产业与环境
INDUSTRY AND ENVIRONMENT
1999年　第21卷　第1-2期　Vol.21 No.1-2 1999



亚洲高能效和环境无害的工业技术部分Ⅰ：技术方案的经济可行性评价
B.MohantyC.VisvanathanG.Senanayake
School of Environment,Resources and Development,Asian Institute of Technology,PO Box 4,Pathumthani,ThailandIndustrial Services Bureau,North Western Provinces,Kurunegala,Sri Lanka
摘要　本文描述中国、印度、菲律宾和斯里兰卡能源密集和污染型工业中可以引进的一些技术变革.当选择一种新的高能效和环境无害的工业技术时需要考虑的因素中包括现行技术的状态、前期费用、运行费用、设备效率、企业内部可供利用的技能水平.为了确认一种新技术是经济上可行的，也需要考虑许多外部因素：合理能源定价的存在，是否有适用的环境法规和激励机制到位，总体金融环境，经济体系的透明度等.
部分Ⅱ将在下一期刊登.

引　言
　　本文总结了在4个亚洲国家即中国、印度、菲律宾和斯里兰卡确认的3个能源密集型和环境污染型工业行业中利用案例研究思路进行的一个研究项目的结果.所选择的行业是钢铁、水泥、和制浆造纸.
　　这个研究项目的目的是要加强这4个国家之间在其掌握与高能效和环境无害工业技术(E3STs)的采用及推广有关的机制和各个方面的努力上的协同作用.这项研究的结果应当可用于其它发展中国家，因为它覆盖了不同规模、有不同政治制度、处于不同发展阶段的国家.
　　本文包括这3个工业行业中保留用于评价的E3STs的讨论，其成本-效益分析，及其表现的国际间比较.这种比较的目的是要确认同一种技术/工艺在不同国家中的经济表现有差异的原因，和要从一些情况下技术应用的成功或失败中汲取经验教训.

方法论
　　在参观了这4个国家中所选择的工厂和熟悉了其现行体制之后，与工厂职工协商，从每个工业中挑选一种或两种已被采用的E3STs和一种实施用潜在备选技术(出自所选择的3个行业中为考虑而确认的30多种E3STs).在此研究期间，确认了全部属于企业的行动者，以及对E3STs选择过程有影响和参与其成功采用的外部行动者.与他们进行的讨论，使得能评价他们在技术采用过程中所发挥的作用.图1中图解了完成这项任务所采用的方式，以及企业员工和外部行动者的参与.

所选择E3STs的成本-效益分析
　　一种E3STs的成本-效益，无论对于其采用者来说还是对于潜在金融机构来说，都是重要的.这样一种分析使得能评价一种特定技术在一个国家的盛行社会经济环境中的经济可行性.尽管一种给定技术的复杂性在所有国家中都一样，但有几种干预因素决定了其采用，其中一些因素与采用者的内部推动力有关，另一些因素与采用者实际上不加以控制的外部参数有关.然而，如果该技术的采用首先就没有经济意义，那么，除非有其它使人非相信不可的理由，否则不可能被接受.
　　在大多数情况下，一种E3STs的成本-效益分析只涉及一个项目的直接成本及其对该采用者的直接效益，包括该项目的总投资，能效改善产生的效益、减少的废物排放费、提高的生产率等.对于人类活动对自然环境的有害影响有更高的意识时，就有必要把一些间接成本和效益包括在一个项目中.这些包括与污染预防有关的附加费用，环境与自然资源保护形式的效益，以及规避的废物处理设施与能源供应强化方面追加投资的费用.

技术-经济比较
　　国与国之间的比较并非总是直截了当的，因为它们是在不同的国家中不同的时间进行或考虑的.因此，以同一时标介绍成本和效益并非易事，因为它涉及当地货币汇率以及通胀率的使用.
　　下一节提供了对3个工业行业中选择用于评价的E3STs的综述，涉及它们的投资和财政回报，然后进行国家间比较.

