【摘 要】
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为了降低能源消耗,缓解燃煤电厂造成的温室效应和空气污染,中国政府于2007年提出并实施了“上大压小”政策,即在建设大容量、低消耗、少排放机组的同时,关停一部分小火电机组。但是,该政策在减少燃煤发电排放的同时,还会由于新建与退役电厂位置和煤炭需求量的差异,导致煤炭供应链上游排放的变化。因此,需要建立基于供应链视角的“上大压小”政策评估框架,以更全面地评估政策的直接和间接环境影响。本文通过收集点源电厂
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为了降低能源消耗,缓解燃煤电厂造成的温室效应和空气污染,中国政府于2007年提出并实施了“上大压小”政策,即在建设大容量、低消耗、少排放机组的同时,关停一部分小火电机组。但是,该政策在减少燃煤发电排放的同时,还会由于新建与退役电厂位置和煤炭需求量的差异,导致煤炭供应链上游排放的变化。因此,需要建立基于供应链视角的“上大压小”政策评估框架,以更全面地评估政策的直接和间接环境影响。本文通过收集点源电厂和矿山等数据,构建了“矿山-电厂”煤炭运输网络,建立了电厂级煤炭供应链排放清单模型,量化了“上大压小”政策下退役和新建燃煤电厂的温室气体和大气污染物排放,更加客观地评估了该政策对电厂的煤炭供应链环境影响。结果表明:(1)“上大压小”政策有效降低了电厂煤炭供应链(煤炭开采、运输和燃煤发电)的排放强度(单位发电量的排放量)。与退役电厂相比,新建电厂温室气体(GHG)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)和颗粒物(PM)的供应链排放强度分别下降了 1 3.9%、63.2%、62.1%和90.2%。从总量变化来看,虽然2011-2018期间燃煤发电量大幅增加(1245.4TWh,相当于2010年发电总量的38.6%),但由于排放强度的下降,温室气体和污染物排放量并没有等比增加。GHG、NOx和SO2的排放总量分别增加了 0.7 Gt(27.0%)、0.8 Mt(10.4%)和 1.3 Mt(16.2%),PM 的排放总量甚至减少了 2.0 Mt(15.8%)。从煤炭供应链各阶段排放贡献来看,发电阶段是温室气体和大气污染物排放的最大贡献者,占比超过57.5%,但个别省份、个别电厂的供应链上游(煤炭开采、运输)NOx排放贡献可达72.8%和89.9%。(2)从电厂煤炭供应链的各个环节来看,燃煤发电阶段减排效果最为明显。相较于退役电厂,新建电厂的GHG、NOx、SO2和PM排放强度分别下降了 13.9%、72.6%、69.8%和94.1%,平均发电效率提高了 14.4%,脱硝、脱硫和除尘效率分别提高了 54.0%、31.9%和45.4%。从省区来看,四川省GHG和SO2的减排效果最为显著,其新建电厂发电效率较退役电厂提升了近一倍,脱硫效率提高了 88.6%。辽宁省NOx和PM的减排效果最为显著,其新建电厂脱硝和除尘效率分别提高了 81.0%和98.0%。山东省的净发电量增加了 120.0 TWh(占全国净增量的9.0%),但其燃煤发电产生的NOx、SO2和PM总量不增反降(4.5%、7.5%和18.6%)。此外,北京、浙江、湖北、重庆、安徽、上海、四川、山东等较发达地区新建电厂的发电效率高于平均水13%以上,而东北地区(辽宁、吉林、黑龙江)的发电效率低于平均水平约1/5。(3)从煤炭开采阶段来看,与退役电厂相比,新建电厂煤炭开采总量增加了近3倍,其 GHG、NOx、SO2 和 PM 排放量也分别增加了 184.6 Mt、0.3 Mt、0.6 Mt 和 0.7 Mt。三西地区(山西、蒙西、陕西)GHG、NOx、SO2和PM排放量分别净增加71.2 Mt、125.9 kt、228.2 kt、289.6 kt,约占煤炭开采排放净增量的五分之二。(4)从煤炭运输阶段来看,退役和新建电厂位置的差异导致了煤炭运输路线的变化,使新建电厂煤炭运距大幅增加,煤炭运输的GHG、NOx、SO2和PM排放量分别增加为退役电厂的4.6倍、3.6倍、3.7倍和4.5倍。云南、湖北、江西、四川等南方内陆省份的新建电厂运输单位煤炭运输每吨煤炭比退役电厂多产生0.7t CO2eq、4.0kg NOx、1.5 kg SO2和2.4 kg PM,占煤炭运输排放净增量的90%以上。本文通过构建点源“矿山-电厂”的煤炭运输网络,编制了高空间分辨率的燃煤电厂供应链排放清单,提高了电厂排放核算的精度,为优化厂址布局、合理规划运输路径、探索电厂层面的减排路径和潜力提供科学依据,并从煤炭开采、运输和燃煤发电阶段多角度分析政策并提出改进建议。
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