编者按： 当前我国环境污染的特征发生了重大变化，以“总量控制”为核心的环境政策弊端日显，能源系统优化成为解决能源与环境问题的关键。“以煤炭为基础、以电力为中心”仍将是我国能源系统优化的重点，应以价值为导向，以环境质量的改善和系统最优化为目标，以因地制宜、因时制宜采取针对性对策为核心，建立多元能源系统优化目标体系，科学有效解决雾霾问题。
解决能源问题的关键是系统优化
中国电力企业联合会党组成员、秘书长 王志轩
自“九五”期间我国提出大气污染物总量控制以来，主要污染物总量控制制度近20年来已经由污染防治的辅助手段过渡到主要手段，尤其从“十一五”开始，国家将二氧化硫和cod总量控制作为约束性指标，已经成为众所周知的污控措施。无独有偶，2010年，我国又提出了“合理控制能源消费总量”，目前已过渡到“控制能源消费总量”，“合理”二字已经消失。
以两个总量控制为方针，相关法规、规划、计划、措施、考核等配套措施正在全面铺开，如火如荼地进行着。不可否认的是：少排放污染物就减少污染、少使用能源就减轻能源压力。然而,为什么在进行了近20年的污染物总量控制之后，我们迎来的却是越来越严重的雾霾？问题就出在把减少“污染物总量”这个方法，当成了改善“环境质量”的目的。减少污染物排放总量本身并不是问题，问题出在从何处减排、减排多少和如何减排。
科学看待污染物总量对环境的影响
对环境质量的影响并非只由污染物排放总量决定,燃煤多的企业不一定排放污染就多，减少煤炭的消耗并不一定就相应减少了污染物排放，所以并非一定要减煤才能治霾。
以《北京市2013～2017年清洁空气行动计划》为例可以看出，单纯追求燃煤减量并不可取。该计划要求，到2017年，北京市燃煤总量比2012年削减1300万吨，控制在1000万吨以内，煤炭占能源消费比重下降到10%以下。而采取的主要措施是采用燃气热电替代燃煤热电。
2012年，北京市燃煤热电企业共消耗原煤927万吨（发电643万吨、供热284万吨），占北京市燃煤的41.2%，其中，高井电厂、高碑店电厂、国华一热、京能热电（以下简称四家电厂）消耗燃煤913万吨，占全市电力燃煤的98.5%,即按计划消减这四家电厂的燃煤就可以完成北京市消减燃煤量任务的70%。但是，2012年，北京市二氧化硫、氮氧化物、烟（粉）尘三项大气污染物排放量分别为9.38万吨、17.75万吨、6.6万吨，由于四家燃煤电厂各污染物排放治理水平很高，达到世界领先水平，这三项大气污染物排放占北京市排放的比例分别为2.1%、3.2%、0.78%，三项合计排放量占比仅为2.4%?？杉?，消减了40.6%的燃煤，才减少了2.4%的污染排放量，如果再考虑到燃气排放的污染物，其效果更差。
反观德国鲁尔工业区人口近600万人，人口密度与北京相当，面积约4600平方公里，不到北京市的1/3，而有1000万千瓦左右的燃煤发电能力和数千万吨钢铁的年生产能力，但2012年鲁尔区所有空气质量监测站中测得的pm2.5也只有21微克/立方米，远远小于北京⑴。这充分说明了不能将燃煤量与排放污染划等号。
要找准真正的污染元凶，不仅要看污染源数量多少，更要看污染控制技术的效果及污染源的结构特性。
据环保部发布的《2013年中国机动车污染防治年报》，按燃料分类，全国柴油车排放的nox接近汽车排放量总量的70%，pm超过90%；而汽油车co和hc排放量则较高，超过排放总量的70%。按环保标志分类，仅占汽车保有量13.4%的“黄标车”却排放了58.2%的nox、81.9%的pm、52.5%的co和56.8%的hc。达到国ⅳ及以上标准的汽车只占10.1%，而国ⅲ汽油标准中硫含量是欧洲和日本的15倍、美国的5倍，柴油则是欧日标准的30余倍，何况还有约40%的机动车达不到国ⅲ标准。另外，重型卡车直接排放的细颗粒物相当于一百多辆国v排放标准的小轿车排放量，而北京夜间有数万辆车进城，更严重的是，《北京青年报》记者探访发现，伪造进京车绿色标志已成公开秘密。
