摩托车等少数几种, 碳排放系数最大的煤炭这一能源消费主体未纳入征收范围, 造成了大量的高消耗、高排放、高污染消费方式存在, 大大折扣了消费税的节能减排作用。另外, 大量消耗木材的原浆纸、木制高档家具, 环境污染较大的一次性餐盒、塑料袋、化肥、农药、电池等高能耗产品也未纳入消费税征收范围, 导致其无法有效降低消费者对高能耗产品的需求, 抑制消费结构高碳作用有限, 对能源节约和污染减排并没有起到很大作用。 (2) 尽管我国数次调整汽油、柴油的定额税率, 与调整之前相比, 含铅汽油、无铅汽油和柴油的定额税率有了很大的上升, 分别达到1.40元/升、1.00元/升, 0.80元/升, 但与西方发达国家相比, 我国节能减排消费税税率仍然偏低, 对其购买行为的引导和调节作用较小, 并不能有效抑制燃油和高能耗产品过度消费。 (3) 消费税实行价内税制度, 消费者负担的与节能减排相关的消费税税金具有隐蔽性, 不利于单位和个人识别节能减排的政策意图, 从而削弱了消费税对消费方向、消费结构以及高能耗产品的引导、调节和限制作用[8]。

就资源税而言, 最初开征目的并非针对节能减排, 而只是为了调节级差收益, 并没有充分体现能源节约和污染减排的政策意图。另外, 资源税作为地方税, 各地税率标准不统一, 政府可以在一定范围内随意减免, 在很大程度上限制了资源税应有的节能环保作用, 进一步削减资源税的节能减排功能。资源税节能减排功能失效, 究其原因, 主要与资源税的范围窄、税率低和计税依据不科学有关。 (1) 目前只对矿产品和盐类征资源税, 难以引导和调节节能减排行为, 而且对二氧化硫具有吸收作用的草场、森林、湿地等自然资源尚未纳入征税范围, 致使碳储备资源遭到疯狂的开采, 破坏了天然的保护屏障, 降低了税收对节约资源、保护环境的调控资源。 (2) 长久以来中国资源税采用单一的从量定额征收模式, 资源税不能与能源价格挂钩, 尽管2011年11月1日开始对原油和天然气全面实行从价计征方式, 但消耗最多污染最严重的煤炭仍按照从量定额方式征收, 对资源合理利用的调节作用不明显。另外, 与国际上众多国家相比, 中国资源税税率偏低, 能源使用承担的税负较轻, 难以实现资源的节约和环境的保护。 (3) 现行资源税是以自用量和销售量为课税数量, 而不是开采量或储备量, 间接鼓励了纳税人无序和过渡开采能源, 不利于资源回采率的提高, 加剧了资源浪费和高碳排放行为, 影响资源税在节能减排方面的调控深度和实施效果, 严重不利于节能减排的推进。

4结论与建议

4.1结论

在实证检验相关税收政策对高耗能企业节能减排的政策效应基础上, 通过对增值税、消费税和资源税3个税种的分析, 主要得出以下几点结论:

(1) 节能减排增值税收入占全部税收收入的比重与中国高耗能企业单位产值能耗 (或单位产值排放) 显著负相关, 节能减排增值税税收政策能够有效促进高耗能企业节能减排。考虑到节能减排的增值税税率大致实施13%低税率, 节能减排增值税政策仍有很大的改革完善空间。

(2) 节能减排消费税收入占全部税收收入的比重与中国高耗能企业单位产值能耗 (或单位产值排放) 正相关, 节能减排消费税税收政策未能发挥应有的促进节能减排的作用。

(3) 节能减排资源税收入占全部税收收入的比重与中国高耗能企业单位产值能耗 (或单位产值排放) 正相关, 节能减排消费税税收政策未能发挥应有的促进节能减排的作用。

4.2建议

根据上述实证分析, 研究结果显示我国现行税收政策未能有效地促进高耗能企业节能减排, 甚至在相关税种出现逆向调节的情况, 节能减排税收政策有待于优化, 政府急需综合系统地制定和完善税收政策, 以促进高耗能企业节能减排。

4.2.1提高增值税能源产品税率, 增强节能减排促进功能

现行的增值税对石油液化气、天然气和居民用煤炭制品等能源产品以及化肥、农药等高污染产品实施13%的低税率, 不利于减少企业和个人对该类产品的消费和节能减排意识的树立, 与节能减排税制改革总体趋势不相符, 未来可以考虑将涉及节能减排的增值税税率统一调整为17%的基本税率。

4.2.2扩大消费税征收范围, 提高消费税征收税率, 适时改革其价内税制度

(1) 将尚未纳入消费税的对节能减排不利的行为及产品纳入征税范围。例如, 燃烧造成大量碳排放的煤炭, 破坏臭氧层的氟利昂产品, 大量耗用木材的高档木制家具, 不可回收利用的塑料制品, 对农业发展造成污染的化肥、农药等。 (2) 提高汽油、柴油的定额税率, 以有效抑制燃油和高能耗产品过度消费。 (3) 在适当的时机实行消费税价外税制度, 突显出消费者负担的与节能减排相关的消费税税金, 便于单位和个人识别节能减排的政策意图, 从心理上直接加强消费税对消费方向、消费结构以及高能耗产品的引导、调节和限制作用。

4.2.3扩大资源税征收范围, 提高资源税征收税率, 调整资源税计税依据

在资源税的改革过程中, (1) 扩大征收范围, 将不可再生资源以及急需保护的森林、沼泽、草场、海洋等纳入征税范围, 以解决日益突出的森林、草场资源的过度消耗和严重浪费问题。 (2) 逐步提高税率, 对碳排放资源课以重税, 实行累进税率课征制, 并适当拉大税率之间的差距, 进一步增加能源消费成本, 促使高消耗企业主动节能减排。 (3) 调整计税依据, 以实际开采生产数量或划分给企业的资源可采储量作为计税依据, 这样可以使开采后未出售或未自用而积压的资源也成为应税资源, 强化对自然资源的保护与管理, 促使企业从维护自身利益的角度提高资源回采率, 防止资源的乱采滥用。

