钢铁企业能源价值管理指标体系的设计与应用

1、第38卷第2期2014年3月冶金自动化Metallurgical Industry AutomationVol38No2Mar2014·前沿技术·doi:103969/jissn1000-7059201402002钢铁企业能源价值管理指标体系的设计与应用桂其林(宝山钢铁股份有限公司能源环保部,上海200941摘要:钢铁企业能源管理的载体是以热力学第一定律即能量守恒定律为核心的四级能源指标体系。随着钢铁行业进入微利时代,企业越来越需要通过能源管理降低生产成本。论文以热力学第二定律和热经济学理论为基础,结合宝山钢铁股份有限公司多年来的应用实践,论述以能源成本为主线的钢铁企业能源

2、价值管理指标体系。该体系能克服原指标体系的不足,准确计算和衡量能源管理绩效对成本的影响,从而推进能源管理绩效提升,促进生产成本的持续降低。关键词:价值管理;能源成本;能源管理;能源指标;钢铁企业中图分类号:TF31文献标志码:A文章编号:1000-7059(201402-0009-06Design and application of iron and steel enterprise energyvalue management systemGUI Qi-lin(EnergyEnvironmental Protection Department of Baoshan IronSteel Co

3、,Ltd,Shanghai200941,China Abstract:The carrier for ironsteel enterprise energy management is a four-layer energy index sys-tem whose core is the first law of thermodynamics iethe law of conservation of energyAs steel in-dustry has entered into a low profit era,more and more enterprises have struggle

4、d to reduce produc-tion costs through energy management,but there still exist limitations in the current index systemAn energy value management index system with energy costs as its main line is discussed based on the second law of thermodynamics and thermo economics theory,combined with Baosteel pr

5、actice for many yearsThe system can overcome the defects of the original index system,accurately calculate and measure the cost impacts on energy management performances,thus reduce the production cost continuously and promote the energy management performances effectivelyKey words:value management;

6、energy costs;energy management;energy index;iron and steel enter-prise0引言钢铁企业将铁矿石生产加工成钢铁产品的过程,是物质流、能源流和价值流三者共同作用的过程。其中,作为能源流、价值流重要指标的能源成本是企业生产成本的重要组成部分,以宝山钢铁股份有限公司为例,能源成本占生产总成本的20% 30%。长期以来,宝钢能源生产和管理以安全稳定供能为主要目的,形成的能源管理收稿日期:2013-06-24作者简介:桂其林(1973-,男,安徽凤台人,高级工程师,硕士,长期从事企业能源管理工作。冶金自动化第38卷指标体系以能源流作为关注

7、重点,而能源成本管理基础相对薄弱,目前还没有形成一套能源成本统计、分析的指标体系,有的子公司甚至还没有单独计算能源成本。2008年金融危机以来,国内钢铁市场内外部环境发生了剧烈变化,钢铁产品供大于求、利润率不断下降甚至亏损,煤炭、电力、天然气等能源价格不断上涨,各级政府对企业能源消耗总量及能源利用效率也提出了日益严格的要求1-3。为缓解企业所面临的外部对于减少能源消耗和温室气体排放、内部对于降低能源成本和提高产品竞争力的多重压力,宝钢探索建立了以制造管理、能源管理、财务管理和设备管理等信息系统数据为基础,以制造流、能源流、价值流、设备状态为管理对象的“三流一态”能源管理指标体系4,从能源管理与

8、能源成本管理视角出发,在原有能源管理指标体系的基础上不断完善,逐步形成了一套适应于钢铁企业的能源价值管理指标体系,该体系是宝钢“三流一态”能源管理指标体系的重要组成部分,是能源流与价值流精细化管理的有效融合,并将能源管理的绩效最终以能源价值的形式显现出来。1原有体系的不足钢铁企业的能源管理一直采用的是以能源平衡表为基础的能源管理指标体系,即将不同类型能源介质的消耗量统一折算成标准煤,并与相应产品产量和重点用能设备相结合,通过计算形成一套完整的包含耗能总量(吨钢综合能耗、工序能耗、工序能源介质单耗、重点用能设施或生产线能耗四级能源管理指标体系5。该指标体系的数据信息流如图1所示。原有能源管理指标

