閆文琪,高麗潔,任紀(jì)佼,馮銀廠

(南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,國家環(huán)境保護城市空氣顆粒物污染防治重點實驗室,天津 300071)

“協(xié)同效應(yīng)”一詞是由政府間氣候變化專業(yè)委員會(IPCC)于2001年發(fā)布的第三次評估報告中正式提出,“指減排對策通過對社會經(jīng)濟系統(tǒng)的作用而產(chǎn)生的除了減少溫室氣體排放以外的社會經(jīng)濟效益”[1].本研究所指的協(xié)同效應(yīng)是指因CDM(清潔發(fā)展機制)項目開發(fā)實施而產(chǎn)生的空氣污染物減排的效應(yīng).CDM 的協(xié)同效應(yīng)十分重要:首先,溫室氣體和大氣污染物“同根同源同步”[2],二者大多是由礦物燃料燃燒產(chǎn)生的,排放源一致,因而采取一定的控制措施時,能夠同時減少二者的排放[3-5].CDM 作為溫室氣體減排和解決全球變暖問題的手段之一,通過可再生能源替代、提高能效、煤層氣回收利用等方式在減排溫室氣體的同時也減少了空氣污染物的排放[6-7].其次,協(xié)同效應(yīng)是促進發(fā)展中國家可持續(xù)發(fā)展的具體體現(xiàn),符合京都議定書的目標(biāo).東道國開發(fā)CDM項目的目的之一是提高能源利用效率、改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量[8].而中國目前仍面臨著嚴(yán)重的空氣污染問題[9],面臨大氣污染物與溫室氣體雙重減排的壓力.所以通過 CDM 項目來開發(fā)可再生能源、提高能源利用效率、減少污染物的排放也成為中國開發(fā)實施 CDM 項目的目的之一.此外,CDM 項目可以幫助企業(yè)建立節(jié)能減排保護環(huán)境的意識,對促進能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級有重要作用.

目前這方面的研究主要分為兩類,一類是使用區(qū)域能源環(huán)境經(jīng)濟綜合評價模型來模擬區(qū)域內(nèi)的 CDM項目對當(dāng)?shù)啬茉蠢煤臀廴疚锱欧诺挠绊慬10]；另一類是計算單位CO2減排量產(chǎn)生的SO2、TSP、PM2.5以及NOx的減排量及其產(chǎn)生的環(huán)境、健康等效益來表示協(xié)同效應(yīng)[11-13],這類研究也較為常見.但存在的問題是缺乏全面的CDM項目的統(tǒng)計和分析,對如何利用這些差異進行空氣污染的協(xié)同控制還未涉及.實施CDM的一個目的是使發(fā)達國家以低成本完成其減排溫室氣體的義務(wù),而研究協(xié)同效應(yīng)的目的之一是低成本實現(xiàn)大氣污染物和溫室氣體的協(xié)同減排.由于發(fā)電成本、電網(wǎng)發(fā)電所使用的燃料的碳排放系數(shù)、資源稟賦等的差異,CDM 項目產(chǎn)生的減排量及投資回報也會有空間和行業(yè)的差異.CDM 項目作為市場中具體的投資和交易項目,等量的資金投在不同的項目類型或不同的地區(qū)會有多少減排量的差異,如何開發(fā)才能達到使投資減排收益最大,這些都有待進一步研究.

1 協(xié)同效應(yīng)的定量方法

我國目前CDM項目開發(fā)情況如圖1所示,從EB(執(zhí)行理事會)注冊CDM項目數(shù)量、EB注冊項目預(yù)計年減排量、CERs簽發(fā)量的全球比例來看,中國都占了很大的數(shù)量和比例.大量的項目會產(chǎn)生可觀的協(xié)同效應(yīng).根據(jù)全國范圍內(nèi)所有已注冊的CDM項目,估計不同地區(qū)、不同項目類型CDM 項目的污染物協(xié)同減排量和單位投資的CO2、SO2、NOx、PM2.5減排回報,分析其空間和行業(yè)差異,為今后決策者批準(zhǔn)和開發(fā)者開發(fā)CDM項目提供參考.

