趙東陽(yáng)，靳雅娜，張世秋（北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，環(huán)境與經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100871）

燃煤電廠(chǎng)污染減排成本有效性分析及超低排放政策討論

趙東陽(yáng)，靳雅娜，張世秋*（北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，環(huán)境與經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100871）

中國(guó)的空氣污染與以煤為主的能源結(jié)構(gòu)關(guān)系密切.燃煤電廠(chǎng)是中國(guó)煤炭消費(fèi)量最大且大氣污染物排放量最大的部門(mén)，因此，也必然成為污染物排放控制的主要對(duì)象.針對(duì)最近公布的電廠(chǎng)超低排放政策，本文采用成本有效性評(píng)估方法對(duì)燃煤電廠(chǎng)污染物減排進(jìn)行了分析，研究結(jié)果表明：全面進(jìn)行超低排放改造以實(shí)現(xiàn)污染物減排的成本高昂，其中，燃煤電廠(chǎng)超低排放改造的脫硫、脫硝、除塵的單位減排成本分別為：4.46萬(wàn)元/t，2.35萬(wàn)元/t，0.43萬(wàn)元/t.現(xiàn)有燃煤電廠(chǎng)實(shí)施超低排放的行業(yè)成本較高；鑒于其他燃煤部門(mén)技術(shù)水平相對(duì)落后、排放標(biāo)準(zhǔn)寬松，現(xiàn)階段是否首先針對(duì)燃煤電廠(chǎng)全面實(shí)施超低排放改造需要更為全面的環(huán)境經(jīng)濟(jì)評(píng)估.基于本文的分析，以度電成本為衡量指標(biāo)將會(huì)誤導(dǎo)超低排放改造的減排路徑選擇.研究結(jié)論表明：燃煤電廠(chǎng)行業(yè)最低成本超低排放改造，應(yīng)從規(guī)模較小、煤質(zhì)水平較差的機(jī)組開(kāi)始.

燃煤電廠(chǎng)；超低排放；大氣污染控制；成本有效性分析

中國(guó)是全世界耗煤量最大的國(guó)家，占全球煤炭消費(fèi)總量的 50.3%［1］，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)是中國(guó)大氣污染的主因，并因空氣質(zhì)量惡化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)特別是人體健康產(chǎn)生了重要的影響［2-3］.據(jù)估算，中國(guó)因煤炭使用對(duì)空氣 PM2.5年均濃度的貢獻(xiàn)約在51%～61%之間［4］.煤炭燃燒過(guò)程中的環(huán)境成本大約為166元/t［5］，由此帶來(lái)的年均經(jīng)濟(jì)損失高達(dá) 6000億元人民幣，約占國(guó)民總收入的1.1%.

中國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤為主，占一次能源消費(fèi)的60%以上，即便在實(shí)施燃煤總量控制的條件下，這一比例到 2030年還將保持在 30%以上［6］，因此，在未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間，燃煤仍將是中國(guó)能源消費(fèi)的主要來(lái)源，如何高效使用煤炭并降低其對(duì)大氣污染的影響，是一項(xiàng)長(zhǎng)期和持續(xù)的任務(wù).

燃煤電廠(chǎng)是中國(guó)最大的耗煤部門(mén)，占總體耗煤量的 50%，也是長(zhǎng)期以來(lái)受到環(huán)境規(guī)制最為嚴(yán)格的部門(mén).在節(jié)能減排等各類(lèi)環(huán)境和產(chǎn)業(yè)政策作用下，自2011年以來(lái)，燃煤電廠(chǎng)二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、顆粒物（PM）3種主要大氣污染物的排放量以及單位煤耗的污染物排放量均持續(xù)下降［7］.同時(shí)，針對(duì)燃煤電廠(chǎng)的環(huán)境政策不斷嚴(yán)格：國(guó)家環(huán)境保護(hù)部辦公廳于2015年12月11日發(fā)布《全面實(shí)施燃煤電廠(chǎng)超低排放和節(jié)能改造工作方案》，要求全國(guó)所有具備改造條件的燃煤電廠(chǎng)在 2020年以前力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)超低排放（即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，SO2、NOx、PM排放濃度分別不高于35、50、10mg/m3）；全國(guó)有條件的新建燃煤發(fā)電機(jī)組達(dá)到超低排放水平［8］.而“十二五”期間，中國(guó)已完成煤電行業(yè)超低排放改造機(jī)組規(guī)模達(dá)8400萬(wàn)kW，約占煤電總裝機(jī)容量的1/10，而正在進(jìn)行改造的燃煤機(jī)組也已經(jīng)超過(guò)8100萬(wàn)kW，預(yù)期中國(guó)煤電行業(yè)將建成世界上規(guī)模最大的清潔高效煤電體系［9］.