再如加拿大安大略省对pm2.5等污染物研究结果表明，交通运输是该省pm2.5的主要排放源，占55.3%，其中越野车辆设备排放量占比超过97%。在nox排放中，交通运输占68.4%，其中越野车辆设备占52.8%、重型柴油车占20.5%；在越野车辆设备中，水泥、采矿占54%，农业设备占31%。
很显然，由于不同地区、不同时间段汽油车与柴油车、高质量的油与低质量的油、绿标车与黄标车等污染物的排放不同，对环境的影响也不同。
以“总量控制”为核心的环境政策利弊分析
我国从“九五”期间就提出了大气污染物总量控制问题，国家有关部门开始划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区（简称“两控区”），在两控区内实行二氧化硫污染总量控制，并在2000年修订的《大气污染防治法》中得到确认，从“十五”开始实施（如在2002年出台了《国务院关于两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划的批复》）。“十一五”开始，国家又提出了二氧化硫和cod总量控制约束性指标要求，“十二五”在原有总量约束指标的基础上增加了氮氧化物、氨氮的总量约束指标。
也就是说，近20年来，我国污染控制走的是一条以个别污染物总量控制为重点的污染控制策略。虽然提高了全社会对环境?；さ闹厥映潭?，并在控制电力行业的大气污染物排放方面起到了重要的促进作用，但雾霾的不断加重，证明了这样的策略并未取得成功至少是存在问题的。如果不迅速调整这样的策略，我们还会继续在“雾霾”中摸索。分析总量控制存在的问题，主要有两个方面，即要不要实行总量控制和如何实行总量控制。
从实行总量控制的机制和效果来看，主要有五个方面的问题值得商榷：
其一，由前述的扩散理论分析可知，由于环境问题的本质是环境质量是否改善，而污染物排放总量减少与环境质量的改善并不是线性关系，因此，即使污染物排放总量在全国层面得到了控制，但环境质量尤其是特定地区的环境质量并不一定改善，甚至有可能恶化。
其二，对环境质量的影响尤其是雾霾的产生，是多排放源、多种污染物综合造成的影响，把主要精力集中在“主要污染物”上，往往忽视对其他污染物的控制，忽视对多种污染物的联合或复合控制。如“十一五”期间对大气污染物仅考核二氧化硫总量，大量的行政资源为其消耗，而氮氧化物、烟尘几乎无暇顾及，结果是按下了葫芦起了瓢。
其三，总量控制要求在具体操作时，实际上主要针对国企尤其是央企，放松或忽视了对其他所有制企业以及大量无组织排放源的管理，而这些污染源恰恰是造成环境质量变差的重要原因。如“十一五”全国二氧化硫排放总量虽然完成了控制任务，但基本是由电力一个行业完成的，其他污染源排放实际上是增长的。
其四，客观上引导了地方政府和相关企业多在排放总量的“数字减排”方面下功夫，忽略了环境质量的实质性改善，加之pm2.5并未作为环境质量指标，环境污染的加重并未引起重视。
其五，缺乏依法分配污染物总量的制度，采取行政或人为分配的方式，经常受到人为因素的干扰，使总量异化。“总量”本质上是人为确定的“数字”，而这个“数字”通过各级环保行政主管部门层层分配，使总量像唐僧肉一样成为一种稀缺资源，甚至成为一些主管部门寻租的手段。总量分配与环境质量的好坏完全脱钩，且与排放标准脱钩，在事实上形成了对同一种污染源和同一种排污行为又多增加了一种行政许可。
以上五个方面的问题说明了，为什么基于二氧化硫总量控制的排污权交易制度在美国很有效，而在我国却难以开展。主要原因是美国排污权交易是用市场机制，而我国的总量控制主要是行使行政权力，虽然排污权交易在中国有一些试点，也只是体现政府部门的要求，不是真正的市场行为。
