大氣污染態(tài)勢(shì)與全國煤炭消費(fèi)總量控制

呂連宏羅 宏王 曉

(1.中共中央編譯局世界發(fā)展戰(zhàn)略研究部,北京市西城區(qū),100032; 2.中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境與經(jīng)濟(jì)研究室,北京市朝陽區(qū),100012)

★專題論壇——大氣污染約束下煤炭消費(fèi)總量控制★

大氣污染態(tài)勢(shì)與全國煤炭消費(fèi)總量控制

呂連宏1,2羅 宏2王 曉2

(1.中共中央編譯局世界發(fā)展戰(zhàn)略研究部,北京市西城區(qū),100032; 2.中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境與經(jīng)濟(jì)研究室,北京市朝陽區(qū),100012)

從緩解煤炭消費(fèi)與大氣污染矛盾出發(fā),剖析大氣污染防治面臨的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì),分析“十三五”期間大氣污染防治的思路、目標(biāo)和具體指標(biāo),預(yù)測全國社會(huì)經(jīng)濟(jì)與能源消費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì),利用情景分析方法評(píng)估了不同污染控制水平情景下的全國煤炭消費(fèi)總量控制限值。研究結(jié)果表明,為了實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量改善的目標(biāo),到2020年,全國主要大氣污染物SO2、NOx和煙塵的排放量控制目標(biāo)為1800萬t、1575萬t和900萬t;全國煤炭消費(fèi)量仍將持續(xù)增長,但通過進(jìn)一步提高煤炭的清潔利用水平和污染控制水平,控制在42億t以內(nèi)是可行的。

大氣污染 煤炭消費(fèi)總量 情景分析

中國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展導(dǎo)致生態(tài)破壞和環(huán)境污染形勢(shì)十分嚴(yán)峻,已成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要因素。煤炭是我國的消費(fèi)最多的基礎(chǔ)能源,同時(shí)煤炭消費(fèi)也是最重要的大氣污染物排放來源,大氣污染防治的壓力持續(xù)加大。

按照《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》提出的目標(biāo),預(yù)計(jì)將在2017年實(shí)現(xiàn)全國空氣質(zhì)量總體改善,京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域空氣質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn), PM10和PM2.5濃度均顯著下降,全國煤炭占能源消費(fèi)總量比重降低到65%以下,京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域力爭實(shí)現(xiàn)煤炭消費(fèi)總量負(fù)增長,通過逐步提高接受外輸電比例、增加天然氣供應(yīng)、加大非化石能源利用強(qiáng)度等措施替代燃煤。

“十三五”期間,如何調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),既實(shí)現(xiàn)改善大氣環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo),又保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)的正常發(fā)展,已經(jīng)成為能源與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的迫切需要解決的問題。

1 全國大氣污染形勢(shì)

我國的大氣污染形勢(shì)十分嚴(yán)峻,在傳統(tǒng)的煤煙型污染尚未得到解決的情況下,以PM2.5、O3和酸雨為特征的區(qū)域性復(fù)合型大氣污染日趨嚴(yán)重。

1.1 污染物減排壓力日益增大

通過“十五”和“十一五”期間的大氣污染減排措施,實(shí)施總量控制的SO2和煙粉塵排放總量近幾年來實(shí)現(xiàn)了持續(xù)顯著下降,但NOx排放量上升趨勢(shì)仍然未得到明顯遏制,總體下降趨勢(shì)仍不明顯。中國常規(guī)大氣污染物排放量依然較大,2013年SO2和NOx排放量分別為2043.9萬t和2227.4萬t,位居全球各國首位。2001－2013年主要大氣污染物排放量見圖1。由于短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源利用方式難以發(fā)生根本性變革,“十三五”期間面臨的大氣污染物減排壓力依然很大。

圖1 2001－2013年中國主要大氣污染物排放量變化趨勢(shì)

