樊慧等：燃?xì)怆姀S與超低排放燃煤電廠環(huán)境及生態(tài)效應(yīng)對(duì)比
刊出時(shí)間:2020
作者簡(jiǎn)介：樊慧，女，1984 年生，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，博士；主要從事天然氣發(fā)電及其市場(chǎng)方面的研究工作。地址：（100724）北京市西城區(qū)六鋪炕街6 號(hào)。ORCID: 0000-0003-3740-0967。
E-mail: huihui8405@163.com
樊 慧1 段天宇1 朱博騏1 陳雙營(yíng)2
1. 中國(guó)石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
2. 中國(guó)石油天然氣銷售江蘇分公司
摘要:較之于超低排放燃煤發(fā)電，燃?xì)獍l(fā)電是否仍然具有環(huán)保與生態(tài)方面的比較優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)未來(lái)電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化決策時(shí)的重要考量因素。為此，基于我國(guó)火電行業(yè)現(xiàn)有的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，從污染物排放水平、污染物治理產(chǎn)生的問(wèn)題、碳排放及資源消耗等方面對(duì)比了二者的環(huán)境和生態(tài)效應(yīng)。研究結(jié)果表明：①在實(shí)施低氮燃燒改造和加裝SCR 后，燃?xì)怆姀S的常規(guī)污染物排放量明顯低于超低排放燃煤發(fā)電；②燃?xì)獍l(fā)電單位度電CO2 排放量較超低排放燃煤發(fā)電減少約50%，并可顯著節(jié)約水資源與土地資源；③由于超低排放燃煤發(fā)電存在著SO3 等可凝結(jié)顆粒物和重金屬排放等問(wèn)題，因而燃?xì)獍l(fā)電的環(huán)保、生態(tài)效應(yīng)優(yōu)勢(shì)更為顯著。進(jìn)而提出以下發(fā)展建議：①繼續(xù)加大環(huán)保政策力度，鼓勵(lì)燃?xì)怆姀S建設(shè)；②參照北京、深圳地區(qū)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的NOx 排放標(biāo)準(zhǔn),修訂《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：GB 13223—2011》，將全國(guó)范圍內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)NOx 的排放限值設(shè)定為15 mg/m3，同時(shí)取消對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)煙塵、SO2 的排放限值；③加快構(gòu)建和完善全國(guó)碳市場(chǎng)并設(shè)定“地板價(jià)”，通過(guò)碳價(jià)機(jī)制形成氣候友好的公平競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)環(huán)境，引導(dǎo)電力企業(yè)加快向低碳電力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的步伐。
關(guān)鍵詞:燃?xì)獍l(fā)電；超低排放燃煤發(fā)電；環(huán)境效應(yīng)；生態(tài)效應(yīng)；對(duì)比；SCR ；NOx 排放；碳市場(chǎng)
0 引言
當(dāng)前，我國(guó)環(huán)保工作已經(jīng)逐步進(jìn)入精細(xì)化治理階段。盡管大氣治理工作已取得顯著成效，但據(jù)生態(tài)環(huán)境部《中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》數(shù)據(jù)，2019 年我國(guó)仍有53% 的地級(jí)及以上城市環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)，“2 ＋ 26”城市優(yōu)良天數(shù)占比僅為53%，2019 年京津冀及周邊、汾渭平原地區(qū)空氣的PM2.5 平均濃度分別為57 μg/m3、55 μg/m3，距離環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)35μg/m3 的要求還有很大的差距，與世界衛(wèi)生組織確定的環(huán)境空氣質(zhì)量過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)2（IT-2）25 μg/m3、過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)3（IT3）15 μg/m3、空氣質(zhì)量準(zhǔn)則值（AQG）10 μg/m3 的要求差距更大。