毛显强 曾 桉 胡 涛 邢有凯 刘胜强

(1．北京师范大学环境学院，北京100875;2．环境保护部环境与经济政策研究中心，北京100029)

技术减排措施协同控制效应评价研究

毛显强1曾 桉1胡 涛2邢有凯1刘胜强1

(1．北京师范大学环境学院，北京100875;2．环境保护部环境与经济政策研究中心，北京100029)

随着我国污染减排形势的日益严峻，采用协同控制措施实现多种污染物控制目标逐渐成为一种趋势，而合理评价减排措施的协同效应是正确选择协同控制措施和制定协同控制规划方案的基础。本研究首次从环境－经济－技术角度系统地提出了技术减排措施的协同控制效应评价方法，并以火电行业为案例进行分析。采用协同控制效应坐标系、污染物减排量交叉弹性(E lsa/b)分析和单位污染物减排成本等方法评价技术减排措施对SO2、NOx和CO2的协同控制效应，三种评价方法相互配合，可以帮助我们从多角度检验不同减排措施的协同效果。对火电行业技术减排措施进行协同控制效应坐标系和污染物减排量交叉弹性分析的结果表明，末端治理措施不具有协同性，而前端控制措施和过程控制措施具有较好的协同性。单位污染物减排成本评价的结果表明，末端治理措施优先度排序靠后，而前端控制措施和过程控制措施排序靠前，且针对不同污染物的排序结果有所不同。在进行协同减排方案设计和规划时，应根据决策需要选择适宜的评价方法，参考评价结果选择最为成本有效的措施。

技术减排措施;协同控制效应评价;火电行业

目前，我国面临着日益严峻的大气污染物和温室气体减排压力。“十一五”期间，我国的污染物排放总量控制指标是SO2和COD，“十二五”期间则增加了NOx和氨氮。2009年11月，我国提出了碳减排的中长期目标，即到2020年单位国内生产总值(GDP)二氧化碳排放比2005年下降40% －45%。研究表明，SO2、NOx与温室气体的排放大多来自化石燃料的燃烧，具有“同源性”［1］，一些减排局地大气污染物的措施对温室气体具有协同控制效应，这类措施被称为协同控制措施［2］。因此，研究减排措施的协同控制效应对于正确选择协同控制措施，从而成本有效地实现多种污染物控制目标具有重要的意义。

国际上对协同效应的研究最早起源于对温室气体减排效益的评估。IPCC最初的评估报告使用了次生效益(secondary benefits)、伴生效益(ancillary benefits)等概念［3－4］，将协同效应描述为在控制温室气体的同时所产生的局地大气污染物减排效益。在协同效应的定量化评价方面，已有研究大多着眼于协同减排潜力以及由此产生的环境、健康、社会福利效益。例如，Tollefsen等估算了欧洲实施大气污染控制措施所产生的减缓气候变化协同效益［5］，Wang Xiaodong和Smith研究了温室气体减排措施在短期内对人群健康的协同效应［6］，Rypdal等研究了欧盟地区在6种气候变化政策情景下所产生的大气污染物和温室气体减排、环境质量、社会福利和人群健康协同效应［7］，Gielen等研究了能源环境政策对CO2、SO2和NOx的协同控制效应，并以上海为案例进行分析［8］。此外，也有学者从环境经济学角度研究了减排措施的协同效应相关关系并进行成本－效果评价［9］。一般认为，协同控制效应包括两个方面:一方面是在控制温室气体排放的过程中减少了其他局地污染物排放(例如 SO2、NOx、CO、VOC 及 PM);另一方面是在控制局地污染物排放及生态建设过程中同时减少或者吸收CO2及其他温室气体排放［10］。

虽然利用协同控制措施减排大气污染物和温室气体的理念已得到认同［11－12］，但目前国内关于协同控制效应评价方面的研究还处于起步阶段，相关研究较少，仅见李丽平等以攀枝花市为例开展的初步研究［13］。

实现污染物协同减排的途径主要有:技术减排、结构减排和规模减排，而其中技术减排措施是行业性协同控制方案设计的基础。技术减排措施数量众多，在协同减排规划中，进行技术减排措施的环境－经济－技术评估是合理选择减排措施的基础。基于此，本研究系统提出技术减排措施的协同控制效应评价方法，并以我国火电行业为例，研究技术减排措施对大气污染物(SO2和NOx)和温室气体(CO2)的协同控制效应。

