基于能源消耗的烏魯木齊工業(yè)污染排放核算及能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)調(diào)整分析

孫冠中，付正輝，包 哲，解玉磊，李 薇

(華北電力大學(xué)區(qū)域能源系統(tǒng)優(yōu)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206)

0 引言

近年來(lái)隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，環(huán)境問(wèn)題的日益突出，以及節(jié)能減排工作的推進(jìn)，以能源消耗為動(dòng)力的區(qū)域工業(yè)發(fā)展模式已成為阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要因素。為了有效控制經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的污染物與溫室氣體排放，污染物與溫室氣體核算及其影響因素分解成為近年來(lái)學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)［1－7］。當(dāng)前，烏魯木齊市正處于發(fā)展轉(zhuǎn)型階段，隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重心的轉(zhuǎn)移，以傳統(tǒng)能源消耗為主要特征的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式雖有所變革，但以能源消耗為主的工業(yè)行業(yè)在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中的地位和作用卻未改變，其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)所帶來(lái)的資源環(huán)境問(wèn)題也必將日益凸現(xiàn)。有鑒于此，本研究擬對(duì)2012年烏魯木齊市總體能源消費(fèi)、工業(yè)產(chǎn)業(yè)能源投入、以及大氣污染物與碳排放的總體趨勢(shì)和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行量化分析，探明烏魯木齊市主要行業(yè)污染排放及碳排放貢獻(xiàn)、明確減排目標(biāo)并為制定切實(shí)有效的減排措施提供重要參考和支持。

1 烏魯木齊工業(yè)結(jié)構(gòu)及能源消耗

烏魯木齊市是我國(guó)西部典型的資源型城市，傳統(tǒng)能源消耗以原煤、油品、天然氣為主，2010年全市煤炭、油品、天然氣、新能源和可再生能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)為:63.4%、23.4%、10.8%和2.6%。烏魯木齊市的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源消耗的依賴(lài)程度成明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。烏魯木齊市的工業(yè)重化趨勢(shì)及其明顯，重工業(yè)為烏市領(lǐng)頭行業(yè)，并且發(fā)展勢(shì)頭絲毫沒(méi)有減小。自2005年開(kāi)始，能源消耗增長(zhǎng)迅速，工業(yè)能源消費(fèi)量由2005年的1146.67 萬(wàn)t 標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)到2010年的1957.12萬(wàn)t 標(biāo)準(zhǔn)煤，其年平均增長(zhǎng)率為9.32%。雖然從整體上能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有較好相合性并且開(kāi)始有形成較為健康的結(jié)構(gòu)，但由于工業(yè)與經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)需求，能源消耗和污染物排放猛增，烏魯木齊市的能源壓力和環(huán)境問(wèn)題開(kāi)始進(jìn)一步加劇。

烏魯木齊能源消費(fèi)總量的增長(zhǎng)率呈“U 字型”變化。在2005年到2011年的前4年里，其增長(zhǎng)率為14.9%、10.37%、9.68%以及6.08%。但在2010年到2011年開(kāi)始成升高趨勢(shì)，并且達(dá)到了12.66%以及11.17%，U 字型的發(fā)展趨勢(shì)中，從2005年的增長(zhǎng)率下滑到2010年的增長(zhǎng)率重新上升，說(shuō)明了能源需求的高速增長(zhǎng)。分行業(yè)的能源消費(fèi)情況［8］:第一產(chǎn)業(yè)能源消耗在全市的能源消耗中占比重較小;第二產(chǎn)業(yè)的能源消費(fèi)量占全市的總消耗量的70%以上;第三產(chǎn)業(yè)能源消耗量開(kāi)始明顯增加。

烏魯木齊能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理，對(duì)煤炭依存度過(guò)大。能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭消費(fèi)比重高達(dá)70%以上，煤炭消費(fèi)比重過(guò)高導(dǎo)致SO2和煙塵等污染物排放量大大超過(guò)環(huán)境容量。據(jù)環(huán)境部門(mén)測(cè)算，烏魯木齊市最大環(huán)境容量SO26.7 萬(wàn)t，煙塵4.32 萬(wàn)t［9］。2012年，全市工業(yè)SO2排放總量為11.0 萬(wàn)t，工業(yè)煙塵排放總量為5.1 萬(wàn)t，分別超過(guò)環(huán)境最大容量的64.18%和18.06%［10］，而SO2排放總量中90%以上由煤炭燃燒產(chǎn)生。在大氣污染物排放的行業(yè)中，烏魯木齊市電力和供熱是原煤消耗最多的行業(yè)，也是大氣污染物排放較多的。其中，SO2排放量和煙塵排放量最多的行業(yè)是電力和工業(yè)生產(chǎn)，燃煤所帶來(lái)污染物排放是造成烏魯木齊市城市大氣污染主要因素。本文以2012年烏魯木齊市統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于投入產(chǎn)出分析，在將工業(yè)行業(yè)各類(lèi)能源消耗折算，污染排放系數(shù)分析的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮烏魯木齊市工業(yè)體系節(jié)能減排，對(duì)烏魯木齊全市煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)、石油和天然氣開(kāi)采業(yè)、食品制造業(yè)、石油加工煉焦及核燃料加工業(yè)等行業(yè)進(jìn)行污染物及CO2的排放核算。

