中美發電排放物監管機制的差距及經驗借鑒

劉元

摘 要：發電排放物高效監管可以大幅降低電力生產領域有害物質的排放，推進電力行業的綠色、可持續發展。然而現階段，我國發電排放物監管的相關法律法規仍不完善、監管機構權職分配也不明晰、發電排放物的限制標準不明確，發電排放物總體監管效率不高。相比較一些發達國家，特別是美國發電排放物監管機制還有大的差距。基于此，本文首先分析了監管條件下美國發電排放物的主要經驗做法，進而對中美發電排放市場進行差距比較，最后提出了提升我國發電排放物監管效率，減少電力生產領域有害物質排放的幾點啟示。

關鍵詞：發電排放物；監管機制；中美差距比較；經驗借鑒

2017年12月19日，國家發改委印發的《全國碳排放權交易市場建設方案（發電行業）》顯示，當前我國1700多家電力企業的碳排放總量達30億噸之多。可見電力是我國碳排放規模占比較大的行業，因此，控制發電碳排放物是我國節能減排的重點工作之一。近幾年，為了有效降低電力市場的能源消耗，控制電力排放物，電力監管機構根據市場情況與規律，參照有關法律、法規和規章制度，對電力用戶、發電與售電企業、電力交易和調度機構等電力市場主體及其行為開展了一系列監督和管理。然而現階段，我國對于發電排放物的監管機制仍不到位，電力市場的節能減排效果較差，每年的發電排放物總量依然巨大。相較而言，美國電力管理法規與標準較為完善，對于發電排放物的監管機制較為嚴格，有效實現了電力市場的綠色、可持續發展。由此，對中美發電排放物監管進行比較，并從中總結出一定的經驗與教訓，可以為我國發電排放物監管和電力市場的可持續發展提供借鑒與新方向。

一、美國發電排放物建立監管機制的經驗做法

（一）發電排放物管理標準較為完善

現階段，美國發電排放物管理的相關標準較為健全，為該國的電力業穩步發展提供了重要保證。例如，美國環保局頒布的《火電廠點源類污水排放限制指導和標準》，對已建電廠與新建電廠的脫硫廢水污染物規定了不同排放標準，其中，砷、汞、硒和硝酸鈉/亞硝酸鹽的日最大排放值分為別11和4、788和39、23和5、17和50。與此同時，美國針對2015年后建設、改造或重建的電站鍋爐、工業鍋爐出臺了新的標準與規定。其中，可吸入顆粒物排放標準中，新或重建鍋爐為11g/GJ，改造的鍋爐為13g/GJ；二氧化碳排放標準方面，新型和重建鍋爐的排放標準是130g/GJ，或者減排97%，改造鍋爐的標準是180g/GJ，或減排90%。據美國政府對現有發電廠的二氧化碳排放限制要求顯示，到2030年，美國所有發電廠的碳排放量將減少30%，新建燃煤電廠每兆瓦時二氧化碳排放量不得超過1000磅，約合454千克（目前約1800磅/兆瓦時）。美國這種健全、完善的發電排放物管理標準，有效降低了碳排放總量。據美國能源信息署發布數據顯示，2017年的發電碳排放量較2006年減少6.23億噸以上。

（二）發電排放物監管方式較為現代、多元

美國在電力以及發電排放物監管方面，采用的監管方式較為現代、多元。例如，2016年6月17日，美國加州在運營中心設立了一個手機APP，用以保障該地區發電的穩定性。并且，此APP可以隨時查詢單位小時內的發電比例，使發電排放物維持在一定的限值內。并且，加州政府還制定了一個全新的電力以及發電排放物監管計劃，即計劃到2030年，將可再生能源的發電比例提升至50%左右，水電、非化石能源與核電發電比例達到70%-80%，大幅減少燃煤發電排放物總量。另外，美國還采用了多方合作方式，共同監管發電排放物。例如，美國東部地區10個洲曾簽訂了RGGI協議，協議簽訂后，除新澤西州以外的9大洲，如馬里蘭州、康涅狄格州、緬因州和特拉華州等，均合作開展了減少火電行業溫室氣體排放的監管計劃，并加大對綠色能源的使用。此計劃的施行，使得9大洲2015-2017年間碳排放配額的年均降幅達到2.5%，至2018年初累積下降了10%。可見，美國現代、多樣的電力以及發電排放物監管方式，可大幅減少了污染物排放量。