水泥工业
　　水泥工业中分析的一些E3STs既贡献于节能，也贡献于环境脱污染(例如湿法改半湿法工艺，湿法改干法，有预煅烧的5段预热，用竖式E磨代替球磨，用竖式辊磨代替球磨).一些措施纯粹是为了节能(例如渣块冷却器效率提高，用竖式辊磨和球磨代替管磨，用闭路循环磨代替开放循环)或环境保护(使用袋式除尘器或静电除尘器)而采取的.一些技术需要5万美元范围内的边际投资，而另一些技术则需要500-1000万美元范围内的投资.中国的一个项目，涉及一家大厂中工艺的全改造(湿法改成干法)，需要1.32亿美元投资.一般来说，投资越高，相联系的财政效益就越高.这些投资范围从低达2.4万美元至1900万美元/年，偿还期为＜1-17年.由于在这个分析中没有将间接效益量化，因而纯粹涉及环境效益的E3STs已经导致生产成本增加.

钢铁工业
　　钢铁工业中分析的所有E3STs都对显著节能有贡献.除O2切割、顶压回收涡轮机和高炉气回收等E3STs外，所有其它技术就SOx和NOx排放而言都有助于环境脱污染.它们就基本投资要求而言有显著差异，因装置能力而异，从实际上为零至高达1.6亿美元.类似地，财政回报范围从可忽略不计的金额至高达26000万美元/年，导致可长达6年的偿还期.尽管事实上其中很多E3STs有不到3年的相当短偿还期，但它们仍然在采用的考虑之中.
　　中国和印度用直流电弧炉(DC-EAF)代替交流电弧炉(AC-EAF)显示出资本费用、财务回报和节能方面的巨大差别.尽管中国系统的能效似乎是印度系统的两倍，但由于中国能源费用低，其财务回报并没有这样高.

制浆造纸工业
　　从这个行业中选择的所有E3STs对显著节能(热能和电能)和CO、SOx与NOx排放方面的环境效益都有贡献.大多数E3STs导致不到3年的相当短偿还期.一个例外是斯里兰卡的黑液化学品回收项目，该项目的预期偿还期是15年.然而，只要涉及这个因素，这种尝试就会由于错误的技术选择而失败.中国差不多10年后成功地采用了一种类似的技术，花费了几乎四分之一的资金，偿还期不到9年(细节见表2).印度和中国一个需要花费大致相同资金的热电联产项目导致了显著差异的财务回报.这可能主要归因于能源定价的重大差异.
　　下一节比较了同一种E3STs在两个不同国家中的经济表现，以期确认项目可行性的重要影响因素.

E3STs的国家间比较
　　为了确认E3STs的技术经济表现差异，已经做了一个尝试，在某一时间对这两个国家进行了详细比较.由于实施时间、现行技术水平、以及一般社会经济环境和背景的差异，同一种E3ST在不同国家中会导致非常不同的经济结果.尽管由于不同国家中千差万别的当地条件而无法做出完善的比较，但正如以下所讨论的，这至少使得能确认和突出一些对这些差异有贡献的重大因素.总共做了4个比较，包括与每个行业相关的技术各一种，和一种横向技术，即热电联产.

