煤炭消费结构对中国大气污染的影响及对策建议∗

张保留洪 洁罗 宏

(1.中国环境科学研究院,北京市朝阳区,100012; 2.中国人民大学,北京市海淀区,100872)

★经济管理★

煤炭消费结构对中国大气污染的影响及对策建议∗

张保留1洪 洁2罗 宏1

(1.中国环境科学研究院,北京市朝阳区,100012; 2.中国人民大学,北京市海淀区,100872)

通过分析我国及各省的历史煤炭消费结构特征,以燃煤污染物排放占比和污染物排放强度为衡量指标,研究2001－2012年电力耗煤和非电力耗煤对大气污染物的影响程度,结果表明,非电力耗煤对污染物排放的贡献率以及污染物排放强度均大于电力耗煤,烟粉尘的燃煤排放差距尤为明显。因此,提出调整煤炭消费结构,控制非电力耗煤占比等对策建议,从而促进实现煤炭的合理消费与大气污染物的有效控制。

煤炭消费结构 电力耗煤 非电力耗煤 大气污染 影响 对策

随着电力耗煤的清洁化程度提高,电力行业的污染物减排进入了瓶颈期,近零排放标准也已经严格执行,这使得电力行业的污染物减排空间渐渐缩小,非电力耗煤渐渐成为污染物的一大源头。于是,一些研究开始转向非电力行业的污染排放,认为大量散煤的燃烧,才是污染物的主要来源,但至今,从非电力行业的污染物排放数据上去做系统深入的分析研究还很少,唯有王圣等根据中美电力行业二氧化硫排放对比,提到非电力行业的煤炭消费控制可作为解决中国环境问题的突破口,但其研究并未囊括当下其他主要大气污染物,也未给出具体的对策。本文希望以较为全面的历史煤炭消费结构数据,结合当前中国最主要的3种大气污染物来阐述煤炭消费结构对污染物的不同影响,从而为提出优化煤炭消费结构奠定基础,也为进一步提出对策建议提供有力的事实支撑。

1 我国及各省的煤炭消费结构特征

1.1 全国煤炭消费结构特征

将煤炭消费结构主要分为电力耗煤和非电力耗煤两大部分,1985－2012年全国的电力耗煤量和非电耗煤量与占比见图1及图2,可直观看出煤炭消费结构的变化过程:从耗煤量上来看,随时间推移,电力行业和非电力行业的耗煤量都在增加,但非电力耗煤量一直大于电力耗煤量;从耗煤占比上来看,非电力耗煤占比从1985年的79.85%降到2012年的49.37%。对应电力耗煤的占比则从最初的20%上升到2012年的50%左右,说明电力耗煤的占比一直在增加,有逐渐超过非电力耗煤占比的趋势。当然,鉴于我国的能源结构及产业结构特点,目前的煤炭消费结构变化速度还过于缓慢,与发达国家的80%～90%的电力耗煤比例相较还有一定差距,不过从一定程度上来说,全国的煤炭发电形势在向好的方向发展,既有利于煤炭资源本身的科学利用,也是煤炭消费结构调控过程中的一大进步,若要达到较为理想的煤炭消费格局,未来国家的煤炭消费结构还需要更为深入细化的调整。

图1 1985－2012年全国电力耗煤与非电耗煤量

图2 1985－2012年全国电力耗煤与非电耗煤占比

1.2 各省份煤炭消费结构特征

鉴于各省区市的资源禀赋、产业结构及经济发展情况等各有差异,其煤炭消费结构也会大不相同,由于涉及数据较多,此处仅对2000－2012年各省的电力耗煤占比进行绘图,见图3,对应的非电力耗煤比例变化趋势为其反向走势。

各省电力耗煤比例变化趋势各异,经总结,变化规律如下:

(2)自“十二五”后,也即2011年之后,几乎所有省份的电力耗煤占比均有所下降,仅山西、内蒙古、江苏、安徽、山东、河南、新疆的比例在上升。

(3)2012年电力耗煤占比超过50%的省份有海南、广东、天津、内蒙古、上海、江苏、浙江、安徽、福建、甘肃、宁夏,其他省份均在30%～50%内,大多在40%左右。

可见“十二五”有关燃煤发电的节能措施在大部分省份均取得一定的成效,但未来电力耗煤占比较低的省份在控制煤炭消费总量的同时,还需进一步调整煤炭消费方向,进一步优化各省的煤炭消费结构。

