山西省“十四五”煤炭消費總量控制目標與對策研究

秦 艷 ,王東燕, 楊美艷,袁 進,李 瑩

(1.山西科城環保產業協同創新研究院，山西省太原市，030006;2.太原理工大學，山西省太原市，030024)

山西省作為全國重要的能源基地，基于煤炭工業的發展，形成了以煤為主的產業結構和能源消費結構。近年來，山西省努力推動轉型發展，但全省經濟社會發展與煤炭生產及消費關聯依然密切。“十三五”以來，國家煤炭消費總量控制要求逐步趨嚴，山西省11市中有8個被先后納入全國煤炭消費總量控制重點地區。2019年，山西省煤炭消費量占全國比重約為9%，而GDP則不到全國的2%，萬元GDP煤耗是全國平均值的4倍，單位面積煤耗是全國的5倍。

隨著碳達峰碳中和目標的提出，“十四五”期間我國將嚴控煤炭消費增長，“十五五”時期逐步減少。控制煤炭消費總量，優化能源消費結構，成為山西省高質量轉型發展和碳達峰目標、碳中和愿景實現的關鍵。筆者及其研究團隊對山西省“十四五”煤炭消費總量控制目標和政策開展研究，探討碳達峰、環境空氣質量改善雙目標約束下山西省煤炭消費目標，總結山西省煤炭消費總量控制面臨的問題，提出減煤路徑及政策建議。

1 山西省煤炭消費基本特征

1.1 煤炭消費變化趨勢

山西省煤炭消費量在全國排名第三，僅次于內蒙古自治區、山東省[1-2]。 2015-2019年，山西省煤炭消費量由2.85億t增長至3.49億t，累計增長6391萬t，漲幅達22.5%；占全國煤炭消費總量的比重由7.18%增長至8.90%，呈現“總量、比重齊增”特征。2010-2019年山西省煤炭消費情況如圖1所示。按照2015-2019年增長趨勢判斷，2020年山西省煤炭消費量預計接近3.6億t。

數據來源：國家統計年鑒、山西統計年鑒圖1 2010-2019年山西省煤炭消費情況

電力、煉焦是山西省煤炭消費的主要行業。2019年，山西省電力、煉焦、鋼鐵、煤炭、化工、有色、建材行業的煤炭消費量分別占全省煤炭消費總量的40%、35%、6%、6%、4%、4%、2%，其中電力用煤、煉焦用煤合計占比達75%。全省煤炭消費逐步向電力行業集中，電力用煤占比由2015年的32%提升至2019年的40%[1]。

汾渭平原四市(晉中、呂梁、臨汾、運城)是煤炭消費重點區域。依據山西省各市主要耗煤行業生產情況估算，2019年，汾渭平原四市煤炭消費約占49%；京津冀周邊地區四市(太原、長治、晉城、陽泉)約占31%；晉北三市(大同、忻州、朔州)約占20%。

1.2 煤炭消費增長原因

“十三五”期間，山西省及重點控煤區域通過壓減過剩產能、淘汰落后產能、淘汰燃煤鍋爐、實施清潔取暖改造等推動減煤工作開展，取得一定成效，但大部分城市在過去5年中煤炭消費量不降反增。主要原因包括以下幾個方面。

(1)經濟發展與煤炭消費仍未脫鉤。電力、煉焦、鋼鐵、煤炭、化工、有色、建材等七大主要耗煤行業仍是山西省支柱產業，對全省經濟貢獻的比重仍保持在28%左右。2015-2019年，山西省GDP增速由3%逐步恢復至6%～7%，煤炭消費增速由-11%反彈至6%左右，山西省GDP增速與煤炭消費增速見圖2。重點區域經濟增幅更為明顯，如呂梁、臨汾、運城GDP增速分別由2015年的-4.7%、0.3%、1.8%增長至2019年的5.7%、6%、6.4%[1]。在戰略新興產業尚未具備支撐能力、經濟發展對耗煤產業依賴依舊存在的現實情況下，經濟增長必然帶動煤炭消費需求增加。

