“双碳”目标下河北省钢铁行业数字化转型与节能减排的实证分析.pdf

总第2 2 9 期2023年第7 期绿色发展“双碳”目标下河北省钢铁行业数字化转型与节能减排的（天津商业大学，天津30 0 134）摘要：在全球减少碳排放的大潮下，我国“双碳”目标的提出对社会发展、产业升级转型等方面都产生着重要的影响。以钢铁行业为例,研究在“双碳”目标的约束下河北省钢铁行业的数字化转型与节能减排之间的关系，运用耦合协调度模型，对河北省钢铁行业2 0 10 一2 0 2 0 年的数字化转型与节能减排耦合协调程度进行测度与分析，并提出相应的对策建议，以期推进河北省钢铁行业绿色低碳转型，实现钢铁行业数字化转型与节能减排协同发展。关键词：“双碳”目标；数字化转型；节能减排；耦合协调发展中图分类号：F426文献标识码：A0引言能源、降低能耗的目标。黄导4指出,钢铁行业的绿色当前,各个国家普遍达成了以碳中和为代表的绿制造与节能环保紧密相连。汪礼俊5 指出，提升钢铁色发展与可持续发展的共识,我国也提出了“争取在企业数字化水平，能够加快钢铁工业利用信息技术实2030年前实现碳达峰，2 0 6 0 年前实现碳中和”的重大现节能降耗。战略决策（后文简称为“双碳”目标）。钢铁行业作为河在钢铁行业数字化转型的必要性方面，陈亮等6)北省的支柱产业，也是最大的工业污染物排放源之指出，企业的数字化转型是通过数据互联对原有的制一，在推进节能减排方面还有很大潜力，钢铁行业通造业生产模式进行创新与发展。刘鑫鑫等7 指出,提过运用大数据网络技术、人工智能制造和新兴科技等升企业信息化基础设施水平、加快新兴技术与钢铁产先进数字技术,有助于提升能源的使用效率与优化能业深度融合，有助于提升钢铁行业的数字化水平，提源结构,帮助行业绿色转型,实现节能减排的目标。由高能源使用效率。孙彦广8 指出，只有在信息化与工于河北省钢铁行业仍处于数字化发展的初级阶段，钢业化深度融合的基础上，钢铁工业才能满足可持续发铁行业数字化转型与节能减排之间具体的作用关系展的要求。余嘉洋等9 提出，钢铁行业通过数字化应还不明确，为深入了解钢铁行业数字化转型与节能减用方法的导入，有助于推进钢铁行业升级转型。排的现状与发展进程，本文以河北省钢铁行业的数字在提升企业节能减排的途径探析方面，吕明元化转型与节能减排之间的耦合协同效应为参考，分析等10 运用模型检验数字经济对钢铁行业绿色转型的钢铁行业数字化转型与节能减排之间的协同发展关影响,指出大数据技术的应用有助于帮助企业节能降系，探究二者之间的发展规律，更好地协调钢铁行业耗。张克森11探析了环境规制影响节能减排的路径，数字化转型与节能减排之间的关系，推进钢铁行业绿并提出有关节能减排的相关建议。李兰冰等12 将节能色低碳转型，实现河北省制造业高质量发展。减排细化为三个维度，从更加细致微观的视角出发分1文献综述析节能减排对经济社会发展与城市绿色发展的重要众多学者对数字化转型与节能减排之间的相互作用。李新等13 运用LEAP模型,模拟计算了4种不作用关系进行了探索，研究成果主要集中在数字化转同减排措施的排放量与减排效用,对未来如何有效节型与节能减排二者之间的关系、钢铁行业的数字化转能减排发展提出建议。徐向阳14建立了三种不同的型必要性和钢铁行业的节能减排路径等。CO2排放情景来分析京津冀地区的节能减排潜力，,并在数字化转型对节能减排的影响方面,郭再云分析不同的技术对绿色低碳发展的贡献程度。指出，企业生产数字化水平的进步有助于提升能源利现有的研究主要集中在以上三个方面，可以看用效率,获得低碳优势。吕庆等2 指出，大数据技术在出,数字化转型对于节能减排有重要的影响作用。但钢铁企业的生产过程中发挥着重要作用，能够及时高是，目前对于某一具体行业的数字化转型程度与节能效地处理多样化的数据，有助于钢铁企业实现绿色化减排之间的协调程度之间的研究还相对较少。因此，转型。王春梅等3 提出，钢铁行业的数字化转型有助本文从河北省钢铁行业出发，衡量河北省钢铁行业数于提升制造业的综合处理水平，有助于企业实现节约字化转型与节能减排的协调程度，了解两系统之间相收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 2作者简介：范晓萱（19 9 9 一），女，河北张家口人，天津商业大学经济学院硕士研究生在读，研究方向为产业结构与产业政策研究。现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization实证分析范晓萱文章编号:2 0 9 5-0 7 48(2 0 2 3)0 7-0 17 6-0 4Total 229No.7,2023D0I:10.16525/ki.14-1362/n.2023.07.0602023年第7 期范晓萱：“双碳”目标下河北省钢铁行业数字化转型与节能减排的实证分析 177互作用的关系，对钢铁行业协调数字化与节能减排之间的关系有一定借鉴意义。2钢铁数字化转型与节能减排的系统体系构建2.1销钢铁数字化转型与节能减排的协调关系分析首先，钢铁行业通过引人移动互联网、大数据等新发展方式进行生产，有助于生产方式的绿色精细化发展。