北京市经济飞速发展的同时,严重的环境问题随之而来。尤其是近几年,雾霾天气频发,大气污染已经成为经济发展的阻力。雾霾污染成因复杂,气象原因只是其中的外因,大量污染物的排放是雾霾形成的根本原因。在积极应对雾霾的背景下,北京市电力行业在低碳发展的道路上做出了很大的努力,雾霾防治初见成效,但是离国家标准还存在一定差距,雾霾治理仍是北京市亟待解决的重要问题之一。本文从宏观和微观两个层面深度解析北京市电力行业发展与雾霾之间的关系,为其进一步低碳清洁化发展和北京雾霾防治提供理论依据。 With the rapid development of Beijing’s economy, serious environmental pollution problems ac-companied, especially in recent years. Frequent haze air pollution has become the resistance of economic development. The cause of haze is complicated. Not only the weather, but also the dis-charge of a large number of pollutants is the root cause. It has been made a lot of efforts in the low-carbon development of Beijing power industry. But there is still a gap from the national standard. At present, haze governance is still one of the important issues that the city needs to address. On the macroscopic and microscopic aspects, this paper analyzes the relationship between the development of power industry and the haze in Beijing, and provides the theoretical basis for further low carbon clean development and Beijing haze management.
赵洱岽1,代思晨1*,宗海静2,郭超然1
1华北电力大学经济与管理学院,北京
2北京开放大学城市管理学院,北京
收稿日期:2017年4月7日;录用日期:2017年4月27日;发布日期:2017年4月30日
北京市经济飞速发展的同时,严重的环境问题随之而来。尤其是近几年,雾霾天气频发,大气污染已经成为经济发展的阻力。雾霾污染成因复杂,气象原因只是其中的外因,大量污染物的排放是雾霾形成的根本原因。在积极应对雾霾的背景下,北京市电力行业在低碳发展的道路上做出了很大的努力,雾霾防治初见成效,但是离国家标准还存在一定差距,雾霾治理仍是北京市亟待解决的重要问题之一。本文从宏观和微观两个层面深度解析北京市电力行业发展与雾霾之间的关系,为其进一步低碳清洁化发展和北京雾霾防治提供理论依据。
关键词 :雾霾,低碳,电力行业,北京市
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雾霾,主要是指雾和霾的混合物,当相对湿度在80%~90%之间时,其主要成分是雾,属于自然现象,无毒无害;当相对湿度低于80%时,其主要成分是霾 [
根据北京市环保局发布的数据显示,2010~2016年北京市PM2.5的年日均浓度整体呈现下降趋势,如图1所示。北京市雾霾问题有所好转,说明北京市加大力度治霾有一定成效。但是正如图中所示,PM2.5浓度还是没有达到国家标准浓度限值,离国际标准还有很大差距。降低PM2.5大气浓度,使其达到国家标准,进一步加强雾霾治理,改善大气污染状况,营造良好的城市居住环境依旧是北京市亟待解决的气候问题。
北京市环保局曾公开表示,PM2.5区域传输、极端不利的气象条件以及污染物排放大是造成北京市空气严重污染的三大原因 [
(1) 区域传输
