中美发电排放物监管机制的差距及经验借鉴

刘元

摘 要：发电排放物高效监管可以大幅降低电力生产领域有害物质的排放，推进电力行业的绿色、可持续发展。然而现阶段，我国发电排放物监管的相关法律法规仍不完善、监管机构权职分配也不明晰、发电排放物的限制标准不明确，发电排放物总体监管效率不高。相比较一些发达国家，特别是美国发电排放物监管机制还有大的差距。基于此，本文首先分析了监管条件下美国发电排放物的主要经验做法，进而对中美发电排放市场进行差距比较，最后提出了提升我国发电排放物监管效率，减少电力生产领域有害物质排放的几点启示。

关键词：发电排放物；监管机制；中美差距比较；经验借鉴

2017年12月19日，国家发改委印发的《全国碳排放权交易市场建设方案（发电行业）》显示，当前我国1700多家电力企业的碳排放总量达30亿吨之多。可见电力是我国碳排放规模占比较大的行业，因此，控制发电碳排放物是我国节能减排的重点工作之一。近几年，为了有效降低电力市场的能源消耗，控制电力排放物，电力监管机构根据市场情况与规律，参照有关法律、法规和规章制度，对电力用户、发电与售电企业、电力交易和调度机构等电力市场主体及其行为开展了一系列监督和管理。然而现阶段，我国对于发电排放物的监管机制仍不到位，电力市场的节能减排效果较差，每年的发电排放物总量依然巨大。相较而言，美国电力管理法规与标准较为完善，对于发电排放物的监管机制较为严格，有效实现了电力市场的绿色、可持续发展。由此，对中美发电排放物监管进行比较，并从中总结出一定的经验与教训，可以为我国发电排放物监管和电力市场的可持续发展提供借鉴与新方向。

一、美国发电排放物建立监管机制的经验做法

（一）发电排放物管理标准较为完善

现阶段，美国发电排放物管理的相关标准较为健全，为该国的电力业稳步发展提供了重要保证。例如，美国环保局颁布的《火电厂点源类污水排放限制指导和标准》，对已建电厂与新建电厂的脫硫废水污染物规定了不同排放标准，其中，砷、汞、硒和硝酸钠/亚硝酸盐的日最大排放值分为别11和4、788和39、23和5、17和50。与此同时，美国针对2015年后建设、改造或重建的电站锅炉、工业锅炉出台了新的标准与规定。其中，可吸入颗粒物排放标准中，新或重建锅炉为11g/GJ，改造的锅炉为13g/GJ；二氧化碳排放标准方面，新型和重建锅炉的排放标准是130g/GJ，或者减排97%，改造锅炉的标准是180g/GJ，或减排90%。据美国政府对现有发电厂的二氧化碳排放限制要求显示，到2030年，美国所有发电厂的碳排放量将减少30%，新建燃煤电厂每兆瓦时二氧化碳排放量不得超过1000磅，约合454千克（目前约1800磅/兆瓦时）。美国这种健全、完善的发电排放物管理标准，有效降低了碳排放总量。据美国能源信息署发布数据显示，2017年的发电碳排放量较2006年减少6.23亿吨以上。

（二）发电排放物监管方式较为现代、多元

美国在电力以及发电排放物监管方面，采用的监管方式较为现代、多元。例如，2016年6月17日，美国加州在运营中心设立了一个手机APP，用以保障该地区发电的稳定性。并且，此APP可以随时查询单位小时内的发电比例，使发电排放物维持在一定的限值内。并且，加州政府还制定了一个全新的电力以及发电排放物监管计划，即计划到2030年，将可再生能源的发电比例提升至50%左右，水电、非化石能源与核电发电比例达到70%-80%，大幅减少燃煤发电排放物总量。另外，美国还采用了多方合作方式，共同监管发电排放物。例如，美国东部地区10个洲曾签订了RGGI协议，协议签订后，除新泽西州以外的9大洲，如马里兰州、康涅狄格州、缅因州和特拉华州等，均合作开展了减少火电行业温室气体排放的监管计划，并加大对绿色能源的使用。此计划的施行，使得9大洲2015-2017年间碳排放配额的年均降幅达到2.5%，至2018年初累积下降了10%。可见，美国现代、多样的电力以及发电排放物监管方式，可大幅减少了污染物排放量。

