上海市火電行業(yè)NOx排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)及情景分析

朱 環(huán),湯慶合 (上海市環(huán)境科學(xué)研究院,上海 200233)

上海市火電行業(yè)NOx排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)及情景分析

朱 環(huán)*,湯慶合 (上海市環(huán)境科學(xué)研究院,上海 200233)

基于火電行業(yè)典型樣本的脫硝成本,以調(diào)整排污征收標(biāo)準(zhǔn)使得企業(yè)得到相對(duì)收入,即未脫硝排污費(fèi)大于脫硝后總支出為判別標(biāo)準(zhǔn),得出NOx排污征收標(biāo)準(zhǔn)最低值應(yīng)為1.2元/0.95kg,最終需達(dá)到4.0元/0.95kg以上,當(dāng)征收標(biāo)準(zhǔn)為1.2～10.0元/0.95kg時(shí)脫硝總支出占單位電量收入為0.5%～5.0%.根據(jù)情景分析,“十二五”征收標(biāo)準(zhǔn)為1.2元/0.95kg時(shí)5a總排污費(fèi)達(dá)3.4～4.4億元,如作為推動(dòng)企業(yè)脫硝建設(shè)補(bǔ)貼資金來(lái)源,則可補(bǔ)貼額度為23～30元/kW,占實(shí)際建設(shè)支出的23.1%～30.6%,單位電量總支出占單位電量收入比例為1.5%～1.6%.“十三五”NOx排污征收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為2.4元/0.95kg時(shí)5a總排污費(fèi)為2.9～4.4億元,可作為NOx超量削減獎(jiǎng)勵(lì)資金,發(fā)揮經(jīng)濟(jì)杠桿作用,挖掘脫硝設(shè)施減排潛力.

氮氧化物；排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)；情景分析；上海

“十二五”國(guó)家環(huán)境保護(hù)將延續(xù)并強(qiáng)化污染物總量控制,NOx也將納入總量控制.目前上海市大氣SO2年均值逐年下降,但酸雨頻率卻從2005年的40%升至2009年的75%,降雨pH值從4.93降至 4.66[1],酸雨類型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩嵝秃拖跛嵝筒⒅豙2],削減NOx排放量成了當(dāng)務(wù)之急[3-7].

現(xiàn)有研究多集中于建立區(qū)域總量控制模型方面[8-9],有基于籌集資金的費(fèi)用分?jǐn)偡?、基于污染補(bǔ)償?shù)膿p失費(fèi)用法、以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的迭代法和污染邊際處理成本法.分?jǐn)偡ú焕诖碳^(qū)域污染物削減;損失費(fèi)用法中環(huán)境損失和環(huán)境容量租金價(jià)值[10-11]目前難以計(jì)算;迭代法存在嚴(yán)重滯后性[12-13];污染邊際處理成本法需大量實(shí)際數(shù)據(jù)函數(shù)求解[12-13],而目前上海火電廠僅有 2家正常運(yùn)行脫硝設(shè)施.且現(xiàn)有研究主要從污染物排放總量控制,資金籌措,社會(huì)福利等角度來(lái)制定排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),認(rèn)為企業(yè)控制污染只會(huì)增加成本而不能增加收入,較少?gòu)睦媒?jīng)濟(jì)刺激提高企業(yè)脫硝積極性角度進(jìn)行研究.

