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实施煤电超低排放是中国的战略抉择

[2017-03-09] 点击:

超低排放自提出以来就受到广泛关注。我国为何要实施超低排放?超低排放技术、经济是否可行?具有怎样的环境效益?业界围绕这些问题展开了一系列讨论。笔者认为,中国实施煤电超低排放势在必行,对经济发展和环境保护都将具有积极影响。

燃煤电厂实施超低排放进展顺利

为什么要实施超低排放?
实施超低排放有以下3方面原因:

一是能源安全需求。改革开放以来,我国经济得到了快速发展。与此同时,能源消费总量也持续增加,2015年中国能源消费总量43亿吨标准煤,其中煤炭占64%,水电、风电、核电、天然气等清洁能源占17.9%。2014年中国能源消费总量42.6亿吨标准煤,占全球能源消费总量的23%,净增长量占全球增长量的61%,GDP总量占全球总量的13.4%。能源消费量排在第二位的美国2014年能源消费总量占全球的17.8%,但其GDP总量占全球的22.4%。

尽管我国能源消费总量世界第一,但人均能源消费量仅是美国的31%、俄罗斯的46%、德国的58%、日本的61%、南非的92%。我国人均电力消费量更低,约是日本、韩国的1/2,不到美国的1/3。我国仍是发展中国家,从长远考虑,经济仍需保持一定的增长,能源消费总量也会相应增长。目前我国能源、电力产能相对过剩问题会随着经济增长而解决。

与世界平均水平相比,我国煤炭消费量占比明显偏高,是世界平均水平(2014年30.02%)的两倍多。许多发达国家在解决煤炭燃烧带来的污染问题时,选择了燃料更换的方法,如英国“煤改气”,法国限制煤炭使用并逐步关闭所有煤矿,这是简单有效的方法。

我国2014年煤炭、石油、天然气的探明储量占世界总储量的比例分别为12.8%、1.1%和1.8%,但我国人口占世界总数的18.7%,因此煤炭、石油、天然气的人均储量仅是世界平均水平的68.4%、5.9%和9.6%。可见,我国严重缺少石油与天然气资源。如果我国大量实施“煤改气”、“煤改油”,将煤炭消费量占比降至20%,在进口量不变的情况下,我国石油、天然气资源两到三年就可开采完毕,显然是不安全的。事实上,2014年我国石油进口依存度已突破60%,超过了50%的警戒线,天然气进口依存度也高达32.7%。此外,受远洋自主运输能力不足、地缘政治形势等因素影响,我国难以形成稳定可靠的油气供应来源,大量依赖进口直接影响能源安全,从而影响经济安全。

二是生态文明建设要求。尽管我国一直在调整能源结构,但能源资源禀赋的特点决定了我国在较长时间内必须以煤作为基础能源。美国95%以上的煤炭是用来发电的,而我国煤炭仅约50%用来发电。我国煤炭消费在东部强度更大,特别是京津冀鲁豫、长三角和珠三角地区。根据测算,我国东部地区单位国土面积的煤炭消费量是德国平均水平的3倍多、日本平均水平的两倍多。煤炭消费总量大,东部地区消费强度大,给中国东部地区带来了严重的大气污染问题。

根据国家生态文明建设的战略要求,环境质量只能改善不能恶化。考虑到我国的煤炭消费量还会增长,改善大气环境除了依赖监管等手段之外,还需实施超低排放,实现煤炭清洁利用。

三是中国电力“走出去”的要求。2006年,国内第一个国产百万千瓦超超临界电站项目华能玉环电厂一号机组正式投入商业运行,标志着我国煤电三大主机水平进入世界前列。2015年,世界首台百万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组国电泰州电厂二期工程3号机组正式投入运营,设计发电煤耗256.2克/千瓦时,比当今世界最好水平低6克/千瓦时,标志着中国煤电三大主机水平领先世界。

燃煤电厂的烟气处理系统是煤电机组的组成部分,如果烟气处理系统三大污染物(烟尘、二氧化硫、氮氧化物)环保指标达不到世界先进水平,就不能理直气壮地宣告中国煤电是世界一流。随着“一带一路”战略的实施,我国煤电需要“走出去”,须全部指标实现世界一流。因此,超低排放格外重要。

实施超低排放带来哪些效益?
实施超低排放,将在能源、环保等方面带来诸多效益。

一是保障能源安全。大量的煤电机组超低排放工程现场实测与在线监测数据表明,烟气污染物排放低于燃气机组的排放水平,实现了煤炭的清洁高效集中利用。根据测算,假定标准煤炭价格以600元/吨计,燃煤发电超低排放后的电价成本为0.466元/千瓦时;燃气价格以3.6元/立方米(标况)计,9F燃气蒸汽联合循环发电成本为0.932元/千瓦时,燃气锅炉发电成本则为1.0836元/千瓦时。用煤发电实现超低排放的成本远低于燃气发电成本。霾源于煤,而止于电,是世界主要用煤国家的共识,大幅度提高煤炭用于发电的比例,在其他领域与行业实施“以电代煤”,可以改善环境,还可以减少天然气进口。

二是为大气环境改善指明方向。根据全国环境统计公报,2010年我国废气二氧化硫排放量2185.1万吨,较2005年的2549.3万吨下降了364.2万吨,其中电力行业(包括热力供应)二氧化硫排放量从1277.2万吨下降到984.4万吨,下降了292.8万吨,占全国下降量的80.4%。可见,电力行业烟气脱硫为“十一五”期间全国二氧化硫减排任务完成做出了不小贡献。

