上海市火電行業NOx排污費征收標準及情景分析

朱 環,湯慶合 (上海市環境科學研究院,上海 200233)

上海市火電行業NOx排污費征收標準及情景分析

朱 環*,湯慶合 (上海市環境科學研究院,上海 200233)

基于火電行業典型樣本的脫硝成本,以調整排污征收標準使得企業得到相對收入,即未脫硝排污費大于脫硝后總支出為判別標準,得出NOx排污征收標準最低值應為1.2元/0.95kg,最終需達到4.0元/0.95kg以上,當征收標準為1.2～10.0元/0.95kg時脫硝總支出占單位電量收入為0.5%～5.0%.根據情景分析,“十二五”征收標準為1.2元/0.95kg時5a總排污費達3.4～4.4億元,如作為推動企業脫硝建設補貼資金來源,則可補貼額度為23～30元/kW,占實際建設支出的23.1%～30.6%,單位電量總支出占單位電量收入比例為1.5%～1.6%.“十三五”NOx排污征收標準調整為2.4元/0.95kg時5a總排污費為2.9～4.4億元,可作為NOx超量削減獎勵資金,發揮經濟杠桿作用,挖掘脫硝設施減排潛力.

氮氧化物；排污費征收標準；情景分析；上海

“十二五”國家環境保護將延續并強化污染物總量控制,NOx也將納入總量控制.目前上海市大氣SO2年均值逐年下降,但酸雨頻率卻從2005年的40%升至2009年的75%,降雨pH值從4.93降至 4.66[1],酸雨類型逐漸轉變為硫酸型和硝酸型并重[2],削減NOx排放量成了當務之急[3-7].

現有研究多集中于建立區域總量控制模型方面[8-9],有基于籌集資金的費用分攤法、基于污染補償的損失費用法、以經驗為基礎的迭代法和污染邊際處理成本法.分攤法不利于刺激區域污染物削減;損失費用法中環境損失和環境容量租金價值[10-11]目前難以計算;迭代法存在嚴重滯后性[12-13];污染邊際處理成本法需大量實際數據函數求解[12-13],而目前上海火電廠僅有 2家正常運行脫硝設施.且現有研究主要從污染物排放總量控制,資金籌措,社會福利等角度來制定排污收費標準,認為企業控制污染只會增加成本而不能增加收入,較少從利用經濟刺激提高企業脫硝積極性角度進行研究.

同時,上海市NOx減排思路是提高排污征收標準,形成“推力”;對火電廠脫硝建設補貼和超量削減獎勵形成“拉力”,促使脫硝能夠早建設早運行,最大限度的挖掘減排潛力.在此具體背景下,排污收費的目的是以刺激企業建設脫硝設施削減污染物為主,籌集資金為輔.因此,本文綜合文獻中各脫硝技術典型邊際成本及上海市 2家火電廠實際運行數據,以單位電量未脫硝排污費大于脫硝后總支出(脫硝成本和排污費),即企業脫硝獲得相對收入為準則,計算各脫硝技術最低征收標準,作為火電行業排污費征收標準調整參考值,對經濟影響進行分析.通過情景分析得到2011～2020年火電行業排污費, “十二五”期間作為火電廠脫硝補貼資金來源測算可補貼金額和占實際工程費用的比例;“十三五”則作為超量削減獎勵資金,為上海市制定相關政策提供參考.

1 研究方法

1.1 基于脫硝成本的相對收入分析方法

理論上排污征收標準要高于污染邊際處理費用,且污染邊際處理費用會隨著污染削減量增加而上升,因此,需找出所有治污單位污染邊際處理費用函數,并明確污染削減量分配方法,現階段是不現實的.排污收費根本目的是利用經濟刺激機制來削減污染,征收標準太低,形成不了經濟刺激;征收標準太高,企業承擔壓力太大,不利于社會經濟發展.因此必須從企業角度出發,尋找經濟刺激點.如企業未脫硝繳納的排污費大于脫硝后總支出(脫硝成本和排污費),如圖 1,在收費標準為S1時,企業可獲得T1-T2的相對收入,即S＞S0就可以對企業形成經濟刺激.(其中, S0為未脫硝排污費與脫硝后排污費相等時的排污收費標準,T1和T2分別為收費標準為S1時的未脫硝排污費和脫硝后總支出).

通過文獻中[14-17]主要脫硝技術典型樣本邊際處理費用,計算不同征收標準下企業是否得到相對收入,以及企業得到的相對收入占未脫硝排污費的比例,并分析單位電量脫硝總支出占單位電量收入的比例,為制定征收標準提供參考.公式如下:

圖1 基于脫硝成本的相對收入分析方法Fig.1 The analysis method of the relative income based on denitrification cost

S取值判別標準為Wex＞TE. PNOx[g/(kW·h)]為單位電量NOx產生量; DNOx[g/(kW·h)]為單位電量脫硝后NOx排放量;Wex[10-3元/(kW·h)]為單位電量脫硝前排污費;Wed[10-3元/(kW·h)]為單位電量脫硝后排污費;TE [10-3元/(kW·h)]單位電量脫硝總支出;Eper[10-3元/(kW?h)]為單位電量脫硝費用; F (kg/t)為火電廠 NOx排放因子;C [g/(kW·h)]為上海市平均供電煤耗量; S(元/ 0.95kg)為 NOx排污費征收標準; β(%)為脫硝率;P(%)為企業脫硝后單位電量相對收入占 Wex的百分數;I (%)為經濟影響評價指標;α為上網系數;M [元/(kW·h)]為上網電價.

