以傳播城市化專業知識為己任
2024年11月24日
星期日
設為首頁
|
加入收藏
搜索
近年來，燃煤發電成為環境管理的嚴控對象。燃煤發電廠大氣污染物排放要求日趨嚴格，不少地區出臺了嚴于國家標準的污染物排放政策，各大發電集團也在進一步謀劃或推動燃煤發電機組的“趨零排放”。
當前，燃煤發電大氣污染物排放要求的日益嚴格似乎已成為大勢所趨。本文則利用環境經濟學基本原理并通過一些事例，從綜合層面分析了排放污染所致的環境損害成本和治理污染所需投入成本的最優均衡，得出了不一樣的結論。
在2012年1月1日前建設的火電廠要于今年7月1日執行《火電廠大氣污染物排放標準（2011）》之際，《中國能源報》本期刊發此文，希望呈現給讀者新的視角，審視當下的燃煤發電。
燃煤發電（以下簡稱煤電）是致霾還是治霾，答案在中國是十分清楚的。中國煤電燃煤雖然占煤炭消費量的50%以上，但由于煤電不斷提高污染控制水平以及具有電廠布局范圍大、排放煙囪高的特點，治理后排放到空氣中的污染物只是導致霧霾的次要原因之一；而城市中熱電聯產的煤電機組，由于替代了大量的無污染控制或者污染控制水平低的散燒煤鍋爐，間接上對減輕霧霾的影響發揮了重要作用，如果再加快散燒煤轉為電煤、以電代煤、以電代油的步伐，煤電治霾將會發揮更顯著的作用。
１社會總成本最低的環境經濟學原理是煤電治霾的理論依據
自然環境可以通過稀釋、吸收、降解等物理、化學或生物作用，使排放到環境中的一定數量的污染物在一定時間內，不影響人類健康，環境的這種作用稱為自凈能力，自凈能力的限度即為環境容量。環境容量的概念至少告訴我們兩點：一是在環境容量內排放一定數量的污染物并不對人類健康和生態環境造成不可接受的影響；二是超過環境容量排放的污染物會對環境會產生損害，損害程度一般會隨著排放量的增加而增大。由于人類活動很難杜絕向環境排放污染物，因此，從經濟發展與環境保護相協調的理念出發，研究在環境中排放污染物的合理限值，成為制定環境質量標準及污染物排放標準的重要基礎。
從環境經濟學原理可知，污染的合理限值就是社會總成本最低時所對應的污染物排放量。社會總成本為污染治理成本和環境損害成本之和，由污染物治理量與邊際治理成本、污染物排放量與邊際損害成本等因素決定。
一般情況下不論對一個企業還是對區域的污染治理，污染物排放治理邊際成本隨著污染治理效果提高而增大（如除塵效率為99%時去除每千克煙塵治理的費用要大大高于除塵效率為90%時去除每千克煙塵治理的費用）。當治理效率接近零排放時，治理邊際成本往往呈指數式快速增長。而邊際損害成本與此相反，即隨著污染治理效果增大而減少。當邊際治理成本曲線與邊際損害成本曲線相交之時，相交點所對應的排污量就是社會總邊際成本最低時的排放量。
盡管在環境經濟學中可以通過各種方法將污染損害成本貨幣化，但對一些特殊的環境損害行為貨幣化時非常困難。所以在實踐中，往往結合污染物特性、社會總成本、環境容量、污染治理技術發展狀況等因素確定排放限值。顯然，當制定的排放限值過嚴或者過寬時，表明污染治理措施過度或者不足。
以上論述說明了不論霧霾影響多么嚴重，不論從單個污染源還是區域污染排放看，也不論污染源多么復雜，理論上存在一個社會總成本最低的污染排放量，也充分說明了污染排放標準并不是越嚴越好。我國修訂頒布的《環境保護法》繼續堅持了修訂前的規定即：“根據國家環境質量標準和國家經濟、技術條件，制定國家污染物排放標準”。