为了进一步对比各省份耗煤组成,对2000－2012年的非电耗煤及电力耗煤量平均值及占比进行统计计算,可得出各省份的耗煤平均组成变化情况,见图4及图5。从耗煤量上来看,非电力耗煤量较大且超过1亿t的省份为山西、山东、河北、河南、内蒙古。电力耗煤量较大的省份为山东、江苏、内蒙古、河南、广东、山西等。从耗煤比例来看,大多数省份的非电力耗煤平均占比均超过50%,超过70%的省区依次为重庆、北京、山西、湖北、湖南、四川,而小于50%的省区仅包括上海、江苏、浙江、广东、海南。电力耗煤平均值占比在27%～65%内,大多数省份占比为27%～50%之间,超过50%的省份依次为广东、海南、江苏、浙江、上海,其中广东、海南的电力耗煤量均值占比分别达63.38%、62.18%。

总之,目前广东、海南、天津、内蒙古、上海、江苏、浙江、安徽、福建、甘肃、宁夏为电力耗煤占比相对较高的地区,重庆、北京、山西、湖北、湖南、四川为非电力耗煤占比最高的地区。后者可以作为调整煤炭消费结构的首要考虑地区。

图3 2000－2012年各省区市电力耗煤占比变化

图4 2000－2012年各省区市电力耗煤、非电力耗煤量年平均值

图5 2000－2012年各省区市电力耗煤、非电力耗煤量占比

2 煤炭消费结构对大气污染物排放的影响

煤炭消费的部门不同,对污染物的影响程度也不同,也即不同形式的煤炭消费对大气污染物的作用程度有别。为了深入了解煤炭消费结构对大气污染物排放的具体影响,特从以下两个衡量指标来进行分析。

2.1 煤炭消费结构对污染物排放的贡献率

煤炭消费的不同组成部分对污染物排放的贡献率存在一定的差异,2001－2012年的SO2、2003－2012年的烟粉尘、2006－2012年的NOX的电力和非电力的排放占比见图6,可发现,3种污染物的非电力排放占比均大于电力排放占比。其中, SO2的非电力排放占比一直浮动在50%左右,近年来已上升到接近60%,且有继续增加的趋势, NOX的非电力排放一直在50%以上,也有进一步超越电力排放的趋势;值得注意的是,烟粉尘的非电力排放占比最大,一直稳定处于80%多的比例,表明烟粉尘的主要污染源为非电力耗煤。

“没错，还记得上学期感恩节我们举行过的护蛋行动吗？”孩子们点点头。我继续说，“一天的护蛋行动，你们感觉怎么样？”

图6 全国电力耗煤、非电力耗煤的大气污染物排放占比年际变化图

综合以上煤炭消费结构对3种主要污染物的贡献率情况,可总结得出非电力耗煤对污染物的贡献率均已经超过50%,成为大气污染物的重要来源, SO2和NOX的非电力排放需要适度控制,烟粉尘的非电力排放则急需得到关注,对电力耗煤的污染治理方向需要调整,转向非电力耗煤的污染治理,从而提高煤炭利用效率。

2.2 煤炭消费的污染物排放强度

燃煤的污染物排放强度或许会因为消耗形式不同或技术不同而有所差别。研究针对电力行业和非电力行业的单位煤炭消耗分别产生的污染物量,即不同煤炭消费的污染物排放强度进行分析,以此体现不同煤耗形式的污染物排放差异。不同时间段的不同煤炭消费形式下的污染物排放强度见图7,可发现,SO2的电力排放强度和非电力排放强度经历了相互抗衡的时期,最后,非电力SO2排放强度以大于电力排放强度且维持此形势的趋势延续下去;而NOX、烟粉尘的非电力排放强度均和非电力排放强度之间存在一定的差距。非电力耗煤的污染物排放强度一直大于电力耗煤污染物排放强度,只是两者的非电力排放强度和电力排放强度差距程度不同,烟粉尘的非电力排放强度要远远大于电力排放强度,不过此差距有渐渐缩小的趋势。2012年非电力行业1 kg煤炭消耗排放的SO2、NOX、烟粉尘量比电力行业1 kg煤炭消耗所排放的相应污染物分别多出2.42 t、1.87 t、4.57 t。

综合3种污染物的不同煤耗排放强度,可总结出,非电力污染排放强度均大于电力排放强度,不同的是SO2的煤耗排放强度在下降,但非电力排放强度和电力排放强度的差距在增大;NOX的煤耗排放强度处于较为稳定的状态,非电力排放强度和电力排放强度之间的差距在“十二五”开始后由之前的扩大趋势转为缩小趋势。烟粉尘的煤耗强度一直在下降,且非电力排放强度下降速度较快,从最开始的较大差距,迅速缩小并有趋于平衡的势头。可见,实际上,在煤耗排放强度上,非电力煤耗和电力煤耗部分的差距并不是特别明显,即使有一定差距,也源于煤炭的不同利用方式所产生的不可避免的结果,若提高技术可从最大程度上减小非电力煤耗污染物排放强度,那么,决定最终的污染物排放量,还是不同煤炭消费形式下的煤炭消费量。

