安徽燃煤電廠超低排放改造污碳協(xié)同減排效應(yīng)研究

摘 要：以安徽省11家完成超低排放改造的燃煤電廠為研究對(duì)象，利用協(xié)同控制效應(yīng)評(píng)估坐標(biāo)系分析法、污染物協(xié)同減排交叉彈性分析法，對(duì)超低排放改造措施是否能對(duì)大氣污染物和CO2產(chǎn)生協(xié)同控制效應(yīng)進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明：11家燃煤電廠超低排放改造措施不能實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同控制，因?yàn)槭褂么髿馕廴疚锾幚碓O(shè)施增加了電廠的能耗，所以CO2排放也相應(yīng)增加。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；減污降碳；協(xié)同減排；超低排放改造

中圖分類號(hào)：X 51 " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在燃煤電廠運(yùn)行中產(chǎn)生大量二氧化碳和大氣污染物，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大。目前，火電仍作為我國(guó)電力供應(yīng)的基礎(chǔ)保障性電源，發(fā)揮著“頂梁柱”和“壓艙石”的作用，因此，對(duì)燃煤電廠進(jìn)行減污降碳協(xié)同減排效應(yīng)研究非常關(guān)鍵。目前研究學(xué)者對(duì)火電行業(yè)減污降碳協(xié)同減排的研究多集中在宏觀政策層面的協(xié)同效應(yīng)研究，對(duì)具體的企業(yè)案例研究較少。

超低排放改造是指火電行業(yè)通過全流程改造后，其大氣污染物排放物濃度比國(guó)家《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223—2011）特別排放限值下降30%～75%，是清潔高效的煤電標(biāo)桿。安徽省積極響應(yīng)號(hào)召，2017年完成200MW及以上機(jī)組的超低排放改造；2018年完成循環(huán)流化床等小型火電機(jī)組的超低排放改造；截至2020年，全省燃煤機(jī)組已全部完成超低排放改造工作。目前，研究者主要圍繞火電行業(yè)超低排放改造措施對(duì)SO2、NOx和煙（粉）塵等大氣污染物之間的協(xié)同減排效果進(jìn)行研究[1]，對(duì)大氣污染物和CO2之間的協(xié)同減排研究相對(duì)較少。

本研究以安徽省11家完成超低排放改造的燃煤電廠為研究對(duì)象，利用協(xié)同控制效應(yīng)評(píng)估坐標(biāo)系分析法、污染物協(xié)同減排交叉彈性分析法，對(duì)超低排放改造措施是否能對(duì)大氣污染物和CO2產(chǎn)生協(xié)同控制效應(yīng)進(jìn)行研究，以期為安徽省火電行業(yè)減污降碳協(xié)同減排相關(guān)工作提供評(píng)估依據(jù)。

1 研究對(duì)象

本研究以安徽省完成超低排放改造的11家燃煤電廠為對(duì)象，對(duì)超低排放改造和節(jié)能改造兩種措施分別對(duì)電廠產(chǎn)生的減污降碳協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)、分析。

2 研究方法

2.1 協(xié)同控制效應(yīng)坐標(biāo)系分析法

本研究采用毛顯強(qiáng)，高慶先等提出的協(xié)同控制效應(yīng)坐標(biāo)系分析法[2-3]，通過調(diào)研11家燃煤電廠，在超低排放改造前后大氣污染物和CO2排放數(shù)據(jù)，基于坐標(biāo)系四象限來評(píng)估某種措施實(shí)施后大氣污染物和CO2的減排協(xié)同效應(yīng)。具體方法如下：根據(jù)活動(dòng)水平乘以排放因子，得出排放單位的大氣污染物/CO2排放量，再通過產(chǎn)品產(chǎn)量計(jì)算排放單位的單位產(chǎn)品大氣污染物/CO2排放強(qiáng)度。計(jì)算該項(xiàng)措施實(shí)施前后，大氣污染物/CO2排放量的差值，如公式（1）、公式（2）所示。