1.2 平均灰霾日數(shù)顯著增多

近年來,大氣污染導(dǎo)致的全國年均灰霾日數(shù)呈現(xiàn)顯著增加的趨勢(shì)。中國氣象局基于能見度的觀測結(jié)果表明,2003年以前,中國年均灰霾日數(shù)均低于常年值9天,但是2004年以來增長迅速,年均值達(dá)到12～20天;2013年中國年均灰霾日數(shù)高達(dá)36天,為1961年以來最多。全國范圍內(nèi)有20多個(gè)省(區(qū)、市)出現(xiàn)了持續(xù)性灰霾,中東部地區(qū)霧和霾天氣多發(fā),華北中南部至江南北部的大部分地區(qū)霧和霾日數(shù)范圍為50～100天,部分地區(qū)超過100天。1965－2013年煤炭消費(fèi)量與平均灰霾天數(shù)見圖2。

圖2 1965－2013年煤炭消費(fèi)量與年均灰霾天數(shù)

環(huán)境保護(hù)部基于空氣質(zhì)量的監(jiān)測結(jié)果表明, 2013年1月發(fā)生的歷史罕見的大范圍區(qū)域性灰霾污染,呈現(xiàn)出污染范圍廣、持續(xù)時(shí)間長、污染程度嚴(yán)重、污染物濃度累積迅速等特點(diǎn)。這次灰霾污染過程接連出現(xiàn)17天,造成74個(gè)城市發(fā)生677天次的重度及以上污染,京津冀及周邊地區(qū)是污染最嚴(yán)重的區(qū)域。

1.3 城市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)難度大

若沿用《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095－1996)評(píng)價(jià),近年來全國城市空氣質(zhì)量呈現(xiàn)明顯好轉(zhuǎn)趨勢(shì),到2012年達(dá)標(biāo)城市比率已經(jīng)超過90%。但評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)改為《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095－2012)后,達(dá)標(biāo)城市數(shù)量大幅下降。

根據(jù)環(huán)境保護(hù)部公布的數(shù)據(jù),2013年全國共74個(gè)城市按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095－ 2012)開展監(jiān)測和評(píng)價(jià),其中僅?？凇⒅凵胶屠_3個(gè)城市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo),超標(biāo)城市比例達(dá)95.9%,有17個(gè)城市年達(dá)標(biāo)天數(shù)比例不足50%。首要污染物PM2.5年均濃度為72μg/m3,達(dá)標(biāo)城市比例僅為4.1%?？諝赓|(zhì)量相對(duì)較差城市在河北省較多,京津冀和珠三角兩大區(qū)域所有城市均未達(dá)標(biāo),長三角區(qū)域僅舟山一市達(dá)標(biāo)。

1996年至今,顆粒物一直是影響我國城市空氣質(zhì)量的主要污染物,經(jīng)過多年來的演變,到“十二五”初期階段,造成空氣質(zhì)量難達(dá)標(biāo)的顆粒物污染已經(jīng)由可吸入顆粒物PM10向更細(xì)小的顆粒物PM2.5方向演變,控制難度進(jìn)一步加大,城市空氣質(zhì)量全面達(dá)標(biāo)的難度日益增大。

1.4 酸雨污染形勢(shì)依然嚴(yán)峻

2013年,473個(gè)監(jiān)測降水的城市中,出現(xiàn)酸雨的城市比例為44.4%,酸雨區(qū)面積約占國土面積的10.6%。酸雨區(qū)域主要分布在長江以南、青藏高原以東的廣大地區(qū)及四川盆地,華中、華南、西南及華東地區(qū)仍是酸雨污染嚴(yán)重的區(qū)域。