數據來源：山西統計年鑒、山西省國民經濟和社會發展統計公報圖2 山西省GDP增速與煤炭消費增速

(2)能源外送需求的增長。山西省是全國重要的煤炭、焦炭、煤電生產基地，在保證本省經濟社會發展能源需求的同時，為國家能源安全提供有效保障。2019年，山西省約58%的煤炭、79%的焦炭和30%的煤電用于外調，較2015年分別上升2%、30%和38%。因此，山西省每年約有三分之一的煤炭消費用于外輸電力和焦炭生產，“十三五”期間外送需求的增加進一步增加全省減煤壓力。

(3)可再生能源尚未滿足新增用能需求。2015—2020年，山西省可再生能源發展迅速，其中風電裝機規模累計增長2倍，光伏裝機規模累計增長10.5倍，全省可再生能源裝機比重從14.7%增長至33.8%，可再生能源發電量比重從5.6%增長至11.0%，但仍無法滿足全省新增用能需求。能源消費結構仍以煤炭為主，2020年，煤炭占一次能源消費的比重仍高達80%以上，高出全國平均水平20余個百分點。

2 山西“十四五”煤控目標預測

“十四五”期間，面對經濟、能源、環境和氣候領域的多重要求，山西能源發展和轉型也將面臨新形勢與新要求。本研究分別從碳達峰約束和環境空氣質量約束2個維度[3-4]，設置多情景推斷山西省2025年煤炭消費總量控制目標。

2.1 碳達峰約束下的目標預測

據《中國能源統計年鑒2018》數據核算可知：2017年，山西省能源消費二氧化碳排放總量位居全國第七；人均碳排放量為13.2 t/人，萬元單位GDP(現價)碳排放強度為3.1 t/萬元，均位居全國第四。綜合考慮山西省以煤為主的產業結構、能源消費結構、經濟發展剛性需求和全國能源供應安全保障支撐定位，設置不同的達峰情景[5-6]。

(1)基準情景。以山西省能源發展“十三五”規劃為基礎，按照現有的發展速度和方式，趨勢外推，2030年前不考慮達峰。

(2)煤控情景。產業結構相對低煤化，非化石能源、天然氣消費比例較快上升，煤炭消費增長幅度逐年下降，爭取2028年左右實現碳達峰。

(3)強化煤控情景。能源供應快速清潔化，能源利用效率大幅提升，煤炭消費逐年遞減，爭取2025年左右實現碳達峰[7]。

能源消費碳排放與全省經濟發展規模、發展速度、一次能源結構、能耗強度等關鍵因素相關，本研究采取自上而下分析預測碳排放約束下“十四五”期間山西省煤炭消費變動情況，如圖3所示。關鍵參數見表1。

表1 不同情景參數設置

結果表明：基準情景下，山西省二氧化碳排放呈持續增長趨勢，2030年碳排放量約6億t；煤控情景下，二氧化碳排放在“十四五”期間出現小幅增長，預計將在2028年達峰，峰值為5億t；強化煤控情景下，“十四五”期間，二氧化碳排放基本保持穩定，約4.8億t，“十五五”期間，二氧化碳排放量逐年下降，如圖4所示。

圖4 不同情景下二氧化碳排放量預判(未包含電力調出蘊含碳排放)

據統計，2020年，山西省調出電力總計1 053億kW·h，按發電煤耗300 g標準煤/(kW·h)估算，消耗煤炭3 159萬t，產生二氧化碳排放0.84億t。依據山西省現有外送電通道能力和規劃情況，考慮新增外送電通道新能源電量占比不低于50%的要求，預計2025年山西外送煤電量將達到1 500億kW·h，按照發電煤耗290 g標準煤/(kW·h)估算，消耗煤炭4 350萬t，預計產生二氧化碳排放約1.15億t。