同時(shí),上海市NOx減排思路是提高排污征收標(biāo)準(zhǔn),形成“推力”;對(duì)火電廠脫硝建設(shè)補(bǔ)貼和超量削減獎(jiǎng)勵(lì)形成“拉力”,促使脫硝能夠早建設(shè)早運(yùn)行,最大限度的挖掘減排潛力.在此具體背景下,排污收費(fèi)的目的是以刺激企業(yè)建設(shè)脫硝設(shè)施削減污染物為主,籌集資金為輔.因此,本文綜合文獻(xiàn)中各脫硝技術(shù)典型邊際成本及上海市 2家火電廠實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),以單位電量未脫硝排污費(fèi)大于脫硝后總支出(脫硝成本和排污費(fèi)),即企業(yè)脫硝獲得相對(duì)收入為準(zhǔn)則,計(jì)算各脫硝技術(shù)最低征收標(biāo)準(zhǔn),作為火電行業(yè)排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整參考值,對(duì)經(jīng)濟(jì)影響進(jìn)行分析.通過(guò)情景分析得到2011～2020年火電行業(yè)排污費(fèi), “十二五”期間作為火電廠脫硝補(bǔ)貼資金來(lái)源測(cè)算可補(bǔ)貼金額和占實(shí)際工程費(fèi)用的比例;“十三五”則作為超量削減獎(jiǎng)勵(lì)資金,為上海市制定相關(guān)政策提供參考.

1 研究方法

1.1 基于脫硝成本的相對(duì)收入分析方法

理論上排污征收標(biāo)準(zhǔn)要高于污染邊際處理費(fèi)用,且污染邊際處理費(fèi)用會(huì)隨著污染削減量增加而上升,因此,需找出所有治污單位污染邊際處理費(fèi)用函數(shù),并明確污染削減量分配方法,現(xiàn)階段是不現(xiàn)實(shí)的.排污收費(fèi)根本目的是利用經(jīng)濟(jì)刺激機(jī)制來(lái)削減污染,征收標(biāo)準(zhǔn)太低,形成不了經(jīng)濟(jì)刺激;征收標(biāo)準(zhǔn)太高,企業(yè)承擔(dān)壓力太大,不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展.因此必須從企業(yè)角度出發(fā),尋找經(jīng)濟(jì)刺激點(diǎn).如企業(yè)未脫硝繳納的排污費(fèi)大于脫硝后總支出(脫硝成本和排污費(fèi)),如圖 1,在收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為S1時(shí),企業(yè)可獲得T1-T2的相對(duì)收入,即S＞S0就可以對(duì)企業(yè)形成經(jīng)濟(jì)刺激.(其中, S0為未脫硝排污費(fèi)與脫硝后排污費(fèi)相等時(shí)的排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),T1和T2分別為收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為S1時(shí)的未脫硝排污費(fèi)和脫硝后總支出).

通過(guò)文獻(xiàn)中[14-17]主要脫硝技術(shù)典型樣本邊際處理費(fèi)用,計(jì)算不同征收標(biāo)準(zhǔn)下企業(yè)是否得到相對(duì)收入,以及企業(yè)得到的相對(duì)收入占未脫硝排污費(fèi)的比例,并分析單位電量脫硝總支出占單位電量收入的比例,為制定征收標(biāo)準(zhǔn)提供參考.公式如下:

圖1 基于脫硝成本的相對(duì)收入分析方法Fig.1 The analysis method of the relative income based on denitrification cost

S取值判別標(biāo)準(zhǔn)為Wex＞TE. PNOx[g/(kW·h)]為單位電量NOx產(chǎn)生量; DNOx[g/(kW·h)]為單位電量脫硝后NOx排放量;Wex[10-3元/(kW·h)]為單位電量脫硝前排污費(fèi);Wed[10-3元/(kW·h)]為單位電量脫硝后排污費(fèi);TE [10-3元/(kW·h)]單位電量脫硝總支出;Eper[10-3元/(kW?h)]為單位電量脫硝費(fèi)用; F (kg/t)為火電廠 NOx排放因子;C [g/(kW·h)]為上海市平均供電煤耗量; S(元/ 0.95kg)為 NOx排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn); β(%)為脫硝率;P(%)為企業(yè)脫硝后單位電量相對(duì)收入占 Wex的百分?jǐn)?shù);I (%)為經(jīng)濟(jì)影響評(píng)價(jià)指標(biāo);α為上網(wǎng)系數(shù);M [元/(kW·h)]為上網(wǎng)電價(jià).