1 技术减排措施协同控制效应评价方法

1．1 协同控制效应坐标系分析

在二维或多维欧氏空间坐标系中，以不同的坐标表达某技术减排措施对于不同污染物的减排效果，可称为“协同控制效应坐标系”。某技术减排措施在坐标系中所处的空间位置，可以直观地反映其减排效果及其“协同”状况。

图1 技术减排措施协同控制效应坐标系示意图Fig．1 Co-control effects coordinate system of technological reductionmeasures

以二维坐标系为例(见图1):横坐标表示技术减排措施对某种大气污染物的减排效果，纵坐标表示对温室气体的减排效果。坐标系中的每个点分别对应一项技术减排措施，点的横、纵坐标则直观地表达了该措施对大气污染物和温室气体的减排效果:位于第一象限表示该措施可同时减排两类污染物，位于第二象限表示减排温室气体但增排大气污染物，位于第四象限表示减排大气污染物但增排温室气体，位于第三象限表示同时增排两类污染物。在第一象限中，某点到原点连线与横坐标的夹角越大，表明该点所代表的措施在减排等量大气污染物的同时，对温室气体的减排效果越好(如图1中点E所代表的措施优于点A所代表的措施);坐标系的横、纵坐标也可以均表示为技术减排措施对大气污染物的减排效果或均为对温室气体的减排效果，此时的协同控制效应坐标系反映了技术减排措施对不同大气污染物或不同温室气体的减排效果及其“协同”状况。同理，协同控制效应三维坐标系可用于直观地反映减排措施对三种污染物的减排效果及其“协同”状况，分析方法与协同控制效应二维坐标系类似。

1．2 污染物减排量交叉弹性分析

污染物减排量交叉弹性用于评价技术减排措施对大气污染物和温室气体减排的协同程度，记为E lsa/b，下标a、b分别代表不同的污染物。与协同控制效应坐标系一样，这一指标也能够反映各项技术减排措施对于不同污染物是否具有协同控制效应及其“协同程度”。污染物减排量交叉弹性的计算公式如下:

(1)式表示技术减排措施对SO2和CO2减排的交叉弹性;(2)式表示技术减排措施对NOx和CO2减排的交叉弹性;(3)式表示技术减排措施对SO2和NOx减排的交叉弹性。E lsc/s与 E lss/c、E lsc/n与 E lsn/c、E lsn/S与 E lss/n分别互为倒数。由于本文着重考虑控制局地大气污染物的同时减少CO2排放，因此公式(1)、(2)中将以局地大气污染物SO2和NOx排放量变化率为分母的公式列在前面以示强调。

如果E lsa/b≤0，表明此项技术减排措施对一种污染物有减排作用而对另外一种污染物没有减排作用，不具有协同控制效应;如果E lsa/b＞0，表明此项技术减排措施对a、b均有减排作用(排除分子分母均为负数的情况)，具有协同控制效应;如果E lsa/b=1，表明此项技术减排措施对a、b两种污染物的减排程度相同;如果0＜E lsa/b＜1，表明此项技术减排措施对b的减排程度高于a;反之，如果E lsa/b＞1，表明此项技术减排措施对a的减排程度高于b。

1．3 技术减排措施成本－效果评价

本文使用“单位污染物减排成本”指标进行技术减排措施的成本－效果评价。单位污染物减排成本的计算公式如下:

其中:

Ci，j— i措施减排单位j污染物的成本;

CCi—i措施的污染物控制成本(建设成本和运行成本);

MBi— i措施的节能增效收益。

单位污染物减排成本在前述两种评价方法的基础上，将技术减排措施的减排效果和减排成本综合考虑，反映了减排单位量的污染物所必须付出的成本。单位污染物减排成本较低的措施成本有效性较好，具有较高的优先度;单位污染物减排成本较高的措施成本有效性较差，优先度较低。