通过各生产过程的精准协同，有助于优化整合生产资料、提升绿色生产效率、节约能源。其次，应用数字技术，能够推动钢铁行业能源管理实现绿色智慧化发展。通过多项管理技术的有机结合，实现能源的数字化管理，减少由于协调管理不当造成的能源浪费，帮助钢铁行业实现节能增效。最后，通过“互联网+”回收利用新模式的发展，实现创新钢铁行业资源循环、绿色高效化发展15。通过电子信息新平台的创新，规范工业资源的回收体系，有助于钢铁产业协同升级转型，实现节能减排目标。但钢铁行业数字化转型过程中本身会存在着一些环境污染以及高碳排放量的问题。一方面，随着钢铁行业数字化转型过程的不断推进，钢铁行业在建立数字化发展中心、人工智能等数字化设施时会消耗大量的能源，从而增加污染物排放量。另一方面，钢铁行业的数字化转型过程中会伴随着大量电子垃圾的产生，通过钢铁行业生产技术的不断更新与进步,某些原始化学物质的弃用会增加一定量的污染物排放对自然环境造成污染。因此，钢铁行业数字化转型发展到一定程度,对节能减排会产生一定的阻碍作用。2.2评价体系构建2.2.1数字化转型的评价体系构建对钢铁数字化转型子系统有关数据的度量，本文借鉴文献资料选取数字化转型程度的指标，将制造业数字化转型分为数字基础设施建设、数字技术应用程度以及数字创新动力，考虑到数据的可获得性，选取河北省2 0 10 一2 0 2 0 年的相关数据，如表1所示。表1数字化转型主要衡量指标一级指标二级指标数字基础设施数字化转型子系统数字技术应用嵌人式系统软件收入R&D人员折合全时当量数字创新动力R&D经费支出有效专利申请数2.2.2构建节能减排评价体系对节能减排系统有关数据的度量,本文借鉴研究成果进行度量，将节能减排系统分为节能系统与减排两个子系统，从钢铁行业能源消耗量、工业污染物排放量等方面来构建节能减排的指标体系，选取钢铁行业吨钢综合能耗、吨钢耗新水量等数据来描述节能减排发展水平，如表2 所示。表2 节能减排主要衡量指标一级指标二级指标节能水平节能减排字系统减排水平工业废气中烟（粉）尘排放量2.3研究方法与模型构建基于前文的机理分析,为了考察河北省钢铁行业数字化转型与节能减排二元系统的协同发展水平，本文构建耦合度模型与耦合协调度模型,来分析数字化转型子系统与节能减排子系统之间的耦合协同情况，为了准确衡量二者之间的协同发展程度,本文采用嫡权法进行计算。2.3.1综合参数计算假设UI、U 2 分别为数字化转型子系统与节能减排子系统的综合序参量，代表子系统各指标权重；U为各子系统对复合系统的综合序参量，各子系统的贡献函数为：U=Z入,Ujj=12入;=1.nj-12.3.2耦合度模型“耦合”一词来源于工程物理学,耦合是指两个或两个以上的系统通过相互作用关系而产生相互影响的现象。根据研究的主体,将数字化转型与节能减排两个子系统的耦合度定义为：三级指标单位互联网普及率%宽带接人用户数万户4G电话接人数万户软件产品收人万元信息技术服务收人万元万元人年万元件2.3.3耦合协调度模型式中：T为河北钢铁行业数字化转型与节能减排的综三级指标吨钢综合能耗吨钢耗新水吨钢耗电工业废水排放量工业废水中化学需氧量排放量工业废气中SO,排放量C=2 VUU.Ui+U2根据耦合值不同，可以划分为4个不同的阶段，如表3所示。表3耦合度衡量指标耦合阶段低度耦合阶段颉顽阶段磨合阶段高度耦合阶段耦合度数值(0,0.3)D=VCT.T=Ui+U2.单位kg/tt/tkWh/t万ttt(1)(2)(3)(0.3,0.5(0.5,0.8)(0.8,1)(4)(5)现代工业经济和信息化 第13卷合发展水平;D为两系统的耦合协调度;、分别为钢铁行业数字化转型子系统和节能减排子系统的权重。本文认为钢铁行业数字化转型和节能减排的优化程度在系统中重要程度相同,故取=0.5,=0.5。根据耦合协调度(D)值的不同,将耦合协调的程度分为6个等级，如表4所示。表4协调度衡量指标协调类型严重失调轻度失调濒临失调勉强协调中度协调协调度(0,0.2)(0.2,0.4(0.4,0.5(0.5,0.6(0.6,0.8)数值2.3.4数据标准化处理为避免由于量纲的不同对数据处理所带来的影响，本文对数据进行标准化处理。1)若所选取的指标为正向指标：Xi-min(X,)2)若所选取的指标为逆向指标：max(X,)-Xi2.3.5权重测算本文采用熵值法来对各项指标的权重进行测算。1)对标准化的指标进行比重变换：XiPi=n式中：X,为第i个样本的第j个指标。2)计算各指标的熵值：E二Z(P,lnP,).Inn3)计算各指标熵值的效用值：d;=1-Ej.4)确定各指标的权：WFdd2.4数据来源考虑到指标数据的可获得性，本文选取2 0 10 一2020年河北省钢铁行业与工业污染物排放量相关指标进行核算测量，文中数据来源于中国统计年鉴中国钢铁工业统计年鉴和河北经济年鉴。3钢铁数字化转型与节能减排的协同效应的实证分析钢铁数字化转型与节能减排的耦合度与耦合协调度分析如表5所示。