1.2 參數(shù)選取

上海市平均供電煤耗量(C):據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)數(shù)據(jù),為326g/(kW·h).上網(wǎng)系數(shù)(α):根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取 0.95.上網(wǎng)電價(jià)(M):根據(jù)火電上網(wǎng)電價(jià)調(diào)整公告,為0.4679元/(kW·h). NOx排放因子(F):綜合文獻(xiàn)調(diào)研數(shù)據(jù),為 8.1kg/tce[18-21].NOx排污征收標(biāo)準(zhǔn)(S):設(shè)定取值范圍為 0.6～10元/0.95kg.脫硝率(β)與單位電量脫硝費(fèi)用(Eper):綜合文獻(xiàn)和調(diào)研數(shù)據(jù),如表1.

1.3 情景設(shè)計(jì)

情景分析以 2010年為基礎(chǔ),預(yù)測(cè)時(shí)段為2011～2020年.設(shè)計(jì) 2個(gè)發(fā)展情景([MILD], [HAWK])以及3個(gè)控制方案([0],[1],[2]).

表1 脫硝率(β)與單位電量脫硝費(fèi)用(Eper)[14-17]Table 1 Denitration rate (β) and the cost of denitration per electric quantity (Eper)

2000～2009年,上海市 GDP平均增速達(dá)11.5%,火力發(fā)電增長(zhǎng)率達(dá) 5.2%[22].根據(jù)上海市“十二五”規(guī)劃,GDP年均增長(zhǎng)率將放緩至 8%, 2011年底將關(guān)閉30萬(wàn)kW以下機(jī)組,新建機(jī)組均同步安裝脫硝設(shè)備.因此,[MILD]設(shè)定為GDP年增長(zhǎng)率為 8%,火力發(fā)電年增長(zhǎng)率同比下降為3.6%;[HAWK]設(shè)定為GDP增長(zhǎng)率為8%,通過(guò)大力實(shí)施節(jié)能降耗措施和發(fā)展清潔能源,火力發(fā)電不再增長(zhǎng).[0]方案為火電廠不脫硝.[1]方案在2015年完成所有已建火電廠脫硝改造,“十二五”脫硝改造后綜合脫硝率達(dá)到 60%;“十三五”綜合脫硝率達(dá)到 80%,每年綜合脫硝率提高比例相同.[2]方案在 2013年完成所有已建火電廠脫硝改造,“十二五”脫硝改造后綜合脫硝率達(dá)到60%;“十三五”綜合脫硝率達(dá)到 90%,每年綜合脫硝率提高比例相同.

同時(shí),考慮現(xiàn)行 NOx排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)僅為 0.6元/0.95kg,以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和企業(yè)承受度,在“十二五”調(diào)整排污征收標(biāo)準(zhǔn)為計(jì)算得到的最低限值1.2元/0.95kg, “十三五”再提高一倍,達(dá)到2.4元/0.95kg.

2 結(jié)果與討論

2.1 排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)參考區(qū)間

由表2可見(jiàn),不同脫硝技術(shù)滿足Wex＞TE的S區(qū)間為1.2～4.0元/0.95kg,S＞4.0元/0.95kg時(shí)各脫硝技術(shù)均滿足 Wex＞TE,企業(yè)從脫硝中得到相對(duì)收入.現(xiàn)行NOx排污征收標(biāo)準(zhǔn)僅為0.6元/0.95kg,低于企業(yè)可獲得相對(duì)收入的最低值,因此,NOx排污征收標(biāo)準(zhǔn)最低值應(yīng)調(diào)整為 1.2元/0.95kg,最終需逐步達(dá)到4.0元/0.95kg以上.

