煤炭消費結構對中國大氣污染的影響及對策建議?

張保留洪 潔羅 宏

(1.中國環境科學研究院,北京市朝陽區,100012; 2.中國人民大學,北京市海淀區,100872)

★經濟管理★

煤炭消費結構對中國大氣污染的影響及對策建議?

張保留1洪 潔2羅 宏1

(1.中國環境科學研究院,北京市朝陽區,100012; 2.中國人民大學,北京市海淀區,100872)

通過分析我國及各省的歷史煤炭消費結構特征,以燃煤污染物排放占比和污染物排放強度為衡量指標,研究2001－2012年電力耗煤和非電力耗煤對大氣污染物的影響程度,結果表明,非電力耗煤對污染物排放的貢獻率以及污染物排放強度均大于電力耗煤,煙粉塵的燃煤排放差距尤為明顯。因此,提出調整煤炭消費結構,控制非電力耗煤占比等對策建議,從而促進實現煤炭的合理消費與大氣污染物的有效控制。

煤炭消費結構 電力耗煤 非電力耗煤 大氣污染 影響 對策

隨著電力耗煤的清潔化程度提高,電力行業的污染物減排進入了瓶頸期,近零排放標準也已經嚴格執行,這使得電力行業的污染物減排空間漸漸縮小,非電力耗煤漸漸成為污染物的一大源頭。于是,一些研究開始轉向非電力行業的污染排放,認為大量散煤的燃燒,才是污染物的主要來源,但至今,從非電力行業的污染物排放數據上去做系統深入的分析研究還很少,唯有王圣等根據中美電力行業二氧化硫排放對比,提到非電力行業的煤炭消費控制可作為解決中國環境問題的突破口,但其研究并未囊括當下其他主要大氣污染物,也未給出具體的對策。本文希望以較為全面的歷史煤炭消費結構數據,結合當前中國最主要的3種大氣污染物來闡述煤炭消費結構對污染物的不同影響,從而為提出優化煤炭消費結構奠定基礎,也為進一步提出對策建議提供有力的事實支撐。

1 我國及各省的煤炭消費結構特征

1.1 全國煤炭消費結構特征

將煤炭消費結構主要分為電力耗煤和非電力耗煤兩大部分,1985－2012年全國的電力耗煤量和非電耗煤量與占比見圖1及圖2,可直觀看出煤炭消費結構的變化過程:從耗煤量上來看,隨時間推移,電力行業和非電力行業的耗煤量都在增加,但非電力耗煤量一直大于電力耗煤量;從耗煤占比上來看,非電力耗煤占比從1985年的79.85%降到2012年的49.37%。對應電力耗煤的占比則從最初的20%上升到2012年的50%左右,說明電力耗煤的占比一直在增加,有逐漸超過非電力耗煤占比的趨勢。當然,鑒于我國的能源結構及產業結構特點,目前的煤炭消費結構變化速度還過于緩慢,與發達國家的80%～90%的電力耗煤比例相較還有一定差距,不過從一定程度上來說,全國的煤炭發電形勢在向好的方向發展,既有利于煤炭資源本身的科學利用,也是煤炭消費結構調控過程中的一大進步,若要達到較為理想的煤炭消費格局,未來國家的煤炭消費結構還需要更為深入細化的調整。

圖1 1985－2012年全國電力耗煤與非電耗煤量

圖2 1985－2012年全國電力耗煤與非電耗煤占比

1.2 各省份煤炭消費結構特征

鑒于各省區市的資源稟賦、產業結構及經濟發展情況等各有差異,其煤炭消費結構也會大不相同,由于涉及數據較多,此處僅對2000－2012年各省的電力耗煤占比進行繪圖,見圖3,對應的非電力耗煤比例變化趨勢為其反向走勢。

各省電力耗煤比例變化趨勢各異,經總結,變化規律如下:

(2)自“十二五”后,也即2011年之后,幾乎所有省份的電力耗煤占比均有所下降,僅山西、內蒙古、江蘇、安徽、山東、河南、新疆的比例在上升。

(3)2012年電力耗煤占比超過50%的省份有海南、廣東、天津、內蒙古、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、甘肅、寧夏,其他省份均在30%～50%內,大多在40%左右。

可見“十二五”有關燃煤發電的節能措施在大部分省份均取得一定的成效,但未來電力耗煤占比較低的省份在控制煤炭消費總量的同時,還需進一步調整煤炭消費方向,進一步優化各省的煤炭消費結構。