1.2 參數選取

上海市平均供電煤耗量(C):據中國電力企業聯合會數據,為326g/(kW·h).上網系數(α):根據經驗值取 0.95.上網電價(M):根據火電上網電價調整公告,為0.4679元/(kW·h). NOx排放因子(F):綜合文獻調研數據,為 8.1kg/tce[18-21].NOx排污征收標準(S):設定取值范圍為 0.6～10元/0.95kg.脫硝率(β)與單位電量脫硝費用(Eper):綜合文獻和調研數據,如表1.

1.3 情景設計

情景分析以 2010年為基礎,預測時段為2011～2020年.設計 2個發展情景([MILD], [HAWK])以及3個控制方案([0],[1],[2]).

表1 脫硝率(β)與單位電量脫硝費用(Eper)[14-17]Table 1 Denitration rate (β) and the cost of denitration per electric quantity (Eper)

2000～2009年,上海市 GDP平均增速達11.5%,火力發電增長率達 5.2%[22].根據上海市“十二五”規劃,GDP年均增長率將放緩至 8%, 2011年底將關閉30萬kW以下機組,新建機組均同步安裝脫硝設備.因此,[MILD]設定為GDP年增長率為 8%,火力發電年增長率同比下降為3.6%;[HAWK]設定為GDP增長率為8%,通過大力實施節能降耗措施和發展清潔能源,火力發電不再增長.[0]方案為火電廠不脫硝.[1]方案在2015年完成所有已建火電廠脫硝改造,“十二五”脫硝改造后綜合脫硝率達到 60%;“十三五”綜合脫硝率達到 80%,每年綜合脫硝率提高比例相同.[2]方案在 2013年完成所有已建火電廠脫硝改造,“十二五”脫硝改造后綜合脫硝率達到60%;“十三五”綜合脫硝率達到 90%,每年綜合脫硝率提高比例相同.

同時,考慮現行 NOx排污收費標準僅為 0.6元/0.95kg,以及社會經濟發展狀況和企業承受度,在“十二五”調整排污征收標準為計算得到的最低限值1.2元/0.95kg, “十三五”再提高一倍,達到2.4元/0.95kg.

2 結果與討論

2.1 排污費征收標準參考區間

由表2可見,不同脫硝技術滿足Wex＞TE的S區間為1.2～4.0元/0.95kg,S＞4.0元/0.95kg時各脫硝技術均滿足 Wex＞TE,企業從脫硝中得到相對收入.現行NOx排污征收標準僅為0.6元/0.95kg,低于企業可獲得相對收入的最低值,因此,NOx排污征收標準最低值應調整為 1.2元/0.95kg,最終需逐步達到4.0元/0.95kg以上.

表2 不同脫硝技術達到Wex＞TE的STable 2 The S of different denitration technologies to get to Wex＞TE

由圖2可見,在不同S值下,企業可選擇滿足P＞0的技術來獲得相對收入,即不同S值能夠推動企業采用不同脫硝技術.同一技術脫硝率越高,P就越大,得到的相對收入比例就越多;隨著S提高,P也升高,對推動企業削減 NOx的力度也就越大,但當排污標準提高到一定程度后,再提高收費標準,企業可獲得的相對收入比例增加趨緩.

由圖2還可見,SCR1和SCR3分別在S＞1.2元/0.95kg和4.0元/0.95kg時滿足Wex＞TE,表明同一技術在實際運行中由于建設質量和運營水平的差距,經濟刺激點是在一定范圍內波動的,S值差距可達3.3倍.提高排污收費標準,可促進企業提高脫硝技術水平,降低單位電量脫硝費用和提高脫硝率來獲得更多的相對收入.

圖2 不同征收標準下各脫硝技術P的變化情況Fig.2 The P curves of different denitration technologies in different charge standards

圖3 不同脫硝技術的經濟影響評價Fig.3 The economic impact assessment of different denitration technologies

各脫硝技術單位電量脫硝總支出占電價的比例如圖3,在S為1.2～10.0元/0.95kg時I在0.5%～5.0%之間.根據目前上海2家火電廠的運行情況,如提高排污收費標準為 1.2元/0.95kg, 2.4元/0.95kg,4.0元/0.95kg,單位電量脫硝總支出占單位電量收入的比例約為 2.1%,2.2%,2.4%.通過選擇先進技術和提高運營管理水平,能夠降低單位電量脫硝總支出.

