發電行業低碳減排技術水平評估體系及方法★

張 杰 王 圣，2

(1.國電科學技術研究院，江蘇 南京 210031;2.河海大學商學院，江蘇南京 210003)

0 引言

控制溫室氣體排放是我國積極應對全球氣候變化的重要任務，對于加快轉變經濟發展方式、促進經濟社會可持續發展、推進新的產業革命具有重要意義［1-3］。2011年3月份，我國發布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》中明確了“十二五”期間低碳減排目標，要求降低溫室氣體排放強度，發展循環經濟，推廣低碳技術;2011年12月，我國發布的《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》中，要求加強低碳技術研發和推廣應用，提出了從發展經濟適用的低碳技術到開發關鍵低碳技術等一系列科技活動;2012年8月，國務院印發了《節能減排“十二五”規劃》，要求建立行業的節能減排技術評價認定體系，形成節能技術分類遴選、示范和推廣的動態管理機制;在《中國應對氣候變化國家方案》中，要求大力推廣有益于緩解溫室氣體排放的支撐技術，為應對氣候變化提供強有力的科技支撐，以提高氣候變化適應能力的有效途徑。

電力行業是煤炭消耗的主要行業，也是二氧化碳排放的主要來源［4-6］。發電行業的減排對于全國減排目標的實現具有重要的影響和作用［7］，很大程度上決定我國“十二五”及中長期的減排戰略。“十二五”期間，火電行業工程減排的空間在收窄，但節能減排的任務依然艱巨［8］。所以如何既實現電力行業科學發展，又實現節能減排，政策和監管是手段，發展與推廣低碳減排新技術是關鍵［9］，而如何評估與判斷發電行業低碳減排支撐技術水平則是基礎。

1 發電行業低碳減排技術分類

低碳減排技術，廣義上指所有能降低人類活動碳排放的技術［10］。從體系而言，可以將低碳技術分為三類［11］:1)源頭控制的“無碳技術”，即大力開發以無碳排放為根本特征的清潔能源技術［12］。2)過程控制的“減碳技術”，是指實現生產消費使用過程的低碳，達到高效能、低排放。3)末端的“去碳技術”，比較典型的就是二氧化碳捕獲。

從方法而言，可以將發電行業低碳減排技術分為四種［13］:第一是能效提高技術，包括1 000 MW超超臨界、620℃超超臨界二次再熱、整體煤氣化IGCC、電除塵高頻電源、通流改造、背壓改造、熱泵余熱利用等發電技術;第二是廢物和副產品回收再利用技術，包括秸稈發電、垃圾發電等;第三是清潔能源發電技術，包括燃氣蒸汽循環發電、核電、風電、光伏發電、光熱發電等;第四是溫室氣體削減和利用技術，包括CO2捕集技術(Carbon Capture＆Store，CCS)，CO2利用技術(Carbon Capture ＆ Use，CCU)。

2 發電行業低碳減排技術水平評估指標體系

發電行業低碳減排技術評估指標包括定量指標和定性指標兩部分。其中，在技術評估過程中應盡可能采用定量指標，以減少人為主觀性帶來技術評估結果的不確定性。定量指標一般分為一級指標和二級指標。

定量指標中一級指標具有普適性、概括性。根據發電行業自身特點，一級指標包括能源利用指標、能源回收與節約指標、廢棄物回收利用指標、溫室氣體排放指標、溫室氣體削減指標、技術投資、運行維護成本、經濟效益、環境效益等八項。二級指標是一級指標下可量化、可統計、可比較的指標，各項指標要求有明確的統計范圍和指標單位，二級指標由于行業不同而差別很大。以發電行業一級指標能源利用指標為例，其二級指標又包括綜合發電煤耗、電耗、下降煤耗、能源利用效率提高比例等四項;一級指標能源回收與節約指標的二級指標又包括副產能源量、替代產品節能量等兩項。所有的定量指標在發電行業中都需要能夠落實到具體數值和單位。

定性指標主要從技術先進性、成熟度、普適性、技術風險程度、成果轉化難易程度、市場推廣前景、知識產權轉讓等七個方面重點考察發電行業不同低碳減排技術在成果轉化和推廣應用過程中的地位和作用。技術定性指標需要通過行業內的技術專家來進行判斷。所有的定性指標都需要發電行業內部專家打分確定，從高到低，從1～5實行5分制，分值越高，表示越有利于技術推廣和利用。例如:技術普適性，是指該項發電技術的應用是否有特定條件限制，如適用范圍、運行條件、規模大小、上下游匹配關系、使用環境、地理條件等諸多因素對成果轉化推廣的影響大小，分值從1～5分別表示:差、較差、一般、較好、好。