2006－2013年全國參與酸雨監(jiān)控城市酸雨發(fā)生頻率變化見圖3。從近年來的發(fā)展趨勢(shì)來看,酸雨發(fā)生的頻率呈現(xiàn)一定的好轉(zhuǎn)趨勢(shì),但降水的酸度呈現(xiàn)一定的上升趨勢(shì),重酸雨區(qū)和較重酸雨區(qū)的數(shù)量減少,但個(gè)別區(qū)域的降水酸度依然很低,污染程度很重。降水中硫酸根離子占25%以上,主要致酸物質(zhì)為硫酸鹽,酸雨的主要來源是煤炭的燃燒。2006－2013年全國參與酸雨監(jiān)控城市降水p H年均值比例變化見圖4。

圖3 2006－2013年全國參與酸雨監(jiān)控城市酸雨發(fā)生頻率變化

圖4 2006－2013年全國參與酸雨監(jiān)控城市降水p H年均值比例變化

1.5 大氣復(fù)合污染呈現(xiàn)區(qū)域特征

隨著重工業(yè)的快速發(fā)展和機(jī)動(dòng)車保有量的快速增長,我國以PM2.5、O3和酸雨為特征的二次污染日益加劇,而且由于城市間大氣污染的相互影響,相鄰城市間污染傳輸影響極為突出。《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中指出,在京津冀、長三角和珠三角等區(qū)域,部分城市SO2外來源的貢獻(xiàn)率達(dá)30%～40%,NOx為12%～20%,PM10為16%～26%;區(qū)域內(nèi)城市大氣污染變化過程呈現(xiàn)明顯的同步性,重污染天氣一般在一天內(nèi)先后出現(xiàn)。2010年,我國大氣污染突出的13個(gè)重點(diǎn)城市群SO2、PM10年均濃度分別為40μg/m3、86μg/m3,為歐美發(fā)達(dá)國家的2～4倍;NOX年均濃度為33 μg/m3,北京到上海之間的工業(yè)密集區(qū)為我國對(duì)流層NO2污染最嚴(yán)重的區(qū)域。

1.6 燃煤工業(yè)鍋爐成為污染控制重點(diǎn)

《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)編制說明》顯示,截至2011年,全國有各種容量的在用鍋爐61.06萬臺(tái),總功率約351.29萬MW,其中燃煤工業(yè)鍋爐約46萬臺(tái),占總量的85%左右,年煤耗量達(dá)到7.3億t。工業(yè)鍋爐集中在供熱、冶金、造紙、建材、化工等行業(yè),主要分布在工業(yè)和人口集中的城鎮(zhèn)及周邊等人口密集地區(qū),平均容量小,排放高度低,燃煤品質(zhì)差,治理效率低,污染物排放強(qiáng)度高,對(duì)城市大氣污染貢獻(xiàn)率高達(dá)45%～65%。根據(jù)工信部節(jié)能與綜合利用司數(shù)據(jù), 2012年,燃煤工業(yè)鍋爐排放PM、SO2和NOX分別達(dá)到410萬t、570萬t和200萬t,分別占全國排放總量的32%、26%和15%左右。

中國已經(jīng)實(shí)施了全球最嚴(yán)格的煤電大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),排放績效已達(dá)全球先進(jìn)水平,相比電力的集約清潔利用,工業(yè)燃煤鍋爐等散燒煤對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響更加顯著,工業(yè)燃煤鍋爐將成為近幾年內(nèi)減少煤炭消費(fèi)量、改善大氣環(huán)境質(zhì)量的重點(diǎn)領(lǐng)域。

2 大氣污染防治目標(biāo)分析

2.1 總體思路

(1)幾年來若干重要大氣污染防治相關(guān)政策相繼發(fā)布,表明未來若干年,我國在大氣污染控制領(lǐng)域,將由以排放量削減為導(dǎo)向的總量控制向以環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)為導(dǎo)向的總量控制轉(zhuǎn)變,即環(huán)境質(zhì)量控制目標(biāo)有可能取代傳統(tǒng)的污染物減排目標(biāo),成為“十三五”期間環(huán)境保護(hù)約束性指標(biāo)。