圖4 上海市火電行業NOx排污費情景分析Fig.4 The scenario analysis of thermal power NOx emission charges in Shanghai

2.2 情景分析結果

火電行業NOx排污費情景分析結果如圖4,“十二五”提高排污收費標準后,各情景下年度排污費均有大幅度提高,在[MILD][0]和[HAWK][0]情景下將提高并維持在 1.3～1.4億元左右.在[MILD][1],[MILD][2],[HAWK][1], [HAWK][2]情景下5年總排污費依次為4.36,3.57,4.15,3.35億元. 在[MILD],[HAWK]情景下2015年排污費將為2010年的81%和70%左右.“十二五”期間將有14家火電廠約14743MW機組完成脫硝改造.如將 5年火電行業排污費作為補貼資金來源,在[MILD][1], [MILD][2],[HAWK][1],[HAWK][2]情景下可補貼金額依次為 30,24,28,23元/kW.脫硝改造實際支出約為98元/kW,因此可補貼金額占實際支出依次為30.6%,24.5%,28.6%,23.1%,單位電量總支出可減少 21.7%～28.7%,且占單位電量收入比例降低為 1.5%～1.6%.隨著脫硝設施建設和運行水平的提高,該比例還會有所降低.

“十三五”排污收費標準提高到2.4元/0.95kg后,年度排污費再次大幅度提高,在[MILD][0]和[HAWK][0]情景下將提高并維持在2.6～3.0億元左 右 .在 [MILD][1],[MILD][2], [HAWK][1],

[HAWK][2]情景下5年總排污費依次為4.42,3.65, 3.63,2.85億元,與“十二五”相比變化率為 1.4%, 2.2%,-12.5%,-14.9%;2020年排污費將為2010年的 92%,56.7%,70.3%,35.2%.可見,只要推動企業提高脫硝設施運營水平,綜合脫硝率達到90%,即使排污征收標準提高4倍,企業繳納的排污費也比目前要低.同時,可把排污費可作為“十三五”NOx超量削減獎勵資金,發揮經濟杠桿作用,挖掘脫硝設施減排潛力,進一步推動企業提高綜合脫硝率,實現企業得到更多相對收入和環境質量改善的“雙贏”.

3 結論

3.1 上海市火電行業NOx排污收費標準最低值應為1.2元/0.95kg,最終需達到4.0元/0.95kg以上.隨著S提高,P也升高,對推動企業削減NOx的力度也就越大,但當排污標準提高到一定程度后,再提高收費標準,企業可獲得的相對收入比例增加趨緩.

3.2 火電行業NOx排污征收標準為1.2～10.0元/ 0.95kg時,單位電量脫硝總支出占單位電量收入比例為0.5%～5.0%.

3.3 “十二五”NOx排污征收標準調整為 1.2 元/ 0.95kg,并實施脫硝措施,排污費約為3.4～4.7億元.如作為火電廠脫硝建設補貼資金來源,可補貼額度約為23～30元/kW,占實際支出約23.1%～30.6%,此時單位電量總支出占單位電量收入比例為1.5%～1.6%.

3.4 “十三五”NOx排污征收標準調整為2.4元/ 0.95kg時5年總排污費約為2.9～4.4億元,可作為NOx超量削減獎勵資金,發揮經濟杠桿作用,挖掘脫硝設施減排潛力.

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Disposing NOxcharge standard and charge scenario analysis in Shanghai.

ZHU Huan*, TANG Qing-he(Shanghai Academy Environmental Sciences, Shanghai 200233, China ). China Environmental Science, 2011,31(5)：871～875

Based on the cost of denitration in thermal power to study the charge standard for disposing NOx, the measure standard was that ex-denitration was larger than the total expand by denitration. The outcome was that disposing NOxcharge standards imposed the minimum value should be 1.2 RMB/0.95kg, at the end should reach 4.0 RMB/0.95kg or more. The total expand to income unit of electricity was 0.5%～5.0% when the the charge standard was 1.2～10.0 RMB/0.95kg. Therefore, scenario analysis showed that, if the charge standard was raised to 1.2 RMB/0.95kg in the twelfth five year plan, the total sewage charges will be 3.4～4.4 billion. If the sewage charges could be the denitration subsidies, the highest subsidies was 23～30 RMB/0.95kg, and the maximum grant amount of actual expenditures accounted for 23.1%～30.6%. Total expenditure unit of electricity consumption-income ratio was 1.5%～1.6%. The sewage charge was about 2.9～4.4 billion when disposing NOxcharge standards imposed adjusted to 2.4 RMB/0.95kg in the thirteen five year plan. The sewage charge could be the incentive funds to the excess NOxreduction, in order to play the role of economic levers, and tap the potential of NOxemission reduction facilities.

NOx；emission charge standard；scenario analysis；Shanghai

X703

A

1000-6923(2011)05-0871-05

2010-09-10

上海市自然科學基金資助項目(08ZR1416400,11ZR1430800);水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室開放研究基金資助(2010490711)

* 責任作者, 工程師, zhuh@saes.sh.cn

朱 環(1981-),女,貴州貴陽人,工程師,碩士,主要從事環境污染控制及管理研究.發表論文5篇.