主要部门污染物控制政策的温室气体协同效果分析与评价

顾阿伦　滕飞　冯相昭

摘要：工程减排、结构减排和监督管理减排是实现我国污染物减排的三个主要措施，近年来我国SO2的排放呈现出下降的态势，本文选取电力、钢铁和水泥这3个重要行业，测算了在“十一五”以来SO2的减排效果，以及由其带来CO2减排的协同效果。结果显示，“十一五”期间，3个主要行业减少污染物排放超过1 000万t，其中工程减少污染物排放超过700万t，结构减少污染物排放300万t。由此带来的协同效果显示，由于结构减排带来了超过7亿t CO2的减排，而由于工程效应减少污染物的同时带来的CO2增加500万t，因此总计带来7-8亿t CO2的减排。而 “十二五”前两年减少污染物排放400万t，其中工程减少污染物排放350万t，结构污染物排放减少了40万t。由此带来的协同效果显示，由于结构减排减少了CO2排放1.74亿t，而由于工程效应减少污染物的同时带来的CO2的增加量为200万t，因此总计带来1.72亿t CO2的减排。结构减排和工程减排两种措施可以在行业内实现降低污染物的排放，但是其贡献程度由于行业的差异有所不同。“十一五”期间电力行业较多是依靠工程减排实现SO2排放的降低，而水泥和钢铁行业则更多是依靠行政命令如关停落后产能和机组实现污染物的减排，显示出电力行业通过技术实现污染物的减排，而其他两个行业则主要靠调整结构来实现减排。电力行业中的末端治理技术即工程减排贡献了大部分的污染物减排，但是与此同时由于末端治理技术会导致能源消耗的增加，即引起CO2排放的增加，因此污染物的协同控制效果较差，而钢铁和水泥行业的污染物减排则由于更多是通过结构调整的手段，如关停落后产能和机组，因此其协同效果较为显著。“十三五”期间，需要继续控制双高产业的发展，强化“前端”污染物控制减排，夯实结构减排的协同成效，加大工程减排的实施，缩小减排工程能力和实际减排效果的差距，实现“末端”污染物减排，加强“前端”审批和“中段”运行管理效果。

关键词：污染物减排；协同控制；结构效应；工程效应

中图分类号 X32

文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2016）02-0010-08 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.02.002

我国快速的工业化和城市化进程导致了严重的环境污染问题，其主要表现为：大气氧化性增强，多种污染物在大气中发生复杂作用产生二次污染物，并随气象条件长距离传输，造成大面积的雾霾，城市空气污染严重以及室内空气质量下降等后果[1-2]。目前我国大气污染控制的重点仍然是SO2 、烟尘和粉尘等一次污染物，国内污染物控制政策基本上是围绕污染物总量控制开展的，污染物减排量指标作为硬性考核指标已经纳入我国国民经济发展规划和环境保护规划中，成为各级部门落实大气污染控制措施的主要约束依据和重要抓手。

温室气体（如CO2、CH4、N2O、黑碳等）与常规大气污染物（如PM、NOx、SO2、汞、酸雨、O3等） 是同根同源同步。二者大多是由矿物燃料燃烧排放造成，其排放源一致，因此可以协调常规大气污染物减排措施及目标与温室气体排放控制措施及目标，优化控制温室气体排放措施与常规大气污染物减排措施的组合， 以最小化的成本实现应对气候变化与环境保护的目标，实现综合、协同的防治措施[3]。

2013年，全国化学需氧量、氨氮、SO2和氮氧化物均实现主要污染物总量减排年度目标。SO2排放总量为2 043.9万t，比上年下降3.5%；氮氧化物排放总量为2 227.3万t，比上年下降4.7%

（2013年全国环境状况公报，http：//jcs.mep.gov.cn/hjzl/zkgb/）

。工业是我国SO2和氮氧化物的主要排放源，其中电力、钢铁和水泥等行业又是其中较大的排放源，因此本文选取电力、钢铁和水泥这3个行业，测算和分析在“十一五”和“十二五”前期SO2的减排效果，以及由其带来的节能和CO2减排的协同效果。

1 研究现状

协同效益的正式提出是在IPCC第三次评估报告中，不同的研究者赋予协同效益不同的定义。IPCC将协同效益定义为实现温室气体减缓的政策行动带来资源效率提高的社会经济效益[4]。经济合作与发展组织（OECD）的概念则定义为温室气体减排过程中对其他系统的影响，这种影响是可以用货币来度量的[5]。美国环保局将协同效应定义为由于一系列减少大气污染和相关温室气体的政策措施所产生的正效益[6]。中国环保部政研中心则将协同效应分为两个方面，一方面是在控制温室气体排放过程中减少其他污染物的排放；另一方面是在控制污染物排放及生态建设过程中同时也可以减少或者吸收CO2及其他温室气体排放[7]。