（三）發電排放物監管機構分工較為明確

美國發電排放物監管機構的分工明確，監管效率高，有效控制了發電排放物。當前，美國發電排放物市場中有7個獨立系統運營商（ISO）或RTO。其中，ISO主要負責保持發電的可靠性，執行國家政策，控制發電排放規劃以及相互聯接各種資源；RTO負責協調、控制和監控發電排放系統運行的組織。在對ISO或RTO的監管方面，加州監管機構主要由環保局任命的5人董事會直接領導，并受聯邦能源監管委員會、北美電力可靠性合作組織以及西部發相關電排放物的協調聯合會監管。且環保局對發電排放物的監管所范圍較廣，主要負責監管發電排放物的州際之間的傳送，確認各州之間的發電傳輸、發電網絡的可靠性職責。而加州能源委員會主要負責確定哪些類型的資源發電是可再性能源發電、驗證可再生能源采購是否達標、監視RPS項目。美國對發電排放物監管明確的分工，有效控制了發電排放物，大量減少了發電排放物總量。據美國能源信息管理局報告顯示，2017年美國發電領域二氧化碳排放總計19.25億噸，比2007年的排放水平低21%以上，其中發電排放物控制量占50%以上。

（四）擁有高端型的電力系統與發達的電力技術

美國的電力系統非常完備，且擁有高端電力技術，因此發電排放物較少。以海軍船艦的電力系統為例，美國海軍艦船采用的是綜合電力系統，運用這種電力系統，一年時間之內，艦船的燃油消耗由11293噸降至9397噸，節省燃油1896噸。除此之外，美國的電網技術也非常先進，有效降低了發電排放物。例如，從2016年開始啟動的污染控制技術，在2018年初已經大量減少可吸入顆粒物、汞、砷、硒、酸性氣體、氰化物等有毒物物質的排放，最終限制了美國電廠煤中90%的汞排放量。2018年1月25日，美國桑迪亞國家實驗室和蒙大拿大學理工學院近期聯合展示出新智能電網技術，不僅解決了40年來電力系統區域振蕩問題，而且緩解了發電排放量大的問題。此外，2月22日，美國揭曉的“2018年全球十大突破性技術”中顯示，一家發電廠能夠以廉價高效的方式，捕捉天然氣燃燒釋放的碳元素，進而避免溫室氣體的排放。預計在3-5年內，該技術將全面普及應用，有效降低電力部門30%總碳排放量。而由此可以看出，美國高端型的電力系統與發達的電力技術，極大減少了發電排放物。

二、中美電力市場的排物監管放差距對比分析

（一）中美電力生產環節的排放存在差距

現階段，我國發電廠使用的能源主要是煤炭、石油、天然氣等傳統化石燃料，因此電力生產環節產生的排放物較多，這也是造成大氣與環境污染的重要原因。據《中國電力報》2017年9月21日報道顯示，我國電力煙塵、二氧化硫和氮氧化物的排放量分別為35、170和155萬噸，全國火電廠單位發電量廢水排放量0.06千克/千瓦時，燃煤電廠的粉煤灰產量約5億噸。以河南省為例，據《燃煤電廠大氣污染物排放標準》顯示，截至2018年初，河南省燃煤發電機組的原煤消耗量在全省工業煤炭消耗量中的占比達45%，二氧化硫與氮氧化物的排放量分別占全省工業排放量的31.9%和37.4%。與我國不同，美國較為注重生態環境保護，近幾年較為注重可再生能源的使用，有效減少了電力生產環節的排放物。據能源信息管理局數據顯示，2017年美國太陽能和風能的新增電量達16.7億千瓦，同比增長5.7%，占比達94.7%。除此以外，美國R.D.Nixon電廠和Hayden電廠早在21世紀初便已實現了燃煤電廠的廢水“零排放”。再以獲得全球清潔煤領導者最高效率獎和最低氮氧化物排放獎的上海外三電廠為例，2016年該廠的能耗平均水平僅為美國電廠的85.7%，氮氧化物排放水平僅為美國的20%。可見，中美兩國電力生產環節的排放量差距較大。

（二）中美電力供應環節的排放物存在差距

近幾年，我國在輸電線、配電系統和變電所等電力供應、輸送環節的排放物雖有所減少，但整體排放量仍然較多。例如，國網石家莊特高壓輸電線路建成后，石家莊電網特高壓電網受電約200萬千瓦，受電比例近20%，電量為100億千瓦時左右，節約煤炭450萬噸，二氧化碳排放年均減少870萬噸。并且，我國正在建設的全長約3319千米的新疆昌吉至安徽古泉的特高壓輸電工程，途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽六個省區，是目前全球電壓等級最高、輸送容量最大、輸電距離最遠、技術水平最高的輸電工程。據了解，此特高壓輸電工程投運后，每年可為華東地區輸送660億千瓦時的電量，相當于3024萬噸煤炭，可分別減少二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放5940萬噸、14.9萬噸和15.7萬噸。即便如此，我國電力供應環節的排放物仍多于美國，排放量降幅也低于美國。早在2008年3月，美國科羅拉多州的Boulder便從供用電領域入手，率先建成全美第一個智能電網城市。而智能電網的全面覆蓋，有效縮短了遠距離供電難題，在短短的2年時間內，供電環節的碳排放減少近20%。

