以電代煤的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析

趙曉麗*，葉曉妹

（中國(guó)石油大學(xué)（北京）工商管理學(xué)院，北京 102 249）

以電代煤的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析

趙曉麗*，葉曉妹

（中國(guó)石油大學(xué)（北京）工商管理學(xué)院，北京 102 249）

我國(guó)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》指出，加快構(gòu)建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系，重點(diǎn)實(shí)施“綠色低碳”等四種能源發(fā)展戰(zhàn)略，因此“以電代煤”將成為我國(guó)未來(lái)能源戰(zhàn)略中的一項(xiàng)重要選擇。本文運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析法和排放系數(shù)法，計(jì)算了八大主要用能部門以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境價(jià)值。計(jì)算結(jié)果表明：各部門用電設(shè)備的初始投資和電力消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)成本是燃煤設(shè)備的初始投資及燃煤消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)成本的1.8～2.8倍，但是，以用電設(shè)備替代燃煤設(shè)備的環(huán)境價(jià)值非常可觀。在考慮了環(huán)境外部性成本后，居民生活行業(yè)，商業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)，石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，以及非高耗能工業(yè)六個(gè)部門進(jìn)行“以電代煤”在目前的情況下具有經(jīng)濟(jì)可行性，而有色金屬冶煉和壓延工業(yè)，以及黑色金屬冶煉和壓延工業(yè)“以電代煤”暫時(shí)不具有經(jīng)濟(jì)可行性。最后，提出了相關(guān)政策建議。

以電代煤；經(jīng)濟(jì)效益；環(huán)境效益

引言

2017年1月中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站發(fā)布的《2016年全國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量狀況》顯示，2016年全國(guó)338個(gè)地級(jí)及以上城市空氣質(zhì)量未達(dá)標(biāo)天數(shù)比例為21.2%，空氣質(zhì)量未達(dá)標(biāo)城市占比75.15%。其中，6項(xiàng)空氣質(zhì)量指標(biāo)中，PM2.5和PM10分別超過(guò)了年均值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)34.3%和17.1%。要改善大氣空氣質(zhì)量和解決霧霾等污染問(wèn)題，就需要選擇適合我國(guó)國(guó)情的可替代能源，以調(diào)整和優(yōu)化我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)[1]。2015年我國(guó)消耗了全球能源消費(fèi)總量的22.92%，卻排放了全球27.32%的。我國(guó)急需改變現(xiàn)有的煤炭消費(fèi)方式，其中，逐步減少煤炭消費(fèi)，增加清潔的電力消費(fèi)，實(shí)現(xiàn)“以電代煤”是有效的能源替代戰(zhàn)略之一。煤炭消費(fèi)中約50%用于發(fā)電，另一半則是作為直燃煤，用于工業(yè)動(dòng)力用煤、生活用煤等，這已成為大氣污染的主要來(lái)源[3]。即使是北京這樣的大都市，由于生活習(xí)慣等影響，居民用煤也是大氣污染的主要來(lái)源之一，造成了嚴(yán)重的影響[4-6]。劉海峰、謝知寒提到我國(guó)電力消費(fèi)占終端能源消費(fèi)的比重每上升1%，單位GDP能耗可下降4%[7]。而我國(guó)受資源稟賦、能源消費(fèi)習(xí)慣等的限制，預(yù)測(cè)到2020年煤炭消費(fèi)量仍會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)[8]。因此，燃煤工業(yè)鍋爐、中小型燃煤鍋爐等散燒煤繼燃煤發(fā)電之后成為大氣污染治理的主戰(zhàn)場(chǎng)，實(shí)行以電代煤，不斷提高電力用煤是煤炭清潔高效利用的必然趨勢(shì)，是解決城市霧霾難題的有效方式[9,10]。

從世界能源消費(fèi)總體發(fā)展趨勢(shì)看，電力用煤占煤炭消費(fèi)的比重持續(xù)提高，自2013年開(kāi)始有所下降。國(guó)際能源署（IEA）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年世界電力用煤占全部煤炭消費(fèi)的比重為65.5%?？傮w來(lái)看，47個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)（聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署在《1990年人文發(fā)展報(bào)告》中提出的“人類發(fā)展指數(shù)（HDI）”不低于0.9）中50%以上電力用煤占煤炭消費(fèi)比重在80%以上，其中12個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的電力用煤占煤炭消費(fèi)的比重甚至達(dá)到了90%以上乃至100%，其中新加坡（100%）、以色列（100%）、葡萄牙（99.25%）、摩納哥（98.99%）、希臘（96.97%）、斯洛文尼亞（96.1%）、愛(ài)沙尼亞（95.58%）、丹麥（94.82%）、美國(guó)（94.08%）、意大利（90.91%）、澳大利亞（90.89%）、德國(guó)（90.59%）。電力用煤占煤炭消費(fèi)的比重低于80%的其他發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)，其本身的煤炭消費(fèi)也非常低，如新西蘭（46.03%）和瑞典（41.18%）等國(guó)家，主要用于工業(yè)原料而不用于發(fā)電[11]。