钢铁工业中的连铸机
　　第一个实例是钢材制造中采用连铸，以期削减能量损失和提高生产率.表1比较了印度和斯里兰卡的钢铁工业中采用连铸的效益.
　　为了满足其钢材需求，斯里兰卡不得不以较高成本进口原料钢.由于市场上成品供应有限，和工厂提供定做产品的能力，在这个国家中增值效应是非常重要的.成品售价几乎4倍于原材料价格，而在印度其售价仅为原材料价格的2倍.因此，斯里兰卡的工厂从该项目获得的最大效益是提高生产率(88%)而不是节能(仅为12%).即使是节能效益也比在印度更重要，因为斯里兰卡商品燃料大部分是进口的，从而能源价格相当高.这些差异解释了这样一些影响E3STs对企业的吸引力的经济表现上的重要差异的原因.
表1　钢铁工业中的连铸(印度与斯里兰卡比较)
国家印度斯里兰卡
项目5台机器，年生产
能力150万吨1台机器，年生产
能力1.2万吨
状态1985年采用1996年采用
总投资(百万美元)28.570.36
贴现率(%)1212.5
利率(%)1524
原材料价格(美元/吨)72136
成品售价(美元/吨)139545
能源价格(美元/GJ)0.824.9
节能额(GJ/吨)0.70.7
产率提高(%)9.15
效益(百万美元)3.810.221
尝还时间(年)7.51.6
比安装费用(美元/吨)1930
效益份额(%)
产率提高
节能
64
36
88
12
　表2　制浆造纸工业中黑液化学品回收
(中国与斯里兰卡比较)
国家中国斯里兰卡
项目黑液50吨/日浆35吨/日
状态1987年采用1978年采用，但因
技术失败而放弃
采用者能力：浆15000吨/年
纸30000吨/年能力：浆10500吨/年
纸15000吨/年
总投资(百万美元)5.6320.2
贴现率(%)1212.2
利率(%)1524
NaOH购买价(美元/吨)650645
蒸汽价格(美元/吨)3.98
回收成本(美元/吨碱)1206756
回收百分率507
蒸汽供应(吨/年)15.7103
效益(百万美元)0.65净亏损
偿还时间(年)8.6无数据
投资费用/吨黑液
(美元/吨)3751750
斯里兰卡项目所需要的初始比投资显著高于印度项目，其理由如下：工厂改造设备大部分必须进口，实施时间不同，和从金融市场借用资金的成本较高.
　　从以上可以看出，为采用而考虑的一个特定措施，因其对当地条件的适用性而异，可能导致积极结果或消极结果.超出工厂控制范围的因素，例如原材料或设备的进口税、利率等，会影响决策进程.为了国家利益，例如减少对进口燃料的依赖性和更清洁的环境，国家当局可以制订一些政策，以使一些所选择的E3STs的采用对工业界更具吸引力而不会对其它经济部门造成所不希望的影响.

制浆造纸工业中黑液化学品回收
　　第二个实例侧重于一个环境良性项目，即制浆造纸工业中的黑液燃烧，这有助于回收制浆工艺中使用的化学品以及产生一些蒸汽供工厂使用.表2比较了中国和斯里兰卡的制浆造纸工业中所采用的黑液化学品回收系统的表现.
　　在1978年项目实施之后，发现斯里兰卡工厂中碱回收的成本比碱的市场价高得多，这是由于回收装置中一些技术问题所致，例如回收率低于该系统的设计回收率、初始投资高(因为设备大部分是进口的)、项目资金的借贷成本高.要说明的是，黑液的二氧化硅含量高(使用的原材料是稻草)引起了严重工艺问题，导致斯里兰卡纸厂中回收装置的关闭.
　　在过去10年中，中国的碱回收装置一直在连续运行.其初始投资低，因为设备大部分是当地采购的.化学品回收的成本不到其市场价格的五分之一.
　　上述比较产生的一个问题值得密切注意，即技术选择.按照斯里兰卡工厂管理层的说法，他们尝试失败的主要原因是技术选择不恰当.有几个因素(技术因素、财务因素和行政因素)对做出错误选择有贡献：
　　1.选用的技术尚未加以证明；
　　2.初始投资是极高的(1978年2000多万美元).每吨黑液的投资费用是中国项目的几乎5倍，这还忽略了中国项目是在10年后实施的这一事实；
　　3.项目的前期成本对工厂没有多大关系，因为该项目是按照双边协议通过软贷款资助的.

水泥工业中的竖式辊磨机
　　第三个实例涉及采用一种竖式辊磨机代替球磨机用于水泥厂研磨.表3比较了印度和菲律宾的水泥工业中E3ST的表现.
　　令人感兴趣的是要注意，这种在两个国家中涉及大致相同资金花费的替代导致显著不同的财务回报.这也许要归因于能源定价差异和现有设备的运行效率差异.
　　当前使用的、能源效率较低的设备可以提供更大的改进幅度.这就是菲律宾工厂的节能额何以两倍于印度工厂节能额的原因.
表3　水泥工业中的立式辊磨(印度与菲律宾比较)
国家印度菲律宾
项目120吨/小时水泥厂120吨/小时
原材料厂
状态未采用1991年采用
采用者　能力：2500吨/日水泥厂
总投资(百万美元)5.716.0
贴现率(%)128.3
利率(%)1515.1
能源价格(美元/MWh)80110
节能(kWh/吨)510
效益(百万美元)0.3360.924
偿还期(年)176.5
*这超过和高于现行体系所产生的效益.