在燃煤污染嚴(yán)重、能源結(jié)構(gòu)短期難以改變的背景下，“超低排放”政策一經(jīng)提出就迅速成為各方爭(zhēng)議的核心.一方面，從污染排放量大、可減排量大、以及存在技術(shù)可得性、中國(guó)煤電行業(yè)或?qū)⒔柚团欧哦鴮?shí)現(xiàn)全面清潔化.而另一方面，燃煤電廠(chǎng)已經(jīng)是煤炭消費(fèi)行業(yè)污染控制最嚴(yán)格的行業(yè)、現(xiàn)有煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)也難以支撐超低排放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性［10］，更為關(guān)鍵的是，自2014年7月實(shí)施的《GB13223-2011火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平［11］，在無(wú)技術(shù)進(jìn)步的支持下進(jìn)一步提升至超低排放標(biāo)準(zhǔn)，其污染控制的成本和效果都需要全面的環(huán)境經(jīng)濟(jì)評(píng)估［12］.

由于以度電成本為指標(biāo)，規(guī)模較大的機(jī)組進(jìn)行超低排放改造成本更低，因此，現(xiàn)有超低排放改造往往先從規(guī)模較大或新建的燃煤機(jī)組實(shí)施.但從燃煤污染控制的角度看，這部分機(jī)組在行業(yè)中整體技術(shù)水平相對(duì)較高，對(duì)其進(jìn)行超低排放改造有可能不是行業(yè)污染控制成本最低的方案，并進(jìn)而造成行業(yè)污染控制效率低下.

鑒于上述爭(zhēng)議及目前針對(duì)超低排放改造的環(huán)境經(jīng)濟(jì)評(píng)估不足，本文對(duì)超低排放改造的減排效果和相應(yīng)的減排成本進(jìn)行估算，并結(jié)合中國(guó)當(dāng)下對(duì)于燃煤電廠(chǎng)及其他燃煤部門(mén)的污染防治現(xiàn)狀，就煤電行業(yè)全面實(shí)施超低排放改造可能帶來(lái)的污染防治效率的影響進(jìn)行分析和討論，以期為相關(guān)的政策制定和討論提供一個(gè)分析和研究視角.

1 研究背景、指標(biāo)選擇、參數(shù)設(shè)定

1.1 超低排放標(biāo)準(zhǔn)

截至2015年，中國(guó)近20%的燃煤電廠(chǎng)（按裝機(jī)容量計(jì)算）已經(jīng)完成或正在進(jìn)行超低排放改造，但是具體的超低排放標(biāo)準(zhǔn)卻沒(méi)有明確的法律規(guī)定，甚至對(duì)“超低排放”稱(chēng)謂本身也存在分歧.實(shí)際應(yīng)用中存在諸如近零排放、趨零排放、超凈排放、超潔凈排放等多種表述［13］，但其共同的參照是《GB13223-2011火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組的排放規(guī)定［12］.

表 1整理了國(guó)家和部分地方政府對(duì)于超低排放標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)界定，在后續(xù)的討論中，依此將本文所討論的超低排放標(biāo)準(zhǔn)界定為：在基準(zhǔn)含氧量6%的條件下， SO2、NOx、PM 排放分別不超過(guò)35、50、10mg/m3.

表1 不同規(guī)定下的超低排放標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Ultra-low emission standard in different policies

1.2 超低排放改造的基線(xiàn)與路徑設(shè)計(jì)

本文所涉及的超低排放改造，指的是：根據(jù)現(xiàn)有燃煤機(jī)組技術(shù)水平和煤質(zhì)水平，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、末端治理技術(shù)等方面的升級(jí)改造使得污染物排放水平達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的改造過(guò)程.由于燃煤電廠(chǎng)規(guī)模各異、技術(shù)選擇多樣、燃煤煤質(zhì)不盡相同，本文僅選擇其中典型燃煤機(jī)組進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上的超低排放改造也主要選擇主流技術(shù)并據(jù)此進(jìn)行分析.

1.2.1 參數(shù)設(shè)定超低排放改造的成本及改造效果主要受到燃煤機(jī)組規(guī)模、技術(shù)、煤質(zhì)這三方面的影響.規(guī)模大小主要影響生產(chǎn)過(guò)程的效率水平，并決定了大部分的生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)；而污染治理技術(shù)，與機(jī)組所用煤質(zhì)水平共同決定了污染物的排放水平.