(2)我國多數(shù)地區(qū)都已呈現(xiàn)出區(qū)域性復(fù)合型大氣污染態(tài)勢(shì),區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控和多污染物協(xié)同控制將成為未來若干年我國大氣污染控制的主要手段,“十三五”期間的環(huán)境質(zhì)量控制目標(biāo),將打破原有的以行政區(qū)為主體的、單一污染物的考核方式,轉(zhuǎn)變?yōu)橐灾攸c(diǎn)區(qū)域、多種污染物同時(shí)控制的考核方式。

(3)霧霾問題是近期最亟待解決的大氣污染問題,PM2.5排放總量和濃度的控制可能取代SO2和NOX,成為“十三五”期間的首要污染物控制對(duì)象。

(4)化石能源使用特別是煤炭的使用是我國大氣污染物的最主要來源,控制煤炭消費(fèi)量和形式將成為2030年實(shí)現(xiàn)全面空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)目標(biāo)的重要保障,煤炭消費(fèi)有關(guān)目標(biāo)也可能成為大氣污染防治的約束性指標(biāo)。

2.2 總體目標(biāo)

“大氣十條”和修訂后的大氣污染防治法將成為若干年內(nèi)大氣污染防治的綱領(lǐng)性文件,“十三五”期間是切實(shí)改善環(huán)境質(zhì)量、全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期,大氣污染防治將以灰霾綜合防治為工作重點(diǎn),通過實(shí)施多行業(yè)多污染物的協(xié)同控制和多個(gè)區(qū)域的聯(lián)防聯(lián)控,實(shí)現(xiàn)切實(shí)改善大氣環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)和建設(shè)美麗中國的長期目標(biāo)。

2.3 具體指標(biāo)

最新研究成果指出,以全國城市PM2.5達(dá)標(biāo)為約束條件,全國SO2、NOx、一次PM2.5的環(huán)境容量分別約為1360萬t、1260萬t、620萬t,與2010年排放水平相比,需要分別降低40%、45%、50%左右。

要實(shí)現(xiàn)我國2025－2030年間城市空氣質(zhì)量全面達(dá)標(biāo)的目標(biāo),考慮到分步實(shí)施的過程,2020年應(yīng)實(shí)現(xiàn)SO2、NOx和煙塵的排放量相比2010年分別下降20%、23%和25%左右,即排放量控制在1800萬t、1575萬t和900萬t。

3 全國煤炭消費(fèi)總量控制情景分析

中國以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。實(shí)施區(qū)域煤炭消費(fèi)總量控制,從源頭上減少各種污染物的產(chǎn)生量,是解決中國日趨嚴(yán)重的區(qū)域空氣污染問題有效途徑。

3.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)與能源消費(fèi)發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1.1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度分析

從世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史經(jīng)驗(yàn)來看,在經(jīng)歷了一段時(shí)間的高速增長后,經(jīng)濟(jì)增速往往很難維持5%以上的較高水平。二戰(zhàn)后包括日本、韓國、中國臺(tái)灣等在內(nèi)的一批成功追趕型經(jīng)濟(jì)體,在經(jīng)歷較長時(shí)間的高速增長后,無一例外地出現(xiàn)了增長速度回落,進(jìn)入增長階段轉(zhuǎn)換期。

1978－2012年的35年中,中國經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了高速增長,GDP年平均增長率達(dá)到了9.8%,這期間GDP增速只有3次連續(xù)2～3年低于8%,每次過后又回到了高速增長的軌道上。自2012年起,出現(xiàn)了第四次增速連續(xù)兩年低于8%,與以前三次有所不同的是,中國經(jīng)濟(jì)增長階段可能會(huì)發(fā)生根本性轉(zhuǎn)換,進(jìn)入增長速度換擋期。