若“十五五”新增外送電量由新能源提供，則基準情景下，2030年碳排放量約7億t；煤控情景下，2028年碳排放峰值將為6.2億t，強化煤控情景下，碳排放峰值約為5.8億t。

基準情景下，山西省全社會煤炭消費量仍將保持增長趨勢，2025年煤炭消費量約為3.9億t；煤控情景下，山西省煤炭消費量呈穩定狀態后緩慢下降，2025年煤炭消費量約為3.6億t；強化煤控情景下，山西省煤炭消費量自2020年起開始下降，2025年煤炭消費量約為3.4億t，如圖5所示。

圖5 不同情景下山西省煤炭消費量

2.2 環境空氣質量約束下的目標預測

2020年，生態環境部通報全國重點城市空氣質量排名后20位，山西省5個城市上榜[8]。與全國對比，2020年山西省優良天數比例低于全國15.1%；主要污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3濃度分別高出全國平均濃度11、27、9、11、31 μg/m3，超出比例分別為33%、48%、90%、46%和22%[8-9]。SO2、NOx濃度已達環境空氣質量二級標準，但PM10、PM2.5則相差甚遠。

“十三五”期間，山西省環保治理要求趨嚴，重點行業末端治理水平均得到大幅提升，其中煤電全部完成超低排放改造，焦化、化工、水泥行業達到特別排放限值標準，鋼鐵行業啟動超低排放改造。根據政策要求，“十四五”期間，山西鋼鐵和焦化行業將分別完成和啟動超低排放改造。筆者認為，山西PM2.5問題還未徹底得到解決，仍將是未來大氣污染防治主要目標之一，且末端治理空間減小，治理邊際成本增加[10-12]。結合山西環境治理現狀、潛力及需求，可考慮設置2個情景。

(1)基準情景。2030年，山西省PM2.5濃度實現達標，2025年PM2.5年均濃度控制在40 μg/m3左右，比2020年下降15%左右，較2019年下降17%左右。2025年山西省一次顆粒物、SO2、NOx排放總量需分別較2020年累計下降23%、20%、20%左右。

(2)煤控情景。2025-2030年山西省PM2.5濃度實現達標，2025年PM2.5年均濃度控制在38 μg/m3左右，比2020年下降17%左右，比2019年下降21%左右。2025年山西省一次顆粒物、SO2、NOx排放總量需分別較2020年累計下降31%、27%、27%左右。

參照相關研究[10]，以PM2.5為約束，建立污染排放與環境空氣質量之間的定量相應關系，獲取不同情景下全省主要大氣污染物的削減比例。同時充分考慮重點行業環境治理技術進步、污染物排放達標要求、行業發展規模和行業耗煤水平，獲取未來山西省大氣污染物排放總量。通過自上而下與自下而上相結合的方式，獲取滿足不同情景要求下的煤炭消費總量控制目標。環境空氣質量約束下的山西省煤控目標預測方法如圖6所示。

圖6 環境空氣質量約束下的山西省煤控目標預測方法

研究表明：2025年，基準情景下山西省煤炭消費總量需控制在3.4億t，煤控情景下應控制在3.2億t；2030年，基準情景下山西省煤炭消費總量控制在3.0億t，煤控情景下控制在2.9億t。

2.3 碳達峰與環境空氣質量約束協同下的目標

經測算，若山西省爭取能源消費碳排放于2025-2028年左右達峰，則煤炭消費總量預計為3.4億～3.6億t；若爭取PM2.5于2025-2030年中期達標或2030年達標，則煤炭消費總量預計為3.2億～3.4億t，見表2。

表2 雙目標協同下的2025年山西省煤控目標 億t

結合山西省煤炭消費現狀，綜合考慮碳達峰和環境空氣質量改善需求，雙目標協同下山西省2025年煤炭消費總量控制在3.2億～3.4億t。若按照3.4億t的目標，山西省“十四五”期間需累計壓減煤炭消費約2 000萬t，降幅約5.56%。