?AP=E1AP-E'AP " " " " " " " "（1）

?CO2=E1CO2-E'CO2 " " " " " " "（2）

式中：E'AP為某項(xiàng)措施實(shí)施后單位供電量大氣污染物排放強(qiáng)度；E1AP為某項(xiàng)措施實(shí)施前單位供電量大氣污染物排放強(qiáng)度；?AP為該項(xiàng)措施實(shí)施后單位供電量大氣污染物減排效果；E'CO2 為某項(xiàng)措施實(shí)施后單位供電量CO2排放強(qiáng)度；E1CO2為某項(xiàng)措施實(shí)施前單位供電量CO2排放強(qiáng)度；?CO2為該項(xiàng)措施實(shí)施后單位供電量CO2減排效果。當(dāng)?APgt;0時(shí)，表示該項(xiàng)措施會(huì)減少大氣污染物排放量，?CO2gt;0表示該項(xiàng)措施會(huì)減少CO2排放量，反之亦然。

將?AP和?CO2放入坐標(biāo)系中，根據(jù)坐標(biāo)系位置得出該措施對(duì)大氣污染物和CO2的減排效果及協(xié)同效應(yīng)，見表1，協(xié)同效應(yīng)評(píng)估象限如圖1所示。

2.2 污染物協(xié)同減排交叉彈性分析法

為評(píng)估具體的協(xié)同效應(yīng)，基于以上的協(xié)同控制效應(yīng)評(píng)估坐標(biāo)系分析法，對(duì)燃煤電廠超低排放改造措施的碳污協(xié)同減排效應(yīng)進(jìn)行交叉彈性分析。研究主要采用毛顯強(qiáng)等提出的污染物減排量交叉彈性分析法[2]，該方法主要構(gòu)建了某項(xiàng)措施的污染物減排量交叉彈性參數(shù)，通過這個(gè)參數(shù)反映措施對(duì)各項(xiàng)污染物是否有協(xié)同控制效應(yīng)及其“協(xié)同度”。交叉彈性的計(jì)算過程如公式（3）所示。

（3）

式中：ElsCO2/AP為該措施對(duì)CO2和大氣污染物協(xié)同減排的交叉彈性。由于本文主要考慮超低排放改造措施的協(xié)同減排效應(yīng)，而該措施主要是針對(duì)大氣污染物減排，因此公式（3）以大氣污染物排放強(qiáng)度變化率為分母。具體計(jì)算結(jié)果展示的協(xié)同減排效應(yīng)見表2。

3 安徽省燃煤電廠超低排放改造措施的污碳協(xié)同控制效應(yīng)評(píng)估

3.1 協(xié)同控制效應(yīng)坐標(biāo)系分析

采用協(xié)同控制效應(yīng)坐標(biāo)系分析法，計(jì)算安徽省11家完成超低排放改造的燃煤電廠的單位產(chǎn)品大氣污染物/CO2排放強(qiáng)度，具體評(píng)價(jià)結(jié)果見表3，燃煤電廠超低排放改造措施SO2、NOX、煙（粉）塵與CO2協(xié)同減排效應(yīng)坐標(biāo)系分析、燃煤電廠超低排放改造措施SO2、NOX、煙（粉）塵與CO2協(xié)同減排效應(yīng)坐標(biāo)如圖2、圖3所示。

從表3中可知，在超低排放改造后，所有燃煤電廠的碳排放強(qiáng)度均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，SO2、NOX和煙（粉）塵排放均呈現(xiàn)減排態(tài)勢(shì)。圖2通過二維坐標(biāo)系展現(xiàn)了11家燃煤電廠超低排放改造措施的污碳協(xié)同減排效果，電廠的點(diǎn)位均位于第二象限，表明超低排放改造措施可以有效減少大氣污染物的排放量，但同時(shí)增排了CO2。圖3展示了燃煤電廠采取超低排放改造措施后的SO2、NOX、煙（粉）塵與CO2協(xié)同減排效應(yīng)，該三維坐標(biāo)系圖也同樣體現(xiàn)了電廠在采取超低排放改造措施后，大氣污染物減排，但CO2增排。

3.2 污染物協(xié)同減排交叉彈性分析

利用污染物協(xié)同減排交叉彈性分析法，對(duì)11家燃煤電廠超低排放改造前后的污碳協(xié)同減排效應(yīng)進(jìn)行交叉彈性分析，評(píng)價(jià)結(jié)果見表4。由表4可以看出，11家電廠的ElsGHG/SO2、ElsGHG/NOX和ElsGHG/煙（粉）塵均小于0，說明超低排放改造措施對(duì)大氣污染物和CO2并無協(xié)同減排效應(yīng)。