美國、歐盟等發達國家和地區在制定燃煤電廠大氣污染物排放限值時就是采用了“最佳可行技術（Best Available Technology Economically Achievable, BAT）”的方法，也可直譯為“經濟上可實現的最佳可行技術”。 “最佳可行技術”的特征也可以表現為：在一般煤質和運行工況下，電站除塵設備的效率可達99.5%以上，煙氣脫硫效率可達95%以上，煙氣脫硝效率可達80%以上。如果在這樣的基礎上進一步提高污染控制要求，則污染控制設施所產生環境效益明顯下降，經濟代價明顯上升，污染控制設備自身的能量消耗和資源消耗明顯增大。因此，除非在特定地區（如我國的特別排放限值地區）且經過充分論證外，不應采取得不償失的過嚴做法。在我國目前面臨的結構型污染和大量散燒煤存在的情況下，過分地對燃煤電廠這樣容易監管的企業不斷加嚴要求甚至提出近“零”排放要求，會大大超出最優社會總成本。
而煤電治霾就是根據我國霧霾特點以及能源、環境的實際情況，依據社會總成本最優的環境經濟學原理提出的。
經常可以遇到這種邏輯表述：霧霾污染主要原因之一是燃煤，電廠燃煤占全部燃煤的50%以上，解決了電廠燃煤污染就是抓住了治理霧霾的關鍵。這種表述看似“嚴密”，但事實并非如此。一個明顯的例證就是北京市的燃煤電廠改為燃氣電廠。北京燃煤電廠原煤消耗量為927萬噸（發電643萬噸、供熱284萬噸），其中，高井電廠、高碑店電廠、國華一熱、京能熱電（以下簡稱四家電廠）消耗燃煤913萬噸，約占全市燃煤的40%，但是2012年，這四家電廠占北京市二氧化硫、氮氧化物、煙（粉）塵三項大氣污染物排放量合計僅為2.5%，這種替代從直接環境效益看很小；而從間接環境效益看，在天然氣緊缺的前提下，用燃氣替代散燒煤的效果要大大優于替代燃煤供熱電廠，更有利于區域環境質量的改善。由于燃氣熱電聯產替代的成本要大大高于燃煤熱電聯產，北京的替代方案使燃氣發電高于燃煤發電約0.2元/千瓦時以上，污染物消減成本大幅度增加。如其中一家電廠的年運行成本增加10.2億元，污染物削減增量成本達700元/千克，高于全社會平均污染治理成本數百倍，也造成了被替代的煤電固定資產的浪費，增加了電廠投資方的風險。從能源供應的安全性看，燃氣與燃煤發電供熱相比，氣源的可靠性和供應系統的可靠性降低。從解決就業看，四家電廠員工數千人，而新建燃機項目可提供的崗位僅200-300左右，不到十分之一，多數職工將面臨轉崗和安置。
再來看排污收費對電廠的作用。據“北京網”報道，北京市環保局在5月6日公布了今年一季度排污收費情況，大幅提高二氧化硫、氮氧化物、化學需氧量、氨氮等四項主要污染物的排污收費標準，其中二氧化硫、氮氧化物排污費的收費標準由每公斤0.63元，提高到10元，提高了約15倍，四家電廠第一季度排污費共計1847.66萬元，占北京市總收費8800萬元的21%。很多媒體在引用時將四家電廠交費數量作為標題，明顯給人的印象是四家電廠是北京市主要污染源的印象，對收費增大流露出贊揚態度。
四家燃煤電廠采用的是全世界上最嚴格的排放標準，煙塵、二氧化硫、氮氧化物三項大氣污染物年排放總量占北京市總排放量2.5%，排污費卻占到了20%多。如果進一步削減污染物排放，其控制成本遠高于每公斤10元的排污費用，可見排污收費對燃煤電廠已經起不到任何促進治理的作用，只不過是為收而收，進一步鞭打快牛而已！對于這種理論上不合理、實踐上錯誤但卻有發揚光大之勢的環境管理政策給予贊揚的做法，只能說是一種諷刺和悲哀。
２中國環境污染特點和能源特點決定了煤電是治霾的關鍵