圖1 CDM開發(fā)的全球分布情況Fig.1 Global distribution of CDM development

研究數(shù)據(jù)來源于聯(lián)合國氣候變化框架公約網(wǎng)[14],從網(wǎng)站逐個下載每個項目的項目設(shè)計文件(PDD),從中獲取所需數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計.采用截至2011年12月31日在EB注冊的1863個項目來進行協(xié)同效應(yīng)及投資減排收益的計算,由于HFC-23(三氟甲烷)沒有協(xié)同效應(yīng),造林項目數(shù)量少且不確定性大[12],因此將這兩類項目排除在外,此外,由于網(wǎng)站文件錯誤等原因排除的項目,最后用于分析計算的項目實際數(shù)量為1754個.

為分析CDM項目協(xié)同效應(yīng)的空間和行業(yè)差異,將項目分為8個類型,分別為零排放的可再生能源(風(fēng)電、水電)、生物質(zhì)、甲烷廢氣回收(垃圾填埋氣、畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢氣)、燃料替代(主要指天然氣)、煤層氣回收、水泥原料替代、N2O分解消除以及節(jié)能和提高能效(如余熱回收、熱電聯(lián)產(chǎn)等).同樣,將全國 30個省市區(qū)(除西藏,其目前沒有CDM項目開發(fā))按照電網(wǎng)劃分為七大區(qū)域,分別為華中(四川、重慶、河南、湖北、湖南、江西)、華東(安徽、江蘇、上海、浙江、福建)、海南、華北(內(nèi)蒙古、山西、河北、北京、天津、山東)、東北(黑龍江、吉林、遼寧)、西北(新疆、甘肅、青海、寧夏、陜西)以及華南(云南、貴州、廣西、廣東).分項目類型和所在地對項目的數(shù)量和年CO2減排量進行統(tǒng)計,得到其項目類型及區(qū)域分布統(tǒng)計見表1和表2.

采用Rive等[12]利用GAINS-ASIA模型中的排放系數(shù)和項目PDD中的活動水平計算出的協(xié)同減排系數(shù)(表 3),對所選取的 1754個項目分地區(qū)、分項目類型進行協(xié)同減排量的計算.協(xié)同減排系數(shù)是指CDM項目中每千噸CO2減排所產(chǎn)生的 SO2(PM2.5,NOx)的減排噸數(shù).該系數(shù)是本地化的系數(shù),已經(jīng)被Sun等[13]用于協(xié)同效應(yīng)的計算.該系數(shù)存在空間差異的原因可能是各地區(qū)資源稟賦、技術(shù)水平、發(fā)電成本等存在差異.

以SO2為例,協(xié)同效應(yīng)的計算公式為：

類比于投資收益率的定義——達產(chǎn)期正常年度利潤或年均利潤占投資總額的百分比,定義投資減排收益為單位投資額獲得的年 CO2(或SO2/NOx/PM2.5)減排量.

年減排量來自上一步的結(jié)果,投資額的數(shù)據(jù)來自項目設(shè)計文件(表4).由于CDM項目為參與市場競爭和交易的具體項目,這一指標(biāo)可以反映節(jié)能減排投資的有效性.

表1 CDM項目數(shù)量的地區(qū)和類型分布(個)Table 1 Spatial and sector distribution of CDM project amount

表2 CDM項目碳減排量的地區(qū)和類型分布(萬tCO2e/a)Table 2 Spatial and sector distribution of CO2 emission reduction amount(×104tCO2e/a)

表3 CDM項目協(xié)同減排系數(shù)的地區(qū)和類型分布Table 3 Cooperative emission reduction coefficient of CDM projects

續(xù)表3

表4 CDM項目投資額的地區(qū)和類型分布(×106元)Table 4 Spatial and sector distribution of investment of CDM projects (million yuan)

2 協(xié)同效應(yīng)的計算結(jié)果

CDM項目的協(xié)同效應(yīng)即項目的SO2、PM2.5和 NOx協(xié)同減排量的計算結(jié)果見表 5,投資減排收益的計算結(jié)果見表6.