表2 不同脫硝技術(shù)達(dá)到Wex＞TE的STable 2 The S of different denitration technologies to get to Wex＞TE

由圖2可見(jiàn),在不同S值下,企業(yè)可選擇滿足P＞0的技術(shù)來(lái)獲得相對(duì)收入,即不同S值能夠推動(dòng)企業(yè)采用不同脫硝技術(shù).同一技術(shù)脫硝率越高,P就越大,得到的相對(duì)收入比例就越多;隨著S提高,P也升高,對(duì)推動(dòng)企業(yè)削減 NOx的力度也就越大,但當(dāng)排污標(biāo)準(zhǔn)提高到一定程度后,再提高收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)可獲得的相對(duì)收入比例增加趨緩.

由圖2還可見(jiàn),SCR1和SCR3分別在S＞1.2元/0.95kg和4.0元/0.95kg時(shí)滿足Wex＞TE,表明同一技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中由于建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)水平的差距,經(jīng)濟(jì)刺激點(diǎn)是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)的,S值差距可達(dá)3.3倍.提高排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),可促進(jìn)企業(yè)提高脫硝技術(shù)水平,降低單位電量脫硝費(fèi)用和提高脫硝率來(lái)獲得更多的相對(duì)收入.

圖2 不同征收標(biāo)準(zhǔn)下各脫硝技術(shù)P的變化情況Fig.2 The P curves of different denitration technologies in different charge standards

圖3 不同脫硝技術(shù)的經(jīng)濟(jì)影響評(píng)價(jià)Fig.3 The economic impact assessment of different denitration technologies

各脫硝技術(shù)單位電量脫硝總支出占電價(jià)的比例如圖3,在S為1.2～10.0元/0.95kg時(shí)I在0.5%～5.0%之間.根據(jù)目前上海2家火電廠的運(yùn)行情況,如提高排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為 1.2元/0.95kg, 2.4元/0.95kg,4.0元/0.95kg,單位電量脫硝總支出占單位電量收入的比例約為 2.1%,2.2%,2.4%.通過(guò)選擇先進(jìn)技術(shù)和提高運(yùn)營(yíng)管理水平,能夠降低單位電量脫硝總支出.

圖4 上海市火電行業(yè)NOx排污費(fèi)情景分析Fig.4 The scenario analysis of thermal power NOx emission charges in Shanghai

2.2 情景分析結(jié)果

火電行業(yè)NOx排污費(fèi)情景分析結(jié)果如圖4,“十二五”提高排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)后,各情景下年度排污費(fèi)均有大幅度提高,在[MILD][0]和[HAWK][0]情景下將提高并維持在 1.3～1.4億元左右.在[MILD][1],[MILD][2],[HAWK][1], [HAWK][2]情景下5年總排污費(fèi)依次為4.36,3.57,4.15,3.35億元. 在[MILD],[HAWK]情景下2015年排污費(fèi)將為2010年的81%和70%左右.“十二五”期間將有14家火電廠約14743MW機(jī)組完成脫硝改造.如將 5年火電行業(yè)排污費(fèi)作為補(bǔ)貼資金來(lái)源,在[MILD][1], [MILD][2],[HAWK][1],[HAWK][2]情景下可補(bǔ)貼金額依次為 30,24,28,23元/kW.脫硝改造實(shí)際支出約為98元/kW,因此可補(bǔ)貼金額占實(shí)際支出依次為30.6%,24.5%,28.6%,23.1%,單位電量總支出可減少 21.7%～28.7%,且占單位電量收入比例降低為 1.5%～1.6%.隨著脫硝設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行水平的提高,該比例還會(huì)有所降低.

“十三五”排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)提高到2.4元/0.95kg后,年度排污費(fèi)再次大幅度提高,在[MILD][0]和[HAWK][0]情景下將提高并維持在2.6～3.0億元左 右 .在 [MILD][1],[MILD][2], [HAWK][1],