参考文献

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高耗能企业论文 篇6

电能是高耗能企业生产过程必不可少的能源[1],作为所在地区的用电大户,高耗能企业用电对地区电网会产生重要影响。为了充分利用位于需求侧的资源[2-7],以提高电力系统的经济性和安全性,电网研究和实施了许多需求响应项目。由于工业生产过程一般情况下不能够被中断,基于价格的需求响应项目常被用于工业用户,其中,最常用的为分时电价,通过给予不同时段用电以不同的电价的方式引导用户自发进行用电管理。文献[8]通过对大工业用户的响应分析指出合理的峰谷电价结构能够达到良好的削峰填谷效果。

对电网调度而言,分时电价作为控制用户侧用电的变量,将决定移峰填谷的效果进而影响系统运营成本[9]。电网在制定分时电价时,需要考虑用户的响应行为。用户对不同价格存在不同程度的响应,即存在需求弹性,在关于面向用户的分时电价的研究中[8-11],多建立不同时段用电价格与用户用电需求之间的关联关系。在没有自备电厂的工业用户中,在电网给定的分时电价下,削减峰时用电需求或将峰时用电向谷时转移能够降低用电成本[12-18]。

为提高能源综合利用效率和降低用电成本,许多高耗能企业都建设有装机容量与自身负荷相当的自备电厂[19-24]。生产过程所需电能由自备电厂和电网同时供给,从而形成了双电源供电模式。自发电调度赋予了高耗能企业灵活响应电价变化的能力,并且能够显著降低企业的用电成本和峰值需求[22-24]。注意,在具备自备发电厂的高耗能企业中,企业各时段的用电成本不再是电网所给的分时电价,而是受买电/卖电电价、自发电成本、用电/发电调度影响,并且与外部电网给出的电价不一致[23]。针对具备自备电厂的企业,文献[23,25]建立了发用电调度模型,通过实验表明,将生产从峰时转移到谷时能够降低企业的用电成本,文中所采用的建模方式基于统一时间离散化表达方式。

本文围绕电网所给出的电价信号将如何影响工业用户发用电决策行为展开讨论。为分析电网电价、自发电成本等因素对企业发用电决策的影响,建立了分时电价下的发用电一体化调度模型,建模中采用了连续时间建模方式,与文献[23,25]中的基于统一时间离散化表达的建模方式相比,能够大量减少0/1变量和相关约束并便于描述负荷转移成本。进而文中讨论了各时段的买/卖电电价、自发电成本之间的关系对负荷转移和自发电调度的影响。指出从降低企业用电成本的角度出发,企业不一定将可转移负荷从峰时向谷时转移,甚至可能会从谷时向峰时转移。电网在制定基于价格的需求响应机制时有必要考虑企业的自发电成本、负荷转移成本等信息,以使得所给出的价格信号能够更好地起到削峰填谷的作用。

1 分时电价下的企业发用电响应问题简介

在电网给定的分时电价下,高耗能企业电能管理的目的在于降低用电成本。负荷转移和自发电调度是常见的响应电价信号的措施。高耗能企业中的总负荷需求取决于消耗电能的生产任务(或负荷)。一些负荷可以在不影响整体生产流程的情况下在一定时间范围内移动。这些负荷可以被看作是启动时间可调节的可转移负荷。在负荷转移方式下,改变电能使用的时间,无需中断或者关停生产负荷,生产可以不受影响,而企业的总用电量也认为保持不变。日常运营中,企业自备电厂发电成本包括燃料费用、人工费用、耗材耗水等费用,并受生产过程中诸多因素影响,故实际中多可折算为线性的发电成本。同时,受燃料混烧等诸多因素影响,其各时段单位发电成本有所不同。

1.1 分时电价下的企业净电费

在高耗能企业日常调度中,电费结算一般包括:外购电费和上网电费。在电网给定的分时电价下,在一个考核时段(如1h)内,外购电费= 分时电价×分时电量。企业自备电厂发电出力在满足自身需要的同时也可能会有富余,电网也会向企业支付上网电费。同理,上网电费=上网电量×上网电价。而在一个考核时段内,外购电费和上网电费不会同时发生,定义时段k内的企业净电费Bk为:

式中:τ为时段长度;λkbuy为考核时段k内的买电价;Qk为考核时段k内的净受入负荷;λksell为考核时段k内的卖电价。

当Qk>0时表明向电网买电,Qk<0时表明向电网卖电,计算如下:

式中:Lk为考核时段k内的总负荷;pk为考核时段k内的发电功率。

企业负荷转移和自发电调度的响应行为受各时段买电电价、上网电价、自发电成本影响,分析如下。

1.2 单时段价格关系及发电策略分析

1)单时段价格关系

注意,在同一时段内,对企业而言,买电价通常不会低于卖电价,故λbuyk>λsellk。而对每一对λbuyk和λsellk取值,企业的自发电成本可能大于λbuyk,可能小于λsellk,也可能介于λbuyk和λsellk之间(发电成本等于λbuyk和λsellk可以看作上述情况的特例)。因而,各时段发电成本λgenk、买电价和卖电价之间的关系存在3种情况:λbuyk>λsellk>λgenk,λbuyk>λgenk>λsellk,λgenk>λbuyk>λsellk。

2)发电策略分析

为便于分析讨论,暂不考虑时段间的机组出力爬升约束。对每个时段而言,发电调度结果只与本时段的电价关系和给定负荷有关。当λgenk>λbuyk>λsellk时,如图1所示,对给定的负荷Lk∈[pmin,pmax],易知,时段k内企业的用电成本,即企业净电费与发电成本的和f(pk),为一个与自发电pk有关的分段线性递增函数。

f(pk)描述如下:

式中:pmax和pmin分别为最大、最小发电出力。

为降低企业用电成本,自备电厂将尽量少发电。

同理,当λkbuy>λkgen>λksell时,自备电厂将尽量跟踪自身负荷。当λkbuy>λksell>λkgen时,自备电厂将尽量多发电。在不考虑机组爬升约束的情况下可以把自备电厂的自发电调度策略总结如下:

1.3 多时段价格关系及负荷转移策略分析

1)多时段价格关系

下面以常见的峰谷电价为例,并以两个时段的调度问题加以分析说明。考虑调度时段k′和k″,k′属于峰时,k″属于谷时。一般来讲,峰时的电价高于企业自发电成本,因而峰时的电价关系存在两种情况:λbuyk′>λgenk′>λsellk′,λbuyk′>λsellk′>λgenk′。谷时电价则可能存在3种情况。因而,两个时段的电价关系可能存在如下6种情况。

2)负荷转移策略分析

与自发电调度不同,负荷转移需要考虑时段间的电价关系。下面以2个时段为例加以分析。考虑调度时段k′和k″,k′属于峰时,k″属于谷时,两个时段的基本负荷分别表示为Lk′base和Lk″base。假定负荷l*可以被安排到时段k′或者k″,l*的平均负荷为D*,工作时间为τ*(0≤τ*≤2τ)。设安排在时段k′的负荷工作时间为τ′(0≤τ′≤τ*),则安排在时段k″的负荷工作时间为τ*-τ′。同时为便于分析讨论,暂不考虑时段间的机组出力爬升约束,且pmax≥Lk′base+D*,pmax≥Lk″base+D*,Lk′base≥pmin,Lk″base≥pmin。pk′和pk″代表时段k′和k″的平均出力。给出定理1以描述两个时段的负荷转移规律。

定理1:对于任意两个调度时段k′和k″,自备电厂发电策略均如式(4)所示,如果生产负荷能够从γk较大的时段向γk较小的时段转移,则会使企业的用电成本降低,反之会升高。其中,

定理1的证明过程见附录A。

注意:当考虑多个时段的问题时,负荷工作时间长度、负荷之间的时序耦合约束、负荷可调时间范围以及相邻时段的价格关系、发电机组物理约束等因素均会对负荷转移产生影响。但总的来说应将负荷优先安排在用电边际成本较低的时段。

电网期望通过电价信号引导高耗能企业在系统峰时少用电多发电而在系统谷时多用电少发电。而对高耗能企业而言,其响应电网所给的价格信号的目的在于节省企业的用电成本。考虑上述两方的不同利益诉求,为了分析在电网给定的分时电价下企业的发用电响应情况,以使电网发布的电价能够兼顾电网和企业的利益,下面给出一个一般化的发用电响应建模方式。

2 发用电响应建模

本节讨论在电网给定电价,并已知企业自发电成本和负荷的情况下,求解企业的最优发用电策略和可转移负荷安排情况。在对基于事件的多时段调度问题进行建模时,常用的时间表达方式一般有两种:统一时间离散化建模方式和连续时间建模方式。采用统一时间离散化建模方式时,调度事件均在各调度时段首末执行。由于电网和企业之间的电费结算是以考核时段为单位(如1h),若每个调度时段的时间设置太长(如等于考核时段),则模型不够精确。为相对精确地描述调度事件,需要设计时间粒度更小的调度时段(如5 min),然而会引入大量的0/1变量和相关约束条件。同时,采用统一时间离散化建模方式,需要建立大量的逻辑约束以描述负荷转移成本函数,难以简洁地描述基于事件的多时段调度问题,因而本文采用连续时间建模方式。

2.1 负荷转移建模

本文讨论中将企业内的负荷划分为两类:可转移负荷和剩余不可控的基本负荷。则在第k个考核时段内的总负荷表达为:

式中:Lkbase为考核时段k内的基本负荷;lm，k为第m个任务在第k个考核时段内的工作负荷。

可移动负荷一旦启动,就不能打断。对可移动负荷m,如图2所示,其启动/停止时间与考核时段k之间的关系有6种情况。

图2中,任务m的工作时间与考核时段k重合部分用阴影表示。情况1:任务m开始和结束于时段k之前。情况2:任务m开始和结束于时段k之内。情况3:任务m开始和结束于时段k之后。情况4:任务m开始于时段k之前,结束于时段k之后。情况5:任务m开始于时段k之前,结束于时段k之内。情况6:任务m开始于时段k之内,结束于时段k之后。任务m在第k个考核时段的工作负荷lm，k可表示如下。

式中:为第m个任务的工作负荷;sm为第m个任务的开始时间;Tm为第m个任务的工作时间。

受制于生产过程,可移动负荷的启动时间之间通常存在时间耦合关系,下面是两条基本约束。

任务m需要在给定可调时间范围内启动:

式中:Tmmin和Tmmax分别为第m个任务开始时间的最大和最小值。

在实际生产流程中,有时会遇到以下的情况:1上游设备的任务完成后需要一定的物料传递或等待时间才能启动其下游设备的任务;2同一设备上的任务需要一个任务结束后才能开启下一个任务以保证设备的独占性。因而在某些可移动负荷之间存在时序耦合关系,可移动负荷m需在可移动负荷m′完成之后启动表示为:

注意,企业中有些负荷进行转移需要支付一定的成本,如物料存储成本、保温成本等,并且通常情况下可以认为转移距离越远,所需支付的代价越高。本文将任务m的转移成本抽象定义如下:

式中:λShift,forwardm和λShift,backm分别为线性负荷转移前后的代价并且均为正数;Sm为第m个任务的原计划开始时间。

注意,有些任务可能启动时间提前没有转移成本,但会受到其他任务的时序约束,本文不再详细描述和建模。

2.2 自发电调度建模

企业自发电调度需满足的两条基本约束如下。

机组出力上下限约束为:

机组爬升约束如下:

2.3 混合整数规划模型

在对模型进行线性化表述后,文中建立一个分时电价下企业最优发用电响应的混合整数规划模型。模型以整个企业的总用电成本最小为目标,其中企业总用电成本包括3个部分:净电费成本、发电成本、负荷转移成本。目标函数为:

决策变量为:pk,,sm,γsm,k,γem,k,om,k,lm,k。约束条件如下。

1)负荷转移模型的线性化相关约束

定义om,k表示任务m在时段k内的持续时间,同时定义两个0/1辅助变量γsm,k,γem,k。γsm,k=1表示任务m在时段k内或者时段k之前的时段启动,否则γsm,k=0。γem,k=1表示任务m在时段k内或者时段k之前的时段停止,否则γem,k=0。

式(7)的线性化表达式如下:

满足如下约束条件:

约束条件式(15)至式(18)建立了辅助变量γsm，k和γem，k与启动时间sm之间的对应关系;约束条件式(15)和式(16)为任务m的启动时间sm与时段k之间关系的约束;约束条件式(17)和式(18)是辅助变量γsm，k和γem，k的取值约束;约束条件式(19)至式(22)共同构成了图2中情况1至情况6对任务m在考核时段k内的取值范围约束。其中,约束条件式(19)对应图2 中的情况1 至情况3,约束条件式(20)和式(21)对应情况4至情况6,约束式(22)表示任务m在各时段内的总持续时间需要等于任务的工作时长,根据约束式(19)至式(22)即可确定各时段内om，k的值。

本文可移动负荷的线性化表达式参考了文献[26]。文献[26]中针对不具备自备电厂的小型钢厂的负荷跟踪问题,采用连续时间建模方式建立了以负荷跟踪误差最小为目标的混合整数规划模型。文献[26]的模型中,每个任务的执行时间不是已知量,在本文的负荷模型中,可移动负荷的任务执行时间是已知量,并相应地修改和精简了线性化表达式。

2)净电费的线性化相关约束

式中:为Bk的线性优化值。

上述两条约束使得优化后的Bk一定等于式(1)中的定义。否则,Bk可以进一步减少。

由于企业一般有最大需量限制,因而,各时段的净受入负荷不能大于最大需量设定值,即

式中:QMD为给定的最大需量上限。

3)负荷转移成本的线性化相关约束

式中:为CShiftm的线性优化值。

上述两条约束使得优化后的CmShift一定等于式(10)中的定义。否则,CmShift可以进一步减少。

其他约束包括式(2)、式(6)、式(8)、式(9)、式(11)和式(12)。

继而采用CPLEX软件包求解上述优化问题。

3 算例分析

本文原始数据来自国内某钢铁企业,钢铁企业一般建设有装机容量与企业自身用电水平相当的自备电厂,并且一般情况下自备电厂的负荷调节能力能够跟踪企业负荷波动。其自备电厂稳定出力上下限分别为150 MW和95 MW,爬升能力为40 MW/h,而企业正常生产情况下的负荷在100~150 MW之间。钢铁企业的主要用电设备包括了电炉、轧钢、制氧制氮、公辅设施等。生产流程中的一些生产任务之间存在时序耦合关系。电网与企业之间每日的电费结算按照峰谷平3 段分时电价,其中,谷时时段全在夜间,峰时时段全在白天。上网电价为全天统一价。企业的自发电成本受机组效率、燃料混烧、人工成本等因素影响,一天之内各时段的平均发电成本有所差异,白天的平均发电成本低于夜间的发电成本。本文关注重点为在电网给定电费体系下,用户将如何进行发电和用电管理以响应价格信号的变化,因而,在算例分析中忽略掉了一些复杂因素,采用简单示例来说明和解释问题。

3.1 算例描述

本文以6个时段的调度问题为例(不妨设每个时段长度为1h),各时段电价和自发电成本如表1所示。

表1中,买电电价划分为峰谷平3段,第3个和第5个时段为电价峰时时段,第2个和第4个时段为电价平时时段,第1个和第6个时段为电价谷时时段。各时段的电价关系包括了1.2 节中提到的3种情况,不同时段之间电价关系符合1.3 小节中提到的情况1。

文中设可转移任务数为5,任务参数如表2 所示。

表2中,任务1和任务5的工作时间小于1个时段,任务2,3,4的工作时间大于1个时段,需要跨时段生产。任务3 和任务4 之间存在时序耦合关系,任务4 需要在任务3 结束后0.2h才能启动。任务5设定为存在负荷转移成本,并且原始计划中任务5安排在第6个时段。算例中设所有时段的基本负荷为100 MW,QMD限制为80 MW。

3.2 发用电响应行为示例

根据2.3节模型,企业做出最优响应后的总负荷和出力调度曲线如图3所示。根据图3和表1所示电价关系可以看出,自备电厂根据式(4)所示的自发电调度策略进行出力调度,在峰时满发电,在平时跟踪总负荷,而在谷时以最低出力发电。

优化后的任务安排如图4所示。第1个负荷和第2个负荷的安排时间范围为第1个时段到第3个时段,并且启动时间不受其他负荷影响。第1个负荷可以在一个时段内完成,被安排在了第3个时段。第2个负荷无法在一个时段内完成,其启动时间为第1.8h,从而在第2个时段最后0.2h和第3个时段内工作。任务3 在第2h启动,任务4 在任务3结束后0.2h也即第3.7h启动。

各任务在各时段的控制量 γsm，k和γem，k取值如表3所示,表中括号中左边为γsm，k取值,右边为γem，k取值。通过表2中给出的可转移负荷信息和表3中给出的各任务的0/1控制量取值,能够根据2.3节所给出的线性化约束推出可转移负荷在各时段的负荷安排。

注意:时段1和时段3的电价设置满足1.3节提到的情况1的条件,并且λ1buy>λ3sell,根据1.3节负荷转移规律,负荷安排在峰时较之安排在谷时能使企业总用电成本更低,这在图3和图4中得到验证。

负荷安排在峰时,可能对系统负荷率产生影响并减少企业在峰时向电网的倒供电,使电网为了满足系统峰时需求可能需要调用额外的发电机组,从而增加电力系统整体运营费用。因而一般情况下电网期望通过电价信号引导高耗能企业在峰时少用电多发电而在谷时多用电少发电。针对全部电力需要外购的企业,由于谷时买电价低,企业将负荷安排在谷时能够降低成本。而本小节的示例及1.3节的分析说明高耗能企业发用电响应行为受电网电价、自发电成本等多种因素影响,在一些情况下为降低企业用电成本,企业存在将负荷从谷时转移到峰时的可能性。

同时注意到,在不考虑负荷转移成本的情况下,第5个负荷应该安排在第5个时段。同时从图4中注意到,由于负荷转移成本的存在,第5个任务并未从第6个时段转移到第5个时段。这说明,由于有些负荷转移并不是无成本的,仅靠生产计划给定后的负荷转移(负荷重调度)不能够获得很好的成本节约。因而,在制定生产计划时就有必要考虑电能管理的因素,以更好地降低企业用电成本。