為了進一步對比各省份耗煤組成,對2000－2012年的非電耗煤及電力耗煤量平均值及占比進行統計計算,可得出各省份的耗煤平均組成變化情況,見圖4及圖5。從耗煤量上來看,非電力耗煤量較大且超過1億t的省份為山西、山東、河北、河南、內蒙古。電力耗煤量較大的省份為山東、江蘇、內蒙古、河南、廣東、山西等。從耗煤比例來看,大多數省份的非電力耗煤平均占比均超過50%,超過70%的省區依次為重慶、北京、山西、湖北、湖南、四川,而小于50%的省區僅包括上海、江蘇、浙江、廣東、海南。電力耗煤平均值占比在27%～65%內,大多數省份占比為27%～50%之間,超過50%的省份依次為廣東、海南、江蘇、浙江、上海,其中廣東、海南的電力耗煤量均值占比分別達63.38%、62.18%。

總之,目前廣東、海南、天津、內蒙古、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、甘肅、寧夏為電力耗煤占比相對較高的地區,重慶、北京、山西、湖北、湖南、四川為非電力耗煤占比最高的地區。后者可以作為調整煤炭消費結構的首要考慮地區。

圖3 2000－2012年各省區市電力耗煤占比變化

圖4 2000－2012年各省區市電力耗煤、非電力耗煤量年平均值

圖5 2000－2012年各省區市電力耗煤、非電力耗煤量占比

2 煤炭消費結構對大氣污染物排放的影響

煤炭消費的部門不同,對污染物的影響程度也不同,也即不同形式的煤炭消費對大氣污染物的作用程度有別。為了深入了解煤炭消費結構對大氣污染物排放的具體影響,特從以下兩個衡量指標來進行分析。

2.1 煤炭消費結構對污染物排放的貢獻率

煤炭消費的不同組成部分對污染物排放的貢獻率存在一定的差異,2001－2012年的SO2、2003－2012年的煙粉塵、2006－2012年的NOX的電力和非電力的排放占比見圖6,可發現,3種污染物的非電力排放占比均大于電力排放占比。其中, SO2的非電力排放占比一直浮動在50%左右,近年來已上升到接近60%,且有繼續增加的趨勢, NOX的非電力排放一直在50%以上,也有進一步超越電力排放的趨勢;值得注意的是,煙粉塵的非電力排放占比最大,一直穩定處于80%多的比例,表明煙粉塵的主要污染源為非電力耗煤。

“沒錯，還記得上學期感恩節我們舉行過的護蛋行動嗎？”孩子們點點頭。我繼續說，“一天的護蛋行動，你們感覺怎么樣？”

圖6 全國電力耗煤、非電力耗煤的大氣污染物排放占比年際變化圖

綜合以上煤炭消費結構對3種主要污染物的貢獻率情況,可總結得出非電力耗煤對污染物的貢獻率均已經超過50%,成為大氣污染物的重要來源, SO2和NOX的非電力排放需要適度控制,煙粉塵的非電力排放則急需得到關注,對電力耗煤的污染治理方向需要調整,轉向非電力耗煤的污染治理,從而提高煤炭利用效率。

2.2 煤炭消費的污染物排放強度

燃煤的污染物排放強度或許會因為消耗形式不同或技術不同而有所差別。研究針對電力行業和非電力行業的單位煤炭消耗分別產生的污染物量,即不同煤炭消費的污染物排放強度進行分析,以此體現不同煤耗形式的污染物排放差異。不同時間段的不同煤炭消費形式下的污染物排放強度見圖7,可發現,SO2的電力排放強度和非電力排放強度經歷了相互抗衡的時期,最后,非電力SO2排放強度以大于電力排放強度且維持此形勢的趨勢延續下去;而NOX、煙粉塵的非電力排放強度均和非電力排放強度之間存在一定的差距。非電力耗煤的污染物排放強度一直大于電力耗煤污染物排放強度,只是兩者的非電力排放強度和電力排放強度差距程度不同,煙粉塵的非電力排放強度要遠遠大于電力排放強度,不過此差距有漸漸縮小的趨勢。2012年非電力行業1 kg煤炭消耗排放的SO2、NOX、煙粉塵量比電力行業1 kg煤炭消耗所排放的相應污染物分別多出2.42 t、1.87 t、4.57 t。