要回答煤電是否是治霾的關鍵，必須從能源結構、發展階段、能源布局、經濟性等多方面系統綜合考慮。從近期來看，要快速、經濟有效減緩霾的影響，煤電起關鍵作用。主要基于以下基本判斷：
1、我國霧霾的產生并持續加重是機動車排放污染、燃煤排放污染、工業污染、城鎮化尤其是大城市快速擴張帶來的大規模建設的污染、農業生產污染、農村污染以及城市生活型污染綜合作用的結果，但從宏觀和整體來看，機動車污染排放和燃煤污染排放是主要原因。
2、不同的區域、不同的季節，霧霾的特點是不同的，形成的原因也不同，不能用某次或者短時間測定的某些樣本，冒然確定霧霾或PM2.5中某種污染物的比例，輕率得出哪種污染源占多少比例的結論，從而采取所謂的針對性對策。由于霧霾形成的復雜性、監測樣本的數量不夠、監測和分析方法的局限性，近幾年對霧霾成因的研究，往往出現同一個機構或同一個研究者在不同時期發布的結果不同，或者不同機構不同研究者在同一時間發布結果不同。不同地區的研究結果不同，這正是霧霾特點的客觀反映，但是這些某次發布的片面性研究結果對輿論和決策的影響產生了很大的誤導作用，值得警惕。
3、對于燃煤排放影響而言，不能以燃煤量的多少來衡量污染物排放量的大小，也不能用某種污染源排放量的大小來衡量對霧霾影響的大小，更不能以電力排放量比例高來證明對霧霾的影響大，必須結合污染控制技術、污染源布局和經濟結構綜合分析。在我國每年約40億噸原煤使用中，50%左右為電力所用，由于電力排放量逐年減少加上電源布局和排放方式的特點，煤電排放的影響是逐年減少的；燃煤對環境產生污染的主要是8億噸散燒煤，還有大量低污染控制水平的燃煤工業污染源排放，這部分對環境的污染在近些年是逐漸加重的。
4、熱電聯產的燃煤電廠是解決在燃氣不足的條件下，改善環境質量、保障城市供熱的最佳選擇，是城市環境質量改善的功臣。也正是我國在近幾十年不斷提高城市燃煤熱電聯產的比例，替代了成千上萬小鍋爐的污染。霧霾污染加重不是燃煤熱電聯產所為，把霧霾產生帽子扣在城市燃煤熱電聯產的頭上，不僅是張冠李戴的錯誤，而且由此產生的錯誤決策會延誤治霾大計。
5、風能、太陽能等清潔可再生能源替代傳統化石能源是必然趨勢，是戰略選擇，但不是短期內能實現的，用加快可再生能源的發展來解決霧霾問題，目前是杯水車薪、遠水不解近渴。
6、用天然氣替代煤炭是治理霧霾的有效選擇，但天然氣（包括煤制氣、致密氣、煤層氣、頁巖氣等）在十多年甚至更長時間內是短缺的，而且資源價格要大大高于煤炭。像美國的頁巖氣革命對其能源結構和經濟性所產生的效果，是否可以在中國復制有很大的不確定性。即便美國頁巖氣革命非常成功，煤電發電量的比例出現下降，但2013美國燃煤發電量的比例仍然為各種能源發電之最，高達39%。
7、繼續堅持能源、環境、經濟協調發展的原則，即要堅持在達到相同的經濟發展和環境保護的效果下能源成本最低原則，而不是不講綜合效益、只求手段、只求表面政績，不管三七二十一就是要減煤。
如果以上判斷是符合實際的，是符合客觀規律的，那么通過把散燃燒煤轉換為煤電，提高煤炭轉換為電力的比重，提高電力在終端能源消費中的比重，提高以電代煤、以電代油的比重，在污染物排放總量恒定或減少的情況下，提高而不是減少電力污染物排放量比例，那么煤電就是治霾的關鍵，而且是必然選擇。
３不科學的認識和環境管理制度是煤電治霾的主要障礙
隨著我國霧霾污染的猖獗，燃煤污染屢屢被人們口誅筆伐。雖然與煤沾邊的產業無一不受到影響，但影響最大的還是煤電廠。通過媒體造勢、專家與“磚家”引導、百姓與利益相關方的推進、國有電力企業帶頭，促生了一輪又一輪針對煤電廠不斷趨嚴的環保要求。