規(guī)模方面，本文基于技術(shù)適用性，假設(shè)超低排放改造只針對(duì) 100MW及以上規(guī)模燃煤機(jī)組進(jìn)行（共占 2012年全國(guó)燃煤機(jī)組總體耗煤量的88.51%），并按照規(guī)模大小分為100、200、300、600和1000MW.污染控制技術(shù)主要涉及脫硫、脫硝、除塵這三大類(lèi).由于煙氣脫硫占全國(guó)現(xiàn)役煤電機(jī)組比重為 91.6%，其中采用濕法脫硫技術(shù)（WFGD）的機(jī)組容量占整個(gè)安裝煙氣脫硫機(jī)組容量的86%［18］，因此選擇主流脫硫技術(shù)為WFGD；由于已投運(yùn)火電廠(chǎng)煙氣脫硝機(jī)組容量占全國(guó)煤電機(jī)組容量的83.2%，其中90%以上的技術(shù)為選擇性催化還原法（SCR）［19］，少部分機(jī)組采用非選擇性催化還原法（SNCR），全部機(jī)組均配套低氮燃燒技術(shù)（LNB），因此300MW及以上規(guī)模機(jī)組設(shè)置脫硝技術(shù)為L(zhǎng)NB+SCR，200MW規(guī)模機(jī)組脫硝技術(shù)為L(zhǎng)NB+SNCR，100MW規(guī)模機(jī)脫硝技術(shù)組僅為 LNB；由于靜電除塵技術(shù)（ESP）已普遍應(yīng)用于燃煤電廠(chǎng)，約占 95%［20］，少部分機(jī)組使用布袋除塵技術(shù)（FF），因此本文僅在部分1000MW規(guī)模機(jī)組設(shè)置除塵技術(shù)為FF，其余規(guī)模及其它1000MW機(jī)組除塵技術(shù)均設(shè)置為ESP.

綜上，本文基于2012年中國(guó)燃煤電廠(chǎng)各類(lèi)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)際情況，針對(duì)燃煤機(jī)組的實(shí)際規(guī)模和所采用的主流污染控制技術(shù)以及研究需要，分析并估算得到表 2的基線(xiàn)情景（現(xiàn)狀），包括全國(guó)現(xiàn)有不同規(guī)模燃煤電廠(chǎng)及所采用的各類(lèi)主流污染控制技術(shù)條件下的耗煤量、單位發(fā)電煤耗、以及污染物去除效率（表2）.

表2 燃煤機(jī)組基線(xiàn)情景（規(guī)模、技術(shù)）的參數(shù)設(shè)置（基于2012年數(shù)據(jù)的分析）Table 2 Scale and technology parameter settings of coal-fired power plants under baseline （Based on data in 2012）

表3 燃煤機(jī)組不同情景下相應(yīng)煤質(zhì)水平設(shè)定Table 3 Coal quality parameter settings of coal-firedpower plants

由于各不同規(guī)模的電廠(chǎng)所利用的污染物減排技術(shù)的污染排放和減排效果與煤質(zhì)密切相關(guān)，本文參照發(fā)電鍋爐用煤標(biāo)準(zhǔn)［21］等相關(guān)資料，對(duì)于電廠(chǎng)燃煤的煤質(zhì)水平設(shè)置了如下 5種情景并估算了相應(yīng)的參數(shù).其中，煤質(zhì)情景1～4基本覆蓋了從最清潔（煤質(zhì)情景 1）到最不清潔（煤質(zhì)情景 4）的不同煤質(zhì)情況.后續(xù)分析將根據(jù)規(guī)模、技術(shù)、煤質(zhì)的不同組合估算超低排放改造的減排效果和減排成本.

1.2.2 超低排放改造技術(shù)選擇及情景設(shè)定由于超低排放本身并不涉及關(guān)鍵的技術(shù)革新和進(jìn)步，改造方式多為對(duì)已有治理技術(shù)的疊加以提高污染物去除效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)較低的排放水平.因此，本文主要基于不同規(guī)模技術(shù)組合下的燃煤機(jī)組，結(jié)合煤質(zhì)水平，疊加主流污染控制技術(shù)WFGD、SCR、ESP，構(gòu)建企業(yè)的超低排放改造策略選擇情景，并根據(jù)機(jī)組規(guī)模設(shè)置了一定的污染物去除效率梯度，具體的情景設(shè)定和相應(yīng)的污染物去除效率估計(jì)值如表4所示.