（三）中美電力排放物的監管類別存在差距

目前我國現行的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）對火力發電燃煤鍋爐的排放物標準限值較低，且監管排放物類別主要為煙塵、二氧化硫和氮氧化物。如河南省環境保護廳2018年初發布的電力排放物限值中，燃煤發電鍋爐大氣污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物的排放最大值分別為10毫克/m3、35毫克/ m3、50毫克/ m3和0.03毫克/ m3。相較于我國，美國對電力排放物的監管類別較為豐富，除上述類型外，還有鎳、砷、硒、酸性氣體、氰化物等重金屬和有毒污染物及二氧化碳等。這主要是因為在美國，二氧化碳最大的排放源是發電廠，美國全部1500座發電廠排放的二氧化碳數量占總排放量的40%。為了有效控制電廠的二氧化碳排放量，2013年美國出臺了對新建發電廠的二氧化碳排放的限量標準。另外，早在2011年和2013年，美國環保署便分別公布了首個全國性發電廠的空氣污染物與廢水排放標準，包括汞、砷、鎳、鉛、硒、酸性氣體、氰化物等有毒物質和重金屬等。據美國環保署估計，新排污標準的執行，將使發電廠排入河流的污染物每年減少4.7億噸。可以看出，當前我國電力排放物監管類型較美國少，有待進一步完善。

（四）中美電力排放物產生的影響存在差距

在電力排放物的控制與產生影響方面，我國早期并未有過多重視，近幾年也主要集中于排放標準限制、能源替代、試點減排等方面。例如，我國發改委與上海市和湖北省等省市合作，共同簽署了全國碳排放權注冊登記與交易系統的聯合建設原則協議，并以上海市和湖北省為試點，探索電力交易方面的碳排放情況。但據發改委統計數據顯示，上海市自2013年起至2017年底的碳排放交易總量僅下降7%；湖北省過去三年的電力交易碳排放分別下降了3.14%、6.05%和2.59%。與我國不同，美國較為重視電力排放物產生影響，主要采取新能源投入、技術研發與升級等措施，對電力排放物進行控制。如2009年，美國南諾福克公司開發了一臺自持式全電力機車NS 999，該電力機車能保證溫室氣體的零排放。近幾年，美國加大了太陽能和風能等可再生能源在電廠發電中的投入，進一步減少了發電排放物。從美國能源信息管理局統計數據可知，僅2015年美國可再生能源和核能在發電總量中的占比已達33%，且當年美國發電領域的CO2排放量創下了1993年以來的最低水平，全年僅約19億噸，較2005年低4億多噸。總體而言，我國與美國電力排放物產生的影響與效果存在差距。

三、美國經驗對中國的幾點啟示

（一）推行統一標準的發電排放物監管機制

我國應學習美國發電排放物監管機制，推行標準統一的監管機制，有效控制發電排放物量。具體而言，相關部門應深入落實國家環保政策，加強環境監管，在既有排放標準上，制定更加嚴格的燃煤電廠大氣污染物排放標準，切實改善電力市場的空氣質量。在此過程中，相關部門應組織標準編制單位，充分調研各地區燃煤電廠的污染控制技術、污染物排放和現行標準執行情況等，并根據污染物排放標準編制工作的具體進度，及時組織有關專家，對標準的“開題報告”、“編制說明”、“標準征求意見稿”、“標準送審稿”等進行審議和論證。同時，相關部門在制定標準時，還應采用不同的方式，充分采納不同企業、部門和個人意見和建議。例如，可向環保部、有關廳局（委）和電力企業，征求對于發電排放物監管標準的相關意見，并在網站上將收集到的意見稿向社會公開，由公眾給出最終建議，再進行研究和標準確定，保證發電排放物監管機制的有效性，進一步控制發電排放物量。