3 發電行業低碳減排技術評估方法

從新技術的實用性和可用性出發，為考慮新技術將來的推廣與運用，被選減排新技術要符合如下條件:1)該技術已實現中試，取得了良好效果;2)該技術已在局部進行示范推廣，處于商業化運作前期階段，還未大面積推廣應用;3)同時，該技術的現有普及率應小于10%。

按照上述要求，在結合發電行業內專家推薦的基礎上，初步篩選出25項能夠實現低碳減排的發電行業新技術，然后進行逐步篩選。

3.1 指標權重的確定

采用專家調查法，由專家對評估體系中的指標重要性進行打分。需要注意的是，對于評估體系中指標的打分是與具體技術無關的，而是對評估體系中不同因素的重要性的判斷。

對每位專家的打分結果進行代數平均，得到每項指標的重要性平均得分。歸一化之后可得到每項指標的權重:

其中，Wi為i指標的權重;ci為i指標的重要性平均得分。

發電行業低碳減排技術的權重計算結果見表1。

表1 發電行業低碳減排技術指標權重計算結果

3.2 不同技術指標分值確定

1)定量指標值轉化與確定。不同專家對不同技術的定量指標都會有具體的數值。例如，對于“能源利用指標”的定量指標中，不同發電技術的“綜合發電煤耗”都是確定的具體技術數值。

定量指標需要將統計得到的技術數值轉化成1～5的指標值，這是與具體技術有關的。發電行業25項低碳減排技術的賦值方法如下:

a.若該指標是技術數值越大越好(如下降煤耗、溫室氣體削減量等)，則將統計數值最低的技術賦指標值為1，將統計數值最高的技術賦指標值為5;

若該指標是值越小越好(如綜合發電煤耗、污染物產生量等)，則將統計數值最高的技術賦指標值為1，將統計數值最低的技術賦指標值為5。

b.所有技術按照線性內插法得到指標值:

其中，aij，t為技術 t在定量二級指標 j上的樣本平均值;aij，max為所有技術在定量二級指標j上樣本平均值的最大值;aij，min為所有技術在定量二級指標j上樣本平均值的最小值。

2)定性指標值確定。在對于各項技術定性指標的描述中，定義分值和水平均是從1～5依次遞增，這也是與具體技術有關的。

發電行業25項低碳減排技術中每項技術的定性指標值也是采取專家進行打分，然后通過專家打分后取平均值。

3.3 不同技術分值

發電行業25項低碳減排技術中不同技術的分值進行加權求和得到。

由以上指標權重和指標值的計算，通過定性和定量指標綜合評估計算公式，可以得到各項節能減排技術的綜合評估結果。

其中，Wij為二級指標 j的權重;Sij，t為 t技術在二級指標 j的指標值;St為t技術的綜合得分。

4 發電行業低碳減排技術水平評估結果分析

由于篩選發電行業低碳減排新技術的前提包括現有普及率應小于10%，所以目前較為成熟的、普及率已經較高的傳統低碳減排技術就不在推廣范圍之內。

經計算，發電行業25項低碳減排新技術排名前十位的技術名稱及技術分值見表2。

表2 發電行業25項低碳減排技術排名前十位結果

從表2可以看出，在發電行業低碳減排支撐新技術中，進入前十名中的新技術有九項屬于能效提高技術類別，只有一項“燃氣—蒸汽聯合循環發電技術”屬于清潔能源發電技術類別，而廢物和副產品回收再利用技術、溫室氣體削減和利用技術均沒有進入前十名。

由于發電行業低碳減排支撐技術水平評估是一個綜合性、系統性的體系，在某一個方面的指標不適應于推廣，就會影響整體的得分，這也是清潔能源發電技術類別、溫室氣體削減和利用技術類別沒有進入前十名的原因。例如:壓水堆三代改核電技術、海上并網風電技術、光熱發電技術等均由于投資、經濟效益、技術風險程度等因素，尤其是定性指標的不確定性影響了整體得分。

從上述研究結果還可以得出，單以溫室氣體減排為目標，則從將來的低碳技術發展角度，我國發電行業節能減排的重點還是應該以能效提高技術類別為主，從綜合性而言，具有明顯的低碳優勢，同時結合清潔能源發電技術，并以溫室氣體削減和利用技術為長遠戰略，可以形成我國發電行業低碳減排支撐新技術的整體結構。從技術而言，廢物和副產品回收再利用發電技術很難成為將來發電行業低碳減排支撐新技術整體結構的主要部分。但是，從能源結構調整、電力結構調整的角度，當前清潔能源發電則是關鍵。

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