2 火电行业案例分析

2．1 火电行业概述

随着我国国民经济的快速发展，火电行业也持续发展。2001－2010年，火电总装机容量由25 314万kW(占总装机容量的74．76%)增加至70 663万kW(占总装机容量73．51%)，总发电量由12 045亿 kWh(占总发电量的81．17%)增加至34 145亿kWh(占总发电量的80．76%)。我国以煤炭为主的能源结构导致了以火电为主的电力结构，火电的快速发展进一步加剧了煤炭资源的消耗和SO2、NOx等大气污染物及温室气体的排放。2001－2009年，火电行业煤炭消耗占全国煤炭总耗量的比例均超过50%，SO2排放占全国SO2总排放量的比例均超过45%;其中，2009年火电行业SO2、NOx和CO2的排放量分别达到了948万t、865万t和27．87亿t。随着国内节能减排以及国际社会要求我国控制温室气体排放的压力不断增大，在火电行业开展协同减排势在必行。

2．2 火电行业技术减排措施及属性

火电行业技术减排措施可按所处生产环节分为三类:前端控制措施、过程控制措施和末端治理措施;主要候选技术措施来源于:发改委推出的《国家重点节能技术推广目录》［14－15］、火电行业的清洁生产技术及末端治理技术［16－20］。本研究通过大量行业调研、文献查询、数据分析比对，获取各项措施的技术属性数据并估算其适用潜力，经过分析和筛选，最终确定12项火电行业技术减排候选措施及简介如表1所示，各项措施及其环境－经济－技术属性如表2所示。

2．3 火电行业技术减排措施协同控制效应评价

2．3．1 协同控制效应坐标系分析

火电行业技术减排措施协同控制效应二维坐标系和三维坐标系分别如图2、图3所示。从协同控制效应坐标系分析的结果来看，末端治理措施仅对某种污染物具有减排作用，而对另外两种污染物不仅没有减排作用，反而具有增排作用，协同性差;而前端控制措施和过程控制措施对大气污染物和温室气体均有减排作用，协同性好。在所有的协同性措施中，洗选煤技术对SO2和CO2的协同控制效应最好;低氮燃烧技术对NOx和CO2的协同控制效应最好;而绝大多数过程控制措施，如:空气预热器改造、热电联产、汽轮机通流改造等对SO2和NOx的协同控制效应很好，达到了较高的协同程度。

表1 火电行业技术减排措施Tab．1 Technological reductionmeasures in thermal power industry

2．3．2 污染物减排量交叉弹性分析

表2 火电行业技术减排措施及其环境－经济－技术属性Tab．2 Technological reduction measures in thermal power industry and their properties

图2 火电行业技术减排措施SO2、NOx与CO2协同控制效应二维坐标系Fig．2 SO2、NOx and CO2 co-control effects planar coordinate system of technological reduction measures in thermal power industry

火电行业技术减排措施污染物减排量交叉弹性E lsa/b的结果如表3所示。

从E lsa/b值的正负号来看，末端治理措施E lsa/b值均为负，说明这些措施不具有协同控制效应;而前端控制措施和过程控制措施E lsa/b值均为正，说明这些措施具有协同控制效应。从E lsa/b的数值来看，以洗选煤技术为代表的前端控制措施主要目的是减排SO2，故其对SO2的减排程度高于NOx和CO2;低氮燃烧技术的主要目的是减排NOx，故其对NOx的减排程度高于SO2和CO2，而对SO2和CO2的减排程度相同;以汽轮机通流改造为代表的节能类过程控制措施E lsa/b值均为1．00，说明这些措施不仅具有协同控制效应，而且协同程度很高，这是因为节能措施能够等比例地减排具有同源性的SO2、NOx和CO2等污染物。

2．3．3 火电行业技术减排措施成本-效果评价

火电行业技术减排措施的单位污染物减排成本及优先度排序结果如表4所示。

图3 火电行业技术减排措施SO2、NOx与CO2协同控制效应三维坐标系Fig．3 SO2、NOx and CO2 co-control effects three-dimensional coordinate system of technological reduction measures in thermal power industry

表3 火电行业技术减排措施污染物减排量交叉弹性E lsa/b结果汇总Tab．3 E lsa/b of technological reductionmeasures in thermal power industry

火电行业技术减排措施对SO2、NOx和CO2的单位减排成本区间分别为 －282．18元/kg－7．28元/kg，－346．48元/kg－9．96元/kg，－1．11元/kg－0．47 元/kg。各项措施的优先度排序结果表明，一些小型节能措施排序靠前，如低耗能点燃和结焦预警分别排在前两位，而末端治理措施都排在后三位;不同污染物的优先度排序结果表明，由于针对的污染物不同，排序结果差异较大。