9、体系以热力学第一定律能量守恒定律为基础,即企业整体(工序单元能源消耗量等于该企业整体(工序单元能源输入总量减去能源回收总量。利用现有四级能源管理指标体系进行能源管理和能源成本管理时具有很大的局限性,例如:能源管理无法有效融入企业生产管理流程、不能体现不同能源介质价值量的差异、未能涵盖影响能源成本的所重点用能设施或生产线能耗耗能总量工序能耗介质单耗回收指标外销能源库存变化能源平衡表能源供需月报现场计量能源消耗数据能源管制中心数据库生产管制中心产量数据图1宝钢能源管理指标体系数据流向图Fig1Diagram of energy data flow有因素等,从而无法满足能源管理精细化要求,无法体现能

10、源管理全员、全方位、全流程的特性。(1无法有效融入企业生产管理流程。企业追求利润最大化的特性决定其生产经营活动都是围绕利润最大化这一核心目标组织开展的。而原有能源管理指标体系中没有能源成本方面的指标,能源管理与企业的成本管理没有直接结合点,能源管理能为企业创造多少效益无法用原有的能源管理指标来计算和分析。同时,钢铁企业一般实行专业化管理,成本(包括能源成本管理由财务部门负责,能源管理由能源管理部门负责,二者缺乏有效的沟通和协同平台。成本管理缺乏能源管理的专业支撑,能源管理缺乏成本管理的数据支持。能源管理与企业的制造、成本、设备等专业管理不仅无法形成降低能源成本的合力,有时甚至会出现不同专业管理

11、目标之间相互矛盾的情况。因此,仅仅以能源流为管理对象的原有能源管理指标体系客观上造成能源管理无法有效融入企业生产管理流程,无法从企业管理者和各专业管理部门获得足够的资源和支撑。(2不能体现不同能源介质价值量的差异。在原有能源管理指标体系中,所有能源介质都通过折算系数折算成标准煤进行计算。以工序能耗指标为例,工序能耗E=A iiB i'(i'P式中,A i为某种能源介质i消耗的实物量;i为某种能源介质i的标准煤折算系数;B i'为某种回01第2期桂其林:钢铁企业能源价值管理指标体系的设计与应用收能源介质i'的回收量;i'为某种回收能源介质i'的标准

12、煤折算系数;P为该工序的合格产品产量。从上式可以看出,对于该工序消耗的所有能源介质,无论其成本大小都通过相应的折算系数折算成标准煤。各折算系数由能源介质本身特性决定,与价格无直接关系。比如对某热轧工序来说,加热炉用1kg标准煤热值的天然气和高炉煤气,如不考虑燃烧效率差异,其能耗指标是相同的,但工序能源成本却相差数倍。(3未能涵盖影响能源成本的所有因素。影响钢铁企业能源成本的因素包括外购价格、能源品质、能源加工转换效率、能源系统放散损失、用能设备效率、维修成本等等,而原有能源管理指标体系则以能源流数据为对象进行分析计算,未能涵盖以上全部因素。比如:高压蒸汽通过减温减压转换成低压蒸汽,从热力学第一

13、定律分析此过程能量是守恒的,没有能量损失,但从热力学第二定律分析,此过程存在着火用损失,高、低压蒸汽的成本也是不同的。另外,能源系统的相关费用比如检修费、项目投资与折旧、向政府交纳的各项税费等也在能源管理指标体系无法体现。2能源价值管理指标体系设计原则和理论基础为了解决以上问题,宝钢在原有能源管理体系的基础上,基于以下设计原则和理论基础设计了一套能源价值管理指标体系。(1价值管理理论。价值管理属于成本会计学范畴,又称基于价值的企业管理(Value-Based Management,VBM,是以价值增长为目的的一种综合管理模式,是源于企业追逐价值最大化的内生要求而建立的以价值评估为基础、以规划价

