作為能源消耗大戶的工業(yè)是我國(guó)推進(jìn)綠色發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，我國(guó)工業(yè)技術(shù)水平已經(jīng)有了很大提高，單位工業(yè)能源強(qiáng)度不斷下降，但工業(yè)能耗總量在增加并開始趨于穩(wěn)定。工業(yè)節(jié)能離不開先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，未來(lái)節(jié)能技術(shù)仍將在保證工業(yè)能耗達(dá)峰、挖掘節(jié)能潛力和實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展上發(fā)揮重要作用。
一、我國(guó)工業(yè)能耗及節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀
工業(yè)能耗強(qiáng)度持續(xù)快速下降，消費(fèi)總量峰值預(yù)期出現(xiàn)在2020年左右且保持高位。隨著淘汰落后產(chǎn)能的進(jìn)一步深入、先進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)的推廣和節(jié)能技改項(xiàng)目的實(shí)施，工業(yè)能效不斷提高，單位工業(yè)增加值能耗不斷下降。2016年全國(guó)規(guī)模以上工業(yè)單位增加值能耗為1.34噸標(biāo)準(zhǔn)煤，與2010年相比下降了30.2%。1980年以來(lái)我國(guó)工業(yè)能源消費(fèi)總量比重高，絕對(duì)量大，“十二五”以來(lái)工業(yè)能耗比重始終在70%左右，直到2014年能耗增幅開始趨緩甚至停滯。多項(xiàng)研究表明，我國(guó)工業(yè)部門能耗峰值很可能在2020年左右出現(xiàn)，較早地先于建筑、交通等能源消費(fèi)部門。而這個(gè)“拐點(diǎn)”并不會(huì)明顯出現(xiàn)在某一年，而是會(huì)伴隨著能耗的逐漸穩(wěn)定而略有反復(fù)。
工藝技術(shù)裝備大型化趨勢(shì)明顯，部分行業(yè)技術(shù)裝備達(dá)到甚至領(lǐng)先國(guó)際水平。近年來(lái)，我國(guó)主要工業(yè)產(chǎn)品中約有40%的產(chǎn)品質(zhì)量接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，行業(yè)節(jié)能先進(jìn)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用也取得顯著突破，推動(dòng)產(chǎn)品單位能耗持續(xù)下降，已有一大部分大型企業(yè)的工藝水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。例如，電解鋁綜合交流電耗、大型鋼鐵企業(yè)技術(shù)水平等處于國(guó)際先進(jìn)水平，水泥企業(yè)憑借先進(jìn)技術(shù)廣泛參與國(guó)際工程服務(wù)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)，占有國(guó)際水泥工程總承包建設(shè)市場(chǎng)40%以上份額。統(tǒng)計(jì)顯示，2016年工業(yè)粗銅單位產(chǎn)品綜合能耗下降9.45%，單位燒堿綜合能耗下降2.08%，噸水泥綜合能耗下降1.81%。
企業(yè)為主體的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新體系尚未形成，對(duì)工業(yè)綠色發(fā)展的科技支撐還不夠顯著。我國(guó)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)科技研發(fā)投入只占主營(yíng)業(yè)務(wù)收入的1.1%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家3%的水平。節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新和成果產(chǎn)業(yè)化的配套政策不健全，中小型企業(yè)數(shù)量眾多且節(jié)能技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用能力較弱，已有先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的市場(chǎng)化應(yīng)用仍然存在障礙。以上原因使得許多高耗能工業(yè)產(chǎn)品的單位能耗平均水平比國(guó)際先進(jìn)水平高出15%左右。例如，2014年每噸新型干法水泥熟料綜合能耗已降至110 kgce，但是企業(yè)的能耗水平參差不齊現(xiàn)象突出。以5000t/d水泥生產(chǎn)線為例，部分5000t/d生產(chǎn)線的煤耗測(cè)試數(shù)據(jù)最高值為108.31 kgce/t，最低值達(dá)到89.80 kgce/t，兩者相差18.51 kgce/t，部分企業(yè)能效指標(biāo)還達(dá)不到新的能耗限額標(biāo)準(zhǔn)（GB16780-2012《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》）要求。
二、工業(yè)節(jié)能技術(shù)進(jìn)展及節(jié)能潛力