綜合3種污染物的不同煤耗排放強度,可總結出,非電力污染排放強度均大于電力排放強度,不同的是SO2的煤耗排放強度在下降,但非電力排放強度和電力排放強度的差距在增大;NOX的煤耗排放強度處于較為穩定的狀態,非電力排放強度和電力排放強度之間的差距在“十二五”開始后由之前的擴大趨勢轉為縮小趨勢。煙粉塵的煤耗強度一直在下降,且非電力排放強度下降速度較快,從最開始的較大差距,迅速縮小并有趨于平衡的勢頭。可見,實際上,在煤耗排放強度上,非電力煤耗和電力煤耗部分的差距并不是特別明顯,即使有一定差距,也源于煤炭的不同利用方式所產生的不可避免的結果,若提高技術可從最大程度上減小非電力煤耗污染物排放強度,那么,決定最終的污染物排放量,還是不同煤炭消費形式下的煤炭消費量。

圖7 中國電力耗煤、非電耗煤的大氣污染物排放強度

3 對策建議

3.1 加強區域煤炭消費監管,嘗試構建統一的煤炭分配體系

從環境污染源頭治理上來看,煤炭消費仍是目前重要的污染源,因此,總量控制是根本的治理方法。國家應考慮在全國煤炭消費總量控制之外,重視各區域內的煤炭消費監管。目前的相關政策文件所提出的控制區域煤炭消費總量,主要針對的是個別重點區域的燃煤控制目標,更多的地區還沒有制定相關的煤炭消費強制性控制目標,國家也未給出明確的煤炭消費配額,這使得更多地區的煤炭消費還處于缺乏監管的狀態。對此,國家需要加強對各地區的煤炭消費監管,在地區建立煤耗數據的動態監測站,定時反饋煤耗信息,并由國家相關部門進行不定期抽查,對信息的真實性進行核查。

政府需要嘗試構建統一的區域煤炭消費分配體系,成立煤炭消費分配體系研究小組,結合各地區各行業意見,選取盡可能多的指標,篩選出最具代表性和相關性的指標,并科學合理賦權,構建統一的區域煤炭消費分配體系。必要時采取一定的補償措施,對因煤炭配額較小而造成的經濟發展損失給予一定的資金補償,實行激勵制度,對達到節煤目標的區域給予資金獎勵及優先政策支持等,或者通過調整產業結構,擴大產業鏈條,增加產品附加值等宏觀經濟政策,滿足地區的經濟產值增長需求,最終能達成“自上而下”的國家目標分解與地方“自下而上”提出的目標相匹配、相銜接的局面。

3.2 優化煤炭消費結構,促進煤炭消費向電力部門集中

在我國的煤炭消費總量控制政策進行的同時,還需要考慮煤炭消費調控的改革方向。即從控制煤炭消費總量向優化煤炭消費結構的改變,也可說是從量到質的改變。國外發達國家控制污染物的有效做法,也證明了煤炭消費結構的重要性,我國也需要從先解決非電力煤炭消耗入手,將大量煤炭消費引進電力生產部門。做到將有限的煤炭資源,用到刀刃上,在具備清潔利用技術的基礎上,鼓勵煤炭向發電集中,避免煤炭直接燃燒所帶來的嚴重污染。

對區域的煤炭消費結構進行分級優化,針對上述非電力煤炭消費占比較大的地區,比如廣東、海南、天津、內蒙古、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、甘肅、寧夏等地重點大力調整煤炭消費結構,其他地區可同步輕微調整,采取“同步不同力度”的優化策略。同時,為了避免結構調整措施所帶來的沖擊,可在地區之間建立一種煤耗溝通機制,幫助各地區協調各自的煤炭消費需求,對發電煤耗占比較高的地區實行適當的輸煤措施;對發電用煤占比較低的地位,需區別對待,對于有水電、核電等其他發電形式的地區,可積極發展水電核電、加強發電的清潔化程度,而對于無其他發電形式,而非電力耗煤占比又較大的地區,深入研究其非電力耗煤對污染物的具體影響再做調整,必要時需采取強制措施,配備相應發電設施,擴大電力用煤規模,削減非電力用煤強度。

3.3 加強非電力耗煤的管理,實現選煤技術的普遍化

非電力耗煤的污染之所以較大,主要由于散煤燃燒量較大,技術含量較低,且用戶量巨大,分布廣泛且較為分散,因此很難監控,嚴重缺乏管理,因此,在促進發電用煤的同時,尤其要強化對散煤燃燒的規范化監督及治理,政府需加強地區工業企業的用煤方式監督,加快小型燃煤鍋爐的淘汰,必要時取締不合格的散煤爐灶,同時注重對民用散煤燃燒的環保措施的指導。

