安徽燃煤電廠超低排放改造污碳協同減排效應研究

摘 要：以安徽省11家完成超低排放改造的燃煤電廠為研究對象，利用協同控制效應評估坐標系分析法、污染物協同減排交叉彈性分析法，對超低排放改造措施是否能對大氣污染物和CO2產生協同控制效應進行分析研究。結果表明：11家燃煤電廠超低排放改造措施不能實現減污降碳協同控制，因為使用大氣污染物處理設施增加了電廠的能耗，所以CO2排放也相應增加。

關鍵詞：燃煤電廠；減污降碳；協同減排；超低排放改造

中圖分類號：X 51 " 文獻標志碼：A

在燃煤電廠運行中產生大量二氧化碳和大氣污染物，對生態環境影響較大。目前，火電仍作為我國電力供應的基礎保障性電源，發揮著“頂梁柱”和“壓艙石”的作用，因此，對燃煤電廠進行減污降碳協同減排效應研究非常關鍵。目前研究學者對火電行業減污降碳協同減排的研究多集中在宏觀政策層面的協同效應研究，對具體的企業案例研究較少。

超低排放改造是指火電行業通過全流程改造后，其大氣污染物排放物濃度比國家《燃煤電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223—2011）特別排放限值下降30%～75%，是清潔高效的煤電標桿。安徽省積極響應號召，2017年完成200MW及以上機組的超低排放改造；2018年完成循環流化床等小型火電機組的超低排放改造；截至2020年，全省燃煤機組已全部完成超低排放改造工作。目前，研究者主要圍繞火電行業超低排放改造措施對SO2、NOx和煙（粉）塵等大氣污染物之間的協同減排效果進行研究[1]，對大氣污染物和CO2之間的協同減排研究相對較少。

本研究以安徽省11家完成超低排放改造的燃煤電廠為研究對象，利用協同控制效應評估坐標系分析法、污染物協同減排交叉彈性分析法，對超低排放改造措施是否能對大氣污染物和CO2產生協同控制效應進行研究，以期為安徽省火電行業減污降碳協同減排相關工作提供評估依據。

1 研究對象

本研究以安徽省完成超低排放改造的11家燃煤電廠為對象，對超低排放改造和節能改造兩種措施分別對電廠產生的減污降碳協同效應進行評價、分析。

2 研究方法

2.1 協同控制效應坐標系分析法

本研究采用毛顯強，高慶先等提出的協同控制效應坐標系分析法[2-3]，通過調研11家燃煤電廠，在超低排放改造前后大氣污染物和CO2排放數據，基于坐標系四象限來評估某種措施實施后大氣污染物和CO2的減排協同效應。具體方法如下：根據活動水平乘以排放因子，得出排放單位的大氣污染物/CO2排放量，再通過產品產量計算排放單位的單位產品大氣污染物/CO2排放強度。計算該項措施實施前后，大氣污染物/CO2排放量的差值，如公式（1）、公式（2）所示。

?AP=E1AP-E'AP " " " " " " " "（1）

?CO2=E1CO2-E'CO2 " " " " " " "（2）

式中：E'AP為某項措施實施后單位供電量大氣污染物排放強度；E1AP為某項措施實施前單位供電量大氣污染物排放強度；?AP為該項措施實施后單位供電量大氣污染物減排效果；E'CO2 為某項措施實施后單位供電量CO2排放強度；E1CO2為某項措施實施前單位供電量CO2排放強度；?CO2為該項措施實施后單位供電量CO2減排效果。當?APgt;0時，表示該項措施會減少大氣污染物排放量，?CO2gt;0表示該項措施會減少CO2排放量，反之亦然。

將?AP和?CO2放入坐標系中，根據坐標系位置得出該措施對大氣污染物和CO2的減排效果及協同效應，見表1，協同效應評估象限如圖1所示。

2.2 污染物協同減排交叉彈性分析法

為評估具體的協同效應，基于以上的協同控制效應評估坐標系分析法，對燃煤電廠超低排放改造措施的碳污協同減排效應進行交叉彈性分析。研究主要采用毛顯強等提出的污染物減排量交叉彈性分析法[2]，該方法主要構建了某項措施的污染物減排量交叉彈性參數，通過這個參數反映措施對各項污染物是否有協同控制效應及其“協同度”。交叉彈性的計算過程如公式（3）所示。

（3）

式中：ElsCO2/AP為該措施對CO2和大氣污染物協同減排的交叉彈性。由于本文主要考慮超低排放改造措施的協同減排效應，而該措施主要是針對大氣污染物減排，因此公式（3）以大氣污染物排放強度變化率為分母。具體計算結果展示的協同減排效應見表2。