（三）发电排放物监管机构分工较为明确

美国发电排放物监管机构的分工明确，监管效率高，有效控制了发电排放物。当前，美国发电排放物市场中有7个独立系统运营商（ISO）或RTO。其中，ISO主要负责保持发电的可靠性，执行国家政策，控制发电排放规划以及相互联接各种资源；RTO负责协调、控制和监控发电排放系统运行的组织。在对ISO或RTO的监管方面，加州监管机构主要由环保局任命的5人董事会直接领导，并受联邦能源监管委员会、北美电力可靠性合作组织以及西部发相关电排放物的协调联合会监管。且环保局对发电排放物的监管所范围较广，主要负责监管发电排放物的州际之间的传送，确认各州之间的发电传输、发电网络的可靠性职责。而加州能源委员会主要负责确定哪些类型的资源发电是可再性能源发电、验证可再生能源采购是否达标、监视RPS项目。美国对发电排放物监管明确的分工，有效控制了发电排放物，大量减少了发电排放物总量。据美国能源信息管理局报告显示，2017年美国发电领域二氧化碳排放总计19.25亿吨，比2007年的排放水平低21%以上，其中发电排放物控制量占50%以上。

（四）拥有高端型的电力系统与发达的电力技术

美国的电力系统非常完备，且拥有高端电力技术，因此发电排放物较少。以海军船舰的电力系统为例，美国海军舰船采用的是综合电力系统，运用这种电力系统，一年时间之内，舰船的燃油消耗由11293吨降至9397吨，节省燃油1896吨。除此之外，美国的电网技术也非常先进，有效降低了发电排放物。例如，从2016年开始启动的污染控制技术，在2018年初已经大量减少可吸入颗粒物、汞、砷、硒、酸性气体、氰化物等有毒物物质的排放，最终限制了美国电厂煤中90%的汞排放量。2018年1月25日，美国桑迪亚国家实验室和蒙大拿大学理工学院近期联合展示出新智能电网技术，不仅解决了40年来电力系统区域振荡问题，而且缓解了发电排放量大的问题。此外，2月22日，美国揭晓的“2018年全球十大突破性技术”中显示，一家发电厂能够以廉价高效的方式，捕捉天然气燃烧释放的碳元素，进而避免温室气体的排放。预计在3-5年内，该技术将全面普及应用，有效降低电力部门30%总碳排放量。而由此可以看出，美国高端型的电力系统与发达的电力技术，极大减少了发电排放物。

二、中美电力市场的排物监管放差距对比分析

（一）中美电力生产环节的排放存在差距

现阶段，我国发电厂使用的能源主要是煤炭、石油、天然气等传统化石燃料，因此电力生产环节产生的排放物较多，这也是造成大气与环境污染的重要原因。据《中国电力报》2017年9月21日报道显示，我国电力烟尘、二氧化硫和氮氧化物的排放量分别为35、170和155万吨，全国火电厂单位发电量废水排放量0.06千克/千瓦时，燃煤电厂的粉煤灰产量约5亿吨。以河南省为例，据《燃煤电厂大气污染物排放标准》显示，截至2018年初，河南省燃煤发电机组的原煤消耗量在全省工业煤炭消耗量中的占比达45%，二氧化硫与氮氧化物的排放量分别占全省工业排放量的31.9%和37.4%。与我国不同，美国较为注重生态环境保护，近几年较为注重可再生能源的使用，有效减少了电力生产环节的排放物。据能源信息管理局数据显示，2017年美国太阳能和风能的新增电量达16.7亿千瓦，同比增长5.7%，占比达94.7%。除此以外，美国R.D.Nixon电厂和Hayden电厂早在21世纪初便已实现了燃煤电厂的废水“零排放”。再以获得全球清洁煤领导者最高效率奖和最低氮氧化物排放奖的上海外三电厂为例，2016年该厂的能耗平均水平仅为美国电厂的85.7%，氮氧化物排放水平仅为美国的20%。可见，中美两国电力生产环节的排放量差距较大。