我國(guó)大氣環(huán)境治理仍任重道遠(yuǎn)。超低排放燃煤發(fā)電是重要的煤炭清潔利用方式，目前我國(guó)超過(guò)80% 的燃煤電廠已實(shí)施了超低排放改造。當(dāng)前，超低排放燃煤發(fā)電是否已完全實(shí)現(xiàn)等同于燃?xì)獍l(fā)電的清潔程度？燃?xì)獍l(fā)電是否還具有環(huán)保與生態(tài)方面的比較優(yōu)勢(shì)？這是我國(guó)未來(lái)電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化決策時(shí)重要的考量因素。已有的關(guān)于超低排放燃煤電廠與燃?xì)怆姀S的比較研究主要集中于發(fā)電成本方面，對(duì)環(huán)境與生態(tài)效應(yīng)方面的研究較少且研究結(jié)論不完全一致。有研究認(rèn)為，當(dāng)燃煤發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗不大于全國(guó)平均水平時(shí)比燃?xì)怆姀S更清潔[1] ；也有研究指出，中國(guó)燃煤電廠與國(guó)際能源署提出的2030 年煤電廠污染物排放目標(biāo)仍有較大差距，燃煤發(fā)電大氣污染物控制仍面臨較大挑戰(zhàn)[2]。為進(jìn)一步厘清燃?xì)怆姀S相對(duì)超低排放燃煤電廠究竟是否存在環(huán)境優(yōu)勢(shì)，筆者開展了二者環(huán)境與生態(tài)效應(yīng)的對(duì)比分析，并從加大環(huán)保政策力度、從嚴(yán)火電機(jī)組污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、完善碳市場(chǎng)等方面提出了相關(guān)建議。1 我國(guó)火電行業(yè)現(xiàn)有環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
2011 年，我國(guó)環(huán)境保護(hù)部（現(xiàn)生態(tài)環(huán)境部）與國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局制定了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：GB 13223—2011》，這是自1991 年首次發(fā)布該標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)的第三次修訂，自2012 年開始實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了火電廠大氣污染物排放濃度限值、監(jiān)測(cè)和控制要求。在此基礎(chǔ)上，隨著燃煤發(fā)電超低排放專項(xiàng)行動(dòng)的實(shí)施、燃?xì)怆姀S脫硝技術(shù)的應(yīng)用，煤電和氣電的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也都得到了進(jìn)一步的提升。1.1 超低排放燃煤發(fā)電污染物排放標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
根據(jù)GB 13223—2011 及國(guó)家環(huán)保部《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，自2012 年1 月，全國(guó)新建燃煤電廠排放煙塵、SO2、NOx 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)分別為30 mg/m3、100 mg/m3、100 mg/m3 （西南地區(qū)除外，其執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有所寬松），自2013 年4 月，重點(diǎn)控制區(qū)新受理的燃煤機(jī)組執(zhí)行大氣污染物特別排放限值，煙塵、SO2、NOx 排放標(biāo)準(zhǔn)分別為20 mg/m3、50 mg/m3、100 mg/m3（表1）?！笆濉逼陂g，重點(diǎn)控制區(qū)市域范圍內(nèi)所有火電燃煤機(jī)組均執(zhí)行特別排放限值要求。表1 燃煤電廠與燃?xì)怆姀S污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表