隨著工業(yè)部門技術(shù)水平的提升，電力、鋼鐵、水泥等行業(yè)在政策驅(qū)動(dòng)下帶來(lái)的節(jié)能空間在減小，淘汰落后產(chǎn)能等剛性節(jié)能措施的潛力愈發(fā)有限。清華大學(xué)的研究表明，我國(guó)工業(yè)部門現(xiàn)有節(jié)能減排措施已經(jīng)比較充分，但必須繼續(xù)保持節(jié)能政策的延續(xù)性和已有力度，以保障2020年工業(yè)節(jié)能和總量的控制目標(biāo)。2025-2030年間工業(yè)能耗預(yù)計(jì)開始下降，將為汽車、建筑等消費(fèi)部門持續(xù)增加的能耗提供發(fā)展空間。經(jīng)核算，隨著行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與技術(shù)調(diào)整幅度加大，節(jié)能技術(shù)進(jìn)一步推廣的邊際節(jié)能量在逐漸下降，能耗強(qiáng)度下降速率也會(huì)出現(xiàn)逐漸減慢，迫切需要加大先進(jìn)、顛覆性節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)?；耐茝V應(yīng)用。
電力行業(yè)。我國(guó)燃煤發(fā)電強(qiáng)度居世界較先進(jìn)水平，1GW超超臨界機(jī)組擁有量為世界最多。燃煤發(fā)電技術(shù)和裝備正不斷向高參數(shù)、大容量、高效及低排放方向發(fā)展，1000MW級(jí)和600MW級(jí)600℃超超臨界燃煤機(jī)組數(shù)量及裝機(jī)容量均居世界首位，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并已出口國(guó)外，機(jī)組發(fā)電效率可超過(guò)45%，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；二次再熱發(fā)電技術(shù)具備自主開發(fā)和制造的能力，技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平相當(dāng)。一些發(fā)電集團(tuán)已經(jīng)開始700℃ 超超臨界機(jī)組的研究，預(yù)計(jì)我國(guó)在2020年后將完全掌握先進(jìn)的700℃ 超超臨界機(jī)組應(yīng)用技術(shù)，并成為之后20年內(nèi)最先進(jìn)的燃煤機(jī)組，該型機(jī)組效率將達(dá)到42%，煤耗將降低到236 g/kWh。此外，正在發(fā)展的特高壓技術(shù)和智能電網(wǎng)，也將顯著減少電力輸配的能源損耗。
鋼鐵行業(yè)。我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)主體技術(shù)裝備大型化、自動(dòng)化、高效化取得顯著進(jìn)步，但是隨著新增產(chǎn)能增速的減緩，產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)裝備水平的進(jìn)步將主要依靠淘汰落后和技術(shù)改造。2015年我國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的噸鋼綜合能耗0.572 tce/t，與國(guó)際平均水平差距在縮小，與歐美、日韓等先進(jìn)水平相比仍有差距。鋼鐵行業(yè)工藝仍然以長(zhǎng)流程為主，大部分能源消耗集中在焦化-燒結(jié)-煉鐵等鐵前工序，而低能耗的短流程電爐鋼占比僅13%左右，遠(yuǎn)低于國(guó)際平均水平。其次，雖然我國(guó)寶鋼、鞍鋼等大型企業(yè)技術(shù)水平已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但行業(yè)集中度低，2016年前十企業(yè)產(chǎn)能僅占35.9%，行業(yè)內(nèi)技術(shù)發(fā)展很不均衡，仍有大量的中小型鋼廠技術(shù)落后，單位產(chǎn)品的能耗水平較高。鋼鐵行業(yè)以固體燃料為主，二次能源產(chǎn)生量較大，盡管在余能余熱的回收利用上取得很大進(jìn)步，但占余能余熱總量50%以上的大量低品質(zhì)余熱和爐渣顯熱回收利用技術(shù)亟待解決。
水泥行業(yè)。我國(guó)水泥行業(yè)單位產(chǎn)品綜合能耗高于國(guó)際平均水平，但大型新型干法水泥工藝裝備已達(dá)世界先進(jìn)水平，日產(chǎn)萬(wàn)噸的水泥成套裝備可以自行設(shè)計(jì)與制造。我國(guó)新型干法水泥熟料產(chǎn)量占水泥熟料總產(chǎn)量的81.38%，日產(chǎn)4000噸及以上新型干法生產(chǎn)線成為主流窯型，其熟料產(chǎn)能占新型干法熟料產(chǎn)能的56.57%。我國(guó)新型干法熟料單位煤耗接近國(guó)際先進(jìn)水平，生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)調(diào)整使水泥單位產(chǎn)品能耗持續(xù)下降。然而，2030年前水泥單位電耗受限于新型工藝的突破只能稍有改善，在立窯淘汰完成后水泥窯爐的熱效改進(jìn)空間小?；娲剂虾蜕镔|(zhì)燃料使用上，國(guó)際上發(fā)展迅速但我國(guó)僅開始示范，遠(yuǎn)低于世界平均的12.5%。