从两系统的耦合度来看,2 0 10 年以来,河北省的数字化转型子系统与节能减排子系统一直处于高度耦合的状态，说明在样本期河北省钢铁行业的数字化转型与节能减排之间处于高度协调的状态，数字化转表5数字化转型与节能减排之间的耦合度耦合度C耦合协调度D年份数值耦合发展阶段20100.846 7920110.924 2920120.985 9120130.997 0920140.997 36良好协调20150.999 54(0.8,1)20160.981 3220170.991 6920180.994 2520190.995 5920200.99854型与节能减排之间是相互影响、互相配合的。为了进+0.001.(6)+0.001.(7)(8)(9)(10)(11)数值高度耦合阶段0.116 41高度耦合阶段0.259 18高度耦合阶段0.386 66高度耦合阶段0.439 50高度耦合阶段0.52231高度耦合阶段0.644 68高度耦合阶段0.807 40高度耦合阶段0.861 65高度耦合阶段0.923 60高度耦合阶段0.905 99高度耦合阶段0.927 60一步分析两者之间的整体功效,计算出二者的耦合协调度，在样本期内河北省钢铁数字化转型子系统与节能减排子系统之间的耦合协调度呈逐年稳步增长的趋势,呈现出非常好的协同发展趋势。从河北省钢铁行业数字化转型子系统与节能减排子系统之间的耦合协调度可以看出,2 0 10 2 0 2 0年，两个子系统之间经历了由失调到协调的6 个阶段。在样本初期阶段，由于河北省数字化水平不高、节能减排水平不强,故二者的协调程度不高。作为钢铁大省，河北省政府颁布了关于加快发展数字经济的实施意见等文件，有助于引导数字经济与实体经济的深度融合，推进节能减排的进程。从2 0 16 年开始，河北省钢铁行业数字化转型子系统与节能减排子系统二者之间的发展达到了良好协调的阶段。4结论与建议本文利用耦合协调度模型，对2 0 10 一2 0 2 0 年河北省钢铁行业数字化与节能减排协同发展水平进行了实证分析，结果表明：河北省钢铁行业数字化转型与节能减排之间具有良好互动关系。如果能进一步借助良好的内部作用,将更加有助于二者的耦合协调阶段发展。基于以上原因，本文提出如下建议：1)钢铁行业作为河北省的主导产业，对经济发展有着重要的影响作用，钢铁行业的数字化转型不仅代表着钢铁工业自身的转型,还影响着河北省产业链的升级转型、发展方式的升级转型。因此，在数字化转型的大背景下，河北省钢铁行业要牢牢把握时机，用数字化的方式带动产业升级，通过引人新型数字化技术来化解过剩产能，提升生产效率和能源使用效率，促进钢铁行业的绿色健康发展。2)河北省钢铁行业数字化转型子系统与节能减排子系统之间的关联性强。从节能减排的角度出发，耦合发展阶段严重失调阶段轻度失调阶段轻度失调阶段濒临失调阶段勉强协调阶段中度协调阶段良好协调阶段良好协调阶段良好协调阶段良好协调阶段良好协调阶段2023年第7 期推动节能减排也对钢铁行业的数字化转型有着积极的作用。因此,河北钢铁集团可以引人高效的智慧化能源管理系统、实施先进绿色环保生产技术等方式，提升能源利用效率，减少污染物排放。同时，进一步加大可再生能源的开发与利用,发挥太阳能、风能等新能源的积极作用,提升节能减排的水平。在推进节能减排的过程中，进一步学习与了解数字化管理系统，提升钢铁行业的数字化水平。参考文献1郭再云“双碳”背景下企业节能减排效益分析与评价J.企业改革与管理,2 0 2 2(4):159-16 1.2吕庆，刘颂，刘小杰，等.基于大数据技术的烧结全产线质量智能控制系统J.钢铁,2 0 18,53(7)：1-9.3 王春梅，周东东，徐科，等.综述钢铁行业智能制造的相关技术J.中国冶金,2 0 18,2 8(7):1-7.4黄导.稳步推进超低排放实现钢铁高质量绿色发展J.中国钢铁业,2 0 2 0(12):5152.5 汪礼俊.节能减排，打造数字化循环经济J.上海信息化，2 0 0 9(6):20-22.6陈亮，王宁.我国制造类企业数字化转型升级的挑战和机遇J.An Empirical Analysis of Digital Transformation and Energy Conservation and EmissionReduction in Hebei Iron and Steel Industry under the Double Carbon TargetAbstract:Under the global trend of carbon emission reduction,the proposed double carbon target in China has an important impact onsocial development,industrial upgrading and transformation.Taking the iron and steel industry as an example,we study the relationshipbetween digital