我國(guó)自2014 年開始規(guī)模化實(shí)施煤電超低排放改造。2014 年9 月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、環(huán)保部、能源局共同制定了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020 年）》，提出東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，即在基準(zhǔn)氧含量6% 的條件下，煙塵、SO2、NOx 排放濃度不高于10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3，中部地區(qū)原則上接近或達(dá)到上述排放限值，鼓勵(lì)西部地區(qū)接近或達(dá)到上述排放限值。2015 年12月2 日召開的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定，在2020 年之前對(duì)燃煤電廠全面實(shí)施超低排放和節(jié)能改造。地方政府也積極響應(yīng)，江蘇、浙江、上海、山東、山西等地出臺(tái)了政策或地方標(biāo)準(zhǔn)，明確要求燃煤電廠煙塵、SO2、NOx排放濃度不高于5 mg/m3、35 mg/m3、50mg/m3。
1.2 燃?xì)鈾C(jī)組大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
GB 13223—2011 首次增設(shè)了燃?xì)廨啓C(jī)組大氣污染物排放濃度限值，但并未單獨(dú)設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)，而是與天然氣鍋爐籠統(tǒng)歸為“以氣體為燃料的鍋爐或燃?xì)廨啓C(jī)組”，規(guī)定煙塵、SO2、NOx 排放限值分別為5 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3（表1）。此后，北京、天津、深圳陸續(xù)以地方標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范性文件等方式出臺(tái)了更為嚴(yán)格的燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值（表1）。地方標(biāo)準(zhǔn)主要是將NOx 的排放限值從國(guó)家要求的50 mg/m3 進(jìn)一步嚴(yán)格為15 ～ 35 mg/m3 ；此外，天津、深圳對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的煙塵、SO2 排放標(biāo)準(zhǔn)并未予以規(guī)范，但這并不是標(biāo)準(zhǔn)的放松，而是基于燃?xì)廨啓C(jī)組實(shí)際排放水平很低，幾乎沒(méi)有上述兩種污染物的考慮。從全球范圍看，我國(guó)目前實(shí)施的燃煤電廠超低排放標(biāo)準(zhǔn)屬于世界領(lǐng)先，標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)于美國(guó)、歐盟等地區(qū)[2]。燃?xì)廨啓C(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)方面，國(guó)外僅美國(guó)對(duì)燃機(jī)SO2 有排放限值要求，其他國(guó)家均未對(duì)煙塵、SO2提出排放限值要求；NOx 排放標(biāo)準(zhǔn)方面，歐盟執(zhí)行10 ～ 50 mg/m3 的限值標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)執(zhí)行30 mg/m3 的限值標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要求企業(yè)采用控制技術(shù)等進(jìn)一步降低NOx 排放以獲得運(yùn)營(yíng)執(zhí)照，其實(shí)際NOx 排放限值標(biāo)準(zhǔn)介于5 ～ 10 mg/m3[3]。因此，我國(guó)在燃機(jī)NOx排放標(biāo)準(zhǔn)方面，與美國(guó)仍有差距。總體來(lái)看，隨著火電大氣污染控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，我國(guó)燃煤與燃?xì)獍l(fā)電的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)都在不斷趨嚴(yán)。隨著越來(lái)越多的地方政府出臺(tái)了更加嚴(yán)格的燃?xì)獍l(fā)電NOx 排放限制標(biāo)準(zhǔn)，氣電的排放標(biāo)準(zhǔn)仍然領(lǐng)先于超低排放煤電。2 燃?xì)獍l(fā)電與超低排放燃煤發(fā)電污染物排放對(duì)比
2.1 常規(guī)污染物排放對(duì)比
