雾霾、气温变暖与能源/电力之间有什么关系

夏天昊

（上海电力大学，上海 200137）

2018年党的十九大报告指出，中国特色社会主义已进入新时代，新时代拥有了新的特征，人民群众追求更高的生活质量，更好的生活环境。实际情况却不容乐观，我国生态文明建设仍然遭遇着重大阻力。尤其是气温变暖和雾霾严重影响着民众的生活质量，威胁着人类的生命健康。雾霾天气是一种大气污染状态，是对于空气中悬浮颗粒物的统称，公认的PM2.5被认为是雾霾天气的元凶，雾霾天气的产生主要归咎于工业发展造成的能源消耗。而气温变暖主要是因为温室效应的不断增加，温室气体的累计，导致热量不能很好地散失，致使全球温度不断升高。种种研究调查都指向了大量能源的消耗造成的雾霾和气温变暖，如煤炭的燃烧形成二氧化碳以及煤粉颗粒、硫化物颗粒等。针对这一问题，本文综合探讨雾霾、气温变暖和电力能源之间关系，希望有助于后期的深层次研究。

一、雾霾与能源/电力关系研究

根据相关的研究成果，认为雾霾天气的形成原因主要包括汽车尾气、工业废气、建设扬尘、可生长颗粒以及其他[1]。汽车尾气是雾霾形成的一大主要因素，数据显示雾霾颗粒中，机动车尾气占比22.2%，冬季供暖燃煤占比16.7%，建筑扬尘等占比16.3%，工业生产占比15.7%。从这一数据可以看出，雾霾的形成和能源的消耗是密不可分的。机动车消耗的能源主要为汽油、柴油，工业生产和冬季供暖主要消耗的能源为电力和煤炭，而现阶段我国电力结构如图1所示。

图1 2017年我国电力机组结构比例

其中煤电发电仍是我国最主要的发电形式。并且在未来的二三十年中，都不会有重大的改变。换而言之，煤炭资源占据我国能源结构的主导地位，其在我国能源体系中占比超过60%，因此要想处理好雾霾问题，就需要从能源结构优化角度去考虑，这是解决雾霾的根本。

雾霾与能源/电力关系可以从以下几个方面概述。

（一）煤炭燃烧是否为雾霾形成的最大元凶

在大众的意识中，认为煤炭燃烧是雾霾形成的最大元凶。但数据显示在雾霾的组成中，石油化工品才是最大的元凶。对于这一成果学术界也有不同的争论。中国电力企业联合会秘书长王志轩认为“煤炭燃烧在雾霾行程中是次要原因”，这一结论的依据为2014年底我国发电量相较于2000年增加了17倍，但是烟尘的排放量却减少了四分之三，如氮氧化物从1000万吨下降到600万吨，整体排放物数量下降，但是雾霾却越来越严重，因此可以推断煤炭燃烧并不是加剧雾霾的主要原因。也有一部分人认为，这一观念站不住脚，雾霾的形成是一个过程，也是一个多因素共同作用的效果，现阶段无法仅从数据看出煤炭燃烧是否为元凶，因为煤炭的燃烧排放物可能和现阶段新产生的污染物共同作用，加剧了雾霾的形成。煤电如果不是雾霾产生的主要原因，如果投入更多的资本或者人力，结果会耽误时间、效果不明显，劳民伤财。

（二）雾霾与能源消耗方式之间的关系

在石油消耗模式方面，主要是燃油、润滑油、沥青以及溶剂。对于雾霾形成方面主要是燃油造成的影响。随着私家车的增多，我国燃油消耗水平不断上升，油价屡创新高。在雾霾颗粒物中，燃油的未完全氧化的颗粒以及排气物成为重要的组成部分。因此我们可以得出一个结论，石油能源消耗中，机动车燃油是形成雾霾的重要原因之一。除了上述的分析可以得出这一结论，另外一点就是煤电企业一般远离市区，其烟囱高，排放物一般不会作用于市区，而机动车排放物直接影响着居民生活，因此我们得出该结论。

在煤炭消耗方面，锅炉燃烧是煤炭利用的主要方式，可以按照应用领域分为电站锅炉和工业锅炉两大类。而电站锅炉主要是将煤炭热能转化为蒸汽，进而发电。而工业锅炉主要是转化为蒸汽以后用于热水或供暖。电站锅炉的特点是总数量相对少、单台容量大、转化率高，有着统一的排放标准和严格的污染物控制。目前我国的电站锅炉热效率超过90%，在污染控制方面，火电厂对于脱硫、除尘等方面管理严格，控制较好，对于环境的影响逐年降低。但是存在高温高压的燃烧环境，容易形成氮氧化合物，增加空气中氮氧化合物的含量。

工业锅炉方面，数量多，用途广泛，常用于冶金、供暖、造纸等多个领域。其单机容量小，热利用率低于电站锅炉，整体污染控制水平低。主要原因是污染控制成本较高，企业污染成本投入积极性低，对配套的设备安装率低，如硫化物的排放超标严重，对雾霾形成有着重要作用。