transformation and energy saving and emission reduction in the iron and steel industry of Hebei Province under the constraintsof the double carbon target.The model is used to measure and analyse the degree of coordination between digital transformation and energyconservation and emission reduction in the Hebei iron and steel industry from 2010 to 2020,and to propose corresponding countermeasures inorder to promote the green and low-carbon transformation of the Hebei iron and steel industry and to achieve the synergistic development ofdigital transformation and energy conservation and emission reduction in the industry.Key words:double carbon target;digital transformation;energy saving and emission reduction;coupled and coordinated development(上接第17 5 页)3)对某工业企业进行光伏新能源电气节能改造，经过分析研究最终确定选择多晶硅太阳能电池板，并采用固定安装的方式，安装倾角为37，改造后全年耗电量降低6 8.8 6%，电能经济成本节约7 6 7 2 53.19 元。Energy-saving Technology and Benefit Analysis of Photovoltaic New Energy in Electrical(Gansu Provincial Architectural Design and Research Institute Co.,Ltd.,Lanzhou Gansu 730000,China)Abstract:According to the principle of photovoltaic power generation,the influence of temperature and light intensity on the powergeneration of new photovoltaic energy system is proposed and simulated in matlab and simulink software,and then an electrical photovoltaicnew energy saving system transformation is carried out in an industrial enterprise,and the transformation benefits are analyzed.Key words:photovoltaic power generation;simulation;energy-saving system retrofit范晓萱：“双碳”目标下河北省钢铁行业数字化转型与节能减排的实证分析J.经济体制改革，2 0 2 1（5：9 2-9 8.8孙彦广.钢铁工业数字化、网络化、智能化制造技术发展路线图J.冶金管理,2 0 15(9):4-8.9余嘉洋，王勋，张伟，等.钢铁行业数字化转型综述J.铁合金，2021,52(5):44-48.10吕明元，刘明月，李彦超.大数据应用对河北省钢铁行业绿色转型的影响分析J.河北科技大学学报（社会科学版）,2 0 2 0,2 0(3):3443.11张克森.隐性环境规制与节能减排的关系研究：以中国东部地区20052016年9 5城市面板数据为例J.重庆社会科学，2 0 19(10):80-91.12李兰冰，李焕杰.技术创新、节能减排与城市绿色发展J.软科学,2 0 2 1(11):46-51.13李新，路路，穆献中，等.基于LEAP模型的京津冀地区钢铁行业中长期减排潜力分析J.环境科学研究，2 0 19,32(3)：36 5-37 1.14徐向阳，任明，高俊莲.京津冀地区钢铁行业节能和CO,减排的技术路径J.生态经济，2 0 17,33(11)：38-43.15刘怀平.加快 5G+工业互联网”在钢铁企业环保设施中应用J.中国经济评论,2 0 2 2(4):16-17.(编辑：郭萍茹）Fan 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