表4 不同電廠(chǎng)實(shí)施超低排放改造所需疊加技術(shù)及相應(yīng)的污染物去除效率設(shè)定Table 4 Addition technologies and removal efficiency in need for ultra-low emission

2 研究方法

2.1 超低排放改造減排效果估算

對(duì)于燃煤部門(mén)的SO2和PM排放，一般用物料衡算法進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于NOx，一般用排放因子法進(jìn)行計(jì)算［22-25］.依據(jù)不同的計(jì)算方法，3種主要污染物基線(xiàn)情境下的排放量可以從式（1）～式（3）計(jì)算得到：

式中：Aih為第 i種規(guī)模技術(shù)組合下，全硫分為 Sh的耗煤量，t；Aij為第i種規(guī)模技術(shù)組合下，NOx生成因子為EFj的耗煤量，t；Aik為第i種規(guī)模技術(shù)組合下，全灰分為Ask的耗煤量，t；θ為可燃硫分與全硫分之比，本文取85%［26］；Sh為全硫分，%；EFj為NOx生成因子，即不加任何治理措施下單位煤耗的NOx排放量，kg/t；δ為可燃灰分與全灰分之比，本文取80%［27］；Ask為全灰分，%；ηi為第i種規(guī)模技術(shù)組合下的污染物去除效率，%.

如式（4）～式（6）所示，本文主要根據(jù)排放濃度和煙氣量估算超低排放標(biāo)準(zhǔn)下的污染物排放量*：

式中：A為整體耗煤量，t；Ce為超低排放標(biāo)準(zhǔn)，mg/Nm3；V為單位燃煤煙氣排放量，本文取10m3/kg.

結(jié)合公式（1-6），可進(jìn)一步計(jì)算超低排放帶來(lái)的減排量如式（7）：

2.2 超低排放改造減排成本估算

超低排放改造的目的即使得，結(jié)合式（1）～式（6），可得到以下式（7）～式（9）：

式中：αi為基線(xiàn)情景下第 i個(gè)規(guī)模技術(shù)組合下燃煤電廠(chǎng)要達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，需通過(guò)改造而實(shí)現(xiàn)的污染物去除效率.由于本文設(shè)定去除效率的提升將通過(guò)疊加固有技術(shù)達(dá)成，如式（10）所示：

式中：?i為所疊加技術(shù)的污染物去除效率（見(jiàn)表4），qi為疊加倍數(shù)（即需要在原有規(guī)模技術(shù)組合的基礎(chǔ)上疊加qi倍固有技術(shù)，qi不一定為整數(shù).因?yàn)槊摿蚣夹g(shù)的疊加可以通過(guò)增加脫硫塔內(nèi)的板層實(shí)現(xiàn)，而不一定需要新建完整的脫硫塔，本文近似考慮為qi倍的技術(shù)疊加，此時(shí)qi∈（0，+∞），可以不為整數(shù).脫硝技術(shù)可以增加吸附層，除塵技術(shù)可以增加靜電場(chǎng)，qi同樣可以不為整數(shù)），據(jù)此，可得到超低排放改造度電成本ci（分/kW·h）如式（11）：

Fi為第i種規(guī)模技術(shù)組合下超低排放改造所選固有技術(shù)的單位減排成本.本文估算并采用的WFGD、SCR、ESP的單位減排成本分別為154、69、15元/（kW·a）［28］；

T為燃煤機(jī)組年均運(yùn)行時(shí)間，取4700h/a；

相應(yīng)地，可得到超低排放改造總成本 Ci（億元）如式（12）所示：

式中：Ai為第i種規(guī)模技術(shù)組合下的耗煤量，萬(wàn)t；γ為原煤折標(biāo)系數(shù)，取0.7143；ai為第i種規(guī)模技術(shù)組合下的單位發(fā)電煤耗，g/kW·h.

最后，可得到單位污染物減排成本Ceri（萬(wàn)元/t）如式（13）所示：

3 研究結(jié)果

3.1 超低排放改造綜合度電成本估算

依據(jù)上述基線(xiàn)情景下的規(guī)模和技術(shù)組合現(xiàn)狀，以及研究方法部分的估算方法，本文估算出不同規(guī)模技術(shù)組合的燃煤機(jī)組基線(xiàn)情景下實(shí)現(xiàn)超低排放的改造成本，以度電成本的方式表征（表5）.

