鋼鐵工業發展與一國經濟、社會發展同軌並進，是世界各國積極發展的重要產業。自2001年起，由於中國強烈需求的拉動，造成鋼材供不應求，各大鋼廠均積極擴增產能。然而京都議定書的生效實施，溫室氣體減量的環保壓力卻形成鋼鐵業的增產限制。本研究目的即是因應經營環境的變化，藉由系統分析觀點與模擬，嘗試幫面對未來新的營運態勢的鋼鐵業者，設計出最適的因應策略。
本研究選用文獻收集分析及系統動力學模擬方法來探討高爐煉鋼廠因應二氧化碳管制壓力的最適生產政策。先收集鋼鐵業產業發展資料及典型高爐煉鋼廠的營運結果資料進行分析，瞭解鋼鐵業之產業特性及未來發展趨勢，並探討高爐煉鋼廠經營與二氧化碳排放之相關性及減排對策，提供系統動力學建模所需之相關資訊。再採用系統動力學的相關理論與工具，建構出高爐煉鋼廠生產、二氧化碳排放與利潤的系統動態模型，藉以探討環境與營運參數的影響性，在利潤最大化的目標下擬定出高爐煉鋼廠應採行的因應之道。
綜合參數影響性分析結果，發現當排放管制的經濟制裁尚未實施時，並未有在各種市場變動均獲利最大之生產政策。但只要排放加計(包括減量費用及課徵碳稅)，採取管制產量的生產政策就成為高爐煉鋼廠最適的生存之道。提昇能源效率比例、提昇研發經費佔獲利比例、及降低產量年增率等作法，對增加鋼廠獲利最具正面效果。鋼廠可以綜合調整營運參數來應付排放成本的變動，尤以非管制政策生產時更為需要。
高爐煉鋼廠因應二氧化碳排放減量的首要對策，應從降低減量成本著手，可採行的因應對策有：(1)不盲目擴增產能；(2)引導碳稅課徵制度設計；(3)降低減量單價；(4)提高研發動能。

The development of steel industry makes progress simultaneously with economy and society of a country. The steel industry is an important industry for each country. From 2001, there was an insufficient supply gap of steel due to strong demand of China, which pushes main integrated steel works to increase their capacities. However, the mitigation pressure of the emission of Green House Gas make a limitations for capacity expansion. The objective of this study is to make appropriate policies for integrated steel works to cope with new operation environment.
From the analysis of steel industry, this study discovers the features and the related operation issues of global steel industry. The relationship between production and CO2 emission was investigated, and the casual loop among the production, revenue, and CO2 emission was analyzed. A dynamic model was developed by system dynamics approach and related tools to simulate the dynamic relationship between the revenue and CO2 emission of steel work. After thorough tests of reliability, model behavior, and policy implications, this model was used to investigate the influence of main operational and environmental parameters on the revenue of steel work. The appropriate production policies for steel works was also proposed.
Simulation results showed that, there was no universal production policy without the economic penalty for CO2 emission, but keeping the production under regulation limit was the most suitable strategy after the implementation of economic penalty. Increasing energy utilization efficiency, the ration of R&D budget in annual profit, and lowering the growth rate of production would facilitate the revenue increase of steel work. The simultaneous adjustment of these parameters could downgrade the negative effect of economic penalty.
The main strategy to cope with the pressure of the CO2 mitigation is to reduce the unit cost of mitigation. Four approaches can be adopted by the steel work to tackle the CO2 mitigation. They are (1) carefully scheduling the capacity expansion of steel work, (2) actively deriving the legislation of economic penalty for CO2 emission, (3) reducing the unit cost for CO2 mitigation, (4) enhancing the power of R&D activities.

目 錄
頁數
致謝詞 ----------------------------------------------------------------------------------- III
中文摘要 --------------------------------------------------------------------------------- IV
英文摘要 --------------------------------------------------------------------------------- V
目錄 --------------------------------------------------------------------------------------- VI
表次 --------------------------------------------------------------------------------------- VII
圖次 --------------------------------------------------------------------------------------- VIII
第一章 前言 --------------------------------------------------------------------------- 1
第一節 研究動機 ------------------------------------------------------------------ 1
第二節 研究目的 ------------------------------------------------------------------ 4
第三節 研究範圍與限制 --------------------------------------------------------- 4
第四節 研究方法和流程 --------------------------------------------------------- 5
第五節 論文架構 ------------------------------------------------------------------ 7
第二章 文獻探討----------------------------------------------------------------------- 9
第一節 高爐煉鋼產業之發展 ----------------------------------------------------- 9
第二節 高爐廠二氧化碳排放與減量分析 ---------------------------------- 24
第三節 二氧化碳排放的經濟衝擊之研究 ---------------------------------- 36
第四節 系統動力學方法 ------------------------------------------------------- 39
第三章 系統動態模型建構 ---------------------------------------------------------- 45
第一節 系統動態模式 ---------------------------------------------------------- 45
第二節 模式測試 ---------------------------------------------------------------- 65
第四章 高爐廠生產政策分析與擬定 --------------------------------------------- 73
第一節 基準情境背景說明 ---------------------------------------------------- 73
第二節 生產政策評估 ---------------------------------------------------------- 75
第三節 參數影響性探討 ------------------------------------------------------- 82
第四節 鋼廠因應對策擬定 ---------------------------------------------------- 98
第五章 結論與建議 ------------------------------------------------------------------ 105
第一節 結論 ---------------------------------------------------------------------- 105
第二節 後續研究方向與建議 ------------------------------------------------- 110
參考文獻 -------------------------------------------------------------------------------- 113

一、中文部份
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World steel dynamics (WSD)：http://www.worldsteeldynamics.com