14、值目标和管理决策为手段、整合各种价值驱动因素和管理技术、梳理管理和业务过程的新型管理框架。价值管理的主要特性包括以资本市场为依托,以企业价值最大化为根本目标,注重现金流量和资本成本,重视企业可持续发展能力。价值管理理论最早在20世纪80年代在国外逐步形成,21世纪初引入我国。国内对能源价值管理方面的论述较少,笔者认为能源价值管理是企业价值管理的重要组成部分,它以能源利用效率最大化为抓手,在满足用能需求的前提下最大程度地降低能源成本。(2热经济学理论。宝钢原有能源管理指标体系以热力学第一定律为基础,通过计算分析能源数量变化但却不能反映能源质量变化,不能全面反映能源利用效率和经济性。热经济学分析方

15、法6-8是以热力学第二定律为基础的火用分析方法,它在能源利用效率分析基础上结合企业实际情况,将热力学和经济学结合起来,使分析结论更具实用价值,更能反映企业能源成本的变化。该分析方法综合考虑了能源的质量、数量、价格等多方面影响能源成本的因素。热经济学分析方法的结果可通过企业内部能源价格的定价机制予以引导和实现。3能源价值管理指标体系能源价值管理指标体系以能源购入、存储、加工、输配、使用、回收等所有环节为分析对象,设定能源价值管理的分级指标,并确定各级指标之间的对应关系和分析方法,它根据原有能源管理指标体系的分级及计算方法,综合统计分析能源介质消耗量和能源成本的变化9。能源价值管理指标体系和原有能

16、源管理指标体系比较分析如表1所示。由表1可知,由于能源价值管理指标体系是在原有能源管理指标体系的基础上设计的,因此两者所使用的能源流原始数据是一致的,但两者有以下2个根本区别:(1分析对象不同。能源管理指标体系仅与能源流有关,而能源价值管理指标体系不但与能源流有关,还与企业购入能源价格、能源使用结构、能源设备费用、其他费用等有关,涵盖了与能源成本相关的所有因素。(2能源介质价格与能源折算系数的确定方法不同。能源介质价格全面反映了企业为能源所支付的各种成本,并定期根据实际成本进行调整;而能源介质折算系数由能源自身特性确定11冶金自动化第38卷表1能源价值管理指标体系和原有能源管理指标体系对比Ta

17、ble1Difference between energy value management and energy management index system项目能源价值管理指标体系原有能源管理指标体系主要区别第1级能源总成本、吨钢能源成本、电力成本等耗能总量、吨钢综合能耗、自耗电总量、吨钢电耗等第2级能源介质成本、工序能源成本工序能耗第3级工序能源介质成本、能源回收成本工序能源介质单耗、能源回收率第4级重点用能设施或生产线能源成本重点用能设施或生产线能耗第5级成本中心能源介质成本(1价值管理指标计算中增加了非能源的因素成本,比如设备、人员、税费等。(2价值管理指标中价格不断变化,而能源折

18、算系数则相对固定。且相对固定。4能源介质价格确定的原则与方法能源介质价格是能源价值管理指标体系的核心。能源介质价格包括能源回收介质价格、全口径能源介质价格和外销能源介质价格等。(1能源回收介质价格。钢铁企业在生产钢铁产品的同时回收大量二次能源,如高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、电、蒸汽等。钢铁企业回收能源介质的定价没有统一原则,由每个企业根据实际情况确定,企业之间的可比性不强。根据热经济学原理,笔者认为回收能源介质的定价原则应包括两方面:一是要体现回收能源介质所替代的企业外购能源的种类和成本(以高炉煤气为例,如果某钢铁企业回收高炉煤气主要用于发电,替代外购电,则高炉煤气的价格应参考外购电价格和替