与污染物总量控制的问题相同，能源总量的不断增大虽然是众多环境问题产生的重要原因，但不是本质原因，不能简单地将雾霾产生的原因归咎于能源总量尤其是燃煤总量过大，更不能归咎于电力燃煤总量增长。从2006～2013年的7年，我国能源消费总量增长了约41.7%，电力二氧化硫排放总量下降了约65%（2006年为1350万吨，2013年为820万吨），烟尘排放下降了约62%，氮氧化物排放量增长约30%，为何雾霾反而大面积频发？美国燃煤电厂经过30多年的环保改造，到2011年仍然还有约30%机组没有安装脱硫设施，为何环境质量要比我国好很多？
因此，我们不能像押宝一样把解决能源环境问题的钥匙押在污染物总量控制或者能源消费的总量控制上。不宜简单地“一哄而起”，用天然气代替城市燃煤热电厂供热或者盲目禁煤；不宜过分强调所有行业、所有企业一律都要达到节能减排的最严格要求；不宜脱离技术和经济的承受能力，提出“一刀切”式、企业难以达到的严苛的污染物排放标准；不宜过分强调主要污染物的总量控制，而忽视了能源优化所带来的综合环境效益。
能源系统优化是解决我国能源与环境问题的关键
我国环境污染的结构型特征，迫切需要通过能源系统优化解决难题。
2013年，国务院大气治理“国十条”颁布后，全国各地尤其是京津冀等雾霾严重地区，都在大刀阔斧地采取各种限制减少甚至在局部地区禁止使用煤炭的措施，同时大力推进煤改气、油改气计划，使全国各地天然气需求迅猛增长，天然气供应缺口增大，供需矛盾尖锐。为防止“气荒”，有序实施“煤改气”、确保居民用气，从2013年10月14日以后的3个多月，国家发改委及国家能源局连续印发了6个以上的文件⑵，要求各地在发展“煤改气”、燃气热电联产等天然气利用项目时须先落实气源和价格，并根据资源落实情况均衡有序推进，不能“一哄而上”。在国家大力整治文山会海的背景下，如此短的时间内密集发文，凸显出燃气供应形势的严峻和天然气使用的乱象。
天然气供需矛盾的尖锐及“煤改气”问题的突现，实际上反映出我国能源系统长期以来的优化问题尤其是煤炭的优化问题。如果不解决优化问题只是简单“禁煤”，类似天然气利用严重失衡的情况将会不断发生，不仅付出巨大经济代价，而且也难以真正改善环境质量，还会引起社会不稳定。
我国的大气污染尤其是导致雾霾产生的污染，仍然是以结构型污染为主，主要体现在全局性煤炭利用的结构型污染、城市机动车排放的结构型污染、农村能源利用包括秸秆焚烧的结构型污染以及建设扬尘和生活型污染等。本文主要对煤炭利用的结构型污染进行分析。
从煤炭利用的结构型污染来看，主要体现在燃煤污染物排放控制呈分化状态，先进的污染控制水平带来的环境效益远远抵消不了落后的大量煤炭散烧和低效率高污染燃烧排放对环境造成的影响。一方面，1978～2012年发电和热电联产的煤炭用量由1.09亿吨增加到近20亿吨，增加了17倍，但是能源利用效率大幅度提高，供电标准煤耗由1978年的471克/千瓦时下降到2012年的325克/千瓦时，换算为电力转换效率则提高了约11.7个百分点；考虑热电厂供热的效果，电厂能源转换总效率从1992年的34.8%到2012年的45%，提高了约10个百分点。同时，火电厂污染控制水平不断提高，烟尘由1980年的年排放量约400万吨，降低到2012年约150万吨；二氧化硫由2005年的年排放1300万吨下降到2012年的883万吨，氮氧化物排放量由740万吨上升到2010年的1050万吨之后开始下降，2012年为980万吨。另一方面，冶炼、工业锅炉、窑炉以及居民等大量直燃煤量却不断增长，除一些大型企业在烟气颗粒物控制方面不断加强外，大部分燃煤用户没有良好的污染控制设备，甚至是完全自由排放。如华北地区一个普通农户用于取暖的土暖气小锅炉一个冬季大约需要燃烧2吨原煤，这些小锅炉不仅没有污染控制设施，而且出于经济原因一般燃用价格低的劣质煤、洗煤后的泥煤。即便是北京这样的城市，近年来其中心城区仍有数以十万计的居民户直接燃煤取暖，这些直燃煤的污染物在环境空气中的浓度比例不断增大，对环境质量的影响要大大高于燃煤电厂的排放。