表5 基線(xiàn)情景下不同規(guī)模技術(shù)組合的燃煤機(jī)組的超低排放改造度電成本估算Table 5 Transform cost per kilowatt-hour for ultra-low emission under baseline

由表5可知，燃煤機(jī)組超低排放改造的度電成本隨著機(jī)組規(guī)模增大、技術(shù)水平提高而下降，亦即：規(guī)模越大，度電成本越低.規(guī)模為 1000MW的綜合度電改造成本為 1.75～1.95分/kW·h，而100MW則為6.03分/ kW·h，約為前者的3.3倍.且對(duì)于規(guī)模較大的電廠(chǎng)，其改造成本主要用于脫硫；對(duì)于小規(guī)模電廠(chǎng)（100～200MW）則主要用于脫硫和脫硝改造.

基于上述分析，本文進(jìn)一步分析和估算了實(shí)際情況中因所使用的煤質(zhì)不同對(duì)于機(jī)組超低排放改造成本的影響.如上所述，本文共討論了5種實(shí)際的煤質(zhì)水平與上述規(guī)模-技術(shù)組合情景結(jié)合，得到度電成本模擬數(shù)據(jù) 30組（但由于缺乏數(shù)據(jù)，沒(méi)有對(duì)700MW、800MW、900MW等非典型規(guī)模機(jī)組進(jìn)行分析），相應(yīng)的度電改造成本分布如圖1所示.

圖1 不同規(guī)模、技術(shù)、煤質(zhì)組合下超低排放改造成本及分布Fig.1 The distribution of transform cost per kilowatt-hour for ultra-low emission

由圖1可知，煤質(zhì)越清潔，超低排放改造的度電成本越低.考慮到現(xiàn)實(shí)中，現(xiàn)有規(guī)模-技術(shù)組合燃煤機(jī)組，其實(shí)際消耗煤炭具有煤質(zhì)多樣性，本文通過(guò)描述性統(tǒng)計(jì)分析并進(jìn)而估算出，考慮煤質(zhì)變化情況下，超低排放的綜合改造成本在2.94～3.59分/（kW·h）的區(qū)間內(nèi)（95%置信度），較文獻(xiàn)中約 2分/kW·h［12］的改造成本較高，原因一方面在于以2012年的燃煤機(jī)組為基線(xiàn)，其治理技術(shù)較當(dāng)下水平相對(duì)落后，所需改造成本更高；另一方面，不同治理技術(shù)的成本在近年來(lái)有所下降，本文基于2012年的成本水平進(jìn)行估算也造成了結(jié)果的一定高估.

3.2 超低排放改造單位污染物減排的成本與成本有效性

此前的分析表明，超低排放改造成本受燃煤機(jī)組的規(guī)模、技術(shù)、煤質(zhì)水平的影響超低排放改造綜合度電成本估算部分討論了對(duì)單位發(fā)電成本的影響，此部分則進(jìn)一步討論單位污染物減排成本（萬(wàn)元/t），并對(duì)污染物減排的成本有效性進(jìn)行分析和比較，依據(jù)研究方法部分的估算過(guò)程和方法，估算了不同規(guī)模-技術(shù)的燃煤機(jī)組在采用不同煤質(zhì)的煤炭的情況下，超低排放改造的單位污染物的減排成本（圖2）.

圖2 不同規(guī)模-技術(shù)-煤質(zhì)組合的燃煤機(jī)組3種污染物超低排放改造單位污染物減排成本Fig.2 The emission reductioncost per ton pollutant for ultra-low emission transform

如圖 2所示，3種污染物減排的成本有效性指標(biāo)均表現(xiàn)出相似的特性，但與度電成本變化趨勢(shì)相反.①隨著機(jī)組規(guī)模的增大和技術(shù)水平的提高，成本有效性變差；亦即：規(guī)模越小的燃煤機(jī)組，其單位污染物減排成本越小，亦即成本有效性越好；比如，規(guī)模為100MW的燃煤機(jī)組SO2、NOx、PM的單位減排成本分別為每噸3.52、1.34、0.39萬(wàn)元，而1000MW機(jī)組則分別為每噸5.16、6.27、0.48萬(wàn)元，分別為前者的1.47、4.68、1.22倍.②特別重要的是，對(duì)于度電成本而言，煤質(zhì)越清潔，超低排放改造的度電成本越低；而對(duì)于污染物減排成本而言，煤質(zhì)越差，單位污染物減排成本亦即成本有效性越好.