中國經(jīng)濟(jì)新常態(tài)是不同以往的、相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),意味著中國經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入一個(gè)與過去30多年高速增長期不同的新階段,其中一個(gè)重要特征就是經(jīng)濟(jì)增速從過去10%左右的高速增長轉(zhuǎn)為7%～8%的中高速。

以2012年GDP數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),參照2010年價(jià)格水平,設(shè)置高、中、低3個(gè)不同經(jīng)濟(jì)增長速度情景,GDP增速分別為8%、7%、6%,按2010年價(jià)格水平預(yù)測2020年的經(jīng)濟(jì)總量,預(yù)測結(jié)果見圖5。從預(yù)測結(jié)果來看,如自2013年起至2020年連續(xù)保持7%的年均增速,就可以實(shí)現(xiàn)到2020年GDP比2010年翻一番的全面建成小康社會(huì)目標(biāo)。

圖5 不同增速情景下的GDP增長曲線

3.1.2 能源消費(fèi)增長趨勢(shì)分析

從目前到2020年,應(yīng)該是中國經(jīng)濟(jì)將由高速增長向中高速增長轉(zhuǎn)換的階段,實(shí)現(xiàn)能源需求增速的顯著下降的可能性并不大?！秶覒?yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃(2014－2020年)》和《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014－2020年)》指出,到2020年,全國一次能源消費(fèi)總量控制在48億t標(biāo)煤左右。

以2012年為基準(zhǔn)年,預(yù)測2020年能源消費(fèi)總量,屬于短期預(yù)測,采用1980－2012年能源消費(fèi)彈性系數(shù)的5年滑動(dòng)平均值預(yù)測,能源彈性系數(shù)的預(yù)測結(jié)果為0.585,預(yù)測結(jié)果見表1。能源消費(fèi)增長趨勢(shì)預(yù)測對(duì)應(yīng)2013－2020年低、中、高3個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景,中速經(jīng)濟(jì)情景對(duì)應(yīng)的能源消費(fèi)年均增長率預(yù)測為4.1%;低速增長情景經(jīng)濟(jì)增速與能源消費(fèi)均相對(duì)放緩,能源消費(fèi)年均增長率為3%;高速增長情景經(jīng)濟(jì)增速與能源消費(fèi)均相對(duì)提高,能源消費(fèi)年均增長率為5%。可見不同經(jīng)濟(jì)增速下, 2020年的能源消費(fèi)總量在458231～534443萬t標(biāo)煤之間,保持7%的經(jīng)濟(jì)增速、能源消費(fèi)增長速度控制在4%左右時(shí),2020年可以實(shí)現(xiàn)48億t標(biāo)煤的控制目標(biāo)。

表1 不同經(jīng)濟(jì)增速下的2020年能源消費(fèi)量預(yù)測

3.1.3 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變趨勢(shì)分析

《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》發(fā)布后,國家發(fā)改委、國家能源局等相繼發(fā)布了《能源行業(yè)加強(qiáng)大氣污染防治工作方案》、《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014－2020年)》、《國家應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃(2014－2020年)》和《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014－2020年)》,對(duì)2015、2017和2020年能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整目標(biāo)提出了具體要求,預(yù)計(jì)到2020年,我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將演變?yōu)槊禾?2%、石油13%、天然氣10%和可再生能源15%。1980－2020年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化見圖6。

圖6 1980－2020年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化

3.1.4 電力消費(fèi)增長趨勢(shì)分析

從近年來世界主要國家的電力消費(fèi)趨勢(shì)來看,在工業(yè)化和現(xiàn)代化的進(jìn)程中,電力消費(fèi)的增長速度始終快于一次能源消費(fèi)增長速度,且后發(fā)工業(yè)化國家的電力消費(fèi)增速遠(yuǎn)快于先行工業(yè)化國家?！笆濉逼陂g是我國全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期,無論是單位產(chǎn)值電力消耗還是人均用電量指標(biāo),見圖7。我國距離中等發(fā)達(dá)國家都有較大差距,我國電力消費(fèi)在2020年內(nèi)仍將保持較高速度的增長趨勢(shì)。