我國(guó)雖然已有一些地區(qū)實(shí)行了以電代煤，也取得了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益，但是目前仍有40%以上的煤炭用于中小型的鍋爐、窯爐、居民做飯取暖的燃燒[12]。對(duì)各類燃煤鍋爐的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2015年我國(guó)在用工業(yè)燃煤蒸汽鍋爐約19萬(wàn)臺(tái) ，燃煤工業(yè)窯爐超過(guò)16萬(wàn)座，在用工業(yè)燃煤加熱爐約9萬(wàn)臺(tái)，在用燃煤工業(yè)鍋爐約18萬(wàn)臺(tái)，在用燃煤生活熱水鍋爐約18萬(wàn)臺(tái)[13]，我國(guó)民用爐具保有量約1.3億臺(tái)，其中約60%為傳統(tǒng)燃煤爐具[14]。我國(guó)各行業(yè)的生產(chǎn)生活中仍使用大量的直燃煤設(shè)備，數(shù)量龐大，但是平均容量小，同時(shí)排污處理系統(tǒng)的不完善也造成了嚴(yán)重的空氣污染，選擇用電設(shè)備替代這些燃煤設(shè)備將產(chǎn)生重要的環(huán)境價(jià)值。我國(guó)政府針對(duì)居民用電出臺(tái)了許多優(yōu)惠電價(jià)、補(bǔ)貼政策，但工業(yè)方面的優(yōu)惠補(bǔ)貼政策較少。

目前已有一些學(xué)者對(duì)特定地區(qū)特定行業(yè)以電代煤的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益進(jìn)行了分析。這些學(xué)者均認(rèn)為目前我國(guó)的電器設(shè)備技術(shù)已能滿足各行業(yè)用能的基本需要[15,16]，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了其他研究，本文也將基于該研究假設(shè)展開(kāi)。

本文將除電力外的主要煤炭消費(fèi)部門分為8個(gè)部門：①石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)；②化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)；③非金屬礦物制品業(yè)；④黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)；⑤有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)；⑥非高耗能工業(yè)；⑦居民；⑧商業(yè)。

已有的對(duì)以電代煤經(jīng)濟(jì)效益的分析主要是根據(jù)特定地區(qū)特定行業(yè)的調(diào)研數(shù)據(jù)運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析法或分層隨機(jī)問(wèn)卷調(diào)查等方法比較不同用能設(shè)備的經(jīng)濟(jì)成本[17,18]，或是比較消費(fèi)不同能源轉(zhuǎn)換為電力的能力和價(jià)格[19,20]。他們發(fā)現(xiàn)，用電設(shè)備的投資、燃料費(fèi)等經(jīng)濟(jì)成本遠(yuǎn)高于燃煤設(shè)備，研究認(rèn)為僅從經(jīng)濟(jì)成本角度出發(fā)，實(shí)行以電代煤不具備可行性。這些研究均局限于某一地區(qū)的某一個(gè)行業(yè)，并未從我國(guó)整體行業(yè)的角度出發(fā)，而且在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析時(shí)沒(méi)有綜合考慮環(huán)境外部成本。本文將運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法計(jì)算八大部門以電代煤的經(jīng)濟(jì)替代成本，包括初始投資和能源消耗費(fèi)用，并結(jié)合環(huán)境效益綜合分析“以電代煤”的經(jīng)濟(jì)性。

已有的對(duì)以電代煤的環(huán)境效益的分析主要有以下四個(gè)方面：一是運(yùn)用排放系數(shù)法通過(guò)比較實(shí)施“以電代煤”政策前后的CO2、SO2、煙塵等主要污染排放的變化來(lái)說(shuō)明其環(huán)境效益[7]；二是運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法建立“以電代煤”減排效益模型[21]；三是比較不同國(guó)家、地區(qū)或我國(guó)不同省份的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和污染排放結(jié)構(gòu)來(lái)證明“以電代煤”的環(huán)境效益是可觀的[12]；四是通過(guò)比較不同終端能源的環(huán)境成本、污染排放量來(lái)分析“以電代煤”的環(huán)境效益[22]。他們都認(rèn)為電力是清潔能源，沒(méi)有任何污染，并沒(méi)有考慮到燃煤發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染。本文將運(yùn)用排放系數(shù)法計(jì)算8個(gè)用能部門（石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)，黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，非高耗能工業(yè)，居民，商業(yè)）消費(fèi)能源時(shí)產(chǎn)生的6種主要排放氣體，包括大氣污染物二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、可吸入顆粒（PM10）、入肺顆粒物（PM2.5）、溫室氣體二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。