国外学者对协同效应的研究较早，主要采用定量分析模型工具，以具体政策或者是项目进行评价分析，其研究范畴也越来越广泛，即包括对空气质量的影响，也包括对于人体健康、当地经济发展以及就业和社会福利等影响，还有部分研究属于对方法论的改进[8-17]。正是由于协同效益具有带来本地收益的特征，因此对于中国这样快速发展的国家，气候友好型的环境保护政策和行动则显得尤为重要，因为它能以经济上成本更有效的方式，解决大气污染防治和应对气候变化的问题。

国内应对气候变化的协同效益研究起步晚一些，但是从基础理论的研究方面指出了环境改善与温室气体的控制存在一定的协同效应，改变国内的气候变化政策和环境政策，实现污染控制和生态建设的双赢。相关定量研究的结果显示，总量减排的“工程减排”、“结构减排”和“管理减排”三种手段中，正协同效应主要来自“结构减排”，负协同效应主要来自“工程减排”，并且将控制对象从大气扩展到水和固体废弃物等[18]。利用复杂模型的研究结果也显示通过能源环境政策的实施，SO2、PM10 等大气污染物的排放量与同期基础情境相比将显著降低，同时还可以明显减缓CO2排放增长速度的附加效应[19]。

研究协同效益无论从研究内容还是研究方法上都在不断的改进和完善，主要表现在：①研究的区域越来越大，由单个的城市以及国家扩大到区域以及全球层面上；②研究覆盖的部门也越来越多，由传统的工业部门扩展到一般的居民生活部门；③研究涵盖的对象更加多样，由原来的常规污染物排放到目前的细微颗粒物的排放、水以及人体健康的影响等；④研究的模型工具越来越复杂，自底向上的模型工具对于技术分类的划分越来越丰富；⑤研究的落脚点从原来的实物量的减排转变为可以进行货币化的度量，这些变化一方面体现在模型方法的复杂程度上，另一方面对于数据的需求量也越来越大。

2 方法学和数据来源

由著名的KAYA公式可以将污染物排放量按照因素分解为产值、单位产值的能源/煤炭消耗强度以及单位能源/煤炭污染物的排放强度，具体如公式（1）所示：

QC=P×EP×Ie（1）

其中，QC为污染物排放量，P为产值，EP为单位产值的能源消耗/煤炭消耗，Ie为单位能源/煤炭的污染物排放强度。

公式（1）反映了行业产值与单位产值污染物强度的乘积，反映了经济总量和单位能源/煤炭排放强度两个主要因素对于污染物排放的影响。通常结构效应主要是指通过上大压小这种规模结构调整措施降低污染物的排放，为公式（1）中的EP；而Ie为单位能源/煤炭的污染物排放强度，视为末端加装处理技术以后，降低污染物排放的技术效应。

我国当前单位产值的污染物排放强度远高于发达国家的水平。一方面是单位GDP的能源强度高，2010年约为世界平均水平的2倍，美国的2.5倍，日本4.3倍，另一方面，我国能源结构以煤炭为主，而发达国家主要以石油和天然气为主，2010年我国单位能耗的CO2强度比世界平均水平高21.4%，比美国高28.6%，比欧盟高41.3%。因此，通过产业结构调整，降低增加值或产值能源强度，同时通过末端治理技术的推广，降低单位能耗的污染物排放强度，是我国降低产值的污染物排放强度的关键途径，另一方面，通过上大压小降低污染物排放的同时也降低了能源消耗，带来降低CO2排放的协同效益。

2.1 污染物控制的结构效应

污染物控制的结构效应可以用公示（2）表示：

其中，ΔStr为结构效应；P2010为目标年2010年的产出或者活动水平，如电力部门为其发电量；EP为单位发电量的能源/煤炭强度；ΔEP为单位能源/煤炭强度的变化量；I2005e为基年2005年的污染物排放强度；P2010×ΔEp为结构效应导致的节能水平，乘以相应的排放因子，可以得到污染物结构效应导致的协同减排水平。

2.2 污染物控制的工程效应

污染物控制的工程效应可以用公示（4）表示：

其中，ΔEng为工程效应；P2010为目标年2010年的产出或者活动水平，如电力为其发电量；EP为单位产出的能源/煤炭强度；ΔIe为污染物排放强度的变化量；I2005e为基年的污染物排放强度，I2010e为目标年2010年的污染物排放强度。由于工程效应通常会带来能源消耗的增加，进而带来排放的增加，因此工程效应带来污染物减排的同时，会产生一定的CO2增排，利用ΔEng乘以CO2的排放系数，则得到由于工程效应导致的CO2的增排量。