根據(jù)2012年中電聯(lián)發(fā)布的《電力工業(yè)“十二五”規(guī)劃滾動(dòng)研究報(bào)告》預(yù)測,到2020年全社會(huì)用電量為8.4萬億k Wh,最大負(fù)荷將達(dá)到13.66億k W,“十三五”期間的電力彈性系數(shù)將達(dá)到0.8,且西部地區(qū)電力需求增速高于東部地區(qū)。

圖7 2011年中國人均年用電量與代表性國家的比較

根據(jù)多年來東、中、西部的電力消費(fèi)占比分析,東部地區(qū)的用電量占全社會(huì)用電總量的比例一直在50%以上,中部地區(qū)占比例在逐漸縮小,西部地區(qū)在逐步變大,2012年東、中、西部三大區(qū)域占比例分別為52.2%、22.3%和25.4%,預(yù)計(jì)2020年東、中、西部三大區(qū)域占比例分別為50%、20%和30%。對(duì)三大區(qū)域2020年用電量增加情況的預(yù)測見表2。

表2 2020年中國分區(qū)域電力消費(fèi)需求預(yù)測

3.2 煤炭消費(fèi)增長趨勢(shì)與上限分析

3.2.1 增長趨勢(shì)與峰值

近年來,煤炭消費(fèi)增長趨勢(shì)與峰值消費(fèi)量是一個(gè)重要的研究熱點(diǎn),特別是在《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》發(fā)布前后。中國煤炭消費(fèi)峰值受很多因素的影響,除了受到生態(tài)與環(huán)境保護(hù)的制約,還受到自身產(chǎn)能等因素的制約,就目前的大氣污染防治形勢(shì)來看,煤炭清潔利用與污染物排放控制水平對(duì)煤炭消費(fèi)總量的影響具有關(guān)鍵作用,煤炭消費(fèi)峰值的上限值與出現(xiàn)的時(shí)間是不固定的。

從最近學(xué)術(shù)界對(duì)煤炭消費(fèi)峰值研究的主要觀點(diǎn)來看,到2020年,中國煤炭消費(fèi)量仍將保持增長的態(tài)勢(shì),峰值出現(xiàn)的時(shí)間應(yīng)該在2020年以后,峰值消費(fèi)量將在40億t以上。

3.2.2 全國煤炭消費(fèi)總量上限

國家多個(gè)政策文件已基本明確表明在“十三五”期間實(shí)施全國范圍的煤炭消費(fèi)總量控制,《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014－2020年)》提出到2020年,力爭使煤炭占一次能源消費(fèi)比重下降到62%以內(nèi);《國家應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃(2014－2020年)》則明確提出到2020年,一次能源消費(fèi)總量控制在48億t標(biāo)準(zhǔn)煤左右;《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014－2020年)》是目前唯一一個(gè)對(duì)2020年全國煤炭消費(fèi)總量控制目標(biāo)給予界定的國家級(jí)政策,提出到2020年,一次能源消費(fèi)總量控制在48億t標(biāo)準(zhǔn)煤左右,煤炭消費(fèi)總量控制在42億t左右。

煤炭消費(fèi)總量控制目標(biāo)的研究成果,是學(xué)術(shù)界研究熱點(diǎn)但成果比較少見。有研究提出了在非常理想的狀態(tài)下,若以單位國土面積耗煤量為依據(jù),考慮大氣擴(kuò)散條件,并以先進(jìn)的污染控制措施為基礎(chǔ),以發(fā)達(dá)國家環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀為目標(biāo),我國煤炭消費(fèi)總量控制目標(biāo)為51.52億t原煤。