3.3 上网电价对发用电响应的影响

注意,根据表1中电价数据,当电网提高时段3上网电价使之大于时段1买电电价时(λ1buy<λ3sell),时段1和时段3的电价设置依然满足1.3节中提到的情况1的条件,但将负荷安排在谷时较之安排在峰时成本更低。例如将表1中第3个和第5个时段的上网电价设置为330元/(MW·h),高于谷时的买电电价310 元/(MW ·h)时,可得调度结果如图5 和图6所示。

由于促使用电从峰时向谷时转移,对比图4和图6发现,该组电价关系能促使企业将负荷向电价谷时转移,从而在谷时多使用电网电,在峰时向电网供应更多的电力。下面以时段1和时段3为例进行对比,如表4所示。

当电网将峰时的企业上网电价从300元/(MW·h)提升到330 元/(MW·h)时,企业在两个时段上的总用电成本从73 050 元降至69 070元,电网净供电收益从-750 元减少到-4 830元。各时段的电网净供电收益根据式(1)计算,这里,电网净供电收益可以认为是企业向电网交纳的净电费。通过表4中的调度结果对比,可以看出企业的用电成本得以降低,而与此同时,电网的支出相对有所增加。然而注意峰时(时段3)企业向电网供电从8MW增加到40MW,这意味着为促使企业增加峰时向电网供电,电网所需支付的单位购电成本约为127.5元/(MW·h)。该购电成本要低于火电机组发电成本(如300 MW的火电机组发电成本约为320元/(MW·h))。上述示例说明,相比调用额外发电机组增加峰时系统供电,电网可以通过价格手段促使高耗能企业转移生产,从而以较小的代价换取增加系统峰时供电。

3.4 各时段价格关系的进一步讨论

3.2节和3.3节展示了在情况1下,λ1buy和λ3sell之间的大小关系对企业发用电响应决策的影响。依然以时段1(谷时)和时段3(峰时)为例进行讨论。在给定各时段自发电成本下,通过改变各时段的买电价和上网电价,能够遍历1.3节中提到的另外4种情况(情况2、情况3、情况4和情况5),不同的时段间电价关系能够促使企业做出不同的发用电响应决策。而不同的价格关系具备不同的实际意义。

情况2下,自备电厂全时段满发电,负荷将向售电价格较低的时段转移。以钢铁联合企业为例,随着余热余能回收技术和煤气回收利用技术的逐步完善和提高,钢铁企业仅通过余热余压发电、富余煤气发电就有可能实现在满足企业自身用电需求的同时向外供电[27]。合适的上网电价能促使企业更积极地开展多种方式加强企业内部余热余能回收和富余煤气发电,有利于企业综合能源节约,也能缓解供电紧张。

在情况4下,企业自发电成本均介于买电价和卖电价之间,这种电价设置将促使企业自备电厂在全时段跟踪自身负荷变化[28],以降低企业内一些大型用电设备(如电炉)的用电波动对电网的影响。

情况3下,企业在峰时多发电而在谷时自跟踪负荷,而当峰时上网电价设置的高于谷时的自发电成本时,能促使企业把原本安排在峰时的负荷向谷时转移,进一步增加峰时系统供电。类似地,情况5下,企业在峰时自跟踪负荷,在谷时少发电多买电;而在情况6下,企业将在峰时自跟踪负荷,在谷时多发电。

电网可根据实际情况设定各时段之间的价格关系,以使制定的价格信号对电网和企业都有利。

4 结语

本文针对具备自备电厂的高耗能企业,研究了企业在电网给定价格信号下的自发电调度和负荷转移行为。通常情况下,对没有自备电厂的用户,把负荷从电价峰时向谷时转移的确能够降低企业的用电成本。而本文研究指出,对具备自备电厂的高耗能企业,企业的负荷转移决策和自发电调度决策受诸多因素影响,从降低用电成本的角度出发,企业不一定将可转移负荷从峰值向谷时转移,甚至可能会出现从谷时向峰时转移的情况。因而,电网在研究和制定针对高耗能企业的基于价格的需求响应机制时,有必要获知企业的自发电成本、负荷转移成本等信息,并充分了解企业的响应行为,以使得所发布的电价信号能够对企业和电网都有利。

注意,企业内的自备电厂根据机组类型、调度权限等因素存在不同的调度模式,例如有些情况下,电网会干预企业自备电厂火电机组的出力调度计划(如企业需提前一天向电网上报自备电厂机组出力计划,电网根据系统需求对机组出力计划进行修改),而对一些热电联产或消耗生产过程副产燃料的机组,由于企业的电力系统与其他能源系统存在耦合关系,企业自发电调度能够提高企业的综合能源利用效率。不同自备电厂调度模式下的企业发用电响应行为是值得进一步研究的问题。

附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

摘要：高耗能企业通常是所在地区的用电大户,具备一定量可调度负荷,许多高耗能企业还建设有自备电厂。针对分时电价下高耗能企业发用电响应问题,讨论了各时段之间的价格关系对高耗能企业发用电响应行为的影响,进而建立了高耗能企业自发电调度和负荷转移一体化调度模型。针对案例企业情况,讨论了不同价格信号下企业的发用电决策,并讨论了能够促使企业将用电向谷时转移并在峰时多发电的电价信号。研究表明,电网在制定基于价格的需求响应机制时如果充分考虑企业的自发电成本、负荷转移成本等信息,电网可以通过价格手段引导高耗能企业的发用电决策,从而实现电网和企业的双赢。

高耗能企业论文 篇7

8行业每度电涨0.05元

通知中明确, 继续对电解铝、铁合金、电石、烧碱、水泥、钢铁、黄磷、锌冶炼8个行业实行差别电价政策, 并自2010年6月1日起, 将限制类企业执行的电价加价标准由现行每千瓦时0.05元提高到0.10元, 淘汰类企业执行的电价加价标准由现行每千瓦时0.20元提高到0.30元。在此基础上, 各地可根据需要, 进一步提高对淘汰类和限制类企业的加价标准。

对能源消耗超过规定限额标准的, 实行惩罚性电价。

铝业水泥成本大幅上升

据悉, 此次在优惠电价上再出严厉限制, 对于高耗能企业冲击力极大, 其中尤以电解铝、水泥行业受影响程度最大。

据了解, 除了少部分工艺先进的电解铝生产线外, 目前电解铝生产成本中电力成本占总成本的比例约在30%~40%, 电价每提高1分钱, 每吨电解铝的生产成本将提高145元左右, 约提高电解铝生产成本的1%。

