我国钢制品消费结构对其平均使用寿命的影响效应分析

许庆江，高成康，那洪明，田 凡，邢玉红

(1．东北大学 冶金学院，沈阳 110819；2．东北大学 国家环境保护生态工业重点实验室，沈阳 110819)

“十二五”期间，随着我国经济结构转型升级的持续深入，钢铁行业供给侧发生较大调整，钢制品消费结构亦随之发生较大变化[1-4].2013～2015年，铁路、公路行业钢材消费比重提高了0.80%，增长率达11.27%；而除交通、能源和房屋建设外，其他土木工程降低了1.10%，降低率高达16.18%[5].消费结构的改变导致金属制品的平均使用寿命产生较大变化[6].国内外众多学者对金属制品使用寿命的影响因素做了深入研究：张江徽[6]等采用加权平均法分析了我国1990至2004年锌制品的消费结构和平均使用寿命，结果表明随着锌制品消费结构的变化，其平均使用寿命逐年增加；岳强[7]等采用因素分解法将单位GDP铝产量分解为年度铝产量与铝制品社会库存量的比率和单位GDP铝制品社会存储量，并分析了1974～2014年期间的历史走势，结果表明铝社会库存的使用效率持续下降是中国单位GDP铝产量较高的重要因素；吴启常[8]等分析了高炉炉缸损坏的机制,认为现代高炉造成炉缸烧穿的关键因素是液态渣铁流动的机械冲刷，延长炉缸寿命的关键在于耐火材料质量的突破；陆钟武[9]提出了钢铁产品生命周期基准铁流图，认为有时间概念的钢铁产品生命周期铁流图是研究相关资源与环境问题的基础.综上所述，针对消费结构对金属制品使用寿命影响效应的研究较少，且主要集中在铝制品行业；多数研究针对某一特定钢制品使用寿命的影响因素展开，并提出延长其使用寿命的措施，偏向于微观研究，难以从宏观层面把握钢制品的使用寿命情况.我国钢制品种类多样[10]，其使用寿命长短不一[11-13]，不同的消费结构对钢制品平均使用寿命产生较大影响.因此，本文以钢制品消费结构为研究对象，分析2013～2015年期间我国钢制品各年的平均使用寿命，并应用对数平均迪氏分解法(LMDI)定量分析钢制品消费结构对平均使用寿命的影响效应及机理，为延长我国钢制品的使用寿命、降低产能提供参考.

1 理论方法

1.1 定义

我国钢制品平均使用寿命(A)是指投入到社会的各类钢产品的加权平均寿命，以质量比例为权重，采用加权平均法与钢制品的使用寿命相乘加合得到，如式(1)所示[14].

A=wiai

(1)

1.2 研究边界

我国钢铁工业下游行业种类繁多，本文按行业性质分为建筑业和工业行业两类，每类下根据实际情况分为若干子行业，如图1所示.

图1 我国主要用钢行业划分Fig.1 China's major steel consumption industry division

1.3 研究方法

对数平均迪氏分解法(Logarithmic Mean Divisia Index method，LMDI),是对影响因素进行定量分析的一种方法，因其分解过程不存在残差项而得到广泛应用[15].本文以钢材平均使用寿命为研究对象，基于LMDI模型进行分解，如式(2)所示[16].

(2)

式中：A表示我国钢材平均使用寿命；下角标i代表钢材消费行业；Pi表示i行业的年钢材消费量；P表示我国的年钢材消费量；pi和ai分别表示i行业的钢材消费比重和钢材使用寿命.

我国钢材平均使用寿命的变化量如式(3)所示：

ΔA=At+1-At=ΔAp+ΔAa

(3)

式中：ΔAp和ΔAa分别代表由钢材消费结构和使用寿命引起的我国钢制品平均寿命变化量，其表达式如下：

(4)

(5)

式中，L(Ai,t+1,Ai,t)为对数平均加权系数：

由于难以获得行业用钢的真实使用寿命及其随时间的变化规律，因此，本文假定行业用钢的使用寿命不随时间改变，通过LMDI分析法得到的钢材使用寿命对我国钢制品平均使用寿命的影响效应为0.钢制品消费结构对平均使用寿命的影响效应可简化为：

(6)

2 我国钢制品平均使用寿命

2.1 我国下游用钢行业钢材消费结构分析

2013～2015年期间我国每年分行业钢材消费量如图2所示.