我国能源系统的优化应以电力为中心，减少散烧煤炭的使用
以电力为中心的能源系统优化，体现了六大目标的要求
从能源优化的六大目标要求看，应以电力为中心进行能源系统的优化。从解决煤烟型污染和以机动车燃油污染为特征的复合型雾霾及城市污染来看，加大“以电代煤、以电代油”也是关键性的举措。
在“安全”上，电力安全取决于两个方面，一是发电所需的一次能源的安全稳定供给，二是电力系统安全。由于电力技术水平不断提高，使可再生能源发电能力、发电量及经济性均不断提高，扩大了一次能源的使用范围，从而也提高了一次能源的安全性。电力系统安全由发、输、配、供、用各个环节共同决定，集中体现在电网的安全上，最终表现在用户的供电可靠性上。我国用电可靠性不断提高，2012年我国城市平均供电可靠率为99.949%，用户年平均停电时间4.53小时；全国农村用户供电可靠率为99.839%，用户年平均停电时间17.14小时⑸。电网安全是电力工业发展的基础保障，我国已成为世界上发电规模最大、电网规模最大、总体水平最先进的电力强国。
在“高效”上，电力工业是将一次能源高效转换的行业，风能、太阳能等可再生能源只有通过转化为电力才能实现大规模优化配置和方便使用；化石能源尤其是煤炭转换为电力后，能源的品质得到提升，成为可以控制使用的能源，且高效纯凝汽式燃煤电厂的能源转换效率已可达45%左右，供热电厂的总效率可达80%以上。
在“绿色”上，非化石能源发电既可做到几乎不排放常规污染物，也可做到几乎不排放温室气体；化石能源发电也能最有效控制污染物排放，并降低碳排放强度和根据需要逐步对碳排放总量进行限制。中国现有的燃煤电厂污染物控制技术已达世界先进水平，完全可以把常规污染物控制在环境保护要求之内，这也正是以电力为中心优化能源系统、治理雾霾的最重要原因。如我国火电厂每千瓦时烟尘排放量由1980年的16.5克降至0.4克，相应的电厂除尘器平均除尘效率由1985年的90%提高到当前的99.6%，且新建除尘器的效率一般高于99.9%；每千瓦时二氧化硫排放由2005年的6.4克下降至2.26克，好于美国2011年的2.8克；每千瓦时氮氧化物排放量为2.4克。随着排放标准的进一步严格，污染物控制水平将进一步提高，常规污染物“近零”排放的燃煤电厂已在建设。
在“经济”上，风能、太阳能、核能等发电成本目前仍明显高于燃煤发电，随着持续大力发展可再生能源发电，电量占比将越来越大，但成本也会相应下降。现有燃煤发电成本较低，虽然随着环保投入加大、支撑可再生能源发电调峰作用加大，造成利用小时数降低、成本增加，但总体上还是处于较强的价格优势地位。如果从不同能源销售价格的比较来看，电力更具有较明显的优势。如2003～2012年，中国平均销售电价涨幅为28.1%，但成品油涨幅为135.5%，五大发电集团电煤涨幅为139.9%⑹。
在“便捷”和“和谐”上，电力的“便捷”无可争议，电力作为基础产业和公用事业性质、现代化和人民生活水平提高的标志有着不可替代的作用。
综合来看，随着技术的发展和社会的进步，中国电力工业已不仅是基础性、公用性、事业性，而且将发挥能源资源优化配置、煤炭清洁利用、产业结构调整、可再生能源发展、循环经济发展、环境质量优化、促进全社会节能减排等作用，是充分体现能源可持续发展精髓的能源利用方式。经过改革开放35年来尤其是近10多年来的发展，中国发电装机、发电量、电网规模均为世界第一，特高压交、直流输电技术世界领先，初步实现了电力大国向电力强国的转变。相对于其他基础行业、相对于我国的总体技术水平，电力率先进入了世界先进水平，为能源系统的优化打下坚实的基础。
积极推进非化石能源发电和提高煤炭转换为电力的比重，并优先减少散烧煤的使用