高耗能企业论文 篇8

在高耗能行业中, 大量的余热排放, 使能源的利用率大大降低, 同时对环境也造成了严重的污染。充分利用余热发电, 可回收利用生产线上的中、低温废气余热, 不仅为企业带来了可观的经济效益, 同时还表现出显著的社会和环境效益。

2 工程概况

互助金园水泥有限公司低温余热电站利用生产时窑头、窑尾排放的废气, 进行低温余热发电, 目前, 该公司4500t/d水泥熟料新型干法生产线正在建设, 利用生产时窑头、窑尾排放的废气, 进行低温余热发电, 设计装机容量为1×9MW, 平均余热发电功率7.2MW, 多年平均发电量为0.5184亿kwh, 年利用小时数为7200小时。

3 一次部分

青海省互助县的互助金园水泥有限公司, 其供电线路是110kV线路, 纯低温余热电站以1回10kV电缆线路接入110kV金园水泥变10kV母线。其主接线如图所示。

本次设计的主要内容:低温余热电站以1回10kV线路接入110kV金园水泥变3#主变供电的10kVⅢ段母线, 新建10kV电缆线路0.3km, 截面选择2×185mm2。

在现有10kVⅢ段高压室预留空屏位处, 增加1面同一型号KYN28-12的10kV开关柜, 新增开关柜至电站侧10kV高压室采用电缆引接, 敷设于现有电缆沟内。采用YJV22-10kV-3×185mm2型10kV高压电缆引接。

4 系统保护及安全自动装置配置原则

4.1 110kV金园水泥变

在10kV低温余热电站进线配置一套与对端一致的微机光纤纵差保护, 保护通道采用专用光纤芯。电站与系统同期及解列点设置在电站侧, 本期金园水泥变侧10kV线路无需接入低周低压解列装置。在110kV金园水泥变3#主变低压侧配置一套逆功率保护装置, 安装在金园水泥110kV站主控室原有逆功率保护监控装柜中。

4.2 互助金园水泥有限公司余热发电站

该电站金园水泥出线配置一套微机光纤纵差保护装置;保护通道采用专用光纤芯。低温余热电站接入系统对系统稳定无影响, 单根据同期并列点及解列点的设置, 需在电站本体配置一套安全自动解列装置 (含低频低压、高频高压解列功能) 布置在余热电站侧。此装置包含在发电机系统设计部分。

4.3 10kV电流差动保护装置功能要求

要求装置具有电流差动全线速动主保护, 三段式相间距离、三段式方向过流二段式接地距离等全套功能, 具有三相一次重合闸 (检同期或无压) , 打印输出等功能。

4.4 系统调度自动化

由于余热电站装机容量很小, 不参与网上平衡, 因此, 本工程本着简化配置原则, 调度端按不采集余热电站的远动及计费信息考虑, 因此余热电站不建设独立的远动系统、电力电量采集系统。

本次工程需要在金园水泥侧10kV余热电站进线新增0.5S表计1块, 就地安装于线路开关柜内, 新增电度表信息接入变电站已有的EDAD2001-H型电力电量采集终端。同时将10kV余热电站间隔远动信息接入原有的综自系统。

5 系统通信

目前, 金园水泥110kV变SDH设备为中兴ZXMP S320型光传输设备, 接入网设备为中兴BX06B型智能PCM设备, 综合配线架为36芯/32*2M/100回, 通信电源为-48v/120A/300Ah。

5.1 相关专业对通道的要求

5.1.1

本次余热电站～金园水泥变10kV线路需1路光纤保护通道。

5.1.2

余热电站自动化设备至海东地调需一路通信通道, 余热电站至省调需一路通信通道。

5.2 系统通信方案

5.2.1 通信现状如下:

a) 光纤通道:在一期余热上网工程过程中, 随余热电站至金园水泥变间的10kV电缆线路敷设一根8芯ADSS光缆约0.65km (含导引缆) , 形成余热电站至金园水泥变间的光纤通道。

b) 光纤通信设备:余热电站至金园水泥变电站之间已经有一对PDH综合业务光端机, 构成余热电站~金园水泥变电站之间的光纤通道。

c) 光传输设备系统配置:PDH综合业务光端机, 能够传送语音、数据、图像、作为未来三网合一的可靠平台, 现主要用来传送调度电话。

d) 综合配线架:在余热电站已有一套综合配线设备, 配置容量为光配24芯, 输配16*2M, , 音配50回。

e) 通信电源:在余热电站已经配置一套通信专用不停电电源系统, 容量按-48V/40A/65AH考虑。

5.2.2 通信对通道的安排

a) 本期余热电站~金园水泥变10kV线路需1路光纤保护通道。本期利用原有光纤通道, 仅增加从本期余热电站上网线路保护装置至原有余热电站通信设备光缆120米。

b) 本期余热电站自动化信息通过余热电站原有通信设备传至110kV金园水泥变通设备, 传至海东地调。

6 解析

上述典型设计中, 总降变~纯低温余热电站10kV线路单回长度约500米, 属超短线路。设计在总降变侧10kV纯低温余热电站进线配置二套微机型光纤纵差保护, 保护通道采用专用光纤芯。

由于电力系统系统不允许用户余热电站向大网反送电, 所以设计在主变低压侧配置一套逆功率解列装置一套。其作用是当用户余热电站向大网反送电时, 就是装置检测到10kV母线电流方向从母线流向主变低压侧时, 装置动作跳开余热电站10kV进线断路器。

同理在余热的发电机组上配置一套逆功率解列装置。在纯低温余热电站配置一套电站本体必需的自动解列装置 (应具备低周/低压、高周/高压解列功能) 同时, 低温余热电站作为调度电话、自动化信息、电力电量采集信息及线路保护装置的传输通道。需要配置从余热电站到金鼎水泥变总降站的光缆和通信装置。

7 结束语

高耗能企业低压余热发电接入系统工程的成熟技术, 提高了企业的经济效益、能源利用率及环保要求, 符合国家的能源政策。互助金园水泥有限公司余热电站的设计建成, 目前系统运行良好, 得到了企业的很高评价