根据2014年北京市PM2.5来源解析的研究成果,北京市全年PM2.5来源中区域传输贡献约占28-36%,本地污染排放贡献占64%~72%。区域传输进京的PM2.5最高会占到50%以上。在本地污染贡献中,机动车、燃煤、工业生产、扬尘为主要来源,分别占31.1%、22.4%、18.1%和14.3% [
(2) 气象条件
孙巍、潘本锋等认为在一定条件下,污染物的生成、积累和扩散主要取决于气象条件 [
(3) 污染物排放
张小玲、张小曳等认为雾霾的形成原因是空气中污染物含量的升高。有相关研究发现较高的气溶胶水平会引起可见度的降低,霾天气出现频率的上升 [
本文认为,气象因素只是北京雾霾形成的外因条件。要弄清楚北京雾霾形成的根本原因,研究雾霾
图1. 2010~2016年北京市PM2.5年日均浓度与国家、国际标准对比图
图2. 北京市2014年PM2.5源解析图示
气体中PM2.5污染物的组成成分以及这些成分的来源才是关键。张原、王志轩等研究表明电力行业是产生PM2.5的重要行业之一,彭应登、关大博等通过数学方法测算2010年及2013年的数据发现燃煤发电是PM2.5的主要贡献源。联合国环境规划署(UNEP)和北京市环保局曾联合发布的《北京大气污染治理历程:1998~2013》报告表明,燃煤和机动车污染治理措施对北京市空气质量改善发挥了积极的作用。可以看出,电力行业尤其是燃煤发电对雾霾的形成有重要影响作用。下面我们来具体分析北京市电力行业与雾霾之间的关系。
电力工业是国民经济发展的基础产业,电力设施作为城市的重要基础设施,在社会发展中起着至关重要的作用 [
笔者从微观层面对各行业的PM2.5贡献率进行了梳理与分析,进一步探究雾霾与北京市电力行业发展的关系。PM2.5并非是某一种单一成分的污染物,而是不同化学组分组成的一种复杂的污染物合集。PM2.5的来源有两种,即直接排除的一次颗粒物和由气态NOX、SO2等污染物通过大气反应而生成的二次颗粒,具体组成见图4。
从排放总量上看,依据PM2.5的组分,北京市二次源污染物二氧化硫和氮氧化物对雾霾的贡献率与一次PM2.5的贡献率同等重要,甚至会高于一次PM2.5的贡献。依据关大博 [
从排放源行业贡献划分,燃煤电厂、机动车、工业是SO2和NOX的主要排放源,也是一次PM2.5的重要排放源。依据2013年的数据对不同行业的贡献,如图5所示,北京市S02的主要来源是燃煤电厂和工业,其贡献率分别为50.16%和43.75%;机动车是北京市NOX的主要来源,占排放总量的42.98%;其次是燃煤电厂20.68%,—次PM2.5贡献率最高的是机动车为53.72%;燃煤电厂19.81%。
从宏观和微观两个角度分析结果来看,北京市电力行业与雾霾二者之间存在着较强的相关关系,电力行业是雾霾的重要排放源,针对电力行业污染物排放的治理以及电力行业低碳化发展将对北京市雾霾治理有积极作用。
图3. 北京市火力发电与雾霾变化趋势对比图
图4. PM2.5的组成
图5. 2013年各行业PM2.5贡献率
对于北京市空气污染的问题,政府和相关部门早在上个世纪80年代就已经开始了整治工作。然而随着北京经济的飞速发展,城镇化率的加快提升,环境的污染问题也逐渐凸显出来,其中大气污染尤为严重,雾霾天气在近几年的频繁爆发,针对雾霾的治理也在相继开展中,北京市电力行业在治理雾霾方面的具体措施体现在以下几个方面:
2014年,习近平总书记在北京考察时指出:应对雾霾污染、改善空气质量的首要任务是控制PM2.5,要从压减燃煤、严格控车、调整产业、强化管理、联防联控、依法治理等方面采取重大举措,聚焦重点领域,严格指标考核,加强环境执法监管,认真进行责任追究 [
(1) 电力能源结构清洁化
1998年以来,北京市持续推进电力能源结构调整,截至2014年底,北京地区共有发电厂27座,发电机组1825台,总装机容量10720 MW;其中火电厂13(含燃气)座,发电机组46台,装机容量9422 MW;水电厂(含抽水蓄能) 6座,发电机组18台,装机容量1013 MW;风电厂1座,发电机组100台,装机容量150 MW;垃圾、沼气及核电厂7座,发电机组18台,装机容量135 MW [
截至2015年底,东南、东北、西南和西北四大燃气热电中心建设已经全部完成,2014年7月,大唐高井热电厂关停;2015年3月,京能石景山热电厂、国华燃煤热电厂相继关停。至此全市4家燃煤电厂已全面关停了3家,基本实现核心区无煤化和城六区无燃煤锅炉的目标。四大热电中心全部投运后,北京市将新增燃机供热能力8400万平方米,替代煤机供热能力6000万平方米,预计每年可压减燃煤920万吨,可新增北京清洁发电能力720万千瓦 [