图7 中国电力耗煤、非电耗煤的大气污染物排放强度

3 对策建议

3.1 加强区域煤炭消费监管,尝试构建统一的煤炭分配体系

从环境污染源头治理上来看,煤炭消费仍是目前重要的污染源,因此,总量控制是根本的治理方法。国家应考虑在全国煤炭消费总量控制之外,重视各区域内的煤炭消费监管。目前的相关政策文件所提出的控制区域煤炭消费总量,主要针对的是个别重点区域的燃煤控制目标,更多的地区还没有制定相关的煤炭消费强制性控制目标,国家也未给出明确的煤炭消费配额,这使得更多地区的煤炭消费还处于缺乏监管的状态。对此,国家需要加强对各地区的煤炭消费监管,在地区建立煤耗数据的动态监测站,定时反馈煤耗信息,并由国家相关部门进行不定期抽查,对信息的真实性进行核查。

政府需要尝试构建统一的区域煤炭消费分配体系,成立煤炭消费分配体系研究小组,结合各地区各行业意见,选取尽可能多的指标,筛选出最具代表性和相关性的指标,并科学合理赋权,构建统一的区域煤炭消费分配体系。必要时采取一定的补偿措施,对因煤炭配额较小而造成的经济发展损失给予一定的资金补偿,实行激励制度,对达到节煤目标的区域给予资金奖励及优先政策支持等,或者通过调整产业结构,扩大产业链条,增加产品附加值等宏观经济政策,满足地区的经济产值增长需求,最终能达成“自上而下”的国家目标分解与地方“自下而上”提出的目标相匹配、相衔接的局面。

3.2 优化煤炭消费结构,促进煤炭消费向电力部门集中

在我国的煤炭消费总量控制政策进行的同时,还需要考虑煤炭消费调控的改革方向。即从控制煤炭消费总量向优化煤炭消费结构的改变,也可说是从量到质的改变。国外发达国家控制污染物的有效做法,也证明了煤炭消费结构的重要性,我国也需要从先解决非电力煤炭消耗入手,将大量煤炭消费引进电力生产部门。做到将有限的煤炭资源,用到刀刃上,在具备清洁利用技术的基础上,鼓励煤炭向发电集中,避免煤炭直接燃烧所带来的严重污染。

对区域的煤炭消费结构进行分级优化,针对上述非电力煤炭消费占比较大的地区,比如广东、海南、天津、内蒙古、上海、江苏、浙江、安徽、福建、甘肃、宁夏等地重点大力调整煤炭消费结构,其他地区可同步轻微调整,采取“同步不同力度”的优化策略。同时,为了避免结构调整措施所带来的冲击,可在地区之间建立一种煤耗沟通机制,帮助各地区协调各自的煤炭消费需求,对发电煤耗占比较高的地区实行适当的输煤措施;对发电用煤占比较低的地位,需区别对待,对于有水电、核电等其他发电形式的地区,可积极发展水电核电、加强发电的清洁化程度,而对于无其他发电形式,而非电力耗煤占比又较大的地区,深入研究其非电力耗煤对污染物的具体影响再做调整,必要时需采取强制措施,配备相应发电设施,扩大电力用煤规模,削减非电力用煤强度。

3.3 加强非电力耗煤的管理,实现选煤技术的普遍化

非电力耗煤的污染之所以较大,主要由于散煤燃烧量较大,技术含量较低,且用户量巨大,分布广泛且较为分散,因此很难监控,严重缺乏管理,因此,在促进发电用煤的同时,尤其要强化对散煤燃烧的规范化监督及治理,政府需加强地区工业企业的用煤方式监督,加快小型燃煤锅炉的淘汰,必要时取缔不合格的散煤炉灶,同时注重对民用散煤燃烧的环保措施的指导。

除了对散煤用户的监管,从耗煤层面来看,最主要的是散煤中劣质煤炭的燃烧所产生的恶劣影响,对此,选煤是最为关键的做法,我国大部分煤炭可以进行洗选,并且经洗选再利用的煤炭所产生的污染可大大降低,但因为洗煤所牵扯的经济成本,使得这一步骤被一些企业省略,有些企业根本没有洗煤设备,或者有相关设备却长久搁置并没被利用。对此,国家还需从根本问题入手,加强洗煤技术及资金投入,实现选煤技术的普遍化,帮助中小企业乃至广大居民尽快用上清洁能源,避免因劣质煤燃烧而产生不必要的污染。