（二）充分運用CEMS系統，準確統計電力環保數據

中電聯秘書長王志軒曾表示，CEMS（煙氣排放連續監測系統）是目前公認的可實時統計電力環保數據的技術手段。但目前我國對污染物數據的統計方法仍采用核算方式，CEMS作用未能充分發揮。因此，應充分運用CEMS系統，用以準確統計電力環保數據。首先，相關機構應盡快建立CEMS的運營、維護、標定、配件購買管理制度，選配專業的人員負責CEMS的日常運營與維護，使其在電力數據統計過程中，一直保持在較高的水平上。其次，應按時對CEMS進行調試管理，一般污染物排放區域環境相對比較惡劣，CEMS的安裝條件很難達到要求，在安裝之前必須在現場對CEMS的功能進行調試，確保統計數據的準確性。最后，進行多次對比試驗，對于所有利用CEMS采集到的數據，相關人員均需要采用精確度高的儀器，進行多次對比試驗，保證污染物分析數據的準確性，為后期節能減排工作提供參考。

（三）嚴格規定污染物排放限值，實現電力節能減排目標

國家應根據當前污染物排放情況，嚴格規定相應的污染物排放限值標準，并在特定時間內選配相關人員深入企業進行實地考察，檢查該企業的污染物排放量是否達標。若未達到國家限定范圍，應采取嚴厲的措施，降低企業污染物排放。例如，2015年實施的《火電廠大氣污染物排放標準》增加了重金屬汞的排放限值指標，優化了煙霧中汞含量。與此同時，電力企業應綜合考慮各種污染物的排放量指標，依據國家標準限值，制定企業內部污染物控制規范，從操作人員、設備與后續監管等環節控制污染物排放量。并且，企業應選配先相關人員，按時對企業污染物的含量進行監測與報告，通過數據整合與處理，及時檢查各個有害元素的含量是否達標。且在后期污染物質量控制方面，企業也應出臺相應的標準與規范，控制污染物排放量。

（四）借助先進污染物處理技術，全方位降低殘留發電排放物

2015年，華能集團全面布局了“超低排放”工作，該集團的二氧化硫、氮氧化物與粉塵的排放量，與2010年相比，分別下降了71%、83%與69%，全方位減少了大量有害物質的殘留。因此，我國發電企業也應學習華能集團的先進經驗，借助脫硫技術、脫硝技術與除塵技術等先進的污染物處理技術，降低殘留發電排放物。在脫硫技術方面，應通過流場優化與PH分級控制兩種方式，實現高效脫硫，除去空氣中的硫及硫化物。在脫硝技術方面，電力企業應按照“十二五”規劃要求，采用特定電壓的超臨界燃煤機組，并保證脫硝入口溫度維持在要求范圍內，避免電廠用電時強制退出脫硝系統，減少空氣中的氮氧化物。在除塵技術方面，電力企業應不斷對除塵技術進行升級，采用低溫電除塵以及預荷電袋除塵等除塵技術，將粉塵控制在10mg/Nm3以下。然后，利用濕式電除塵技術與高效除塵除霧裝置，使粉塵排放量滿足5mg/Nm3的要求。

（五）推行智能電網試點項目，降低區域污染物排放量

智能電網試點項目可以實現分布式電源與清潔能源的消納。因此，我國應推行智能電網試點項目，降低區域污染物排放量。就政府部門與大型企業而言，相關部門需銜接發電、輸電、變電、配電、用電與調度六大環節，以不同方式接入具有新型柔性輸電的裝備、應用、技術與間斷式分布清潔能源，提高變電站的智能化水平，減少各個環節的污染物排放。例如，國家電網公司曾在原有電力設備基礎上，引入了智能化組建、IEC61850、一體化系統源端維護技術、網絡通信技術等，改造完成了74座智能變電站，包括110（66）-750千伏不同電壓等級，大幅減少了污染物排放。就小區與樓區建設方面，應從電網末端的用電環節推行智能電網試點項目，接入信息采集系統以及智能電表，通過對居民用電量的統計與分析，合理規劃各個區域的用電基數，減少污染物排放量。例如，重慶加新沁智能小區，在電網中接入了三表集抄、用電信息采集裝置以及超低配網自動化系統，實現了整個小區智能用電的雙向交互，不僅減少了污染物排放量，而且為居民構建了便捷的家居生活。

參考文獻：

[1]閆蓉，彭笑艷.中美燃煤火力發電廠環境保護政策對比研究及建議[J].中國科技縱橫，2014（1）.

[2]宋國君，趙英煚，耿建斌，等.中美燃煤火電廠空氣污染物排放標準比較研究[J].中國環境管理，2017（1）.

[3]北極星電力網.來看看！美國電力市場監管帶來的6個啟示[EB/OL].http：//www.chinasmartgrid.com.cn/news/20160906/ 618611.shtml.[2016-9-6].

[4]黃彥君，上官志洪，曾帆，等.中美核電廠流出物監測與排放管理要求對比分析[J].輻射防護，2017（5）.