　这超过和高于现行体系所产生的效益.　　菲律宾收取的较高电费，使得当地企业能从节省的能源中得到几乎高3倍的财力回报.另一方面，人们没能说服位于印度的工厂采用该技术，因为现行电费结构导致非常长的17年偿还期.

制浆造纸工业中的热电联产
　　这个实例涉及中国和印度的制浆造纸厂中热电联产的运用.尽管印度热电联产装置的初始投资比在中国的投资高出约40%，但由于电费较高，该厂从节能得到了较高的财务回报.一般来说，中国的能源费用比印度的低约50%.因此，中国的节能项目，在它们不得不与其它项目竞争资金时，不可能被认为是一种优先，除非其它机制和外部干预(鼓励措施和法规)影响了这种局面.例如，作为1980年代政府政策的一部分，对企业实施能耗定额.超出定额的能源价格高得多，这促使各公司选择节能.
　　与印度相比，中国的热电联产装置投资要低得多，这主要是由于原材料、劳动力和能源费用等方面的差异和实施时间上的差异.

结　论
　　一个给定项目的经济可行性被认为是E3STs采用的关键问题.正确技术的选择对企业来说是首要的.当选择一项新技术时需要考虑该技术的现有水平、前期费用、运行费用、设备效率和企业内可供利用的技能水平.即使在这一方面，企业也不可能充分获得非常适合于满足其要求的可供利用技术的信息.企业外部的行动者可以通过提供相关信息和便利E3ST的供应者与采用者之间的接触而在决策中发挥重要作用.
　　根据跨国比较，可以做下列观察和结论：
　　工业企业通常采用低投资和短偿还期的项目.但也有采用财务表现差得多的项目的情况，而一些经济上有吸引力的项目并没有被实施.这证明并非所有项目都是在严格经济分析的基础上考察的.其它因素，不管是企业内部的还是外部的，在决策过程中都有影响.
　　有时，一个项目本身可能是财务上有吸引力的，但是公司可能缺乏资金来实施它，或该项目可能正在与另一个会产生甚至更高财务效益的投资项目竞争.或者该厂管理层可能感到信心不足，或可能没有人有能力应付一种更复杂的工艺.
　　类似地，一个项目可能并非那么有利可图，但工厂可能由于强制性法规形式的外部压力而实施该项目.在另外一些情况下，当局可能便利一些可能给采用者以及给国家带来长远效益的技术的采用.工业企业本身可能有另外一些理由采用一种技术，例如，预期呈提高产品质量、节约原材料、节省废物处理成本等形式的间接效益.
　　总而言之，一个项目需要的投资越高，效益就越大.与其相联系的风险也可能是更重要的，因为偿还期更长了，尤其当考虑钱的时间价值时更是如此.
　　在水泥行业中，大多数技术不管偿还期是短还是长，均被工业企业所采用.这可能是因为这些技术是普遍可得的，而且采用者一般都十分了解其优点.
　　仅以环境效益为宗旨的项目，若无任何外部援助或没有以环境法规或强烈反对团体形式施加的压力，则很少有机会被工业企业所采用.
　　一些E3STs因初期投资高而有较长的偿还期，而且不涵盖外部效益，例如环境保全、资源节约、污染削减等.从采用者(企业)的观点来看，要紧的是直接成本和效益.因此，为了内化上述外部效益，需要实施某些政策措施.
　　即使在满足做出恰当技术选择的要求之后，由于工厂的内部问题或者工厂外部的或超出其控制范围的参数，经济结果也可能不一定是有利的.
　　为了使E3STs变得在经济上对企业可行，各种外部因素应当处于有正确刺激效果的地位，例如合理能源定价、环境法规与鼓励制度、财务环境、透明经济体系等. 

谢忱　本文是在瑞典研究合作局(SAREC)发起、由亚洲理工学院(AIT)进行的“亚洲高能效和环境无害工业技术的开发“项目框架之内编制的.综合性的跨国比较报告可以向亚洲理工学院索取.
　　本文依据的是中国(Wang Yanjia)、印度(Anil Aneja)、菲律宾(Marisol Portal)和斯里兰卡(Gamini Senanayake)的研究人员在各自国家研究机构帮助下编写的国别报告.