3 安徽省燃煤電廠超低排放改造措施的污碳協同控制效應評估

3.1 協同控制效應坐標系分析

采用協同控制效應坐標系分析法，計算安徽省11家完成超低排放改造的燃煤電廠的單位產品大氣污染物/CO2排放強度，具體評價結果見表3，燃煤電廠超低排放改造措施SO2、NOX、煙（粉）塵與CO2協同減排效應坐標系分析、燃煤電廠超低排放改造措施SO2、NOX、煙（粉）塵與CO2協同減排效應坐標如圖2、圖3所示。

從表3中可知，在超低排放改造后，所有燃煤電廠的碳排放強度均呈現上升趨勢，SO2、NOX和煙（粉）塵排放均呈現減排態勢。圖2通過二維坐標系展現了11家燃煤電廠超低排放改造措施的污碳協同減排效果，電廠的點位均位于第二象限，表明超低排放改造措施可以有效減少大氣污染物的排放量，但同時增排了CO2。圖3展示了燃煤電廠采取超低排放改造措施后的SO2、NOX、煙（粉）塵與CO2協同減排效應，該三維坐標系圖也同樣體現了電廠在采取超低排放改造措施后，大氣污染物減排，但CO2增排。

3.2 污染物協同減排交叉彈性分析

利用污染物協同減排交叉彈性分析法，對11家燃煤電廠超低排放改造前后的污碳協同減排效應進行交叉彈性分析，評價結果見表4。由表4可以看出，11家電廠的ElsGHG/SO2、ElsGHG/NOX和ElsGHG/煙（粉）塵均小于0，說明超低排放改造措施對大氣污染物和CO2并無協同減排效應。

3.3 超低排放改造具體技術分析

通過協同控制效應評估坐標系分析、污染物協同減排交叉彈性分析發現，燃煤電廠超低排放改造不能實現減污降碳協同控制效應，主要是因為采取除塵、脫硫脫硝等大氣污染物處理設施會增加電廠的廠用電，從而造成電廠能耗增加，CO2排放也隨之增加。國內相關學者也得出了類似的結論，王珂等對云南省3家火力發電廠超低排放改造措施的減污降碳協同效應進行研究，發現2家電廠的超低排放改造措施不具有碳污協同減排效應，而另1家電廠因其超低排放改造前后的負荷率差異產生了協同減排效應[4]。毛顯強等研究發現，末端治理措施僅對某種污染物具有減排作用，不具有大氣污染物和二氧化碳的協同控制效應[2]。也有學者對具體的大氣污染物減排技術的污碳協同減排效應進行分析，于躍對電力行業17種SO2控制技術進行污碳協同控制效應分析，發現其中9種技術會產生大氣污染物減排、CO2增排，另外8種技術有污碳協同減排效應。對9種NOX控制技術分析發現其中5種技術會產生大氣污染物減排、CO2增排，另外3種技術有協同減排效應。分析5種PM2.5控制技術發現，其中3種技術會產生大氣污染物減排、CO2增排，另外2種技術有污碳協同減排效應[5]。

對11家電廠的SO2、NOX和煙（粉）塵具體治理改造措施進行調研分析，發現11家火電廠中，SO2的治理措施是石灰石-濕法脫硫法，NOX的治理措施是SCR，煙（粉）塵的治理措施是靜電除塵袋式除塵法。這也在一定程度上表明這幾種大氣污染物末端治理措施難以實現污碳協同減排，后期也希望通過進一步調研，對其他技術措施的超低排放改造電廠進行分析，篩選能實現協同減排效應的改造技術，以期為后期的水泥、鋼鐵等行業的超低排放改造提供技術支撐。

4 結論

本文采用協同控制效應坐標系分析法對11家燃煤電廠超低排放改造措施后污碳減排協同效應進行分析，得出超低排放改造措施使大氣污染物減排，CO2增排。

對11家燃煤電廠超低排放改造前后的污碳協同減排效應進行交叉彈性分析，電廠的協同減排交叉彈性值均小于0，表明超低排放改造措施對大氣污染物和CO2并無協同減排效應。

燃煤電廠超低排放改造不能實現減污降碳協同控制效應，主要是因為大氣污染物處理設施的使用增加了電廠的能耗，所以增加了CO2排放。

參考文獻

[1]王潤芳，馬大衛，黃齊順，等.安徽省火電廠超低排放改造對減排成效的影響[J].華電技術，2020，42（9）：56-62.

[2]毛顯強，曾桉，胡濤，等.技術減排措施協同控制效應評價研究[J].中國人口·資源與環境，2011，21（12）：1-7.

[3]高慶先，高文歐，馬占云，等.大氣污染物與溫室氣體減排協同效應評估方法及應用[J].氣候變化研究進展，2021，17（3）：268-278.

[4]王珂，何燕.云南省火力發電廠超低排放改造減污降碳協同效應研究[J].環境科學導刊，2022，41（2）：30-33，38.

[5]于躍.中國電力行業二氧化碳與大氣污染物協同減排的發展路徑研究[D].太原：太原理工大學，2021.