表4 火电行业技术减排措施单位污染物减排成本及优先度排序Tab．4 Unit pollutant reduction cost and priority order of technological reduction measures in thermal power industry

3 结论

随着环境问题的日益严峻，人类面临的大气污染物和温室气体减排压力也越来越大，协同控制理念应运而生。在解决环境问题时，相较于过去侧重针对单一污染物的末端治理措施，转向逐渐重视具有协同效应的控制措施。因此，在选择减排措施时，合理评价措施的协同控制效应就显得非常重要。本文从环境－经济－技术角度，提出了技术减排措施的协同控制效应评价方法，并以我国火电行业为案例进行具体分析，结论如下:

(1)“协同控制效应坐标系”能够较为直观地反映技术减排措施对于不同污染物的减排效果，“污染物减排量交叉弹性”则可将协同控制效应进一步量化。从这两种评价方法的结果来看，末端治理措施一般不具有协同控制效应;而前端控制措施和过程控制措施都能同时减排大气污染物和温室气体，具有良好的协同控制效应。

(2)在前述两种方法的基础上，利用“单位污染物减排成本”指标对各项技术减排措施进行成本－效果综合评价。结果表明，末端治理措施的“单位污染物减排成本”指标值不具优势，优先度排序靠后;而前端控制措施和过程控制措施都排在前列，说明这些措施具有很好的成本有效性。

(3)实际开展协同减排规划时，应根据决策需要选择评价方法，并依据评价结果设计协同减排路线图。

由于文章篇幅所限，本文集中探讨技术减排措施的协同控制效应评价方法，尚未涉及结构减排和规模减排的研究成果(这部分成果将在其他文章中讨论)。此外，本研究中只考虑了SO2、NOx和CO2的协同减排，事实上，技术减排措施的协同控制效应应覆盖更多种类的污染物。进一步完善协同控制效应评价方法，并在此基础上开展行业和区域协同减排规划，是作者下一步努力的方向。

致谢:感谢中国环保产业协会陈尚琴副会长，中电投黔北发电总厂周海鸥总工，北京朗新明环保科技有限公司专家顾问胡健民先生等对本研究的协助!

(编辑:于 杰)

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Study of Coordinate Control Effect Assessment of Technological M easures for Em issions Reduction

MAO Xian-qiang1ZENG An1HU Tao2XING You-kai1LIU Sheng-qiang1
(1．School of Environment，Beijing Normal University，Beijing 100875，China;2．Policy Research Center for Environment and Economy，Ministry of Environmental Protection，Beijing 100029，China)

As China’s pollation control and emission reduction are in a grim situation，it is urgent to take coordinate controlmeasures to reach the multi-pollutant control goal．Coordinate control effect assessment of the emissions reduction measures is the basis of choosing appropriate coordinate controlmeasures and making control plan．In this paper，innovative methods are proposed to assess control effect of technological measures for emissions reduction and then applied to analyze reduction measures in thermal power industry．By methods of coordinate system of coordinate control effects，cross elasticity of pollutant reduction(Elsalb)and unit/marginal pollutant reduction cost，the coordinate effects of technologicalmeasures for emissions reduction on SO2，NOxand CO2．The results of coordinate system of coordinate control effects and Elsa/b show that end-of-pipe controlmeasures do not have coordinate control effects，while othermeasures，including front-end controlmeasures and in-the-process controlmeasures，can reduce SO2，NOxand CO2emtssions simultaneously，and then have coordinate control advantage．Moreover，the unit/marginal pollutant reduction cost accounting also shows that end-of-pipemeasures are in less priority than the front-end measures and in-the-process controlmeasures．We suggest that policymakers should use appropriate assessmentmethods according to their policy targets，and then choose themost cost-effective reduction measures in making coordinate control plan．

technological reductionmeasures;coordinate control effects assessment;thermal power industry

X192

A

1002－2104(2011)12－0001－07

10．3969/j．issn．1002－2104．2011．12．001

2011－08－05

毛显强，博士，教授，博导，主要研究方向为环境经济政策、环境评价与环境规划。

曾桉，硕士生，主要研究方向为环境经济、政策、环境评价与环境规划。

美国能源基金会中国可持续能源项目(编号:G－0911－11642);环境保护行业性公益项目(编号:201009051)。