图2 2013～2015年我国分行业钢材消费量Fig.2 Amount of steel consumption in industries between 2013 to 2015 in China

其他工业行业及能源建设、交通和轻工家电行业的其他行业钢材消费比重不大，且行业复杂，为便于分析研究，忽略其影响，并对我国钢材消费结构进行重新核算，如表1所示.

表1 我国主要用钢行业分年份钢材消费比重(%)Table 1 Proportion by year of steel consumption in the major steel consumption industries of China %

从图2和表1可以看出，房屋建设、机械行业钢材消费量居于前两位，分别占钢材消费总量的40%和20%左右，房屋占比大的原因与我国不断推进城市化进程、城乡一体化等因素有关，而机械行业自2012年进入中速增长期，主要经济指标增速下降，但仍保持一定增长.电力、石油石化、家电等行业钢材消费量垫底，这主要与产品质量、体积等自身特性和市场需求等因素有关.整体来看，2013～2015年钢材消费量呈现先上升后下降的态势，打破了过去钢材年消费量持续上升的走势；这与我国“十二五”期间产业结构转型升级、淘汰落后产能密切相关.同时，2013～2015年我国各行业钢材消费结构产生较大变化.2013～2014年期间，铁路钢材消费比重变化率最大，为35.83%，究其原因是铁路建设投资逐年加大，路网规模迅速扩大，2014年固定资产投资达8000亿元，较2013年增长20.52%[5]；其次是船舶行业，为-17.35%，主要与以石油为代表的大宗商品价格不断下跌，船舶行业整体形势低迷有关[17]；其他行业最小，仅为0.05%.2014～2015年公路的钢材消费比重变化率最大，为27.85%，这主要归因于中西部基础设施投资开发力度加大[18-20]，2015年公路建设投资比上年增加6.80%；其次是电力行业，为21.67%，2015年全国全口径发电装机容量15.1亿kW，同比增长10.50%，风电、核电和火电装机容量均大幅增加；汽车行业变化最小，仅为0.20%，主要受国内外经济发展大环境影响，汽车工业的产销增速出现减缓趋势[21].2013～2015年电力行业钢材消费比重变化率最大，为33.32%，其次为铁路和公路行业，分别为27.52%和23.01%，机械和其他行业垫底，仅为1.30%左右，这主要与机械行业投资意愿减弱，整体形势低迷有关[5].

2.2 我国钢制品平均使用寿命

根据表1和各行业钢制品使用寿命[22]，可得2013～2015年钢制品的各年平均使用寿命，如图3所示.

图3 2013～2015年钢制品年均使用寿命Fig.3 Annual average life of steel product during 2013～2015

由图3可知，2013～2015年，我国钢制品平均使用寿命分别为22.27、22.24和22.11年，累积降低了0.16年，下降率达0.68%，尤其以2014～2015年较为明显，贡献率达85.63%；表明我国的消费结构走势对钢制品平均寿命不利.这与以房屋建设为代表的长寿命钢制品消费结构下降有关；但盲目增加长寿命钢制品的消费比重不利于经济的长远发展；因此，应从提高钢制品平均使用寿命、促进经济转型升级两方面来综合考虑优化我国钢制品消费结构.

3 我国钢制品消费结构的LMDI分析

基于LMDI分析法探究钢制品消费结构对其平均使用寿命的影响效应；分析结果中，正值表示消费结构变化对钢制品平均使用寿命的变化趋势为积极影响，负值表示消极影响；数值大小代表影响效应的大小，数值越大则其影响越大，反之，影响则越小.分别以2013年为基期0、2014年为现期T1和2014年为基期0’、2015年为现期T2，分析钢材消费结构和寿命对我国钢制品使平均用寿命的影响效应，分析结果如图4所示.

由分析结果可知，0～T1阶段，钢材消费结构变化对钢制品平均使用寿命的影响为-0.0217年.其中，铁路的影响效应最大，为0.3062，这与铁路消费结构变化最大有关；其次为房屋建设、除交通和能源外土木工程，分别为-0.1759和-0.1667；其他行业影响最小，仅为0.0002.而钢材消费比重最大的房屋建筑行业，对钢制品平均寿命的影响效应仅为铁路的1/2，这是因为0～T1阶段房屋建设的消费比重变化量约为同期铁路的1/2，而铁路与房屋建设行业的使用寿命相近；在LMDI算法中仅考虑消费比重变化和钢制品寿命对结果的影响，因此会产生钢材消费比重大的行业对钢制品平均寿命影响小的现象.我国钢制品平均使用寿命降低，说明钢材消费比重减少的行业对平均寿命的作用力大于钢材消费比重增加的行业；因此，为提高钢制品的平均使用寿命，调整产品结构的同时应延长各种钢制品的使用年限.