以前文提出的2020年主要大氣污染控制目標(biāo)為約束目標(biāo),即2020年應(yīng)實(shí)現(xiàn)SO2、NOx和煙塵的排放量相比2010年分別下降20%、23%和25%左右,即排放量控制在1800萬t、1575萬t和900萬t,假設(shè)非燃煤產(chǎn)生的大氣污染物排放得到進(jìn)一步控制,煤炭消費(fèi)排放的SO2、NOx、煙塵分別占各自總排放量的80%、60%和50%,即燃煤排放的SO2、NOx、煙塵控制目標(biāo)分別為1440萬t、945萬t和450萬t。

對(duì)2020年的煤炭消費(fèi)污染控制水平提出4個(gè)情景:

(1)污控水平不變情景:火電行業(yè)的單位煤炭消費(fèi)污染物產(chǎn)生系數(shù)、污染物去除率,非火電行業(yè)的單位煤炭消費(fèi)污染物排放系數(shù),以及火電和非火電行業(yè)燃煤比例維持在2012年的水平不變。

(2)中污染控制水平情景:火電行業(yè)的單位煤炭消費(fèi)污染物產(chǎn)生系數(shù)維持在比2012年下降10%,SO2、NOx和煙塵的平均去除率分別提高到85%、65%和99.6%;非火電行業(yè)的單位煤炭消費(fèi)污染物排放系數(shù)比2012年分別降低20%;火電和非火電行業(yè)燃煤比例上升為62∶38。

(3)高污染控制水平情景:在中污染控制水平情景的基礎(chǔ)上,非火電行業(yè)的單位煤炭消費(fèi)污染物排放系數(shù)比2012年分別降低比例提高到30%。

(4)高電力消費(fèi)比例情景:由于非電力煤炭消費(fèi)污染排放控制的難度要顯著高于電力行業(yè),可以考慮加大非電力向電力煤炭轉(zhuǎn)換的速度,用電來取代現(xiàn)有的非電力煤炭消費(fèi),該情景是在污染控制水平情景的基礎(chǔ)上,把火電和非火電行業(yè)燃煤比例上升為70∶30。

建立如下方程,求解不同污染控制水平下的煤炭消費(fèi)總量上限值:

式中:x——火電行業(yè)燃煤量上限;

y——非火電行業(yè)燃煤量上限;

ai——為火電行業(yè)第i種污染物的產(chǎn)生系數(shù),i＝1,2,3;

bi——第i種非火電行業(yè)第i污染物的排放系數(shù),i＝1,2,3;

αi——火電行業(yè)第i種污染物的平均去除率,i＝1,2,3;

β——火電行業(yè)與非火電行業(yè)燃煤量之比;

Ci——第i種污染物的排放量控制目標(biāo),i＝1,2,3。

根據(jù)以上4種情景的參數(shù),求解以上方程式,得到不同污染控制情景下的最大煤炭消費(fèi)量,見表3。

表3 不同污染控制情景下的最大燃煤消費(fèi)量

從計(jì)算結(jié)果來看,如果污染控制水平、火電和非火電行業(yè)燃煤比例維持在2012年的水平不變,到2020年全國煤炭消費(fèi)總量上限只有217631萬t,相比2012年需要削減135016.1萬t,難以支撐國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

中污染控制水平情景考慮了火電廠結(jié)構(gòu)調(diào)整后節(jié)能水平不斷提高帶來的污染物減排效應(yīng),并且將火電行業(yè)SO2、NOx和煙塵的平均去除率分別提高到了一個(gè)較高的水平,此情景的最大煤炭消費(fèi)量為382028.9萬t,相比國家規(guī)劃的最大上限仍有一定的發(fā)展空間。

高污染控制水平情景和高電力消費(fèi)比例情景都是基于中污染控制水平情景提出的,主要的不同點(diǎn)是前者對(duì)非電力煤炭消費(fèi)污染控制提出了較高要求,后者是考慮到電力行業(yè)污染控制相對(duì)容易而進(jìn)一步提高電力行業(yè)煤炭消費(fèi)比例,兩個(gè)情景的最大煤炭消費(fèi)量分別為411287.5萬t和408244.3萬t。