19、换系数确定,二是要体现回收能源的能效和能级的差异。回收能源介质的定价还要综合考虑公司对余热、余能回收的导向作用,可适当提高回收价格,以激励和提高节能积极性。(2全口径能源介质单价。全口径能源介质单价是根据企业实际支付的与能源介质有关的总成本及能源介质使用量计算的全厂统一价格。企业支付能源介质总成本包括外购成本、加工配送成本、人工和维修成本、设备折旧及缴纳的各项税费等;能源介质使用量即为企业内部各二级部门能源介质消耗量总和。从该价格的影响因素可知,全口径能源介质单价是不断变化的。与能源回收价格一年调整一次不同,全口径能源介质单价每个月都会有变化。(3能源销售价格。对钢铁企业来说,能源系统在满足自

20、身用能需求的同时还向不同的外部用户供应能源,因此,能源销售价格的确定需要综合考虑市场和企业自身能源平衡的情况,即以企业收益最大化为目标,参考能源介质的实际成本或直接按照市场价确定销售价格。5能源价值管理指标体系分析模型钢铁企业能源利用效率和能源成本是多专业、多因素共同作用的结果,具有全员、全工序、全流程的特征。长期以来,宝钢已经形成了一套以原有能源管理指标体系为载体的能耗指标分析方法和模型,但缺乏定量分析能源成本的模型。2008年以来,宝钢在已有能源计量、报表和能源管理信息系统的基础上,利用其他专业管理信息系统的数据,在能源价值管理指标体系中自主研究开发了一套针对不同层面管理对象的能源价值管理

21、信息系统。该信息系统能定量计算任一统计期内每级能源总成本实绩以及与任一基准期的能源成本差异。信息系统中还开发了多个能源成本分析模型,用于定量计算各种因素对能源总成本的影响。图2为能源价值管理示意图。能源价值管理信息系统能自动从能源管理信息系统、采购管理系统、制造管理系统、设备管理系统和财务管理信息系统等系统取数据,分5级计算能源总成本。5级能源总成本包括:公司能源总成本(TCE、能源介质总成本(TCEM、工序能源总成本(TCEP、生产线能源总成本(TCEL和成本中心能源总成本(TCEC。从理论上分析,各级能源成本的总和应该相等,即:TCE=TCEM i=TCEP a=TCEL b=TCEC c

22、(式中a,b,c21第2期桂其林:钢铁企业能源价值管理指标体系的设计与应用分别表示工序、生产线和成本中心。针对5级能源总成本的变化,根据每级能源成本的特性、所属的管理职责,开发不同的分析模型,定量计算各因素对能源总成本差异的影响。宝钢已经开发应用的能源价值管理指标体系分析模型包括:能源总成本5因素分析模型、能源介质总成本5因素分析模型和工序、生产线、成本中心能源总成本3因素分析模型。通过系统和分析模型将能源总成本的变化及每个成本中心介质单耗的变化直接、显性地联系和计算出来,为能源价值管理指标的分析、评价、考核和改进提供依据。能源价值管理信息系统模型输出结果的应用数据源能源价格(采购部、能源部等

23、能源结构(能源部、制造部能源消耗(用能部门产量规模(制造部库存影响(制造部、财务部能源总成本5因素分析模型价格因素(能源部、财务部加工效率(能源部、电厂结构因素(能源部规模因素(制造部、能源部费用因素(设备部、财务部能源介质总成本5因素分析模型价格影响(能源部、财务部规模影响(制造部、财务部消耗影响(用能单元工序、生产线、成本中心能源总成本3因素分析模型公司能源总成本(TCE ,第1级能源介质总成本(TCEM ,第2级工序能源总成本(TCEP ,第3级生产线能源总成本(TCEL ,第4级成本中心能源总成本(TCEC ,第5级能源管理信息系统(EMS 采购管理系统制造管理系统(ERP 设备管理系