除了對散煤用戶的監管,從耗煤層面來看,最主要的是散煤中劣質煤炭的燃燒所產生的惡劣影響,對此,選煤是最為關鍵的做法,我國大部分煤炭可以進行洗選,并且經洗選再利用的煤炭所產生的污染可大大降低,但因為洗煤所牽扯的經濟成本,使得這一步驟被一些企業省略,有些企業根本沒有洗煤設備,或者有相關設備卻長久擱置并沒被利用。對此,國家還需從根本問題入手,加強洗煤技術及資金投入,實現選煤技術的普遍化,幫助中小企業乃至廣大居民盡快用上清潔能源,避免因劣質煤燃燒而產生不必要的污染。

3.4 調整終端能源消費結構,擴大電力消費需求

擴大電力消費需求,并漸漸替代煤炭,可提高燃料的使用效率,從而減少污染物排放,努力走以電力為中心的能源發展道路,從能源消費結構調整上既降低了煤炭消耗占比,又為優化煤炭消費結構提供了潛在的機會,不僅對于國家的能源可持續發展和環境保護有利,也可對煤炭消費的合理布局產生良好的推動作用。

[1] 張保留,羅宏.大氣污染約束下的省域煤炭消費預測[J].中國煤炭,2015(4)

[2] 王淑娜,孫根年.中國1991年至2007年火力發電－燃煤消耗－SO2排放關系的分析[J].資源科學,2010(7)

[3] 李天相.東北地區火電行業發展及霧霾防治對策[J].環境保護,2013(24)

[4] 王臨清,朱法華,趙秀勇.燃煤電廠超低排放的減排潛力及其PM_(2.5)環境效益[J].中國電力,2014(11)

[5] 朱法華,王圣.煤電大氣污染物超低排放技術集成與建議[J].環境影響評價,2014(5)

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[8] 劉源,張元勛,魏永杰等.民用燃煤含碳顆粒物的排放因子測量[J].環境科學學報,2007(9)

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[10] 朱成章.淺談以電力為中心的綠色能源戰略[J].中外能源,2012(7)

(責任編輯 張大鵬)

《煤層氣(煤礦瓦斯)專業術語》國家標準正式頒布

國家標準化管理委員會正式頒布了《煤層氣(煤礦瓦斯)專業術語》國家標準,并將于2015年9月1日正式在全國范圍內實施,標志著我國煤層氣(煤礦瓦斯)進入規模化開發利用新階段。

該標準于2010年12月份通過國家標準化管理委員會批準立項,由山西晉煤集團藍焰公司為主要起草單位,中國煤炭科工集團、中國石油大學、中國礦業大學、西安科技大學等為主要協助單位。

該標準規定了煤層氣地質、煤層氣勘查、煤層氣地面開發工程、煤礦井下瓦斯抽采工程、煤與煤層氣協調開發、煤層氣加工與利用等術語及其英文譯名和定義,適用于與煤層氣勘探、開發、集輸和加工利用有關的標準、規程、規范、文件、教材、書刊和手冊等。《煤層氣(煤礦瓦斯)專業術語》國家標準的制定并頒布填補了國內空白,有利于國家和政府部門對于煤層氣開采、生產和利用的規范管理,并能積極推動煤層氣有效開發和合理利用,取得社會、環境和經濟效益的共贏。

Impacts of coal consumption structure on China air pollution and countermeasures

Zhang Baoliu1,Hong Jie2,Luo Hong1
(1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Chaoyang,Beijing 100012,China; 2.Renmin University of China,Haidian,Beijing 100872,China)

Through analyzing China＇s and each province＇s historical coal consumption structure,with taking the proportion of coal-fired emissions and pollutants emission intensity as the measurement index,to study the impacts of coal consumption of power industry and non-power industry on air pollutants respectively from 2001 to 2012.The results show that,the contribution rate of non-power industry coal consumption to pollutants emissions and its emission intensity are both larger than the power industry coal consumption＇s,while the coal-fired smoke dust emissions gap is particularly evident.Therefore,the countermeasures to adjust coal consumption structure,and control the proportion of non-power industry coal consumption and other suggestions are proposed,so as to promote the realization of reasonable coal consumption and effective control of air pollutants.

coal consumption structure,power coal consumption,non-power coal consumption,air pollution,impact,countermeasures

TD－9

A

張保留(1989－)女,安徽蚌埠人,中國環境科學研究院碩士研究生,研究方向為能源與環境經濟。

美國能源基金會中國可持續能源項目,國家環保公益性行業科研專項(201109065)