從情景分析結(jié)果來看,通過進(jìn)一步提高煤炭的清潔利用水平和污染控制水平,2020年中國煤炭消費(fèi)總量是可以控制在42億t以內(nèi)。同等煤炭消費(fèi)量前提下,提高電力煤炭消費(fèi)量比例將帶來大氣污染排放量的顯著下降,如何削減非電力煤炭特別是散燒煤消費(fèi)量是未來煤炭總量控制工作的重點(diǎn)。

4 結(jié)語

當(dāng)前中國面臨的大氣污染防治形勢(shì)十分嚴(yán)峻,人民群眾改善改善大氣環(huán)境質(zhì)量的要求日益迫切,大氣污染防治壓力不斷增大。煤炭的不合理消費(fèi)是造成中國大氣污染的重要原因,實(shí)施煤炭消費(fèi)總量控制將成為解決能源環(huán)境矛盾的有效途徑,也將成為中國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式重要推動(dòng)因素。

但是煤炭消費(fèi)總量控制值是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、相對(duì)的約束總量,其上限值與煤炭利用技術(shù)水平、污染物排放削減水平以及污染物控制目標(biāo)等因素密切相關(guān)。在主要污染物總量控制目標(biāo)一定的前提下,提高煤炭利用水平越高或污染物排放削減水平,都可以提高煤炭消費(fèi)總量的上限值。國家能源主管部門制定能源消費(fèi)總量控制目標(biāo)時(shí),應(yīng)充分考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)進(jìn)步的因素,對(duì)控制目標(biāo)給予適時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

[1] 徐衛(wèi)星.潔凈煤技術(shù)前景廣闊[N].中國環(huán)境報(bào), 2014－5－6(9)

[2] 薛文博,付飛,王金南等.基于全國城市PM2.5達(dá)標(biāo)約束的大氣環(huán)境容量模擬[J].中國環(huán)境科學(xué), 2014(10)

[3] 劉世錦.新常態(tài)下應(yīng)樹立提高發(fā)展質(zhì)量導(dǎo)向[N].人民日?qǐng)?bào),2014－12－9(7)

[4] 李佐軍.邁向新常態(tài):中國進(jìn)入大轉(zhuǎn)型階段[N].上海證券報(bào),2014－12－10(A03)

[5] 周娟娟.煤炭消費(fèi)的“天花板”在哪里[N].中國煤炭報(bào),2014－03－14(6)

[6] 朱法華,王圣.如何推動(dòng)我國煤炭消費(fèi)總量控制[J].環(huán)境保護(hù),2012(12)

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(責(zé)任編輯 張大鵬)

Research on air pollution situation and coal consumption control in China

Lv Lianhong1,2,Luo Hong2,Wang Xiao2
(1.China Institute of Global Development Strategies,Central Compilation and Translation Bureau,Xicheng,Beijing 100032,China; 2.Department of Environment and Economy Research,Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Chaoyang,Beijing 100012,China)

In order to relieve the contradictions of coal consumption and air pollution in China,the severe situation of air pollution was analyzed.The idea,objective and index of air pollution control during the 13th Five-Year Plan was predicted.The trend of national economy and energy consumption was forecasted,national coal consumption limit was assessed in different pollution control scenarios by scenario analysis method.The results showed that the emissions control target of SO2,NOxand PM in 2020 would be 18 Mt,15.75 Mt and 9 Mt,the national coal consumption would continue to grow and the control objective of 4.2 billion tons in 2020 should be feasible.

air pollution,coal consumption,scenario analysis method

X51,F206

A

呂連宏(1981－),男,博士,中國環(huán)境科學(xué)研究院高級(jí)工程師,中共中央編譯局在職博士后,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境經(jīng)濟(jì)與管理。