本文测算行业协同效果时，主要利用各行业的活动水平数据，电力行业选择煤电发电数据，水泥行业选择水泥产量，钢铁行业选择粗钢产量。同时本文利用技术冻结的假设，即目标年与基年之间，假设技术水平保持不变，即单位活动水平的排放强度不变，分析和评价污染物的减排效果，同时数据允许的情况下，也可以逐年进行评估，这样可以大大降低结果的不确定性。基于可以获得的数据基础，本文分别就以上两种技术冻结情景进行了模拟测算。

由于数据的可获得性，本文模拟测算的主要年度为“十一五”期间和“十二五”前期，其中仅电力部门2013年的数据可以获得，其他两个部门的“十二五”期间的评价仅仅限于前两年。部门的产值数据来源于历年中国统计年鉴，电力部门的发电量和原煤消耗量来自于中国电力企业联合会，水泥产量和原煤消耗量来自于历年的中国水泥统计年鉴，钢铁产量来自于历年中国统计年鉴，钢铁部门的煤炭消耗量来自于历年的煤炭平衡表，粗钢产量来自于历年的中国统计年鉴。鉴于数据的可获得性，本文主要选取SO2的排放进行协同效果的模拟，分部门的SO2排放量数据来自于环保部的环境监测站。

3 模拟结果

3.1 煤电行业

“十一五”以来，我国电力的能源消耗稳步上升，但是SO2的排放量得到了大幅度的削减，呈现明显的下降趋势（见图 1）。SO2减排的减排一方面归功于电力上大压小的结构调整措施，另一方面也体现了大量脱硫脱硝装置的运转，对于污染物的减排起到了至关重要的作用（见图2），由于数据口径的问题，本文测算的仅仅是电力行业中煤电的减少污染物的情景，因此单位煤电的污染物排放强度下降主要是加装脱硫装置，使得单位煤炭的污染物排放下降显著，年均下降超过13%。

本文基于两种技术冻结方法进行的模拟测算（后面两个重点行业也进行了同样的测算），结果显示：“十一五”以来，煤电减少SO2排放1 287-1 483万t，其中工程效应减少排放1 049-1 147万t，结构效应减少238-336万t。由此带来的协同效果显示，由于结构效应减少了1.89-2.20亿t标煤的能源消耗，由此产生了5.25-6.37亿t的CO2的减排（CO2的排放系数为2.77 tCO2/tce），而由于工程效应减少SO2排放的同时带来的CO2排放的增加量为720-790万t，因此结构减排和工程减排总计产生的CO2减排为5.17-6.29亿t 。

3.2 水泥行业

水泥工业的发展对我国经济保持快速发展提供了重要的物质基础支持。水泥工业属于高耗能行业，尤其是消耗大量的煤炭，因此，水泥工业是我国SO2的高排放污染行业，加上生产过程产生的CO2排放，水泥也是主要的温室气体排放行业之一（见图3）。由于煤炭消耗约占水泥工业能源消耗的80%以上，因此优化煤炭的利用，对水泥行业减低污染物的排放至关重要。图4显示水泥工业的能源和煤炭污染物排放强度的变化现状，能源强度的下降速度要快于煤炭强度的下降速度，需要继续淘汰落后生产能力以及水泥质量不达标的企业。

本文测算水泥行业的协同效果，主要利用了水泥产量的活动水平数据，这里主要考虑单位水泥生产的煤炭强度，测算其产生的协同节能减排效果。由于我国水泥行业并没有强制的污染物排放控制措施的规定，本文仅模拟水泥行业结构调整措施的减排效果，模拟结果显示：“十一五”以来水泥行业通过结构效应减少污染物排放44-63万t，由此带来的协同效果显示，带来了0.64-0.78亿t标煤节能量，由此产生了1.72-2.12亿t的CO2减排。

3.3 钢铁行业

钢铁工业是国民经济的重要支柱产业，是仅次于火电行业的高耗能高排放的行业。钢铁行业SO2的排放量占比全国的比重持续上升，由“十一五”初期的8%上升到目前的11%左右。“十一五”期间钢铁行业在国家提出SO2总量减排10%的约束要求下，开展了一系列的技术措施，包括焦炉煤气脱硫，推广余热回收利用技术，燃煤锅炉烟气脱硫等，对钢铁企业60%以上的烧结烟气实施脱硫，取得了突破性的进展，使得“十一五”期间钢铁工业的能源消耗和SO2的排放快速增长的态势得到了一定的抑制（见图5）。目前钢铁行业绝大多数企业尽管安装了脱硫装置，可是由于运行率或者是技术原因，使得钢铁工业控制污染物排放的成效不明显，尤其是单位能源污染物排放（主要是是指SO2）强度和单位煤炭的排放强度的数据结果显示，其变化不大（见图6），还需要继续加强政策的引导。