[HAWK][2]情景下5年總排污費(fèi)依次為4.42,3.65, 3.63,2.85億元,與“十二五”相比變化率為 1.4%, 2.2%,-12.5%,-14.9%;2020年排污費(fèi)將為2010年的 92%,56.7%,70.3%,35.2%.可見(jiàn),只要推動(dòng)企業(yè)提高脫硝設(shè)施運(yùn)營(yíng)水平,綜合脫硝率達(dá)到90%,即使排污征收標(biāo)準(zhǔn)提高4倍,企業(yè)繳納的排污費(fèi)也比目前要低.同時(shí),可把排污費(fèi)可作為“十三五”NOx超量削減獎(jiǎng)勵(lì)資金,發(fā)揮經(jīng)濟(jì)杠桿作用,挖掘脫硝設(shè)施減排潛力,進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)提高綜合脫硝率,實(shí)現(xiàn)企業(yè)得到更多相對(duì)收入和環(huán)境質(zhì)量改善的“雙贏”.

3 結(jié)論

3.1 上海市火電行業(yè)NOx排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)最低值應(yīng)為1.2元/0.95kg,最終需達(dá)到4.0元/0.95kg以上.隨著S提高,P也升高,對(duì)推動(dòng)企業(yè)削減NOx的力度也就越大,但當(dāng)排污標(biāo)準(zhǔn)提高到一定程度后,再提高收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)可獲得的相對(duì)收入比例增加趨緩.

3.2 火電行業(yè)NOx排污征收標(biāo)準(zhǔn)為1.2～10.0元/ 0.95kg時(shí),單位電量脫硝總支出占單位電量收入比例為0.5%～5.0%.

3.3 “十二五”NOx排污征收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為 1.2 元/ 0.95kg,并實(shí)施脫硝措施,排污費(fèi)約為3.4～4.7億元.如作為火電廠脫硝建設(shè)補(bǔ)貼資金來(lái)源,可補(bǔ)貼額度約為23～30元/kW,占實(shí)際支出約23.1%～30.6%,此時(shí)單位電量總支出占單位電量收入比例為1.5%～1.6%.

3.4 “十三五”NOx排污征收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為2.4元/ 0.95kg時(shí)5年總排污費(fèi)約為2.9～4.4億元,可作為NOx超量削減獎(jiǎng)勵(lì)資金,發(fā)揮經(jīng)濟(jì)杠桿作用,挖掘脫硝設(shè)施減排潛力.

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Disposing NOxcharge standard and charge scenario analysis in Shanghai.

ZHU Huan*, TANG Qing-he(Shanghai Academy Environmental Sciences, Shanghai 200233, China ). China Environmental Science, 2011,31(5)：871～875

Based on the cost of denitration in thermal power to study the charge standard for disposing NOx, the measure standard was that ex-denitration was larger than the total expand by denitration. The outcome was that disposing NOxcharge standards imposed the minimum value should be 1.2 RMB/0.95kg, at the end should reach 4.0 RMB/0.95kg or more. The total expand to income unit of electricity was 0.5%～5.0% when the the charge standard was 1.2～10.0 RMB/0.95kg. Therefore, scenario analysis showed that, if the charge standard was raised to 1.2 RMB/0.95kg in the twelfth five year plan, the total sewage charges will be 3.4～4.4 billion. If the sewage charges could be the denitration subsidies, the highest subsidies was 23～30 RMB/0.95kg, and the maximum grant amount of actual expenditures accounted for 23.1%～30.6%. Total expenditure unit of electricity consumption-income ratio was 1.5%～1.6%. The sewage charge was about 2.9～4.4 billion when disposing NOxcharge standards imposed adjusted to 2.4 RMB/0.95kg in the thirteen five year plan. The sewage charge could be the incentive funds to the excess NOxreduction, in order to play the role of economic levers, and tap the potential of NOxemission reduction facilities.

NOx；emission charge standard；scenario analysis；Shanghai

X703

A

1000-6923(2011)05-0871-05

2010-09-10

上海市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(08ZR1416400,11ZR1430800);水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放研究基金資助(2010490711)

* 責(zé)任作者, 工程師, zhuh@saes.sh.cn

朱 環(huán)(1981-),女,貴州貴陽(yáng)人,工程師,碩士,主要從事環(huán)境污染控制及管理研究.發(fā)表論文5篇.