(2) 节能减排技术化
对于改善大气污染,发展低碳经济,国内外学者有了基本共识,通过开发和使用低碳技术是减少排放的重要途径 [
时间 | 政策名称 | 电力行业发展要求 |
---|---|---|
2000.4.29 | 《中华人民共和国大气污染防治法》 | 燃煤电厂应当采用清洁生产工艺,配套建设除尘、脱硫、脱硝等装置,或者采取技术改造等其他控制大气污染物排放的措施。 电力调度应当优先安排清洁能源发电上网。 |
2006.3.16 | 《北京市第十二阶段控制大气污染措施》 | 2006年底前,华能、大唐高井热电厂,京丰、京能热电公司和首钢电力厂脱硫设施要全部完成建设并投入运行。 大唐高井热电厂6号和8号炉布袋除尘及1号炉脱氮等工程要竣工并投入运行。 京能热电公司要加大龙口灰场粉煤灰治理力度,解决污染问题。 |
2012.3.21 | 《北京市2012~2020年大气污染治理措施》 | 加快输变电线路及燃气管网等基础设施建设,继续加大各类燃煤设施清洁能源改造力度,将本市建成以使用电和天然气等清洁能源为主的城市。 建成四大燃气热电中心,关停国华、京能、高井电厂燃煤机组。 |
2013.9.13 | 《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》 | 加强清洁能源供应保障,到2017年,外调电比例达到70%左右。 实现电力生产燃气化,市发展改革委、市重大项目办加快推进四大燃气热电中心建设。 |
2014.1.22 | 《北京市大气污染防治条例》 | 大气污染防治,应当以降低大气中的细颗粒物浓度为重点,坚持从源头到末端全过程控制污染物排放,严格排放标准,实行污染物排放总量和浓度控制,加快削减排放总量。 |
表1. 北京市出台大气治理的有关电力行业的政策
图6. 北京市2015年年底电源结构比例图
霾污染的贡献将继续减少。
在治霾过程中,北京市电力行业依据相关政策法规不断调整电源结构,2015年前,电源结构主要以火电为主的,消耗大量煤炭能源,产生大量污染物的排放,而发展到当前,燃气发电已经基本代替了火力发电,雾霾污染情况有所缓解,但是问题依然存在。本文在深刻剖析了北京市雾霾防治和电力行业发展之间的关系的基础上,对未来北京市电力行业的发展以及雾霾防治提出以下几点建议:
(1) 进一步加快对新建燃气电厂实施烟气脱硝治理。虽然燃气发电要比燃煤发电更清洁,但是燃气发电所产生的氮氧化物仍然是雾霾的组成成分,对燃气电厂的脱硝以及提高其利用效率是北京市乃至全国火力发电需要做的重点。
(2) 进一步提高可再生能源电力在北京市电力消费总量中的比例。提高北京市分布式能源尤其是太阳能的推广力度和使用比例,鼓励居民自发电,自给自足。
(3) 提高城市外用电比例,将北京市污染转移到发电源头集中处理。自1980年起,北京自有发电厂已不能满足自身经济发展的需要,已开始需要从本区域外受电,根据《北京市2013~2017年清洁空气行动计划》,到2017年,北京市的外用电比例已经达到近70% [
(4) 在调整北京市电力发展的同时,还要注意加强与京津冀及周边地区的合作。北京城市规模大,能源消费总量高,但资源有限,不能满足全市较高的绿色能源使用需求。而河北省及周边地区风能、太阳能等新能源和可再生能源资源丰富,特别是张家口市正在建设国家级可再生能源示范区,发展空间很大。京津冀地区作为首都经济圈,其能源消费和碳排放与经济、社会的可持续发展问题紧密相关。通过“内优外引”,加快推进电力行业的清洁低碳发展,为改善首都雾霾问题积极做出贡献。
本文是基于北京市社科基金“基于IPAC-SGM模型的北京电力能源发展模式与雾霾防治的评估及政策研究”(项目编号:15JGB092)的研究成果。
赵洱岽,代思晨,宗海静,郭超然. 应对北京雾霾防治的电力行业低碳发展研究 Research on Low Carbon Development of Electric Power Industry Respond to Haze Prevention and Control in Beijing[J]. 可持续能源, 2017, 07(02): 41-48. http://dx.doi.org/10.12677/SE.2017.72005