電解鋁行業(yè)。我國(guó)電解鋁新建及改造電解鋁項(xiàng)目已全部采用400kA及以上大型預(yù)焙槽，主要槽型結(jié)構(gòu)向大型化發(fā)展，400kA～500kA槽型的生產(chǎn)線已成為電解鋁行業(yè)的主流槽型。全球首條全系列600kA鋁電解槽研制成功，具有很高的自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用能力。產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高，2014年產(chǎn)量前10位的鋁業(yè)集團(tuán)及大企業(yè)占總產(chǎn)量的63.8%。400kA及以上槽型能力占50%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平。當(dāng)前，我國(guó)電解鋁工業(yè)整體技術(shù)裝備水平已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，單位產(chǎn)品能耗比國(guó)外平均能耗要低1000 kWh以上，整體技術(shù)與裝備已實(shí)現(xiàn)了出口，具備占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)特別是發(fā)展我國(guó)家市場(chǎng)的能力。
三、我國(guó)工業(yè)節(jié)能未來(lái)展望
工業(yè)能耗預(yù)計(jì)2020年左右達(dá)到頂峰。傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展著重于提高技術(shù)效率，卻很難遏制消費(fèi)規(guī)模和產(chǎn)能的增長(zhǎng)，而后者是影響未來(lái)能耗水平的關(guān)鍵因素。消費(fèi)行業(yè)(交通、建筑)需求將持續(xù)增加拉動(dòng)工業(yè)(鋼鐵、水泥、電解鋁等)產(chǎn)量增長(zhǎng)，預(yù)期工業(yè)產(chǎn)量在“十三五”期間達(dá)到峰值且進(jìn)入平臺(tái)整理期，并隨著工業(yè)化后期階段的出現(xiàn)，工業(yè)能耗預(yù)計(jì)達(dá)到峰值。我國(guó)制造業(yè)能耗拐點(diǎn)的出現(xiàn)，將為消費(fèi)（交通、建筑）排放增量提供空間。
智能設(shè)備與信息化將推進(jìn)工業(yè)節(jié)能快速發(fā)展。在國(guó)際工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，智能設(shè)備與工業(yè)的結(jié)合為節(jié)能提供了精細(xì)化管理和深入挖潛的可能，利用工業(yè)能源大數(shù)據(jù)進(jìn)行能源診斷、改造和提升是未來(lái)工業(yè)節(jié)能的重要方向。通過(guò)信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)值模擬、智能體等對(duì)工藝流程及能源消耗進(jìn)行優(yōu)化，提高組織效率，是未來(lái)節(jié)能技術(shù)的重要突破點(diǎn)。
跨行業(yè)協(xié)同節(jié)能成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著工業(yè)節(jié)能工作的不斷深入，單一行業(yè)內(nèi)部能源效率的提升逐漸接近瓶頸，邊際成本不斷提升。同時(shí)，越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)研發(fā)致力于多行業(yè)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。工業(yè)部門不同行業(yè)之間的聯(lián)產(chǎn)，如冶金、化工、建材、電力通過(guò)物質(zhì)流、能量流和廢物流的優(yōu)化，提升多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能效和產(chǎn)品產(chǎn)值；工業(yè)和農(nóng)業(yè)聯(lián)產(chǎn)，如利用鋼鐵、電力等企業(yè)的低溫余熱資源用于海水淡化和生態(tài)養(yǎng)殖等。我國(guó)工業(yè)與各產(chǎn)業(yè)之間、工業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)之間的聯(lián)產(chǎn)節(jié)能潛力還值得進(jìn)一步的深入挖掘。
未來(lái)節(jié)能技術(shù)政策應(yīng)注重柔性化設(shè)計(jì)。當(dāng)前的工業(yè)節(jié)能政策以淘汰落后、強(qiáng)制能效標(biāo)準(zhǔn)等手段為主，技術(shù)改造和技術(shù)推廣應(yīng)用為輔，形成了剛性的節(jié)能政策環(huán)境。地方政府和企業(yè)在執(zhí)行過(guò)程中過(guò)于強(qiáng)調(diào)指標(biāo)的達(dá)成，有可能造成工業(yè)能耗的區(qū)域轉(zhuǎn)移，造成被動(dòng)適應(yīng)節(jié)能政策導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。因此，未來(lái)工業(yè)節(jié)能技術(shù)政策應(yīng)注重柔性設(shè)計(jì)，不搞一刀切，針對(duì)工業(yè)行業(yè)特點(diǎn)和企業(yè)需求制定更有針對(duì)性的節(jié)能引導(dǎo)政策。
加強(qiáng)企業(yè)自主節(jié)能和能源系統(tǒng)優(yōu)化。重視企業(yè)節(jié)能的自主性的調(diào)動(dòng)，轉(zhuǎn)變思路進(jìn)一步挖掘系統(tǒng)節(jié)能潛力。企業(yè)的一線員工往往從局部或自身操作方便，一些傳統(tǒng)做法或行為在不知不覺(jué)中浪費(fèi)了能源。例如，工人用壓縮空氣冷卻馬達(dá)，壓縮空氣噴嘴超長(zhǎng)時(shí)間不更換等，因此加強(qiáng)對(duì)企業(yè)一線員工的系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn)并深入挖潛，是提高企業(yè)自主節(jié)能的有效途徑。