积极推进非化能源发电已经成为共识并已取得巨大成就，“十一五”以来，非化石能源发电完成投资及其比重逐年提高，非化石能源的投资从2005年的29.2%增加到2013年的75%，形成对比的是火电投资从70.3%下降到25%。截至2013年底，非化石能源发电装机达到3.9亿千瓦，占总装机容量的比重达到31.6%。其中水电2.6亿千瓦，核电装机1461万千瓦，并网风电装机7548万千瓦，并网太阳能发电装机容量达到1479万千瓦。2013年新增并网太阳能发电装机比上年增长了953.2%，煤电装机所占总发电装机比重降至63.0%。但从发电量来看，非化石能源发电量虽然超过1万亿千瓦时，但比例约占全国发电量的21.6%，全国煤电发电量3.95万亿千瓦时，仍然占全国总发电量比重为73.8%⑺，充分说明了能源转型的艰巨性。
从能源总消费情况看，2013年我国能源消费总量约37.6亿吨标煤，与2006年相比增长了41.7%，7年间煤炭消费比重下降了5.3个百分点，天然气消费比重上升了3.1个百分点，水电、核电、风电等电能比重上升3.1个百分点。2013年煤炭消费比重约占65.8%，石油18.4%，天然气6%，水、核、风电等电能共9.8%，煤炭消费比重仍然占绝对主导地位。2013年煤炭净进口3.2亿吨，石油的对外依存度约58.1%，天然气对外依存度约31.6% ⑻。预计未来二三十年，能源消费结构仍将以煤为主。
我国电煤占煤炭消费比重多年来一直在50%稍多，远低于国外发达国家甚至是世界平均水平，比如美国93%、加拿大85%、德国81%、英国75%、俄罗斯64%，世界平均比例约78%。相对于电力集中控制污染物、提高能源转换效率的优势，我国非电力用煤的比重为50%左右，包括钢铁、有色金属治煤、化工、水泥等工业原料用煤约占30%左右，用于终端消费（居民生活和第三产业用煤）约20%。由于我国燃煤工业锅炉运行热效率在60%左右，并且基本没有脱硝措施，脱硫和除尘技术水平也偏低，民用燃煤基本未采取任何污染控制措施，出于经济性原因，很多农户燃烧劣质煤和洗煤后的泥煤，且属低矮源排放，对环境质量影响更为严重。
在当前电力相对富余的时期，推进“以电代煤、以电代油”战略正是好的时机。但必须同时加快电源、电网建设，否则会造成电能的总量或者结构性短缺。新的煤电建设一方面要效率更高、污染排放更少，另一方面应充分利用好全国的环境容量和能源资源，而特高压输电技术提供了从更大的范围进行能源资源优化配置和环境容量优化配置的强有力条件。
从宏观来看，燃煤电厂的常规污染物的控制已不构成对煤电发展的关键性约束条件。燃煤电厂大气污染物控制技术将逐步由先除尘、再脱硫、再脱硝的单元式、渐进式控制，向常规污染物加脱除重金属及气溶胶等深度一体化协同控制技术发展，逐步使大气污染物排放接近于零，电厂产生的废水及固体废物也将参与到循环经济体系之中或进行无害化处理。我国一些新的常规大气污染物“近零”排放的电厂已经在建设之中。
从二氧化碳排放总量来看，由于电与煤是替代关系，总排放量并不会有明显改变。虽然煤转为电后，会损失一部分能源，但是电能质量、可控性明显提高；如果再有一半煤量的替代是采用热电联产的话，再加上替代改造过程带来的节能效果及能源联合互补的作用，以电代煤会进一步提高能源效率，降低二氧化碳的排放强度和排放总量。
从控制成本来看，如果我们能用10年的时间争取将现有的非电力燃煤中的50%左右或者约10亿吨燃煤转换为电力，把电煤占煤炭比重提高到70%左右（达到世界平均水平），初略估算需要建设5亿千瓦燃煤电站，大致需要电源和电网投资1万亿元，每年需要1千亿元。如果完成了“以电代煤”，再加上“以电代油”解决部分城市机动车污染的问题，以及通过各种大气污染物治理措施发挥作用，10年内是可以在经济继续发展的前提下解决好雾霾问题的。但是如果我们还是寄希望于用天然气、可再生能源发电，用限制电煤的措施解决问题，不仅会付出更高的经济代价，还会延误雾霾治理的时机。
来源：新华文摘2014年18期