筆者采用文獻(xiàn)調(diào)研的方式，對(duì)超低排放燃煤電廠和燃?xì)怆姀S3 種常規(guī)污染物——煙塵、SO2、NOx的實(shí)際排放水平進(jìn)行比較。徐靜馨等[1] 對(duì)江蘇、廣東、山東地區(qū)共99 臺(tái)超低排放燃煤機(jī)組以及江蘇省17 臺(tái)燃機(jī)的常規(guī)污染物進(jìn)行了實(shí)測(cè)（表2），結(jié)果顯示：實(shí)測(cè)范圍內(nèi)的超低排放燃煤電廠和燃?xì)怆姀S3 種常規(guī)污染物的排放水平均符合各自的排放標(biāo)準(zhǔn)，但同類型火電機(jī)組的排放水平存在較大差異。從污染物排放均值看，99 臺(tái)超低排放燃煤機(jī)組的煙塵、SO2、NOx 排放水平分別為2 mg/m3、16 mg/m3、33 mg/m3，8 臺(tái)E 級(jí)燃機(jī)排放水平為0.85 mg/m3、2.20mg/m3、30.00 mg/m3，9 臺(tái)F 級(jí)燃機(jī)排放水平為1.11mg/m3、0.84 mg/m3、42.00 mg/m3。按照徐靜馨等的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)[1]，超低排放燃煤機(jī)組的平均煙塵排放濃度是燃機(jī)的1.8 ～ 2.4 倍，SO2 排放濃度是燃機(jī)的7 ～ 19倍，NOx 排放濃度較E 級(jí)燃機(jī)高3 mg/m3、較F 級(jí)燃機(jī)低9 mg/m3。表2 燃?xì)怆姀S與超低排放燃煤電廠污染物實(shí)際排放對(duì)比表
考慮本文文獻(xiàn)[1] 樣本中江蘇省投運(yùn)的大部分燃?xì)怆姀S尚未安裝選擇性催化還原脫硝裝置（SCR），其燃機(jī)NOx 排放水平顯著高于深圳、北京等已實(shí)施SCR 改造的地區(qū)。目前，通過(guò)新型低氮燃燒器與SCR 改造后，北京F 級(jí)燃機(jī)已實(shí)現(xiàn)NOx 排放濃度低于30 mg/m3，E 級(jí)燃機(jī)排放濃度低于15 mg/m3，深圳所有燃機(jī)均已實(shí)現(xiàn)NOx 排放濃度低于15 mg/m3[3-4]。
從3 種常規(guī)大氣污染物的實(shí)際排放水平看：①超低排放燃煤電廠煙塵、SO2 的實(shí)際排放水平仍顯著高于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，特別是SO2 排放濃度是燃機(jī)的7 ～ 19 倍。②在燃?xì)怆姀S不實(shí)施SCR 改造的情況下，超低排放燃煤電廠和燃?xì)怆姀SNOx 實(shí)際排放水平都在30 ～ 50 mg/m3，燃?xì)怆姀S不存在顯著優(yōu)勢(shì)，但是通過(guò)新型低氮燃燒器與SCR 改造后，燃機(jī)NOx 排放濃度可以穩(wěn)定在15 mg/m3 以下，較超低排放煤電機(jī)組NOx 平均排放水平仍有優(yōu)勢(shì)。從國(guó)外燃機(jī)NOx 排放水平看，通過(guò)低氮燃燒器改造、加裝SCR、控制燃?xì)馄焚|(zhì)等多種方式，基本已實(shí)現(xiàn)燃機(jī)NOx 排放達(dá)到10 mg/m3 甚至5 mg/m3 的排放[5]。因此，我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)一步控制NOx 排放濃度的空間還較大，且技術(shù)上可行、可實(shí)施，在深圳、北京等地區(qū)已得到實(shí)踐檢驗(yàn)[6]。③實(shí)施燃煤電廠超低排放改造確實(shí)顯著降低了電力行業(yè)常規(guī)污染物的排放總量，為改善我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量做出了重要貢獻(xiàn)，但實(shí)現(xiàn)了超低排放并不意味著燃煤發(fā)電達(dá)到了燃?xì)獍l(fā)電的清潔程度，重要原因是我國(guó)現(xiàn)行的燃?xì)獍l(fā)電污染物限值標(biāo)準(zhǔn)高于其真實(shí)的排放水平，特別是煙塵、SO2 的排放標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際排放量差距較大，既不能起到激勵(lì)約束作用，也在一定程度上影響了社會(huì)對(duì)氣電清潔性的認(rèn)識(shí)。2.2 非常規(guī)污染物排放對(duì)比
2.2.1 汞及其化合物等重金屬
聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的報(bào)告指出，燃煤電廠是全球最大的人為汞（Hg）污染來(lái)源[7]。汞是環(huán)境中一種生物毒性極強(qiáng)的重金屬污染物，具有持續(xù)性、遷移性、沉積性和生物富集的特點(diǎn)，且甲基汞能通過(guò)食物鏈逐層放大，在高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物中高度富集并通過(guò)人體的血腦屏障，對(duì)人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生危害[8-9]。目前，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)燃煤電廠汞及其化合物的排放限值是0.03 mg/m3，我國(guó)典型燃煤電廠實(shí)際運(yùn)行中汞排放濃度在0.000 2 ～ 0.004 6 mg/m3[1]。燃煤電廠煙氣中除汞以外，還含有砷、硒、銻、鉛等其他重金屬，越來(lái)越多的學(xué)者已意識(shí)到控制重金屬排放的緊迫性，但對(duì)于燃煤電廠煙氣重金屬測(cè)試和控制仍有部分問(wèn)題亟待解決[10]。2.2.2 SO3 等可凝結(jié)顆粒物