本文测算钢铁行业的协同效果，主要利用了钢铁行业粗钢的活动水平数据，以及单位粗钢的煤炭强度，测算其产生的协同减排效果。模拟结果显示：“十一五”以来，钢铁行业减少污染物排放79-96万t，其中工程减少污染物排放17万t，结构减少污染物排放62-79万t。由此带来的协同效果显示，由于结构减排带来了0.66-0.83亿t标煤节能量，由此产生了1.84-2.24亿t的CO2减排，而由于工程效应减少污染物的同时带来的CO2的增加量为11万t，因此总计带来CO2的减排为1.83-2.23亿t。

4 结 论

4.1 “十一五”以来电力、钢铁和水泥行业通过结构减排和工程减排实现了污染物减排，但是SO2的减排过分依靠煤电厂的脱硫工程

工程减排、结构减排和监督管理减排是我国实现污染物减排的三个主要措施，“十一五”期间和“十二五”前期，我国SO2的排放呈现出下降的态势，表1显示了本文界定的减排措施，而本文进行量化的主要是结构减排和工程减排两种措施。

“十一五”期间以燃煤电厂脱硫为重点的工程减排发挥了主要污染物减排的作用。燃煤电厂SO2的减排量至少900万t，约占我国SO2排放量的40%以上，贡献最大。而钢铁和水泥的减排占比SO2的排放量约为7%。

由于数据的可获得性问题，本文主要模拟测算了“十二五”前两年的减排效果（仅有电力行业是前三年的模拟

结果），结果显示燃煤机组的脱硫仍然占比最大份额的SO2减排（见表2）。 “十一五”期间，煤电的煤炭消耗增长了接近50%，但是通过结构减排和工程减排的共同作用，使得煤电的SO2排放实现了稳步下降，可以预计随着上大压小政策实施潜力的降低，以及目前工程减排占比已经处于较高水平，“十二五”后几年，煤电的污染物减排不会像“十一五”期间那样显著。

4.2 主要行业结构减排和工程减排的效力各异

表3显示了我国主要行业污染物减排各种措施的贡献程度，结构减排和工程减排两种措施基本上可以在行业内实现降低污染物的排放，但是其贡献程度由于行业的差异有所不同。“十一五”期间电力行业较多是依靠工程减排实现SO2排放的降低，而水泥和钢铁行业则更多是依靠行政命令如关停落后产能和机组实现污染物的减排，显示出电力行业通过技术实现污染物的减排，而其他两个行业则主要靠调整结构来实现减排，这也意味着未来“十三五”在主要行业推动污染物减排政策要各有侧重。

4.3 污染物减排的同时可以产生一定的节能减排协同效果，结构减排措施较易实现主要污染物与温室气体的协同控制，而工程技术减排措施则较难实现二者的协同控制电力行业中的末端治理技术即工程减排贡献了大部分的污染物减排，但是与此同时由于末端治理技术会导致能源消耗的增加，即引起CO2排放的增加，因此污染物的协同控制效果较差，而钢铁和水泥行业的污染物减排则由于更多是通过结构调整的手段，如关停落后产能和机组，因此其协同效果较为显著。

4.4 以煤为主的能源结构优化难度大

我国能源排放的SO2占总排放量的90%左右。目前我国的一次能源消耗结构中，煤炭约占了66%，虽然近年来有所下降，但是占比仍然较高。本文的测算结果显示，主要行业单位煤炭的污染物排放均有所下降，钢铁行业则有所恶化，但幅度不大，其中电力行业则是下降比例最大的部门，如图 7所示，显示“十一五”期间过分依赖火电厂脱硫工程的SO2削减，使得政策设计略显刚性，比较脆弱，需要加大非电力行业煤炭锅炉的减污力度。

5 政策建议

（1）控制双高产业的发展，强化“前端”的污染物减排战略，夯实结构减排的协同成效。

2020年我国将全面实现小康社会的目标，经济发展达到世界平均水平，环境保护已经成为我国建设小康社会的重要内容，由于污染物的协同控制效益高于单一污染物的控制，综合涉及污染物和温室气体的控制计划可以寻求综合的解决办法降低减排成本。