從幾個標志性行動可以看出這一趨勢。一是排放標準不斷趨嚴。2011年修訂頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）已經達到世界最嚴標準，多數現有燃煤電廠需進行不同程度環保設施改造。二是總量控制要求不斷趨嚴。在“十一五”電力二氧化硫已經下降28.8%的基礎上，《節能減排“十二五”規劃》要求電力二氧化硫和氮氧化物分別降低16.3%和29%。三是對達到總量控制要求的時間不斷縮短。部分地方為了超額、提前完成污染物減排任務，進一步壓縮環保設施改造完成時間，將3年或者2年任務壓縮為1年上下。四是執行特別排放限值的范圍擴大、執行時間提前。執行特別排放限值的范圍由重點地區的重點城市主城區擴大到整個重點地區；僅實施煙塵特別排放限值擴大到二氧化硫、氮氧化物和煙塵三項污染物；時間期限從“十三五”執行直接嚴格到2014年年底，如近期環保部門要求京津冀地區燃煤電廠在2014年年底前完成特別排放限值改造。五是環境影響評價要求嚴上加嚴。部分煤電項目按照燃機大氣污染物排放標準、“近零”排放要求審批。六是地方要求比國家要求更嚴。如浙江要求2017年底前，現有60萬千瓦及以上火電機組達到燃氣機組排放標準；山東、廣東等環保部門亦對煤電廠提高了更高要求。七是以北京為代表，掀起了一股用燃氣替代城市燃煤供熱電廠的熱潮。以北京是為例，四家電廠須在2017年前關閉，改為燃機發電供熱。八是《環境保護法》修訂頒布，全面強化了環保管理要求。如環境質量標準制定、超標處罰等趨嚴；如地方政府“對國家環境質量標準中已作規定的項目，可以制定嚴于國家環境質量標準的地方環境質量標準”，而這樣的規定在修正前的環保法中只針對排放標準；再如，增加了對違法排放污染物的按日連續處罰的要求，降低了對超標排放的企業限制生產、停產整治、停業、關閉執行機關的門檻。《環境保護法》雖然在明年1月1日實施，相信新一輪的趨嚴行動會提前拉開序幕。
從行政許可法的原則和環境管理手段、目的看，環保要求應當是有增有減，相互協調，當一個新的要求提出之后，應相應減少或者改變原來的其他要求，如當排放標準趨嚴時，排污收費相應減少或者取消。但從實踐的結果看，對燃煤電廠的環保要求只有不斷堆疊和趨嚴，而沒有相應的減少和改善，就像一道道繩索，對煤電企業進行了反復捆綁。問題的本質不在于是否對企業捆綁——因為環保要求是剛性的——而在于如何正確捆綁。既便是包粽子，一個人、用一根合適繩子即可，而不能是一個粽子多人（多個部門）包，線繩、麻繩、皮筋、塑料繩甚至鐵絲（多種方法）一起上。雖然起決定性作用的往往是最嚴的那道繩索，但多層、多頭的要求及監管消耗了大量的行政資源和浪費了大量的企業精力。
從全局來看，單一行業的效率和污染物控制水平的提高并非就是合理的。如趨嚴環保要求，煤電廠能夠減少多少污染物排放？這些減少的污染物排放占工業排放多少？占全國排放多少？這些污染物排放減少對環境質量的改善有多大？對霧霾的減輕能貢獻多少？減少這些污染物的經濟代價是多少，如果把這些錢用到其他污染控制方面會產生什么樣的效果？以氣代煤的環境效益、經濟效益、社會效益、綜合效益、能源安全情況如何？還有，為什么“十一五”期間電力污染物總體減排了，霧霾卻增加了？大幅度提高排污收費標準真的能起到減排作用嗎？