3.3 超低排放改造具體技術(shù)分析

通過協(xié)同控制效應(yīng)評(píng)估坐標(biāo)系分析、污染物協(xié)同減排交叉彈性分析發(fā)現(xiàn)，燃煤電廠超低排放改造不能實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同控制效應(yīng)，主要是因?yàn)椴扇〕龎m、脫硫脫硝等大氣污染物處理設(shè)施會(huì)增加電廠的廠用電，從而造成電廠能耗增加，CO2排放也隨之增加。國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者也得出了類似的結(jié)論，王珂等對(duì)云南省3家火力發(fā)電廠超低排放改造措施的減污降碳協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)2家電廠的超低排放改造措施不具有碳污協(xié)同減排效應(yīng)，而另1家電廠因其超低排放改造前后的負(fù)荷率差異產(chǎn)生了協(xié)同減排效應(yīng)[4]。毛顯強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)，末端治理措施僅對(duì)某種污染物具有減排作用，不具有大氣污染物和二氧化碳的協(xié)同控制效應(yīng)[2]。也有學(xué)者對(duì)具體的大氣污染物減排技術(shù)的污碳協(xié)同減排效應(yīng)進(jìn)行分析，于躍對(duì)電力行業(yè)17種SO2控制技術(shù)進(jìn)行污碳協(xié)同控制效應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)其中9種技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大氣污染物減排、CO2增排，另外8種技術(shù)有污碳協(xié)同減排效應(yīng)。對(duì)9種NOX控制技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)其中5種技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大氣污染物減排、CO2增排，另外3種技術(shù)有協(xié)同減排效應(yīng)。分析5種PM2.5控制技術(shù)發(fā)現(xiàn)，其中3種技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大氣污染物減排、CO2增排，另外2種技術(shù)有污碳協(xié)同減排效應(yīng)[5]。

對(duì)11家電廠的SO2、NOX和煙（粉）塵具體治理改造措施進(jìn)行調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)11家火電廠中，SO2的治理措施是石灰石-濕法脫硫法，NOX的治理措施是SCR，煙（粉）塵的治理措施是靜電除塵袋式除塵法。這也在一定程度上表明這幾種大氣污染物末端治理措施難以實(shí)現(xiàn)污碳協(xié)同減排，后期也希望通過進(jìn)一步調(diào)研，對(duì)其他技術(shù)措施的超低排放改造電廠進(jìn)行分析，篩選能實(shí)現(xiàn)協(xié)同減排效應(yīng)的改造技術(shù)，以期為后期的水泥、鋼鐵等行業(yè)的超低排放改造提供技術(shù)支撐。

4 結(jié)論

本文采用協(xié)同控制效應(yīng)坐標(biāo)系分析法對(duì)11家燃煤電廠超低排放改造措施后污碳減排協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行分析，得出超低排放改造措施使大氣污染物減排，CO2增排。

對(duì)11家燃煤電廠超低排放改造前后的污碳協(xié)同減排效應(yīng)進(jìn)行交叉彈性分析，電廠的協(xié)同減排交叉彈性值均小于0，表明超低排放改造措施對(duì)大氣污染物和CO2并無協(xié)同減排效應(yīng)。

燃煤電廠超低排放改造不能實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同控制效應(yīng)，主要是因?yàn)榇髿馕廴疚锾幚碓O(shè)施的使用增加了電廠的能耗，所以增加了CO2排放。

參考文獻(xiàn)

[1]王潤(rùn)芳，馬大衛(wèi)，黃齊順，等.安徽省火電廠超低排放改造對(duì)減排成效的影響[J].華電技術(shù)，2020，42（9）：56-62.

[2]毛顯強(qiáng)，曾桉，胡濤，等.技術(shù)減排措施協(xié)同控制效應(yīng)評(píng)價(jià)研究[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2011，21（12）：1-7.

[3]高慶先，高文歐，馬占云，等.大氣污染物與溫室氣體減排協(xié)同效應(yīng)評(píng)估方法及應(yīng)用[J].氣候變化研究進(jìn)展，2021，17（3）：268-278.

[4]王珂，何燕.云南省火力發(fā)電廠超低排放改造減污降碳協(xié)同效應(yīng)研究[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2022，41（2）：30-33，38.

[5]于躍.中國(guó)電力行業(yè)二氧化碳與大氣污染物協(xié)同減排的發(fā)展路徑研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2021.