基于能源消耗的乌鲁木齐工业污染排放核算及能源供应结构调整分析

孙冠中，付正辉，包 哲，解玉磊，李 薇

(华北电力大学区域能源系统优化教育部重点实验室，北京 102206)

0 引言

近年来随着城市化发展进程的加快，环境问题的日益突出，以及节能减排工作的推进，以能源消耗为动力的区域工业发展模式已成为阻碍社会经济可持续发展的主要因素。为了有效控制经济活动中的污染物与温室气体排放，污染物与温室气体核算及其影响因素分解成为近年来学术界关注的焦点［1－7］。当前，乌鲁木齐市正处于发展转型阶段，随着经济结构调整步伐的加快和产业结构重心的转移，以传统能源消耗为主要特征的区域经济发展模式虽有所变革，但以能源消耗为主的工业行业在经济快速发展中的地位和作用却未改变，其经济增长所带来的资源环境问题也必将日益凸现。有鉴于此，本研究拟对2012年乌鲁木齐市总体能源消费、工业产业能源投入、以及大气污染物与碳排放的总体趋势和结构特征进行量化分析，探明乌鲁木齐市主要行业污染排放及碳排放贡献、明确减排目标并为制定切实有效的减排措施提供重要参考和支持。

1 乌鲁木齐工业结构及能源消耗

乌鲁木齐市是我国西部典型的资源型城市，传统能源消耗以原煤、油品、天然气为主，2010年全市煤炭、油品、天然气、新能源和可再生能源消费结构为:63.4%、23.4%、10.8%和2.6%。乌鲁木齐市的经济增长对能源消耗的依赖程度成明显增长趋势。乌鲁木齐市的工业重化趋势及其明显，重工业为乌市领头行业，并且发展势头丝毫没有减小。自2005年开始，能源消耗增长迅速，工业能源消费量由2005年的1146.67 万t 标准煤增长到2010年的1957.12万t 标准煤，其年平均增长率为9.32%。虽然从整体上能源消费和经济发展都有较好相合性并且开始有形成较为健康的结构，但由于工业与经济的增长需求，能源消耗和污染物排放猛增，乌鲁木齐市的能源压力和环境问题开始进一步加剧。

乌鲁木齐能源消费总量的增长率呈“U 字型”变化。在2005年到2011年的前4年里，其增长率为14.9%、10.37%、9.68%以及6.08%。但在2010年到2011年开始成升高趋势，并且达到了12.66%以及11.17%，U 字型的发展趋势中，从2005年的增长率下滑到2010年的增长率重新上升，说明了能源需求的高速增长。分行业的能源消费情况［8］:第一产业能源消耗在全市的能源消耗中占比重较小;第二产业的能源消费量占全市的总消耗量的70%以上;第三产业能源消耗量开始明显增加。

乌鲁木齐能源消费结构不合理，对煤炭依存度过大。能源消费结构中煤炭消费比重高达70%以上，煤炭消费比重过高导致SO2和烟尘等污染物排放量大大超过环境容量。据环境部门测算，乌鲁木齐市最大环境容量SO26.7 万t，烟尘4.32 万t［9］。2012年，全市工业SO2排放总量为11.0 万t，工业烟尘排放总量为5.1 万t，分别超过环境最大容量的64.18%和18.06%［10］，而SO2排放总量中90%以上由煤炭燃烧产生。在大气污染物排放的行业中，乌鲁木齐市电力和供热是原煤消耗最多的行业，也是大气污染物排放较多的。其中，SO2排放量和烟尘排放量最多的行业是电力和工业生产，燃煤所带来污染物排放是造成乌鲁木齐市城市大气污染主要因素。本文以2012年乌鲁木齐市统计年鉴数据为基础，基于投入产出分析，在将工业行业各类能源消耗折算，污染排放系数分析的基础上，同时考虑乌鲁木齐市工业体系节能减排，对乌鲁木齐全市煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业、食品制造业、石油加工炼焦及核燃料加工业等行业进行污染物及CO2的排放核算。