24、统(9672财务管理信息系统(CE 能源价值管理指标体系分析模型图2能源价值管理示意图Fig2Sketch of energy value management system下面以能源介质总成本5因素分析模型为例介绍模型原理及应用。模型中报告期能源介质总成本(C bg 和基准期的能源介质总成本(C jz 的差异(C 由以下5方面的因素引起:回收和外购能源价格变化(D pm 、能源介质加工转换效率(D em 、能源结构变化(D tm 、能源产量规模变化(D om 与能源介质相关的费用变化(D fm 。即:C =C bg C jz =D pm +D em +D tm +D om +D fm(1D

25、pm 反映了外购能源价格、回收能源价格等变化对能源介质成本差异的影响。D pm =P r P (b C r O r(2式中,P r 为报告期全口径能源介质价格;P b 为基准期全口径能源介质价格;C r 为报告期单耗;O r 为报告期能源介质产量。D em 反映了能源加工转化过程的效率、放散、损失等变化对当期能源介质成本差异的影响。D em =C r C (b P b O r(3式中,C b 为基期单耗。某种能源介质(如蒸汽、电存在多个发生源j ,每个发生源所占的比例不同,发生源比例变化引起该能源介质成本的变化为D tm 。D tm =C r j C b jC b jC r (jP b j O

26、 r j (4D om 反映了能源介质发生量变化导致的固定成本分摊量变化而引起的差异。D om =O b O (r F b(53114 冶 金 自 动 化 第 38 卷 O b 为基期能源介质产量 ； F b 为基期固定单 式中 ， 位成本 。 D fm 反映了单位能源介质生产过程中加工配 人工和设备折旧及缴纳的各项税费等固 送成本 、 定成本变化而引起的差异 。 D fm = F r O r F b O b F r 为报告期固定单位成本 。 式中 ， 宝钢在原 有 能 源 管 理 指 标 体 系 基 础 上 研 究 开发的能源价值管理指标体系及 计 算 分 析 模 型 已成为能源成本管理 的

27、 平 台 和 工 具 。 通 过 能 源 价值管理指标体系及计算分析模 型 对 能 源 成 本 数据的逐级挖掘 ， 从公司层面的能源成本差异一 直挖掘到最小用能成本中心的能 源 成 本 差 异 及 为能源成本的精细化分析管理提供支 影响因素 ， 撑。 以 2012 年某 月 的 能 源 总 成 本 为 例 ： 当 月 能 源总成本比上月减少 6 193 万元 ， 通过能源总成 本 5 因素分析模型得出以下 5 方 面 的 因 素 影 响 分别为 ： D pm （ 煤 、 焦、 电等 ） 影响减少 3 083 万元 ； D em 影响减少 5 196 万元 ； D tm （ 焦炭下降 、 煤炭上

28、 升 ） 影响减少 2 170 万 元 ； D om 影 响 增 加 5 005 万 元 ； D fm 影响减少 749 万元 。 以上 5 因素影响合计 为减少 6 193 万元 。 采用能源 介 质 总 成 本 5 因 素 分 析 模 型 和 工 序、 生产线 、 成本中心 3 因素分析模型 ， 能对以上 分析结论进行进一步逐级挖掘和分析 。 （ 6） 将能源管理的范围和深度 进 一 步 提 升 ， 提高 势， 降低能源成本 。 能源利用效率 ， （ 3 ） 2008 年金融危机后 ， 宝钢开始实施能源 2009 年 价值管理 ， 2011 年 能 源 成 本 占 生 产 成 本的比例下降了 2 7 个百分点 。 （ 4 ） 能源价值 管 理 在 国 内 钢 铁 企 业 中 的 研 究应用尚处于起步阶段 ， 能源价值管理的有效实 施需要企业具备较为完整的计量 、 信息系统和多 专业协同能力 。 （ 5 ） 随着钢铁企业竞争压