燃煤電廠排放的另一重要污染物是SO3，其毒性是SO2 的約10 倍，是燃煤電廠藍(lán)煙/ 黃煙的罪魁禍?zhǔn)?，極易溶于水形成硫酸霧，是酸雨形成的主要原因。SO3 形成亞微米級(jí)的H2S04 酸霧，通過(guò)煙囪排入大氣，進(jìn)而形成二次顆粒硫酸鹽，這也是大氣中PM2.5 的重要來(lái)源之一，會(huì)對(duì)人的呼吸道產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害。文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果顯示，燃煤電廠SO3 排放濃度大致在0.3 ～ 22.7 mg/m3 [1,11]，而電廠煙氣中的SO3 是可凝結(jié)顆粒物中最主要的組成部分[12]。近兩年，關(guān)于燃煤電廠濕煙羽中的可凝結(jié)顆粒物是否對(duì)霧霾的產(chǎn)生具有影響還存在爭(zhēng)議，但已有專家提出可凝結(jié)顆粒物和霧霾的關(guān)聯(lián)應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行科學(xué)論證[13]。鑒于我國(guó)目前還沒(méi)有出臺(tái)關(guān)于SO3 和可凝結(jié)顆粒物的監(jiān)測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)及排放限值，該領(lǐng)域應(yīng)得到更多重視。2.3 燃?xì)獍l(fā)電與超低排放燃煤發(fā)電污染物排放對(duì)比
本文文獻(xiàn)[1] 中引入了“污染當(dāng)量評(píng)價(jià)指標(biāo)”，用以計(jì)算超低排放燃煤發(fā)電和燃?xì)獍l(fā)電單位發(fā)電量的污染當(dāng)量，并進(jìn)行比較。這種方法綜合考慮了兩種火力發(fā)電的3 種常規(guī)污染物排放及非常規(guī)污染物Hg 和SO3，有其合理性和可行性。但由于其計(jì)算過(guò)程中選取參數(shù)時(shí)存在下述問(wèn)題：①對(duì)燃機(jī)NOx 實(shí)際排放濃度選用的是江蘇17 臺(tái)燃機(jī)的平均排放濃度（E級(jí)30 mg/m3、F 級(jí)42 mg/m3），并不代表中國(guó)燃機(jī)的先進(jìn)水平，實(shí)際情況是深圳燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組已實(shí)現(xiàn)NOx排放濃度低于15 mg/m3 ；②對(duì)燃?xì)怆姀S單位發(fā)電量排放的干煙氣量取值為5.8 m3/（kW·h），筆者按照F 級(jí)燃機(jī)氣耗0.183 m3/（kW·h）、E 級(jí)燃機(jī)氣耗0.19m3/（kW·h）計(jì)算，燃機(jī)干煙氣量取值應(yīng)為5.2 m3/（kW·h）。將上述兩個(gè)參數(shù)調(diào)整后，按照“污染當(dāng)量評(píng)價(jià)指標(biāo)”方法重新計(jì)算兩種火電污染物排放當(dāng)量，結(jié)果如表3 所示。表3 基于實(shí)際運(yùn)行下燃?xì)怆姀S與超低排放燃煤電廠
污染物排放當(dāng)量對(duì)比表
可以看到，基于實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，綜合考慮常規(guī)污染物與非常規(guī)污染物，超低排放燃煤電廠單位發(fā)電量污染物排放當(dāng)量（0.227×10－3）是E 級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)（0.096×10－3） 的2.4 倍， 是F 級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)（0.089×10－3）的2.6 倍，燃?xì)怆姀S環(huán)保優(yōu)勢(shì)十分突出。
2.4 污染物治理產(chǎn)生的后遺問(wèn)題
燃煤發(fā)電會(huì)產(chǎn)生大量的粉煤灰，即煤粉在高溫燃燒后，由煙道氣帶出并經(jīng)除塵器收集的粉塵。粉煤灰若不進(jìn)行妥善處理，會(huì)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成污染。近年來(lái)我國(guó)粉煤灰的綜合利用得到各方面的廣泛重視，但仍存在一系列問(wèn)題。如西部地區(qū)粉煤灰大量堆積與填埋，監(jiān)管制度不完善等[14]。據(jù)《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告》，我國(guó)每年燃煤電廠粉煤灰產(chǎn)量超過(guò)5×108 t，2018、2019 年綜合利用率分別為71%、72%。另外，我國(guó)燃煤電廠煙氣脫硫方法以石灰石—石膏濕法脫硫?yàn)橹?