圖2的結(jié)果意味著：燃煤機(jī)組如果要全面推行超低排放改造，僅從污染物減排的成本有效性角度，應(yīng)優(yōu)先從規(guī)模較小、技術(shù)較差的機(jī)組開(kāi)始，同時(shí)，從政策上，不應(yīng)該鼓勵(lì)電廠(chǎng)用較清潔煤炭，而是可以通過(guò)超低改造，即可以利用電廠(chǎng)的污染控制技術(shù)，以較低的成本實(shí)現(xiàn)較不清潔煤炭發(fā)電過(guò)程中的高效減排.同時(shí)也很重要的是，全面強(qiáng)制性要求超低排放很可能意味著：企業(yè)從降低發(fā)電成本的角度，更多的使用清潔煤，從而損失了電力行業(yè)原本可以更有效地處理較差煤質(zhì)的技術(shù)潛力.

3.3 超低排放改造污染控制的最小成本減排路徑分析與討論

基于上部分超低排放改造單位污染物減排的成本與成本有效性的研究結(jié)果，可以針對(duì)不同規(guī)模-技術(shù)組合的燃煤機(jī)組，及其基線(xiàn)情景下各類(lèi)機(jī)組的實(shí)際耗煤量、單位發(fā)電煤耗等現(xiàn)狀信息，構(gòu)建出燃煤電廠(chǎng)的 3種主要污染物的邊際減排成本曲線(xiàn)（圖3），并可以據(jù)此分析最小成本的減排路徑和策略.

圖 3表明：3種污染物減排成本均呈現(xiàn)出相似的規(guī)律，即規(guī)模越小的機(jī)組，其單位污染物減排成本越低.這意味著，從污染物減排總成本最低的角度，推動(dòng)超低排放改造政策，應(yīng)首先從較小規(guī)模機(jī)組著手*?假設(shè)暫時(shí)不考慮機(jī)組設(shè)備運(yùn)行壽命及國(guó)家強(qiáng)制淘汰政策等因素的影響，并逐步向大規(guī)模機(jī)組拓展.

根據(jù)本文的研究結(jié)果，全面實(shí)施超低排放改造的總成本高達(dá)1535億元（其中脫硫改造949億元，脫硝改造486億元，除塵改造99億元），可實(shí)現(xiàn)SO2減排213萬(wàn)t，NOx減排207萬(wàn)t，PM減排232萬(wàn)t；SO2、NOx、PM的行業(yè)平均單位減排成本分別為：4.46萬(wàn)元/t，2.35萬(wàn)元/t，0.43萬(wàn)元/t.

而如果僅針對(duì) 300MW及以下的燃煤機(jī)組進(jìn)行超低排放改造，則可以實(shí)現(xiàn)年均減排123萬(wàn)tSO2、185萬(wàn)tNOx、131萬(wàn)tPM，分別占全面超低排放改造減排量的58%、90%、56%.相應(yīng)的改造成本分別為517、379、54億元，僅為整體改造所需成本的54%、78%、55%，其對(duì)應(yīng)的單位減排成本分別為每t4.21、2.05和0.42萬(wàn)元，分別為全面超低減排方案的單位減排成本的 94%、87%、97%.

圖3 燃煤電廠(chǎng)超低排放改造污染物邊際減排成本曲線(xiàn)Fig.3 The marginal abatement costcurve of ultra-low emission transform

4 結(jié)語(yǔ)

4.1 超低排放的改造成本及有效性

本文分別估算了不同規(guī)模技術(shù)組合下燃煤機(jī)組使用不同煤質(zhì)的煤炭進(jìn)行超低排放改造所需成本及其污染控制的成本有效性，得到主要結(jié)論如下：

（1） 以度電成本為指標(biāo)，超低排放改造成本隨機(jī)組規(guī)模的增大、技術(shù)水平的提高、煤質(zhì)清潔化水平的上升而下降.基線(xiàn)情景下，超低排放改造度電成本約為2.94～3.59分/kW·h（95%置信度）.

（2） 以單位污染物減排成本為指標(biāo)，超低排放改造成本有效性隨機(jī)組規(guī)模的增大、技術(shù)水平的提高、煤質(zhì)清潔化水平的上升而下降.通過(guò)Stata統(tǒng)計(jì)回歸表明（均在1%水平統(tǒng)計(jì)顯著），硫分每下降1%，超低排放SO2單位減排成本上升1.53萬(wàn)元/t，灰分每下降10%，超低排放PM單位減排成本上升0.088萬(wàn)元/t，且二者的單位減排成本均隨著機(jī)組規(guī)模的提升而顯著上升（NOx的煤質(zhì)清潔化水平無(wú)法量化統(tǒng)計(jì)，但其趨勢(shì)與SO2、PM相同，見(jiàn)圖2（b））.