相比于0～T1，0’～T2阶段钢材消费结构变化对平均使用寿命的影响为-0.1297年，约为前者的6倍，说明我国钢制品消费结构的变化对于使用寿命的影响趋于不利.其中，公路的影响效应最大，为0.1972年，其次为房屋建设和除交通和能源外土木工程，分别为-0.1613年和-0.0797年，汽车行业最小，为-0.0015年.原因是2015年是“十二五”的收工之年，随着“一带一路”政策的逐步落实，产业结构调整发生重大变化，国内工业下行压力明显增大，淘汰了诸多落后产能[4].

图4 钢制品消费结构对其平均使用寿命的影响Fig.4 Effect of the consumption structure of steel products on its average service life

总体来看，2013～2015年消费结构对钢制品平均使用寿命的影响效应为-0.1514年，其中房屋建设和其他土木工程影响效应居于前两位，分别为222.71%和162.72%，家电最小，仅为-3.24%，这归因于家电行业钢材消费比重变化不大，且使用寿命最小.

本文研究的13个行业在2013～2015年各年的钢材消费量分别为6.564亿t、6.822亿t和6.496亿t，以2013年为基准，分析得到2014年、2015年因消费结构变化导致的钢制品损耗分别为1480(万t·年)和9835(万t·年)，按2013年22.27年的钢制品平均使用寿命核算损耗量合计为508万t，约占当年主要钢材消费量的0.74%.

4 结论与建议

(1)2013～2015年期间，随着“一带一路”政策的实施，我国钢制品消费结构发生较大变化，公路、铁路和电力等基础设施行业钢材消费比重稳中有增，而房屋建筑、机械和船舶等传统行业用钢相对稳定，国家政策的带动作用已初步显现.

(2)我国钢制品消费结构变化导致钢制品平均寿命下降0.68%，这与建筑业等长寿命钢制品的消费比重下降相关，因此，调整经济结构过程中在发展高端钢制品的同时应兼顾长寿命钢制品的消费比重.

(3)由LMDI分析结果可知，钢制品消费结构是影响我国钢制品平均寿命的主要因素之一.2014～2015年消费结构变化对钢制品平均使用寿命的影响效应约为2013～2014年的6倍，我国的消费结构变化对钢制品寿命影响趋于不利.

(4)在消费结构变化量相同的条件下，长寿命钢制品对钢制品平均使用寿命的影响效应大于短寿命的钢制品，因此，在经济结构调整中应注意长寿命钢制品消费比重降低带来的负面影响.

(5)2013～2015年因消费结构变化间接导致508万t的钢材损失，约占2013年钢材消费量的0.74%，造成大量的资源浪费；因此，在提高钢制品品质的同时，优化我国的钢材消费结构，对节约钢材具有重要作用.

参考文献：

[1] 张晓刚.“新常态”下钢铁业结构调整的着力点[J].中国废钢铁, 2014(4):25-29.

(Zhang Xiaogang.Focus of structural adjustment of the steel industry under the “new normal”[J].Iron & Steel Scrap of China, 2014(4):25-29.)

[2] 蔡九菊，叶竹，孙文强.1995～2010年中国钢铁工业能源消耗影响因素分析[J].东北大学学报(自然科学版)，2013，34(10):1438-1441.

(Cai Jiuju，Ye Zhu，Sun Wenqiang.Analysis of influence factors on energy consumption in Chinese steel industry from 1995 to 2010[J].Journal of Northeastern University(Natural Science)，2013，34(10):1438-1441.)

[3] 张积林.中国钢铁产品市场结构适应性研究[J].冶金经济与管理，2009(4):18-21.

(Zhang Jilin.Research on market structure adaptability of China's steel products[J].Metallurgical Economy and Management，2009(4):18-21.)

[4] 工信部.2015年我国产业结构调整发生积极变化[EB/OL].http://zhibo.miit.gov.cn/asop/login.asop.

(Ministry of Industry and Information.China's industrial restructuring has undergone positive changes during 2015[EB/OL].http://zhibo.miit.gov.cn/asop/login.asop.)

[5] 冶金工业经济发展研究中心.中国钢铁工业年鉴[M].北京：冶金工业出版社，2015.

(Metallurgical industry economic development research center.China steel yearbook[M].Beijing:Metallurgical Industry Press，2015.)

[6] 张江徽，陆钟武.中国锌制品的平均使用寿命[J].东北大学学报(自然科学版)，2007，28(9):1309.