摘要：本文以金园水泥余热发电接入系统为例, 从间隔选择、设备选择、继电保护及安全自动装置配置、系统调度自动化等几个方面介绍了余热发电接入系统的方案, 实现了高耗能企业利用余热发电的经济效益、社会效益和环保效益。

关键词：余热,主接线,继电保护,设备选择,调度自动化

参考文献

[1]国家电网生技[2005]400号《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》

[2]DL459-2000《电力工程直流系统设计技术规程》

[3]GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》

[4]DL/T5149-2001《220kV-500kV变电所计算机监控系统设计技术规程》

高耗能企业论文 篇9

在我国大力开展绿色经济、循环经济、低碳经济的形势下,各地区、各行业均面临着不断提高的节能减排目标要求,其中,高耗能企业是关系到地区和重点行业能否实现这一目标的关键所在。目前,实现节能减排的路径主要依靠技术进步、科技创新、产业结构和能源结构调整等[1]。在高耗能企业中技术创新为节能减排目标的实现提供了技术保障,但是节能减排的目标设定和政策要求是否对技术创新产生一定的激励作用,并且二者之间是否存在协调度或协同效应问题?本文旨在对这个问题开展深入研究和实证分析。

目前,已有一些学者开展了技术进步与节能减排之间关系的研究。在企业方面,刘梦华(2010)以橡塑工业为例,研究表明技术创新是节能减排发展的关键所在[2]。宋小波等(2010)调查分析郑州龙祥铝业的节能减排相关工作,该企业以先进技术来推进节能降耗、污染减排等工作[3]。何兰艳(2014)就煤矿企业的节能减排展开探讨,提出先进的科学技术应运用到煤矿企业生产的各个环节,以减少能耗和环境污染,提高资源利用率[4]。余子鹏等(2015)对我国企业的技术创新选择影响因素进行了实证分析,认为技术创新有利于企业的可持续发展[5]。在区域层面,陈莉(2010)以合肥市的科技创新环境为例来研究其对节能减排的影响,研究表明节能减排的成功推进离不开科技创新的促进作用[6]。王丽民等(2011)研究表明,在河北省工业化尚未完成、产业结构重化特征明显的情况下,技术创新在节能减排中发挥着基础性的作用[7]。在协调发展及评价研究方面,Antonio Algaba等(2012)提出了一种新的三维节能减排系统,以此客观地研究企业节能减排进程的具体发展[8]。Kanako Tanak(2012)以欧盟和日本的节能减排方法进行比较来评估在钢铁行业CO2减排和节能效益,结果表明在钢铁行业的生产中利用余热发电,副产气体发电,能源管理等工作是相辅相成的[9]。Zheng Jiliang等(2013)探讨了我国能源密集型产业节能减排的进展,并研究了节能减排的政策要求对能耗的目标和三废减排强度的影响[10]。赵湘莲等(2013)构建企业R&D能力与绩效耦合协调度模型,以我国31个省市区大中型工业企业为例,展开实证分析[11]。

综上可以看到,目前对技术进步与节能减排关系的研究主要体现在:第一,二者都是重要的工作和研究课题;第二,技术创新对实现节能减排起到关键作用;第三,对企业研发与绩效之间的耦合协调度、技术创新与知识管理能力的耦合评价开展了研究,但对高耗能企业科技创新与节能减排协调发展的实证研究还比较少见。为此,在现有研究成果的基础上,本文设计、构建适合于高耗能企业类型的科技创新与节能减排协调度评价模型以及评价指标体系,并且选择一企业为案例来测度和实证分析其科技创新与节能减排的相互作用以及协调度变化。

1 高耗能企业科技创新与节能减排系统的联动运行机制分析

如上所述,在我国当前传统的高耗能企业产品结构、能源结构难以改变的情况下,其节能减排的路径主要依靠技术进步、科技创新来推进。但也应看到,随着高耗能企业节能减排目标的不断提高,客观要求企业持续推进科技创新和技术进步。例如,来自广东珠三角地区348家制造业企业的实证分析表明,节能减排对企业技术创新确实有显著的拉动作用[12]。陈诗一(2010)基于方向性距离函数的动态行为分析模型,对我国工业节能减排的损失和收益进行模拟分析,结果表明节能减排效应对技术协同创新的促进与抑制将产生深远的影响[13]。

因此,本论文提出的假设是,高耗能企业的科技创新与节能减排系统是联动运行的,并且形成了联动运行机制,从长远来看,将产生相互促进的作用,其技术原理见图1。

为对二者以及之间的协调状况作出定量评价,下面分别构建适合高耗能企业特点的科技创新与节能减排系统评价指标体系以及协调发展评价模型,并以案例来对企业的科技创新与节能减排系统联动运行机制进行实证研究。

2 高耗能企业科技创新与节能减排系统评价指标体系构建

2.1 系统评价指标体系构建

依据实用性、科学性以及可获得性的原则来构建高耗能企业科技创新与节能减排的协调评价指标体系(见图2)。此评价指标体系分为科技创新系统和节能减排系统两个部分。协调度是组成系统之间在发展过程中彼此和谐一致的程度,是系统之间协同作用的度量[13]。

科技创新系统评价指标体系的构建。科技创新的指标选取要充分考虑到能代表科学技术创新的衡量指标。在高耗能企业中,从事技术工作的中高级职称、高技能人员比例指标可以反映企业科技研发能力;R&D的投入率和研发投入金额可以反映出企业的科技投入力度和科技发展水平;专利申请授权数和技术贸易合同额表明着企业在科技方面的产出水平;新产品销售率能够表明企业使用高技术来生产的新型产品,间接地反映出企业的高技术水平和创新潜力。

节能减排系统评价指标体系的构建。高耗能企业具有高能耗、高物耗、高排放等显著特点,因此,在节能减排系统指标体系中,综合能耗表示企业生产过程中对能源的消耗情况,直接地反映出对能源的节约状况;生产耗新水指标反映企业生产对水资源的节约效果和水耗水平;SO2、COD和烟尘的排放指标主要可以衡量该企业减排工作的成效;综合利用率指标间接地反映出企业对资源能源的节约使用和减少排放综合效果。