（3） 超低排放改造污染控制的最小成本減排路徑為：從小規(guī)模機(jī)組到大規(guī)模機(jī)組逐步實(shí)行，SO2、NOx、PM的單位減排成本區(qū)間分別為3.52～5.16，1.34～6.27，0.39～0.48萬(wàn)元/t，100MW 機(jī)組的單位減排成本僅為 1000MW 機(jī)組的20%～80%.

4.2 制定和推動(dòng)超低排放政策應(yīng)正視如下幾個(gè)問(wèn)題：

（1） 超低排放全面改造成本高昂，減排效果有限.全面推行超低排放的改造成本約占 2014年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的0.24%，而中國(guó)燃煤電廠(chǎng)所實(shí)施的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)位于世界前列，如該標(biāo)準(zhǔn)被嚴(yán)格執(zhí)行，則燃煤電廠(chǎng)已經(jīng)是中國(guó)眾多燃煤部門(mén)中最為清潔的.在工業(yè)鍋爐、居民等燃煤部門(mén)技術(shù)水平落后、排放標(biāo)準(zhǔn)寬松的現(xiàn)實(shí)背景下，現(xiàn)階段全面推行超低排放改造可能存在資源錯(cuò)配.

（2） 超低排放改造存在標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中效率損失的風(fēng)險(xiǎn).受燃煤電廠(chǎng)機(jī)組規(guī)模、技術(shù)水平、煤炭質(zhì)量等因素影響，超低排放改造的單位污染物削減成本差異巨大.燃煤電廠(chǎng)超低排放改造的最小成本實(shí)施路徑應(yīng)從規(guī)模較小、煤質(zhì)水平較差的機(jī)組開(kāi)始.僅以度電成本為指標(biāo)將會(huì)誤導(dǎo)超低排放改造的減排路徑，規(guī)模大的機(jī)組反而優(yōu)先進(jìn)行改造，有可能創(chuàng)造“鞭打快?！钡膼盒愿?jìng)爭(zhēng)制度環(huán)境.燃煤電廠(chǎng)污染控制戰(zhàn)略應(yīng)優(yōu)先確保達(dá)標(biāo)排放、超標(biāo)依法處罰的制度環(huán)境.同時(shí)，通過(guò)排污收費(fèi)、煤炭的全成本定價(jià)等措施，為超低排放提供政策和制度激勵(lì).

［1］ BP.世界能源統(tǒng)計(jì) 2014 ［EB/OL］. http：//www.bp.com/zh_cn/ china/reports-and-publications/bp_2014.html.

［2］ Rabl A， Spadaro J. Externalities of Energy： Extension of accounting framework and policy applications ［J］. EC EESDProgramme， Version， 2005，2.

［3］ Rabl A， Spadaro J V. Environmental impacts and costs of energy［J］. Annals of the New York Academy of Sciences， 2006，1076（1）：516-526.

［4］ 煤炭使用對(duì)中國(guó)大氣污染的貢獻(xiàn)報(bào)告 ［R］. 北京：自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)， 2014.

［5］ 滕 飛.2012年煤炭真實(shí)成本 ［R］. 北京：自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)，2014.

［6］ 馬 駿，李治國(guó).P M2.5減排的經(jīng)濟(jì)政策 ［M］. 北京：中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社， 2014.

［7］ 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.全國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)， 2011-2014［Z］. 2015.

［8］ 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.全面實(shí)施燃煤電廠(chǎng)超低排放和節(jié)能改造工作方案 ［R］. 2015.

［9］ 陳吉寧.高舉生態(tài)文明旗幟大力推進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù) ［N］. 中國(guó)環(huán)境報(bào)， 2015-10-14（1）.

［10］ 王志軒.煤電近零排放不科學(xué) ［N］. 中國(guó)能源報(bào)， 2014-8-18（15）.

［11］ 熊躍輝.超低排放驅(qū)動(dòng)力及其發(fā)展方向研究 ［J］. 環(huán)境保護(hù)，2014，（22）：33-35.

［12］ 王志軒.燃煤電廠(chǎng)大氣污染物“超低排放”基本問(wèn)題思考 ［J］.環(huán)境影響評(píng)價(jià)， 2015，（4）：14-17.

［13］ 趙金龍，胡達(dá)清，單新宇，等.燃煤電廠(chǎng)超低排放技術(shù)綜述 ［J］. 電力與能源， 2015，（5）：701-708.

［14］ GB13223-2011 火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) ［S］. 2011.