天然气方面，天然气作为一次性能源消耗品，其充分燃烧的情况下形成的二氧化碳和水，对于雾霾形成作用不大。

（三）雾霾与能源消耗行业之间的关系

在对行业排放物强度方面，本文对比了煤炭燃烧其他行业和煤炭电力行业之间的排放物情况，如图2所示，发现煤炭电力排放物管控能力都优于其他行业。尤其是烟尘控制有极大的差别。在二氧化硫方面，煤炭应用的其他行业排放量为电力企业的一倍。在氮氧化合物方面，电力企业略低于其他企业排放水平。因此可以推断出，雾霾中氮氧化合物颗粒在一定程度上受到煤电企业的影响，但不是主要因素而是次要因素。

图2 行业排放强度对照图

二、气温变暖与能源/电力关系研究

研究了雾霾形成和能源/电力之间的关系之后，可得知电力系统中能源消耗对雾霾的形成有一定的影响，但不是主要因素。而气温变暖作为全球化的一个环境课题，近年来一直是研究热点。气温变暖已经不单纯是环境污染问题，其还涉及地球生态系统、大气层的辐射以及南北极冰川的融化等问题。同时有研究表明气温变暖也是造成雾霾的一个重要原因。其原理在于随着全球气温变暖，原有的东亚地区冬季季候风转变了方向，风向从原来的中国变成了日本和韩国地区，导致冬季季候风无法带走空气污染物，而加剧了我国冬季雾霾状况。

（一）气温变暖对风力发电产生了影响

随着二氧化碳含量的不断升高，气温变暖情况日益加剧。根据联合国相关机构IPCC公布的最恶劣情况显示，到2100年二氧化碳浓度可能达到1000ppm，甚至更高。二氧化碳浓度的提升会造成风速的减少，同时风力也会降低，降低了风力发电能力。风功率（y）与风速（x）的统计关系为：

y=5.4932x2+66.53x-159.38

风功率和风速呈正相关性，风力发电作为清洁能源，其对于改善我国能源结构有着重要意义，但是气温变暖影响了风速，降低了风电的产生。

（二）极端天气对能源//电力的影响

随着温室效应的加剧，各种极端天气的出现频率逐年提升。如2008年我国南方遭遇了罕见大雪，对我国整个能源系统造成了极大的影响，直接经济损失超过300亿元。同时夏日温度屡创新高，电力能源消耗不断增强，空调等设施的使用使煤电发热功率不断增强，能源消耗加剧。同时在南方，以水利发电为主，但是冬季为枯水期，发电能力有限，极端天气的产生让电力入不敷出。

从上文的分析可以看出，温室效应和能源/电力之间相互影响相互作用，温室效应影响着发电系统，导致能源电力消耗增大，通过能源电力的消耗反作用于大气环境，提升了大气中的二氧化碳排放量。

三、解决对策

通过上文的分析和研究，了解到煤炭电力对于雾霾方面产生一定的影响，主要是在硫化物和氮氧化合物方面，但是非主要因素。主要因素为机动车燃料以及工业煤炭燃烧方面。在温室效应方面，毋庸置疑，能源的消耗是主要原因，同时温室效应也影响着电力系统的工作和运营。针对这种情况，提出以下对策来改善缓解气温变暖和雾霾污染[2-3]。

（一）加大可再生能源的应用力度

可再生能源作为低碳清洁能源，对于环境污染小，能源可再生，取之不尽用之不竭，是良好的一次性能源替代品。如风能、太阳能、生物质能、核能等能源。改变现有的能源消耗结构，降低石油、煤炭等一次消耗能源的消费比例。现阶段新能源的研发成本较高，需要引入更多的资本投入到新能源研发中，保证新能源技术的革新，争取新能源利用再上新台阶。

（二）加强政府管控和宏观调度

气温变暖和雾霾天气不仅是企业的问题，也是政府的问题。国家为了发展，需要工业支持，现阶段我国工业仍是主导产业，这一状况几十年都不会发生转变。但是政府提出供给侧改革，去产能等措

施降低能源消耗，从粗放生产转变为精细化管理，提高能源利用率，促进行业技术升级。供给侧改革的推进，需要政府加强监管，对于一些不合格、环保不达标的企业应该坚决取缔或者限期整改，不断推进供给侧改革的进程，加强宏观调度，控制机动车燃油消耗，如单双号限行，从一定程度上提高公共出行人数，推行低碳环保出行，降低尾气排放。

（三）加大环境治理力度

雾霾天气的形成和温室效应短时间内无法一次性解决，需要长远考虑，制定环境治理规划。如通过植树造林、城市花园等多种方式，增加城市自然环境自我调节能力，有效降低空气中二氧化碳的含量。对于汽车尾气方面，制定严格的排放标准，不达标不上路，不达标不生产。工业企业应该树立环保意识，积极加入到环保大军中，做好排放物的控制，如利用先进的脱硫技术、控烟技术，利用技术手段降低污染物数量。

四、总结

总之，雾霾天气和气温变暖时时刻刻都在威胁着人民群众的生命财产安全。政府、社会以及个人都应该积极投入到环境保护中。从能源角度出发，要优化能源结构，加大新能源技术的研发，利用风能、核能、太阳能等新能源来降低化学燃料、煤炭等一次性能源的消耗，有效控制污染物的排放，实现低能耗、低污染、低排放。加强绿化，提升大自然自身调节能力，降低排放物对空气的影响，减弱温室效应。