3.4 调整终端能源消费结构,扩大电力消费需求

扩大电力消费需求,并渐渐替代煤炭,可提高燃料的使用效率,从而减少污染物排放,努力走以电力为中心的能源发展道路,从能源消费结构调整上既降低了煤炭消耗占比,又为优化煤炭消费结构提供了潜在的机会,不仅对于国家的能源可持续发展和环境保护有利,也可对煤炭消费的合理布局产生良好的推动作用。

[1] 张保留,罗宏.大气污染约束下的省域煤炭消费预测[J].中国煤炭,2015(4)

[2] 王淑娜,孙根年.中国1991年至2007年火力发电－燃煤消耗－SO2排放关系的分析[J].资源科学,2010(7)

[3] 李天相.东北地区火电行业发展及雾霾防治对策[J].环境保护,2013(24)

[4] 王临清,朱法华,赵秀勇.燃煤电厂超低排放的减排潜力及其PM_(2.5)环境效益[J].中国电力,2014(11)

[5] 朱法华,王圣.煤电大气污染物超低排放技术集成与建议[J].环境影响评价,2014(5)

[6] 王圣,王慧敏,朱法华.协同考虑电力耗煤与排放促进中国能源结构调整——从中美电力耗煤及二氧化硫排放看中国煤炭消费结构[J].环境保护, 2013(24)

[7] 王圣,王慧敏,朱法华.环保约束促经济发展与能源利用变革[J].环境保护,2012(20)

[8] 刘源,张元勋,魏永杰等.民用燃煤含碳颗粒物的排放因子测量[J].环境科学学报,2007(9)

[9] 李媛媛.终端能源中电能消费及竞争力分析方法研究[D].华北电力大学(北京),2008

[10] 朱成章.浅谈以电力为中心的绿色能源战略[J].中外能源,2012(7)

(责任编辑 张大鹏)

《煤层气(煤矿瓦斯)专业术语》国家标准正式颁布

国家标准化管理委员会正式颁布了《煤层气(煤矿瓦斯)专业术语》国家标准,并将于2015年9月1日正式在全国范围内实施,标志着我国煤层气(煤矿瓦斯)进入规模化开发利用新阶段。

该标准于2010年12月份通过国家标准化管理委员会批准立项,由山西晋煤集团蓝焰公司为主要起草单位,中国煤炭科工集团、中国石油大学、中国矿业大学、西安科技大学等为主要协助单位。

该标准规定了煤层气地质、煤层气勘查、煤层气地面开发工程、煤矿井下瓦斯抽采工程、煤与煤层气协调开发、煤层气加工与利用等术语及其英文译名和定义,适用于与煤层气勘探、开发、集输和加工利用有关的标准、规程、规范、文件、教材、书刊和手册等。《煤层气(煤矿瓦斯)专业术语》国家标准的制定并颁布填补了国内空白,有利于国家和政府部门对于煤层气开采、生产和利用的规范管理,并能积极推动煤层气有效开发和合理利用,取得社会、环境和经济效益的共赢。

Impacts of coal consumption structure on China air pollution and countermeasures

Zhang Baoliu1,Hong Jie2,Luo Hong1
(1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Chaoyang,Beijing 100012,China; 2.Renmin University of China,Haidian,Beijing 100872,China)

Through analyzing China＇s and each province＇s historical coal consumption structure,with taking the proportion of coal-fired emissions and pollutants emission intensity as the measurement index,to study the impacts of coal consumption of power industry and non-power industry on air pollutants respectively from 2001 to 2012.The results show that,the contribution rate of non-power industry coal consumption to pollutants emissions and its emission intensity are both larger than the power industry coal consumption＇s,while the coal-fired smoke dust emissions gap is particularly evident.Therefore,the countermeasures to adjust coal consumption structure,and control the proportion of non-power industry coal consumption and other suggestions are proposed,so as to promote the realization of reasonable coal consumption and effective control of air pollutants.

coal consumption structure,power coal consumption,non-power coal consumption,air pollution,impact,countermeasures

TD－9

A

张保留(1989－)女,安徽蚌埠人,中国环境科学研究院硕士研究生,研究方向为能源与环境经济。

美国能源基金会中国可持续能源项目,国家环保公益性行业科研专项(201109065)