(Zhang Jianghui，Lu Zhongwu.Average service life of zinc products in China[J].Journal of Northeastern University(Natural Science)，2007，28(9):1309.)

[7] Yue Q，Wang H，Gao C，et al.Resources saving and emissions reduction of the aluminum industry in China[J].Resources Conservation & Recycling，2015，104:68.

[8] 吴启常，王筱留.炉缸长寿的关键在于耐火材料质量的突破[J].中国冶金，2013，23(7):11.

(Wu Qichang，Wang Xiaoliu.Key of long life of heart is improvement of refractory material quality[J].China Metallurgy，2013，23(7):11.)

[9] 陆钟武.钢铁产品生命周期的铁流分析──关于铁排放量源头指标等问题的基础研究[J].金属学报，2002，38(1):58-68.

(Lu Zhongwu.Iron-flow analysis for the life cycle of steel products──A study on the source index for iron emission [J].Acta Metallurgica Sinica，2002，38(1):58-68.)

[10] 马力.我国钢材消费市场的需求结构分析[J].华中农业大学学报:社科，2006(3):26-28.

(Ma Li.Analysis of consumption structure of Chinese steel products [J].Metallurgical Information Review:Social Science，2006(3):26-28.)

[11] 王大鹏，杜保华，李耀君，等.中国火电机组锅炉寿命管理系统的发展、应用与展望[J].中国电力，2013，46(3):63-67.

(Wang Dapeng，Du Baohua，Li Yaojun，et al.Development，application and prospect of boiler life management system for thermal power units in China[J].Electric Power，2013，46(3):63-67.)

[12] 章茂福.延长转炉寿命的生产实践[J].中国有色冶金，2013，42(4):27-28.

(Zhang Maofu.Production practice of prolonging service life of converter[J].China Nonferrous Metallurgy，2013，42(4):27-28.)

[13] 刘贵文，徐可西，张梦俐，等.被拆除建筑的寿命研究——基于重庆市的实地调查分析[J].城市发展研究，2012，19(10):109-112.

(Liu Guiwen，Xu Kexi，Zhang Mengxi，et al.A study on the life-span of demolished buildings:Based on Investigation of demolished buildings in Chongqing[J].Urban Studies，2012，19(10):109-112.)

[14] Yue Q，Wang H M，Zhong-Wu L U，et al.Analysis of anthropogenic aluminum cycle in China[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2014，24(4):1134.

[15] Ang B W.Decomposition analysis for policymaking in energy:which is the preferred method?[J].Energy Policy，2004，32(9):1131.

[16] Ang B W.The LMDI approach to decomposition analysis:a practical guide[J].Energy Policy，2005，33(7):867.

[17] 中国船舶工业行业协会，2014年船舶工业行业发展情况报告[EB/OL].http://www.cansi.org.cn/index.php/Information/detail?id=57.

(China association of the national shipbuilding Industry，report on the development of the shipbuilding Industry in 2014 [EB/OL].http://zhibo.miit.gov.cn/asop/login.asop.)

[18] 苏子孟.山西省2015年公路建设大盘敲定 投资245亿[J].工程机械，2015.

(Su Zimeng.Highway construction in 2015 in shanxi province finalized investment of 24.5 billion yuan [J].Construction Machinery and Equipment，2015.)

[19] 苏子孟.甘肃省6年投资828亿 加快公路铁路航空建设[J].工程机械，2015.

(Su Zimeng.Gansu Province invests 82.8 billion in six years to accelerate the construction of highways，railways and aviation [J].Construction Machinery and Equipment，2015.)

[20] 交通运输部综合规划司.2015年公路里程(按技术等级划分).[EB/OL].http://zizhan.mot.gov.cn/zfxxgk/bnssj/zhghs/201704/t20170419_2192761.html.

(Ministry of transport of the people’s republic of China.Highway mileage in 2015 (by technical grade).[EB/OL].http://zizhan.mot.gov.cn/zfxxgk/bnssj/zhghs/201704/t20170419_2192761.html.)

[21] 冶金工业经济发展研究中心.中国钢铁工业年鉴[M].北京：冶金工业出版社，2016.

(Metallurgical industry economic development research center.China steel yearbook[M].Beijing:Metallurgical Industry Press，2016.)

[22] 陈杉.中国钢材消费量的驱动力解析及情景分析[D].沈阳：东北大学，2015.

(Chen Shan.Driving force analysis and scenario analysis of Chinese steel consumption [D].Shenyang:Northeastern University，2015.)