2 污染排放核算结果及结构调整分析

2012年乌鲁木齐市工业体系主要能源的消费量如图1所示。从总体上来看，原煤的消费占主导地位，其总量达到1.3×107t，占全部能源消费量的62%;焦炭也是主要的工业能源之一，其消费量为3.8×106t，占总量的18%;烟煤和天然气的消费基本持平，消费量分别为1.8×106、1.7×106t，分别占总量的8.5%、8.2%，其他能源如汽油、柴油等虽有消费，但数量很少。从此可以看出，乌鲁木齐是总体能源结构不合理，对原煤和焦炭的依赖度过大。

图1 2012年乌鲁木齐市工业主要能源消费量

对比分析各主要工业行业对能源的消费量，可以看出煤炭开采和洗选业、电力热力的生产和供应、石油加工炼焦及核燃料加工、化学原料及化学制品制造业和黑色金属冶炼及压延加工业对原煤的需求量较大，原油主要用于石油和天然气开采业的消费，电气机械及器材制造业主要耗用热力，食品制造业和纺织业等轻工业虽然对原煤和烟煤有消费，但消费量占总量的比例较小。

乌鲁木齐市工业行业主要污染物及二氧化碳排放量如图2所示。从图2可知，各种能源类型中，原煤对大气污染物排放贡献最大，SO2、NOx、烟尘及CO2排放量分别为41 万t、39 万t、24 万t、1700 万t。焦炭作为第二大消费能源，消费排放的污染物及CO2的量较原煤少很多。烟煤和天然气这两种能源的污染物及CO2排放量基本相同。原油、汽油、柴油、热力、电力消费排放的污染物及CO2相比其他四种能源，排放量极少。对于原煤、烟煤、焦炭、天然气这四种消费量较大的能源，其排放的污染物主要以SO2和NOx为主。

乌鲁木齐市以原煤为主的能源结构及以重工业为主的产业结构，使得SO2、NOx、烟尘及CO2的排放量居高不下。根据《大气污染成因分析及对策研究》等研究结果，乌鲁木齐全年环境容量约为:SO26.7 万t、烟尘4 万t。目前乌鲁木齐SO2和烟尘排放量分别为65.11 万t、37.88 万t 远远超过了环境容量。加之周边地区污染物排放逐年增大等因素的综合作用，导致了大气污染更加严重。CO2作为温室气体之一，其排放量远远高于污染物的排放量。

图2 主要污染物及二氧化碳排放量

2012年乌鲁木齐市主要工业行业污染物及CO2排放量核算结果如图3所示。

图3 乌鲁木齐市主要行业污染物及二氧化碳排放量

图中In 1～In 10 分别代表煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业、食品制造业、纺织业、石油加工、炼焦及核燃料加工、化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、电气机械及器材制造业、电力、热力的生产和供应。从总体上来看，工业行业污染物排放量高的同时CO2的排放量也相对较高。从每个行业的污染物排放量来看，SO2的排放量比NOx及烟尘的排放量高，这说明“十一五”期间提出的优先控制SO2排放总量的计划是很有必要的。而NOx的排放量仅次于SO2，“十二五”时期控制NOx的排放量势在必行。黑色金属冶炼及压延加工业和电力、热力的生产和供应是主要的排放污染物及CO2的行业。石油加工、炼焦及核燃料加工、化学原料及化学制品制造业、煤炭开采洗选业、非金属矿物制品业排放量较前面两个行业减少很多，但也占有主要地位。电力、热力的生产和供应带来的污染排放和温室气体排放最高，因为:乌鲁木齐市全市电力生产除了供应区域自身需求之外，大部分电力还需输出供应周边需求;乌鲁木齐市地区的冬季时期较长，供热周期内煤炭消耗量巨大，污染严重。

3 结语

在对乌鲁木齐市2012年区域能源消耗以及各类工业行业主要资源消耗统计分析的基础上，基于投入产出分析，对乌鲁木齐全市煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业、食品制造业、石油加工炼焦及核燃料加工业等行业进行污染物及二氧化碳的排放核算，结果表明热力、电力的生产和供应业、黑色金属冶炼及压延加工业等为主要工业污染源，且由于电力外输，能源消耗巨大，以新能源代替原煤，以气代煤的能源替代方略也势在必行，研究结果为下一阶段乌鲁木齐市能源结构调整，产业结构调整与布局优化提供支持。

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