［15］ 山西省人民政府辦公廳.關(guān)于推進(jìn)全省燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放的實(shí)施意見(jiàn)（晉政辦發(fā)［2014］62號(hào)） ［Z］. 2014.

［16］ 浙江省經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)，浙江省環(huán)境保護(hù)廳.浙江省統(tǒng)調(diào)燃煤發(fā)電機(jī)組新一輪脫硫脫硝及除塵改造管理考核辦法 ［Z］. 2014.

［17］ 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，環(huán)境保護(hù)部，國(guó)家能源局.煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年） ［Z］. 2014.

［18］ 孟令杰.火力發(fā)電廠(chǎng)煙氣脫硫技術(shù)（FGD）的發(fā)展 ［J］. 電力設(shè)備，2001，2（4）：34-36.

［19］ 張 杰.脫硝除塵還有多大市場(chǎng)空間？ ［N］. 中國(guó)環(huán)境報(bào)， 2015-5-19（11）.

［20］ 韓晶晶，王麗萍，李 杰.燃煤電廠(chǎng)煙氣高效除塵技術(shù)的選擇及應(yīng)用 ［J］. 環(huán)境科學(xué)與管理， 2011，36（1）：86-89.

［21］ GB/T 7562-2010 發(fā)電煤粉鍋爐用煤技術(shù)條件 ［S］. 2010.

［22］ Zhao Y， Wang S， Nielsen C P， et al. Establishment of a database of emission factors for atmospheric pollutants from Chinese coal-fired power plants ［J］. Atmospheric Environment， 2010，44（12）：1515-1523.

［23］ US EPA. Emissions factors & AP 42， compilation of air pollutant emission factors［EB/OL］. http：//www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ index.html.

［24］ EEA. EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook［EB/OL］. http：//reports.eea.europa.eu/EMEPCORINAIR3.

［25］ Change， Intergovernmental Panel On Climate. 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories ［EB/OL］. http：//www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl.

［26］ 杜維魯，朱法華，朱庚富.電廠(chǎng)煤粉爐燃煤中硫的轉(zhuǎn)化規(guī)律研究［J］. 電力環(huán)境保護(hù)， 2009，（2）：9-12.

［27］ 石云良，邱冠周，陳 淳.談電廠(chǎng)鍋爐底灰的綜合利用 ［J］. 粉煤灰綜合利用， 2003，（6）：47-48.

［28］ 吳 丹.中國(guó)區(qū)域復(fù)合型大氣污染控制策略及轉(zhuǎn)型研究 ［D］.北京：北京大學(xué)， 2012.

致謝：感謝吳丹等北京大學(xué)環(huán)境經(jīng)濟(jì)與政策研究小組成員在本研究進(jìn)行中的寶貴建議.

Cost-effectiveness analysis of pollution emission reductionmeasures and ultra-low emission policies for coal-fired power plants.

ZHAO Dong-yang， JIN Ya-na， ZHANG Shi-qiu*（Institute of Environment and Economy， College of Environmental Sciences and Engineering， Peking University，Beijing 100871， China）. China Environmental Science， 2016，36（9）：2841～2848

China’s air pollution is closely related to its coal-dominated energy structure. As the largest coal-consuming and pollution-releasing sector in China， coal-fired power plants have been playing an important role on air pollution control. A cost-effectiveness analysis of pollution emission reduction measures in coal-fired power plants was discussed in this article considering the recent ultra-low emission policies for the power industry. The results showed that the pollutant-mitigation costs are around 44600 Yuan per ton of SO2， 23500 Yuan per ton of NOx， 4，300Yuan per ton of PM，and it would be costly to implement the ultra-low emission transformation in the whole power industry. It still need more comprehensive environmental economic evaluation on the ultra-low emission implementation， taking into consideration that other coal-fired sectors’ inefficient technologies and loose emission standards. It was also found that to evaluate the transformation cost per kilowatt hour as the only indicator would result in a mislead pollution control path and it should initiate to implement theultra-low emission transformation from the smaller power plants with dirtier coal quality.

coal-fired power plants；ultra-low emission；air pollution control；cost-effectiveness analysis

X196，X51

A

1000-6923（2016）09-2841-08

2016-01-25

國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目中國(guó)大氣環(huán)境治理成本異質(zhì)性研究（71503279）；教育部2012年度高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目（20120001110054）；環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)

* 責(zé)任作者， 教授， zhangshq@pku.edu.cn

趙東陽(yáng)（1991-），男，山西朔州人，北京大學(xué)碩士研究生，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)與政策.