/span>[2]，每年要消耗約5 000×104 t 石灰石，而石灰石的開采對(duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響[2,15]。此外，煙氣脫硫過(guò)程中產(chǎn)生的石膏雨、細(xì)顆粒物及脫硝加劇了SO3 的生成及氨逃逸，這些細(xì)顆粒物及可凝結(jié)顆粒物易吸附重金屬，不僅是形成灰霾的重要因素，而且危害公眾健康，是實(shí)現(xiàn)后清潔煤電時(shí)代亟待解決的關(guān)鍵性難題[16]。此外，由于脫硫系統(tǒng)排放的廢水具有懸浮物高、含鹽量高、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，不能將其直接排入電廠的廢水處理系統(tǒng)，必須設(shè)置獨(dú)立的脫硫廢水處理系統(tǒng)，以達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)[17]。但據(jù)了解，目前我國(guó)燃煤電廠中實(shí)施脫硫廢水處理的比例仍較低。3 燃?xì)獍l(fā)電與超低排放燃煤發(fā)電生態(tài)效應(yīng)對(duì)比
3.1 碳排放對(duì)比
據(jù)《BP 世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，2019 年我國(guó)化石能源燃燒產(chǎn)生的CO2 排放量約98×108 t，超過(guò)全球總排放量的1/4[18]，其中，電力行業(yè)CO2 排放量約占全國(guó)總排放量的40%[19]。由表4 可以看出，在單位度電CO2 排放水平方面，燃?xì)怆姀S約為411 g/（kW·h），而燃煤電廠為798 g/（kW·h），氣電較煤電減排約50%。其中，燃?xì)怆姀S效率提升及燃料轉(zhuǎn)換各自貢獻(xiàn)約50% 的減排水平。從這個(gè)角度看，提升氣電比例可有效降低我國(guó)火電碳排放水平。表4 燃煤發(fā)電與燃?xì)獍l(fā)電CO2 排放量比較表
2016 年10 月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》，要求到2020 年，大型發(fā)電集團(tuán)單位度電CO2 排放控制在550 g/（kW·h）。根據(jù)《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告》，2019 年全國(guó)單位度電CO2 排放約為577 g/（kW·h），而火電廠單位度電CO2 排放量約為838 g/（kW·h），降低火電碳排放水平是減少電力行業(yè)碳排放的重要手段。鑒于目前碳捕集和封存技術(shù)距離大規(guī)模商業(yè)化仍有距離、進(jìn)一步降低發(fā)電煤耗的空間不大[20-21]，最有效地降低發(fā)電行業(yè)碳排放強(qiáng)度的途徑是優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，包括提升可再生能源發(fā)電比例及氣電比例。目前，歐洲的國(guó)家如英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、荷蘭等均出臺(tái)了煤電退出時(shí)間表，將于2030 年前退出全部煤電。
3.2 資源消耗對(duì)比
火電行業(yè)是典型的用水大戶，水在火力發(fā)電過(guò)程中擔(dān)負(fù)著傳遞能量、冷卻及清潔的重要作用，火電用水消耗量約占全國(guó)工業(yè)用水消耗量的20%，且有近1/2 的火電裝機(jī)建在“過(guò)度取水”地區(qū)，加劇了部分流域內(nèi)水資源的供需矛盾。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，全國(guó)火電廠每千瓦時(shí)發(fā)電耗水量約1.4kg，每千瓦時(shí)發(fā)電量廢水排放量為0.07 kg[22]。燃?xì)獍l(fā)電通過(guò)節(jié)水及廢水零排放改造，可以達(dá)到每千瓦時(shí)發(fā)電耗水量約1 kg，外排水量為0[23]。此外，根據(jù)《火電工程限額設(shè)計(jì)參考造價(jià)指標(biāo)（2017 年）》[24]，新建一座9F 級(jí)2×400 MW 等級(jí)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的占地面積約11 公頃（1 公頃＝1×104 m2），相當(dāng)于新建一座2×660 MW 超臨界燃煤機(jī)組占地面積的1/4。特別是在我國(guó)東部沿海等電力負(fù)荷中心，土地資源較為稀缺，新建燃?xì)怆姀S能夠很大程度上節(jié)約項(xiàng)目占地、發(fā)揮國(guó)土價(jià)值。4 結(jié)論與建議
4.1 主要結(jié)論