（二）中美电力供应环节的排放物存在差距

近几年，我国在输电线、配电系统和变电所等电力供应、输送环节的排放物虽有所减少，但整体排放量仍然较多。例如，国网石家庄特高压输电线路建成后，石家庄电网特高压电网受电约200万千瓦，受电比例近20%，电量为100亿千瓦时左右，节约煤炭450万吨，二氧化碳排放年均减少870万吨。并且，我国正在建设的全长约3319千米的新疆昌吉至安徽古泉的特高压输电工程，途经新疆、甘肅、宁夏、陕西、河南、安徽六个省区，是目前全球电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术水平最高的输电工程。据了解，此特高压输电工程投运后，每年可为华东地区输送660亿千瓦时的电量，相当于3024万吨煤炭，可分别减少二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放5940万吨、14.9万吨和15.7万吨。即便如此，我国电力供应环节的排放物仍多于美国，排放量降幅也低于美国。早在2008年3月，美国科罗拉多州的Boulder便从供用电领域入手，率先建成全美第一个智能电网城市。而智能电网的全面覆盖，有效缩短了远距离供电难题，在短短的2年时间内，供电环节的碳排放减少近20%。

（三）中美电力排放物的监管类别存在差距

目前我国现行的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）对火力发电燃煤锅炉的排放物标准限值较低，且监管排放物类别主要为烟尘、二氧化硫和氮氧化物。如河南省环境保护厅2018年初发布的电力排放物限值中，燃煤发电锅炉大气污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物的排放最大值分别为10毫克/m3、35毫克/ m3、50毫克/ m3和0.03毫克/ m3。相较于我国，美国对电力排放物的监管类别较为丰富，除上述类型外，还有镍、砷、硒、酸性气体、氰化物等重金属和有毒污染物及二氧化碳等。这主要是因为在美国，二氧化碳最大的排放源是发电厂，美国全部1500座发电厂排放的二氧化碳数量占总排放量的40%。为了有效控制电厂的二氧化碳排放量，2013年美国出台了对新建发电厂的二氧化碳排放的限量标准。另外，早在2011年和2013年，美国环保署便分别公布了首个全国性发电厂的空气污染物与废水排放标准，包括汞、砷、镍、铅、硒、酸性气体、氰化物等有毒物质和重金属等。据美国环保署估计，新排污标准的执行，将使发电厂排入河流的污染物每年减少4.7亿吨。可以看出，当前我国电力排放物监管类型较美国少，有待进一步完善。

（四）中美电力排放物产生的影响存在差距

在电力排放物的控制与产生影响方面，我国早期并未有过多重视，近几年也主要集中于排放标准限制、能源替代、试点减排等方面。例如，我国发改委与上海市和湖北省等省市合作，共同签署了全国碳排放权注册登记与交易系统的联合建设原则协议，并以上海市和湖北省为试点，探索电力交易方面的碳排放情况。但据发改委统计数据显示，上海市自2013年起至2017年底的碳排放交易总量仅下降7%；湖北省过去三年的电力交易碳排放分别下降了3.14%、6.05%和2.59%。与我国不同，美国较为重视电力排放物产生影响，主要采取新能源投入、技术研发与升级等措施，对电力排放物进行控制。如2009年，美国南诺福克公司开发了一台自持式全电力机车NS 999，该电力机车能保证温室气体的零排放。近几年，美国加大了太阳能和风能等可再生能源在电厂发电中的投入，进一步减少了发电排放物。从美国能源信息管理局统计数据可知，仅2015年美国可再生能源和核能在发电总量中的占比已达33%，且当年美国发电领域的CO2排放量创下了1993年以来的最低水平，全年仅约19亿吨，较2005年低4亿多吨。总体而言，我国与美国电力排放物产生的影响与效果存在差距。

三、美国经验对中国的几点启示

（一）推行统一标准的发电排放物监管机制

我国应学习美国发电排放物监管机制，推行标准统一的监管机制，有效控制发电排放物量。具体而言，相关部门应深入落实国家环保政策，加强环境监管，在既有排放标准上，制定更加严格的燃煤电厂大气污染物排放标准，切实改善电力市场的空气质量。在此过程中，相关部门应组织标准编制单位，充分调研各地区燃煤电厂的污染控制技术、污染物排放和现行标准执行情况等，并根据污染物排放标准编制工作的具体进度，及时组织有关专家，对标准的“开题报告”、“编制说明”、“标准征求意见稿”、“标准送审稿”等进行审议和论证。同时，相关部门在制定标准时，还应采用不同的方式，充分采纳不同企业、部门和个人意见和建议。例如，可向环保部、有关厅局（委）和电力企业，征求对于发电排放物监管标准的相关意见，并在网站上将收集到的意见稿向社会公开，由公众给出最终建议，再进行研究和标准确定，保证发电排放物监管机制的有效性，进一步控制发电排放物量。