本文的研究测算显示，污染物的控制总体上可以带来较好的温室气体协同控制效果，“十三五”应该继续实施结构减排的政策，严格控制“双高”产业的发展，提高产业政策、市场准入等制度，实施经济发展与污染物、CO2减排的一体化政策，进一步强化“前端”的污染物减排战略，不断夯实结构减排的协同成效，继续实施“区域限批”，“流域限批”以及“行业限批”，加强双高行业投资信贷的监控，建立经济-污染-能源-减排的联动预警机制，构建经济-污染-能源-减排指标的联动分析预测，为产业的可持续发展提供技术支撑平台。

（2）加大工程减排的实施，缩小减排工程能力和实际减排效果的差距，实现“末端”污染物减排，重点行业污染物减排工程的温室气体排放增量可以被结构减排的协同效果所抵消。

《节能减排综合性工作方案》要求“十一五”期间增加一定的污染处理能力，但是将污染削减能力变为实际的削减量，还需要大量的实际工作。如何避免建成的环境基础设施大量闲置和浪费，切实将能力变成实力问题，是我国污染物减排面临的另一个重要问题。尽管许多“末端”污染物治理工程会增加能源消耗，导致温室气体排放的增减，但是近中期除了电力部门以外，其新增的排放量均被其减少的排放量所抵消，长期趋势显示，单独考虑末端治理技术，其协同控制温室气体排放的效果均较差。

（3）主管部门切实承担审批责任，推进管理减排的力度，加强“前端”审批和“中段”运行管理效果。

各级政府应该将污染物的治理作为优先的政府事务和公共财政保障领域之一，不能片面强调市场机制进而忽视政府监督环境基础设施的主体责任，在管理和运行环节加大监管。制定重点行业降低污染物排放的方案和措施，分解减排任务，细化行业要求和措施，出台行业性的污染物减排指导目录或手册。

鼓励地方标准高于国家标准，由于本文未进行管理措施的减排效应的定量评估，但是可以预计，通过管理措施实现污染物的减排，其效果应该更好。因此需要加强“前端”项目的审批，尤其是经济发达和污染物严重的东部地区。加强监管，加大对于超标排放等环境违法的惩罚力度，强化监管和综合运行管理能力，确保治理设备稳定运行，挖掘管理减排能够发挥更大的效用。

（编辑：王爱萍）

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Abstract The pollutant emission reduction is mainly achieved by engineering reduction， structural reduction， and administration reduction in China. SO2 emissions has been declining in China recently. this paper selected three key industries （electricity generation， steel and cement） to measure the effect of the emission reduction of SO2 during the “11th Five Year Plan” and the “12th Five Year Plan” period， and the synergy effect of CO2 emission reduction. The main results of this work show： during the period of “11th Five Year Plan”， pollutant emission reductions of three key sectors surpassed 10 million tons， among which engineering reduction contributed to 7 million tons and structural emission reduction contributed to 3 million tons. The synergy effects caused by structural emission reduction achieved 0.7 billion tons CO2 emission reduction while engineering emission reduction increased 5 million tons of CO2 emissions， net synergy of CO2 emission reduction reached about 0.7-0.8 billion tons. While during the previous years of 12th five year plan， the pollutant emission reductions reached 4 million tons and 3.5 million tons from engineering emission reduction and 400 thousand tons from structural emission reductions. Synergy effects showed that total 0.172 billion CO2 emission reductions have been realized， structural emission reductions reduced about 0.174 billion while engineering emission reductions increased by 2 million tons. Both engineering reduction and structural reduction mainly reduce pollutant emissions within three sectors， but different contributions depending on different sector. During “11th five year plan” period， electricity generation emission reduction most relied on engineering effects while steel and cement sectors realize emission reduction most relying on administrative command shutting down lag behand product capacity or units. This illustrated that technology played important role in electricity generation pollutant emission reductions while other two sectors most relied on structural changes. Although terminal control technology in electricity generation contributed to pollutant emission reductions， it didnt neglect that more energy consumption is required for technology meaning more CO2 emissions. It resulted in poor synergy effects. While steel and cement sectors got better synergy effects because structural changes， such like shutting down the lag behand plants， realized pollutant emission reductions. During the “13th Five Year Plan” period， following plans are proposed： continuing to control the industries that are both high pollution and high environmental risk； strengthening the front part pollution control， enhancing the synergy effect of structural reduction， strengthening the engineering reduction， narrowing the difference between the pollution reduction engineering ability and the actual pollution reduction effect， achieving the terminal reduction， and strengthening the supervisory and administrative effect of both the approval of the front end and the running of the middle part.

Key words pollutants emission reduction； synergic control； structural reduction； engineering reduction