1）燃?xì)獍l(fā)電相對(duì)于超低排放燃煤發(fā)電具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。實(shí)現(xiàn)超低排放的燃煤電廠其煙塵、SO2排放濃度均顯著高于燃?xì)獍l(fā)電；通過(guò)實(shí)施低氮燃燒改造和加裝SCR 后，燃?xì)怆姀SNOx 排放水平可穩(wěn)定控制在15 mg/m3 以下，較超低排放燃煤電廠有環(huán)保優(yōu)勢(shì)。若考慮SO3 等可凝結(jié)顆粒物的排放、汞等重金屬排放、粉煤灰的處置與利用、煙氣脫硫過(guò)程產(chǎn)生的二次環(huán)境問(wèn)題、脫硫廢水排放等問(wèn)題，氣電環(huán)保優(yōu)勢(shì)更為明顯。2）GB 13223—2011 中燃?xì)獍l(fā)電的排放限值有待進(jìn)一步完善：①煙塵、SO2 的排放限值設(shè)定（煙塵為5 mg/m3、SO2 為35 mg/m3）遠(yuǎn)高于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組實(shí)際排放水平，不能反映氣電的實(shí)際清潔程度，加上天然氣燃料本身的總含硫量與清潔程度決定了燃機(jī)排放的煙塵、SO2 水平非常低，對(duì)燃機(jī)的煙塵、SO2 設(shè)定排放限值沒(méi)有實(shí)際約束意義，反而可能帶來(lái)環(huán)保執(zhí)法的難度；②對(duì)NOx 的排放限值（50 mg/m3）設(shè)定未起到減排激勵(lì)作用，我國(guó)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組通過(guò)實(shí)施SCR 改造可以實(shí)現(xiàn)NOx 低于15 mg/m3 的實(shí)際排放，發(fā)達(dá)國(guó)家部分燃機(jī)的NOx 排放水平甚至達(dá)到5 ～ 10mg/m3，因此，GB 13223—2011 中對(duì)燃機(jī)的NOx 排放限值應(yīng)進(jìn)一步降低。3）燃?xì)怆姀S較燃煤電廠CO2 減排效果顯著。燃?xì)獍l(fā)電的單位度電CO2 排放可以較超低排放燃煤發(fā)電減少50%，提升氣電比例可有效降低我國(guó)火電行業(yè)碳排放量。燃?xì)獍l(fā)電較之燃煤發(fā)電可顯著節(jié)約水資源與土地資源。4.2 相關(guān)建議
1）繼續(xù)加大環(huán)保政策力度，鼓勵(lì)燃?xì)怆姀S建設(shè)：①進(jìn)一步擴(kuò)大煤炭消費(fèi)減量控制的區(qū)域范圍和力度，盡可能以可再生能源發(fā)電和燃?xì)獍l(fā)電滿足增量電力裝機(jī)需求；②取消《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》中對(duì)新建燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)的限制，應(yīng)積極鼓勵(lì)燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)項(xiàng)目的建設(shè)；③完善火電廠大氣污染物排放控制體系，研究將SO3、部分重金屬等非常規(guī)污染物納入污染物排放控制范圍。2）進(jìn)一步嚴(yán)格燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的常規(guī)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。NOx 作為PM2.5 等主要污染物的前體物，進(jìn)一步控制NOx 排放對(duì)于持續(xù)改善城市環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。建議參照北京、深圳地區(qū)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的NOx 排放標(biāo)準(zhǔn), 修訂GB 13223—2011，將全國(guó)范圍內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī) NOx 的排放限值設(shè)定為15 mg/m3。同時(shí)，考慮燃機(jī)實(shí)際排放水平很低（幾乎沒(méi)有），建議取消對(duì)燃機(jī)煙塵、SO2 的排放限值，一方面避免不必要的監(jiān)控和執(zhí)法成本，另一方面消除超低排放達(dá)到燃機(jī)排放水平的錯(cuò)覺(jué)。3）發(fā)揮碳市場(chǎng)對(duì)電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的作用。加快構(gòu)建和完善全國(guó)碳市場(chǎng)，并設(shè)定“地板價(jià)”，通過(guò)碳價(jià)機(jī)制形成氣候友好的公平競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)環(huán)境，引導(dǎo)電力企業(yè)加快向低碳電力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的步伐。