（二）充分运用CEMS系统，准确统计电力环保数据

中电联秘书长王志轩曾表示，CEMS（烟气排放连续监测系统）是目前公认的可实时统计电力环保数据的技术手段。但目前我国对污染物数据的统计方法仍采用核算方式，CEMS作用未能充分发挥。因此，应充分运用CEMS系统，用以准确统计电力环保数据。首先，相关机构应尽快建立CEMS的运营、维护、标定、配件购买管理制度，选配专业的人员负责CEMS的日常运营与维护，使其在电力数据统计过程中，一直保持在较高的水平上。其次，应按时对CEMS进行调试管理，一般污染物排放区域环境相对比较恶劣，CEMS的安装条件很难达到要求，在安装之前必须在现场对CEMS的功能進行调试，确保统计数据的准确性。最后，进行多次对比试验，对于所有利用CEMS采集到的数据，相关人员均需要采用精确度高的仪器，进行多次对比试验，保证污染物分析数据的准确性，为后期节能减排工作提供参考。

（三）严格规定污染物排放限值，实现电力节能减排目标

国家应根据当前污染物排放情况，严格规定相应的污染物排放限值标准，并在特定时间内选配相关人员深入企业进行实地考察，检查该企业的污染物排放量是否达标。若未达到国家限定范围，应采取严厉的措施，降低企业污染物排放。例如，2015年实施的《火电厂大气污染物排放标准》增加了重金属汞的排放限值指标，优化了烟雾中汞含量。与此同时，电力企业应综合考虑各种污染物的排放量指标，依据国家标准限值，制定企业内部污染物控制规范，从操作人员、设备与后续监管等环节控制污染物排放量。并且，企业应选配先相关人员，按时对企业污染物的含量进行监测与报告，通过数据整合与处理，及时检查各个有害元素的含量是否达标。且在后期污染物质量控制方面，企业也应出台相应的标准与规范，控制污染物排放量。

（四）借助先进污染物处理技术，全方位降低残留发电排放物

2015年，华能集团全面布局了“超低排放”工作，该集团的二氧化硫、氮氧化物与粉尘的排放量，与2010年相比，分别下降了71%、83%与69%，全方位减少了大量有害物质的残留。因此，我国发电企业也应学习华能集团的先进经验，借助脱硫技术、脱硝技术与除尘技术等先进的污染物处理技术，降低残留发电排放物。在脱硫技术方面，应通过流场优化与PH分级控制两种方式，实现高效脱硫，除去空气中的硫及硫化物。在脱硝技术方面，电力企业应按照“十二五”规划要求，采用特定电压的超临界燃煤机组，并保证脱硝入口温度维持在要求范围内，避免电厂用电时强制退出脱硝系统，减少空气中的氮氧化物。在除尘技术方面，电力企业应不断对除尘技术进行升级，采用低温电除尘以及预荷电袋除尘等除尘技术，将粉尘控制在10mg/Nm3以下。然后，利用湿式电除尘技术与高效除尘除雾装置，使粉尘排放量满足5mg/Nm3的要求。

（五）推行智能电网试点项目，降低区域污染物排放量

智能电网试点项目可以实现分布式电源与清洁能源的消纳。因此，我国应推行智能电网试点项目，降低区域污染物排放量。就政府部门与大型企业而言，相关部门需衔接发电、输电、变电、配电、用电与调度六大环节，以不同方式接入具有新型柔性输电的装备、应用、技术与间断式分布清洁能源，提高变电站的智能化水平，减少各个环节的污染物排放。例如，国家电网公司曾在原有电力设备基础上，引入了智能化组建、IEC61850、一体化系统源端维护技术、网络通信技术等，改造完成了74座智能变电站，包括110（66）-750千伏不同电压等级，大幅减少了污染物排放。就小区与楼区建设方面，应从电网末端的用电环节推行智能电网试点项目，接入信息采集系统以及智能电表，通过对居民用电量的统计与分析，合理规划各个区域的用电基数，减少污染物排放量。例如，重庆加新沁智能小区，在电网中接入了三表集抄、用电信息采集装置以及超低配网自动化系统，实现了整个小区智能用电的双向交互，不仅减少了污染物排放量，而且为居民构建了便捷的家居生活。

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