□靳恬越 趙德義

進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平日益提升，工業(yè)化的發(fā)展速度也提升了一定的層次。但工業(yè)快速發(fā)展帶來(lái)的直接后果就是環(huán)境的惡劣變化，霧霾天氣的頻發(fā)。河北省作為國(guó)內(nèi)污染比較嚴(yán)重的省份，大氣污染問(wèn)題尤為凸顯。2018年中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)顯示，在空氣質(zhì)量最差的10個(gè)城市中河北省占到了50%，而河北省在2019年空氣質(zhì)量最差的10個(gè)城市中依然占有4個(gè)，且排名都比較靠后。河北省作為京津冀協(xié)同發(fā)展的省份，經(jīng)過(guò)近些年的摸索與嘗試，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到不斷的優(yōu)化，GDP總量呈逐年上升態(tài)勢(shì)，但還存在一些問(wèn)題：第一產(chǎn)業(yè)占比仍然偏多，經(jīng)濟(jì)發(fā)展依然主要依靠第二產(chǎn)業(yè)，第三產(chǎn)業(yè)占比較全國(guó)平均水平較低。因此，調(diào)整第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，科學(xué)規(guī)劃重化工業(yè)的發(fā)展，走新型工業(yè)化道路，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)中新興產(chǎn)業(yè)以及現(xiàn)代知識(shí)型服務(wù)業(yè)是解決河北霧霾的關(guān)鍵[1]。

一、河北省工業(yè)SO2排放概述

通過(guò)對(duì)二氧化硫和PM2.5數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)進(jìn)行線性回歸分析，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度探究?jī)烧咧g是否具有緊密關(guān)系。根據(jù)中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站的空氣質(zhì)量狀況報(bào)告，截取2019年1月到12月河北主要11個(gè)市區(qū)的PM2.5與SO2月平均濃度進(jìn)行相關(guān)性分析，皮爾遜相關(guān)性p值<0.01,說(shuō)明二者在99%水平下相關(guān)性較強(qiáng)。

盡管近些年河北省對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行積極調(diào)整，但主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源仍依賴于工業(yè)發(fā)展，工業(yè)二氧化硫在河北省總的二氧化硫排放量中占據(jù)主要地位。煤炭的大量使用導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，造成了河北省的非均衡式發(fā)展和粗放式經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料，河北二氧化硫排放總量在全國(guó)31個(gè)省市中常年位于前三位，尤其是2011年河北二氧化硫排放總量為141.21萬(wàn)噸，僅次于山東省位列第二，其中93%都來(lái)自工業(yè)二氧化硫排放。河北省作為我國(guó)工業(yè)大省之一，工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早，工業(yè)結(jié)構(gòu)以資源型與重工業(yè)型為主，因此河北省大氣中二氧化硫的主要來(lái)源為各類的工業(yè)生產(chǎn)。

二、多目標(biāo)優(yōu)化模型建立與求解

(一)能源種類的確定。能源包括化石能源(煤、石油和天然氣)與非化石能源(水電、核電、風(fēng)電.太陽(yáng)能和生物質(zhì)能等)，其中，化石能源與生物質(zhì)能含有硫分；生物質(zhì)能的使用量較少,產(chǎn)生的SO2排放量可以忽略；天然氣的主要成份是甲烷，含硫率低[2]。因此，現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)中含硫能源主要是煤炭和油品。目前，河北應(yīng)用較多的能源是煤、石油，SO2排放量主要由含硫能源，尤其是煤炭的燃燒決定。

(二)部門分類合并。根據(jù)各個(gè)部門應(yīng)用含硫能源消費(fèi)量的不同并結(jié)合各個(gè)部門二氧化硫排放總量的數(shù)據(jù)，對(duì)工業(yè)部門進(jìn)行合理分類。本文作如下行業(yè)劃分：煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)、石油和天然氣開(kāi)采業(yè)、金屬礦采選業(yè)、非金屬礦及其它礦采選業(yè)、石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)的生產(chǎn)工藝過(guò)程排放的SO2比重高于5%，且SO2排放量相對(duì)較大，將這些行業(yè)單獨(dú)劃分[2]。通用、專用設(shè)備制造業(yè)、電氣機(jī)械及器材制造業(yè)、廢品廢料、燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)生產(chǎn)工藝過(guò)程排放的SO2比重也高于5%[2]，但這些行業(yè)排放的SO2量很小,將這些行業(yè)合并至其它行業(yè)。由于電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)排放的SO2總量大，將電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)也單獨(dú)劃分，將其它生產(chǎn)工藝過(guò)程排放的SO2低于5%的行業(yè)合并至其它行業(yè)[2]。至此，本文將整個(gè)工業(yè)行業(yè)劃分為表1中的10個(gè)行業(yè)。