如對燃煤電廠進行污染物總量控制就值得商榷。對于煤電廠排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物這三項典型大氣污染物，根據其污染的性質、環境質量標準的要求和電廠穩定排放的特性，各國基本采用的污染物排放濃度控制或者在環境質量分擔率要求下根據擴散理論計算出的小時排放量速率（如日本采用P值法電廠總量控制）。雖然美國也對二氧化硫采用過總量控制方法，但是其目的、方法與我國的總量控制要求是完全不同的。我國對電廠實施的污染物總量控制的要求，從機制與實踐效果看，并不是為了降低污染物排放，也不是為改善區域環境質量——因為完全可以通過趨嚴或調整污染排放標準、環境影響評價、環境規劃的方法達到這一目的——而似乎是為相關部門增加一種行政審批的工具。
濃度控制在一輪又一輪的趨嚴行動中，煤電企業經受了一輪一輪的技術改造和煤質不斷提高的洗禮：新建或剛改造完成的脫硫、除塵、脫硝裝置又需要重新改造，有的脫硫設備推倒重來，有的剛建成脫硫設施的電廠關停拆除，人煙稀少的戈壁電廠需要高效脫硫、脫硝和高效除塵，含硫量特低的電廠仍需脫硫，已經達到世界最嚴格的排放標準的燃煤電廠要大規模達到燃氣電廠標準…….好像只要有膽量、只要有要求，電廠就能夠做到一樣。
解決“霧霾”問題是一個涉及到自然和人文、生產和消費、排放與大氣擴散、能源總量優化與結構優化等因素共同形成的能源、環境、經濟、社會的系統優化問題，不能只將其看成一個簡單的污染排放問題，更不能簡單地采取限制燃煤電廠尤其是用燃氣替代燃煤供熱電廠的措施，也不能一味采取提高排放標準、提高排污收費的方法。只有在科學認識的基礎上和科學的環境管理條件下，煤電治霾才能發揮應有的作用。實際上如果對排污企業收費采取的是“不超標不收費，超標按累進收費”的話，不僅理論上合理，更會促進企業依法運行，更好地發揮排污收費的作用。
４煤電治霾應把握有“度”并要堅持綠色發展
也許會有人擔心，如果燃煤大量發電，污染物排放環境是否不可承受？
首先,我國煤電大氣污染控制水平達世界先進。其中煙塵在1980年年排放量約400萬噸，2012年降低到約150萬噸；二氧化硫在“十一五”以來明顯下降，由2005年的年排放1300萬噸下降到2012年的883萬噸；氮氧化物年排放900多萬噸，且呈下降趨勢。每千瓦時火電發電量煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別為0.39克、2.26克、2.4克，達到世界先進水平。其次，可以做一個簡單的計算，即當中國有40億噸煤炭用于發電——這是目前可能預測到中國動力煤使用的峰值，從達到這個水平時時間點、環保技術發展水平趨勢和合理的排放控制要求趨勢來看，其煙塵、二氧化硫、氮氧化物三項污染物的年排放量分別大致在50萬噸、200萬噸、200萬噸左右，而且只要環境需要和經濟能夠承受，電廠的排放量還會更低，如果再通過對電站的合理布局，常規污染物排放完全可以滿足我國環境容量的需要。更為重要的是，電力行業把其他工業、民用領域的動力煤、一部分機動車用油的污染替換為電力排放，將進一步大大改善人群密集地區的環境質量。
另外，從外界看來或者從一些“專家”來看，中國選擇通過煤電治霾并不是好的選擇，在以替代化石能源尤其是替代煤炭為特征的能源變革中，選擇煤電治霾是不是倒退？中國如何應對二氧化碳排放持續增長的情況？中國如何解決煤炭的鎖定效應？毫無疑這些問題都是中國面臨的重大挑戰，但是面對中國能源資源稟賦、國際能源形勢、發展階段、污染特征、治霾急需，這樣的選擇是兩利相權取其重、兩害相權取其輕的選擇，當然也是正確和必然的選擇。