表5 CDM項目污染物協(xié)同減排量的地區(qū)和類型分布(t/a)Table 5 Cooperative emission reduction amount of CDM projects(t/a)

續(xù)表5

表6 CDM項目投資減排收益的地區(qū)和類型分布(t/106元)Table 6 Spatial and sector distribution of investment benefits of CDM projects(t/million yuan)

3 討論與建議

3.1 協(xié)同減排量類型差異明顯,減排總量初具規(guī)模

CDM 項目的污染物協(xié)同減排量存在著空間差異,并且同一地區(qū)的不同類型項目的協(xié)同減排量所占比例也不同(圖 2).呈現(xiàn)出差異的原因是CDM 項目分布本身并不平均,以及協(xié)同減排系數(shù)的差異.這與當(dāng)?shù)氐馁Y源優(yōu)勢、平均發(fā)電水平等有很大關(guān)系.例如四川、云南水電項目和內(nèi)蒙古風(fēng)電項目較多,使零排放的可再生能源類項目占有大量的比例.SO2的減排量中零排放的可再生能源占絕大多數(shù),以華北地區(qū)為例,零排放可再生能源所占比例最高,其次是煤層氣回收利用項目和節(jié)能提高能效項目,三者占了減排總量的93%.PM2.5和SO2的減排組成比例基本相同,而NOx的減排量幾乎全部由可再生能源類項目構(gòu)成.此外,華東地區(qū)的減排量中,燃料替代類項目占了大多數(shù),而華南地區(qū)的燃料替代類項目所占比例也較大.

從某一項目類型的減排分布看,零排放的可再生能源類項目的 SO2協(xié)同減排量最大,其次是NOx,PM2.5最少,年協(xié)同減排量分別為81.26萬t、26.16萬t和5.60萬t.從減排總量貢獻地區(qū)差異看, SO2協(xié)同減排量由大到小依次為華北、華中、西北、華南、東北、華東和海南,華北和華中貢獻了年SO2協(xié)同減排量的50%以上.NOx協(xié)同減排量由大到小依次為華北、華中、東北、西北、華南、華東和海南.總體來說華北和華中對這類型項目的協(xié)同減排貢獻最大,主要是由于當(dāng)?shù)氐馁Y源優(yōu)勢,華北的內(nèi)蒙古和華中的四川兩省的零排放可再生能源項目數(shù)量多.

根據(jù)節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃的目標(biāo),2015年比2010年減少排放181.4萬tSO2和227.4萬t NOx.所研究的CDM項目可產(chǎn)生的年減排總量達132.52萬 tSO2和 32.71萬 tNOx,可見 CDM項目對污染物減排有一定貢獻.

圖2 不同地區(qū)污染物協(xié)同減排量項目類型組成Fig.2 Sector combination of pollutants emission reduction in different regions

3.2 投資減排收益行業(yè)差異明顯,存在一定空間差異

CDM項目開發(fā)的主要目的是通過出售核證減排量來獲得經(jīng)濟收益.因此僅從CO2的投資減排收益看,由表6及圖3可以看出,全國的N2O分解消除類項目的CO2的投資減排收益很高.這是由于N2O的全球變暖潛勢(GWP)很大,是CO2的310倍[15],但其污染物減排的協(xié)同效應(yīng)卻微不足道.煤層氣回收和甲烷廢氣回收的CO2投資減排收益也很大,與 CH4的 GWP是 CO2的 21倍[15]有關(guān).且北方地區(qū)的煤層氣回收類項目的CO2投資減排收益大于南方地區(qū),可能的原因是北方地區(qū)煤層氣資源豐富,開發(fā)更成熟,因而成本更低.而華南地區(qū)的甲烷廢氣回收類項目的 CO2投資減排收益也很高,與這一地區(qū)的垃圾填埋氣回收利用項目開發(fā)較好有關(guān).