(三)SO2排放系數(shù)計(jì)算。收集全國(guó)工業(yè)分行業(yè)含硫能源消費(fèi)量與SO2排放量進(jìn)行回歸分析賦予含硫能源一定的權(quán)重，模型通過(guò)檢驗(yàn)后即得到全國(guó)分行業(yè)SO2排放系數(shù)。以河北省含硫能源的平均含硫率與全國(guó)含硫能源的平均含硫率的比值作為修正因子，對(duì)全國(guó)工業(yè)分行業(yè)二氧化硫排放系數(shù)進(jìn)行修正[3]，最終得到河北省工業(yè)分行業(yè)的排放系數(shù)如表1所示。

表1 河北省工業(yè)分行業(yè)SO2排放系數(shù)

(四)模型構(gòu)建。

1.多層級(jí)目標(biāo)建立

(3)①二氧化硫減排目標(biāo)。根據(jù)黨的十九大制定了能源發(fā)展的指導(dǎo)方針，本文擬定SO2排放量模擬值低于2018年SO2匯總數(shù)值34.19萬(wàn)噸(匯總了河北省主要11個(gè)城市的數(shù)據(jù)，來(lái)源：中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒2018)的5%，即32.48萬(wàn)噸。②優(yōu)化特定產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)目標(biāo)。本文擬定減少二氧化硫高排放系數(shù)的行業(yè)發(fā)展，扶持二氧化硫低排放系數(shù)的行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。限制發(fā)展的高污染工業(yè)行業(yè)的增加值比重小于等于實(shí)際值的5%,但不得低于0;鼓勵(lì)發(fā)展其他部門產(chǎn)業(yè)的增加值比重大于5%且不高于10%，擬定為7.5%。

由于多目標(biāo)優(yōu)化尋找最優(yōu)解是一個(gè)動(dòng)態(tài)演化的過(guò)程,因此本文根據(jù)薛聲家的相關(guān)研究理設(shè)定三種動(dòng)態(tài)情景:分行業(yè)總投入變動(dòng)范圍為±3%、±5%、±8%。

2．多目標(biāo)優(yōu)化模型構(gòu)建。

s.t.

情景1 0.97xj≤xj≤1.03xj

情景2 0.95xj≤xj≤1.05xj

情景3 0.92xj≤xj≤1.08xj

表2 各項(xiàng)指標(biāo)含義

3．模擬結(jié)論分析。根據(jù)約束條件的主次層級(jí)不同，依次令pk等于1，其余為0，分別求得滿足第k級(jí)目標(biāo)的偏差量。三種情景下相關(guān)偏差量的分析為下：

表3 偏差變量結(jié)果分析

整體上看，SO2減排目標(biāo)和特定行業(yè)增加值變動(dòng)目標(biāo)是合理且可行的，高污染高能耗的工業(yè)結(jié)構(gòu)改善對(duì)SO2污染能產(chǎn)生負(fù)向推動(dòng)作用，低污染低能耗產(chǎn)業(yè)投入的增加對(duì)降低SO2產(chǎn)出起到正向的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)。

三、結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)河北省二氧化硫減排影響進(jìn)行研究。利用多目標(biāo)優(yōu)化模型構(gòu)建分行業(yè)的投入變動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)設(shè)定不同的模型目標(biāo)，分層級(jí)對(duì)高污染行業(yè)進(jìn)行限制調(diào)整，得到較優(yōu)的模型滿意解。總體來(lái)說(shuō)，行業(yè)結(jié)構(gòu)不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)一定會(huì)給SO2減排提供較大幫助，工業(yè)部門對(duì)SO2減排的負(fù)向驅(qū)動(dòng)因素較大，對(duì)工業(yè)行業(yè)的升級(jí)改造刻不容緩，針對(duì)某些“三高”行業(yè)的不斷擴(kuò)張要從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)細(xì)微處入手結(jié)合可再生能源的利用，對(duì)一些嚴(yán)重依賴高硫能源的能耗巨大、污染嚴(yán)重的行業(yè)企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)厲的打擊，大力發(fā)展清潔能源行業(yè)的發(fā)展，加大非化石能源的技術(shù)研發(fā)和能源燃燒利用率的提升，同時(shí)，配合河北省實(shí)時(shí)發(fā)布的環(huán)境保護(hù)治理政策才能使SO2減排效果實(shí)現(xiàn)最大化，切實(shí)響應(yīng)國(guó)家“堅(jiān)持打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的號(hào)召。