2.2 权重确定

这里采用熵值法来确定各项指标的相对权重,首先通过分析比较国内先进企业各指标值与现有清洁生产指标标准值,取最先进值为基准值,再根据高耗能企业科技创新与节能减排协调度评价指标体系和企业的实际数据,依据基准值来对各个评价指标的数据进行评价,因而得到科技创新系统中评价指标值的样本集合为{Xij|i=1,2,…,n;j=1,2,…,p},节能减排系统中评价指标值的样本集合为{Yij|i=1,2,…,n;j=1,2,…,m},其中Xij、Yij分别为两个系统在第i年份下的第j个指标值,n、p、m分别为指标取值年份数和两个系统的指标数量。根据基准值对评价指标值的样本集合进行评价,对于越大越优的指标,评价公式:xij=Xij/λ。对于越小越优的指标,评价公式:xij=λ/Xij。其中xij为评价指标的评价值,λ为评价指标的基准值。对节能减排系统中评价指标的样本集合做同样的归一化处理,得到yij。

用条件熵计算指标相对权重。对科技创新系统进行评价指标的比重变换,计算第j个指标下第i年指标的比重qij,即。再计算第j个指标的重要程度熵值ej,即,其中k=1/lnn。为了更方便对高耗能企业科技创新系统和节能减排系统协调度的评价,采用(1-ej)来确定第j个评价指标的相对重要度,最后进行归一化处理得出重要性权重。根据以上公式,也可得到节能减排系统中各评价指标的权重bj。

3 高耗能企业科技创新与节能减排系统协调度评价模型构建

按照上述科技创新系统与节能减排系统的评价指标体系及其权重设置,得到两个系统的综合评价值分别为。借鉴物理学中的系统动力学协调度模型,得到两个系统的协调度(系数)模型为

其中,i=1,2,…,n表示年度,Ci表示第i年高耗能企业科技创新系统与节能减排系统的协调度。该模型表示,当两个系统的综合评价值T(xi)、R(yi)越一致,则两个系统的协调度越好[14]。

协调度Ci只是表示两个系统相互作用程度的强弱,而无法反映两个系统协调发展水平的高低。因此,还需引入耦合协调度模型,以反映两个系统交互耦合的协调程度。

这里,D表示企业科技创新系统与节能减排系统的协调发展度(即反映两个系统的耦合与协同作用,当系统综合评价值较高,且具有协同效应时,D值最大),C为协调系数,Q为两个系统的综合评价指数,α、β为两个系统的权重系数。考虑到两个系统对高耗能企业的可持续发展都具有重要的作用,在此分别赋予权重系数α、β为0.5。

参考国内外资料以及高耗能企业清洁生产评价体系等级划分,设定两个系统协调发展度的5级水平(见表1)。

4 宝钢案例实证分析

宝钢集团有限公司(以下简称宝钢)是以钢铁业为主,是钢铁行业先进制造技术的领先者,是我国建设循环经济和实施绿色钢铁产业链协同创新战略的先进企业,也是高耗能企业的最典型代表[15]。

4.1 宝钢科技创新与节能减排指标体系及其基准值设置

按照图2所示的科技创新与节能减排指标体系,以钢铁企业清洁生产指标标准值或国内先进企业的相关指标值作为基准值,得到宝钢科技创新与节能减排协调发展评价指标体系及其基准值设置(见表2)。

4.2 宝钢科技创新与节能减排指标体系的历年指标值及其评价值

根据宝钢2005—2014年的可持续发展报告和年报资料,得到宝钢近10年科技创新系统和节能减排系统历年各指标的实际数据(见表3),对数据进行处理得到2005—2014年宝钢科技创新与节能减排评价体系各指标的历年评价值(见表4)。

4.3 结果分析

按照论文所给出的系统间协调度评价模型及指标体系,计算出宝钢近10年科技创新与节能减排的协调发展度变化(见表5)。根据表5,科技创新系统、节能减排系统、两个系统之间的协调度、协调发展度演变曲线见图2。由图2可见,近10年宝钢的科技创新系统与节能减排系统的协调发展度不断提高,可以分为几个阶段来分析。

2005—2007年,宝钢的科技创新与节能减排的发展处于不协调状况,并且T(x)<R(y),即科技创新系统滞后于节能减排系统的发展。2008—2010年,宝钢越来越重视科技创新的重要性,加大了科技研发的力度,积极开发节能减排技术,宝钢科技创新与节能减排从基本不协调发展到协调状态,不过仍属于科技创新滞后型。2010—2012年,宝钢进一步开展以科技创新推进企业节能减排的工作,这时宝钢科技创新与节能减排达到优质协调的状态,科技创新水平反而走到了节能减排工作的前列。2012年至今,宝钢高度重视节能减排、科技创新工作的齐头并进,这使科技创新与节能减排达到交替领先、优质协调的相互促进状态。总而言之,近10年宝钢的科技创新系统和节能减排系统的协调发展度不断提高,呈现出由不协调到协调、后期互相促进的局面。

5 结论

本文的研究表明,企业科技创新与节能减排是双向的相互促进,节能减排目标的设置也起到了促进加强科技创新的作用。因此,二者之间存在着协调发展的相互促进关系。

对高耗能企业来说,要实现其可持续发展,节能减排与科技创新可以说是其两个轮子,当这两个轮子齐头并进时,效果最好,协同效应最高。宝钢作为我国高耗能产业中先进企业的代表,经历了由不协调到协调的进程,并且近期二者之间的进程达到了交替领先、相互促进的局面。这说明,只要我国坚持节能减排目标的驱动作用,大力鼓励科技创新工作,高耗能企业的可持续发展前景是可预期的。

摘要：在新形势下,高耗能企业要不断提高科技创新水平,实现科技创新与节能减排的协调发展。为对二者之间的相关关系和协调度作出客观评价,建立高耗能企业科技创新与节能减排系统协调发展评价模型和评价指标体系。基于宝钢2005—2014年可持续发展报告,实证分析宝钢科技创新与节能减排协调度发展变化状况。结果表明,宝钢的科技创新系统和节能减排系统的协调发展度不断提高,呈现出由不协调到协调、后期互相促进的局面。