事實上，據國際能源署（IEA）統計，世界金融危機之后美國2009年到2012年，煤電的比重由45.44%下降到38.31%，但 OECD歐洲則由24.82%上升到26.61%，英國由28.0%上升到39.87%，德國由44.27%上升到46.88%。而然氣發電的比重美國由22.80%提高到29.83%，OECD歐洲由23.57%下降到18.63%，英國由44.63%下降到27.69%，德國由13.50%下降到11.46%。對煤與天然氣比例升與降起決定性作用的是能源價格的變化，如2009年到2012年， 美國天然氣價格由3.89(美元/百萬英熱單位)下降到2.76，歐盟則由8.52提高到11.03，英國由4.85提高到9.46。另據歐洲政策研究中心主任Daniel Gros研究，以2013年初天然氣發電為26歐元/兆瓦時、燃煤發電為10.5歐元/兆瓦時的價格水平和燃煤電廠效率為42%、燃氣電廠效率為58%的條件下，二氧化碳價格低于38歐元/噸時，燃煤電廠的競爭力要高于燃氣電廠（《基石》2013年第1卷第3期43頁）。這充分說明了不考慮經濟性因素的能源變革是不可持續的，也說明了能源變革的艱巨性、曲折性和復雜性。中國在選擇煤電治霾的過程中，只有通過統籌規劃，科技創新，科學管理，才會將有利的方面進一步發揮，將有害方面進一步降低。
煤電治霾的同時，煤電必須向綠色方向發展。“綠色”是一個相對概念，煤電的綠色即相對于其他能源，也相對于自身發展。煤電向綠色方面的發展，并不就是不斷趨嚴環保要求，而是要統籌協調。要在安全、高效、綠色、經濟、便捷、和諧的原則下，達到系統最優。不考慮整個能源系統的效率，不考慮全社會的環境污染情況，不從整體上考慮改善環境的經濟性，而一味追求煤電的低排放或者近“零”排放，并不是解決污染的最好的辦法。從現實來看，解決結構性的污染是重中之中；從長遠來看，煤電的綠色發展是煤電生命力所在。
在煤電向綠色方向的發展上有以下幾個途徑：一是通過科技進步，提高設備參數和工藝，不斷提高能源轉換效率，提高污染控制水平，因地制宜開發和使用二氧化碳的吸收、捕集、使用、埋存技術；二是提高運行維護水平；三是通過熱電聯產等方式加大能源的梯級利用和資源的綜合利用，提高煤炭能量和資源的利用率；四是通過電網調度和電網技術，做好與各種電源優化運行；五是通過特高壓技術促進大范圍的能源、電力和環境容量的優化配置。有人擔心在西部建設大容量的電廠存在地區污染和區域污染輸送問題，雖然這種擔心是可以理解的，但只要仔細分析則是可以消除的。一是我國的環境法規尤其是環境影響評價制度不會允許這些事情發生；二是現有的污染控制技術是完全可以滿足環境保護要求；三是西部的大氣環境容量相對富裕，尤其是對酸性大氣污染物的自凈能力要大于東部；四是人口密度低，自然環境對大氣污染物影響的敏感性相對較低。總之，通過統籌協調和科技創新，可以做到環境容量資源的優化，煤電向綠色方向發展也有很大空間。
正如學習國際先進經驗只能是學習原理和方法，而不是機械照搬、膚淺地模仿或者片面追求發達國家能源結構表面看似合理的數據和調整結構的行為（如美國天然氣發電比例提高我國也要提高）一樣，解決中國的環境問題尤其是霧霾問題，只能根據中國能源、環境、經濟的實際情況，深入仔細算好中國人自己的賬，怎么合算就怎么干。要清醒地認識到，如果我們不用煤電治霾，花費的錢會更多，受霧霾污染的時間會更長。
（作者為中國電力企業聯合會秘書長）