2 污染排放核算結(jié)果及結(jié)構(gòu)調(diào)整分析

2012年烏魯木齊市工業(yè)體系主要能源的消費(fèi)量如圖1所示。從總體上來(lái)看，原煤的消費(fèi)占主導(dǎo)地位，其總量達(dá)到1.3×107t，占全部能源消費(fèi)量的62%;焦炭也是主要的工業(yè)能源之一，其消費(fèi)量為3.8×106t，占總量的18%;煙煤和天然氣的消費(fèi)基本持平，消費(fèi)量分別為1.8×106、1.7×106t，分別占總量的8.5%、8.2%，其他能源如汽油、柴油等雖有消費(fèi)，但數(shù)量很少。從此可以看出，烏魯木齊是總體能源結(jié)構(gòu)不合理，對(duì)原煤和焦炭的依賴(lài)度過(guò)大。

圖1 2012年烏魯木齊市工業(yè)主要能源消費(fèi)量

對(duì)比分析各主要工業(yè)行業(yè)對(duì)能源的消費(fèi)量，可以看出煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)、電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)、石油加工煉焦及核燃料加工、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)和黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)對(duì)原煤的需求量較大，原油主要用于石油和天然氣開(kāi)采業(yè)的消費(fèi)，電氣機(jī)械及器材制造業(yè)主要耗用熱力，食品制造業(yè)和紡織業(yè)等輕工業(yè)雖然對(duì)原煤和煙煤有消費(fèi)，但消費(fèi)量占總量的比例較小。

烏魯木齊市工業(yè)行業(yè)主要污染物及二氧化碳排放量如圖2所示。從圖2可知，各種能源類(lèi)型中，原煤對(duì)大氣污染物排放貢獻(xiàn)最大，SO2、NOx、煙塵及CO2排放量分別為41 萬(wàn)t、39 萬(wàn)t、24 萬(wàn)t、1700 萬(wàn)t。焦炭作為第二大消費(fèi)能源，消費(fèi)排放的污染物及CO2的量較原煤少很多。煙煤和天然氣這兩種能源的污染物及CO2排放量基本相同。原油、汽油、柴油、熱力、電力消費(fèi)排放的污染物及CO2相比其他四種能源，排放量極少。對(duì)于原煤、煙煤、焦炭、天然氣這四種消費(fèi)量較大的能源，其排放的污染物主要以SO2和NOx為主。

烏魯木齊市以原煤為主的能源結(jié)構(gòu)及以重工業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使得SO2、NOx、煙塵及CO2的排放量居高不下。根據(jù)《大氣污染成因分析及對(duì)策研究》等研究結(jié)果，烏魯木齊全年環(huán)境容量約為:SO26.7 萬(wàn)t、煙塵4 萬(wàn)t。目前烏魯木齊SO2和煙塵排放量分別為65.11 萬(wàn)t、37.88 萬(wàn)t 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了環(huán)境容量。加之周邊地區(qū)污染物排放逐年增大等因素的綜合作用，導(dǎo)致了大氣污染更加嚴(yán)重。CO2作為溫室氣體之一，其排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于污染物的排放量。

圖2 主要污染物及二氧化碳排放量

2012年烏魯木齊市主要工業(yè)行業(yè)污染物及CO2排放量核算結(jié)果如圖3所示。

圖3 烏魯木齊市主要行業(yè)污染物及二氧化碳排放量

圖中In 1～I(xiàn)n 10 分別代表煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)、石油和天然氣開(kāi)采業(yè)、食品制造業(yè)、紡織業(yè)、石油加工、煉焦及核燃料加工、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、電氣機(jī)械及器材制造業(yè)、電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)。從總體上來(lái)看，工業(yè)行業(yè)污染物排放量高的同時(shí)CO2的排放量也相對(duì)較高。從每個(gè)行業(yè)的污染物排放量來(lái)看，SO2的排放量比NOx及煙塵的排放量高，這說(shuō)明“十一五”期間提出的優(yōu)先控制SO2排放總量的計(jì)劃是很有必要的。而NOx的排放量?jī)H次于SO2，“十二五”時(shí)期控制NOx的排放量勢(shì)在必行。黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)和電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)是主要的排放污染物及CO2的行業(yè)。石油加工、煉焦及核燃料加工、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、煤炭開(kāi)采洗選業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)排放量較前面兩個(gè)行業(yè)減少很多，但也占有主要地位。電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)帶來(lái)的污染排放和溫室氣體排放最高，因?yàn)?烏魯木齊市全市電力生產(chǎn)除了供應(yīng)區(qū)域自身需求之外，大部分電力還需輸出供應(yīng)周邊需求;烏魯木齊市地區(qū)的冬季時(shí)期較長(zhǎng)，供熱周期內(nèi)煤炭消耗量巨大，污染嚴(yán)重。

3 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)烏魯木齊市2012年區(qū)域能源消耗以及各類(lèi)工業(yè)行業(yè)主要資源消耗統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，基于投入產(chǎn)出分析，對(duì)烏魯木齊全市煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)、石油和天然氣開(kāi)采業(yè)、食品制造業(yè)、石油加工煉焦及核燃料加工業(yè)等行業(yè)進(jìn)行污染物及二氧化碳的排放核算，結(jié)果表明熱力、電力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)等為主要工業(yè)污染源，且由于電力外輸，能源消耗巨大，以新能源代替原煤，以氣代煤的能源替代方略也勢(shì)在必行，研究結(jié)果為下一階段烏魯木齊市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與布局優(yōu)化提供支持。

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