根据中国电力企业联合会统计数据,“十二五”期间电力行业二氧化硫和氮氧化物的绝对减排量分别达626万吨与700万吨,主要依靠的是烟气脱硫、脱硝,超低排放起到关键作用。

2015年全国城市空气质量状况显示,实施新空气质量标准的74个城市主要污染物浓度同比下降,PM2.5平均浓度为55微克/立方米,同比下降14.1%;PM10平均浓度为93微克/立方米,同比下降11.4%;SO2平均浓度为25微克/立方米,同比下降21.9%;NO2平均浓度为39微克/立方米,同比下降7.1%。美国NASA卫星也观测到中国的东部和中部地区实现了颗粒物的浓度降低,这与目前实施的燃煤电厂超低排放工程全部集中在东部和中部地区非常吻合。可见,超低排放为大气环境改善指明了方向。当然,不仅是电力行业要实施超低排放,钢铁、有色、石化、建材等行业也需大力推行节能减排升级与改造行动,减少污染物排放。

此外,大幅度降低城市终端能源的煤炭消费比例,是改善城市环境的重要途径。如东京、巴黎、米兰终端能源中均没有煤炭消费,其中东京以电力消费为主,占40%,其次为天然气和油品;巴黎以油品消费为主,占45%,其次是电力和天然气;米兰以电力消费为主,占46%,其次是天然气和油品。

三是促进电力行业发展。2015年全国火电装机容量9.90亿千瓦,是2000年火电装机容量2.38亿千瓦的4.2倍。2015年火电机组发电量4.21万亿千瓦时,是2000年火电发电量1.08万亿千瓦时的3.9倍。但我国2015年电力行业烟尘、二氧化硫、氮氧化物等三大污染物的排放量全部低于2000年的排放水平,特别是近两年来污染物排放量大幅下降,为电力行业的发展赢得了空间。同时,电力行业供电煤耗持续下降,从改革开放之初1978年的471克/千瓦时降至2014年的318克/千瓦时,低于美国的供电煤耗359克/千瓦时。这些成绩的取得不仅得益于发电技术的进步,更得益于我国实施的“上大压小”、“以新带老”、“超低排放”等政策。

当然,煤电实现超低排放并不意味着燃煤电厂可以无限制建设。一方面我国煤炭资源有限,另一方面即使实现超低排放仍有污染物排放,对环境仍然存在一定的影响。因此,用清洁能源(包括清洁煤电)替代传统能源,用可再生能源替代化石能源,实现人与自然、人与环境的和谐发展是我们长期追求的目标。

超低排放前景如何?
超低排放具有必要性和重大意义,同时也具有可行性。

首先,党中央国务院对此高度重视并作出系列部署。在全国尚无燃煤电厂超低排放工程正式投运之前,2014年6月,国务院办公厅就印发了《能源发展战略行动计划(2014~2020年)》,明确提出提高煤电机组准入标准,新建燃煤发电机组污染物排放接近燃气机组排放水平。2014年6月,中央财经领导小组第六次会议再次提出,提高煤电机组准入标准,对达不到节能减排标准的现役机组限期实施改造升级。2015年3月,政府工作报告明确提出,全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造。2015年12月,国务院召开常务会议决定,在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造。

为落实党中央国务院的要求,2014年9月,国家发展和改革委员会、环境保护部和国家能源局联合印发了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》。2015年12月,环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合印发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》,地方政府也相继出台了相关的超低排放与节能改造计划或方案。

其次,超低排放技术出现重大突破。2011年,业界还在为如何实现燃煤电厂达标排放而发愁,当时没有成熟可靠的技术可以采用。在探索现有燃煤机组达标改造的过程中,2012年我国首次在燃煤电厂实施了湿式静电除尘。检测结果表明,不仅可以实现达标排放,而且远低于排放限值要求。此后,低温电除尘、旋转电极电除尘、高频电源供电电除尘、超净电袋复合除尘等技术得到快速发展与应用。脱硫技术在传统空塔提效技术的基础上,又出现了双pH值循环脱硫工艺、非空塔脱硫除尘一体化技术,并得到广泛应用。

在不到两年的时间里,我国燃煤电厂超低排放机组从无到有。目前投运的超低排放机组容量已超过1.5亿千瓦,并且在高灰分煤、高硫煤以及煤质变化幅度大的机组上实现了污染物超低排放。与国外烟气脱硫、脱硝普遍具有旁路相比,我国燃煤电厂烟气治理设施普遍不设旁路。许多电厂在超低排放改造的过程中,实现了节能与减排双赢。

第三,国家和地方政府在经济上予以支持。为了推动超低排放,国家和地方层面都出台了一系列政策,在经济上予以支持。如国家发展和改革委员会、环境保护部、国家能源局2015年12月发布《关于实行燃煤电厂超低排放电价支持政策有关问题的通知》;2014年9月,江苏省物价局出台《关于明确燃煤发电机组超低排放环保电价的通知》;2014年5月,浙江省经信委、省环保厅发布《浙江省统调燃煤发电机组新一轮脱硫脱硝及除尘改造管理考核办法》;2014年8月,山西省政府办公厅发布《关于推进全省燃煤发电机组超低排放的实施意见》等。

国家及各省对超低排放的支持主要体现在建设资金支持、环保电价、电量奖励、排污费征收、新建机组准入与总量指标等方面,这些政策的出台对于推动超低排放发挥了重要作用。作者系国电环境保护研究院副院长

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