從投資的協(xié)同減排收益看,總體上呈現(xiàn)出SO2收益高,NOx和 PM2.5收益較低,這與協(xié)同減排量的情況一致.項目的總投資額與采用的工藝、原料、設(shè)備等有關(guān),進而影響投資減排收益.

從 SO2投資減排收益看,華北地區(qū)燃料替代項目收益最高,其次是煤層氣回收和節(jié)能提高能效項目,水泥原料替代呈現(xiàn)負(fù)收益,風(fēng)電、水電類項目收益最低.東北和海南的節(jié)能提高能效類項目、西北的煤層氣回收類項目、華中的燃料替代和生物質(zhì)能源項目、華南和華東的燃料替代項目都有較高的收益.PM2.5的投資減排收益中,華北的燃料替代、華東及華中的生物質(zhì)能源利用、東北和華北節(jié)能提高能效類項目的收益高,而風(fēng)電、水電等可再生能源項目的收益較低.節(jié)能提高能效類項目、煤層氣回收、甲烷廢氣回收類項目的NOx的投資減排收益較大.大部分地區(qū)的水泥原料替代項目呈現(xiàn)負(fù)收益,這可能由于原料替代后使用了額外的能源.

圖3 CO2投資減排收益Fig.3 Investment benefits of CO2 emission reduction in different regions

圖4 不同地區(qū)污染物投資減排收益Fig.4 Investment benefits of pollutants emission reduction in different regions

3.3 建議

優(yōu)先開發(fā)協(xié)同效應(yīng)好、投資減排收益高的項目,盡可能實現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)的最大化.從政府角度而言,在審批CDM項目時,可以將空氣污染物的協(xié)同減排效應(yīng)考慮在內(nèi),組織編制污染物協(xié)同減排量計算的方法學(xué),要求項目業(yè)主或第三方機構(gòu)編寫污染物協(xié)同減排效應(yīng)的報告或篇章,進而通過CDM 項目推動排污權(quán)交易市場的設(shè)計和建立.政府在相同情形下優(yōu)先批準(zhǔn)協(xié)同效應(yīng)大的項目,可通過調(diào)整國家從清潔發(fā)展機制項目減排量轉(zhuǎn)讓交易額收取的資金份額,來鼓勵或限制某一地區(qū)不同類型項目的開發(fā).在政府的政策引導(dǎo)下,企業(yè)和投資者在進行CDM 項目投資和開發(fā)時,會把減排收益納入到投資決策之中.這不僅可以幫助企業(yè)在碳交易中獲得收益,而且考慮我國在“十二五”期間實施了 SO2和NOx的總量控制,還可以幫助企業(yè)完成污染物減排的約束性指標(biāo),對企業(yè)提高能效、技術(shù)升級和長期發(fā)展有重要意義.從全球應(yīng)對氣候變化和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的層面看,CDM 不僅實現(xiàn)了碳減排,在幫助發(fā)展中國家節(jié)約能源和減少污染物排放以及改善局地和區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量方面也有一定作用.因此,強調(diào)和深化 CDM 的協(xié)同效應(yīng)就是實現(xiàn)發(fā)展中國國家可持續(xù)發(fā)展的路徑所在.

4 結(jié)論

本研究得到了較全面的中國 CDM 項目的SO2、PM2.5、NOx協(xié)同減排量,提出了投資減排收益的概念,并進行了協(xié)同減排量和投資減排收益的空間和行業(yè)的差異研究.結(jié)果表明:(1)協(xié)同減排量類型差異明顯,減排總量初具規(guī)模.我國CDM項目的協(xié)同減排總量較為可觀,其中SO2的減排量最大.協(xié)同減排量中零排放可再生能源類項目對總量貢獻最大.(2)投資減排收益行業(yè)差異明顯,存在一定空間差異.總體表現(xiàn)為燃料替代、煤層氣回收、節(jié)能提高能效類項目的投資減排收益高,華中和華東地區(qū)的生物質(zhì)能源項目收益較高,而風(fēng)電、水電類項目收益較低.

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