3 山西省“十四五”減煤路徑及建議

3.1 關鍵減煤路徑

“雙碳”目標和環境空氣質量改善需求下，山西省既要保持推動產業結構和能源結構轉型的戰略定力，也要考慮全省經濟穩步增長和能源產業平穩過度的現實要求，需以產業結構優化為根本，節能提效為重點，能源轉型為突破，有效控制煤炭消費總量。

(1)以低碳發展為引領，加快產業調整力度及深度。重點聚焦“轉型出雛型”目標，充分利用山西省在黃河流域高質量發展、京津冀協同發展、環渤海地區合作發展等國家重大戰略中的作用，在新能源、新材料、節能環保、現代醫藥和大健康、現代文旅等具備基礎的產業尋求突破。同時嚴格控制高耗能高排放產業新增產能，加快產業結構轉型升級，促進結構性減煤。

(2)以能效提升為重點，緊抓基礎行業綠色低碳轉型。“十三五”期間， 山西省單位 GDP 能耗持續降低，但仍遠高于全國平均水平，能效水平在全國排名倒數第五，煤電、鋼鐵、氧化鋁等行業單位產品能耗均高于全國平均水平。建議通過信息化改造和引入循環經濟生產模式，加大對傳統產業的全面改造，實現節能提效，確保鋼鐵、水泥、化工、建材等行業率先實現煤炭消費和能源消費碳排放達峰。

(3)以能源結構優化為突破，促進能源生產系統性變革。解決制約可再生能源開發建設的問題，推進可再生能源與其他產業融合發展、促進大規模集中利用與分布式生產、就地消納有機結合；發揮山西省煤層氣優勢，突破非常規天然氣開發技術瓶頸和解決市場消納問題，建設國家非常規天然氣基地；加大氫能制儲技術創新力度，以焦爐煤氣制氫為基礎，以可再生能源制氫為導向，逐步發展氫能產業。

3.2 減煤政策建議

山西省處于經濟高質量轉型發展的關鍵期，需同時兼顧經濟增長與煤炭消費減量的關系，實現煤炭消費減量與應對氣候變化、環境空氣質量改善協同作用[13]。

(1)強化頂層設計，將碳達峰和環境空氣質量改善要求作為減煤目標的強約束，科學合理地確定山西省減煤目標。建議2025年山西省煤炭消費總量控制在3.4億t以內，煤炭占一次能源消費的比重爭取下降10%左右。針對重點耗煤行業，2025年煤電裝機控制在7 500萬kW左右，焦化產能控制在1.1億～1.2億t/a。

(2)實施區域差異化管控，提高煤炭減量替代精準性和有效性。建議“十四五”期間，將全省11市分為3個層次：太原、晉中、臨汾、長治、呂梁5市分為一類，執行較高減煤目標；陽泉、晉城、運城3市分為一類，執行中等減煤目標；大同、朔州、忻州3市分為一類，執行相對較低的減煤目標；同時鼓勵有條件的地區制定更嚴格的減量目標。

(3)充分發揮市場調節作用，建立和完善市場化的調控機制。在能源消費總量控制和煤炭消費總量控制的前提下，按照相關標準，為重點耗煤行業和企業制定合理的用能、用煤標準和配額，科學設計符合山西省實際、具有山西省特點的用能權、用煤權等交易制度，做好用能和用煤指標與碳排放配額在履約方面的銜接[14]。

(4)強化煤炭消費總量控制的政策和體制機制建設、保障能力。切實加強對煤炭消費總量控制工作的組織領導，對各地區煤控工作開展指導、能力建設和監督；建議制定《山西省用煤項目減量替代辦法》，細化用煤項目管理，強化用煤項目審批的約束力；制定更為嚴格的產能控制政策和能源資源利用標準，嚴控高耗煤高排放行業發展；實施差別化電價、財稅支持、煤炭價格機制、煤層氣、供熱價格機制、金融等經濟政策，鼓勵實施煤炭消費壓減。