在計(jì)算和分析了以電代煤的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益之后，本文將通過(guò)比較以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本和所減少的環(huán)境外部性成本來(lái)判斷這八大部門進(jìn)行以電代煤是否具有經(jīng)濟(jì)環(huán)境可行性，并就本文的結(jié)論提出一些政策建議。

1 研究方法和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

“以電代煤”的經(jīng)濟(jì)成本分析中，首先需要比較不同供能設(shè)備的初始成本和生產(chǎn)運(yùn)行成本，包括初始投資（設(shè)備購(gòu)買及安裝費(fèi)用）和能耗費(fèi)用。其計(jì)算公式如下：

式中，ACi為第i種供能設(shè)備的年費(fèi)用（萬(wàn)元）；Ii為第i種供能設(shè)備的初始投資（萬(wàn)元）；r為基準(zhǔn)折現(xiàn)率（%）（影響基準(zhǔn)折現(xiàn)率的因素主要有股權(quán)成本和借貸成本，根據(jù)文獻(xiàn)[19]本文設(shè)為6%）；ni為第i種供能設(shè)備的使用年限（燃煤設(shè)備一般為10年，用電設(shè)備一般為15年）；Ci為第i種供能設(shè)備的年燃料費(fèi)用（萬(wàn)元）；Qi為第i種供能設(shè)備的能源消耗量（煤炭為噸，電力為千瓦時(shí)）；Pi為能源的價(jià)格；qi為第i種供能設(shè)備的單位能耗（見(jiàn)表3）；Ti為第i種供能設(shè)備的工作時(shí)間（我國(guó)一年的法定工作日是250天，每天法定工作時(shí)間為8小時(shí)，即一年工作2000小時(shí)；我國(guó)法定供暖時(shí)間為11月15日到次年3月15日，故商業(yè)和居民供暖的設(shè)備一年運(yùn)行時(shí)間為120天，一天24小時(shí)，一年運(yùn)行2880小時(shí)）；ai為第i種供能設(shè)備的使用效率（表3）。供能設(shè)備的種類分為燃煤設(shè)備和用電設(shè)備，分別用i =1和2表示。

其次，需要考慮不同行業(yè)以電代煤設(shè)備更換的差異。其中，除電力行業(yè)以外的五大高耗能工業(yè)和非高耗能工業(yè)為實(shí)現(xiàn)以電代煤需要替代的設(shè)備主要是鍋爐（石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品加工業(yè)，以及非高耗能工業(yè)）、窯爐（非金屬礦物制品業(yè)）或加熱爐（黑色冶煉和壓延加工業(yè)，有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)）。商業(yè)和居民中主要考慮的是供熱中的燃煤替代，即考慮用電熱水鍋爐替代燃煤熱水鍋爐，但有研究表明，空氣源熱泵也是較好的用電供熱設(shè)備，因此將考慮用電熱水鍋爐或空氣源熱泵來(lái)替代燃煤熱水鍋爐。

以電代煤的環(huán)境效益是由煤炭消費(fèi)的節(jié)能量和單位煤耗的污染物排放量共同決定的，本文運(yùn)用排放系數(shù)法計(jì)算SO2、NOx、PM10、PM2.5、CO2和CH4的減排量[23]：

式中，Ej為j種污染物的排放量（萬(wàn)噸），j =1，2，…，6；C為煤炭消耗的減少量（萬(wàn)噸）（根據(jù)供電煤耗率計(jì)算出用電設(shè)備用電所消耗的煤炭量，煤炭消耗的減少量即燃煤設(shè)備的耗煤量減去用電設(shè)備的耗煤量）；βj為污染物排放系數(shù)（表2），即單位煤炭燃燒排放的污染物量（千克/噸）；γj為末端j種排放氣體治理措施的污染去除率。根據(jù)北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)對(duì)氣體污染脫硫脫硝除塵除碳技術(shù)的調(diào)查結(jié)果，本文的計(jì)算中，除硫以濕法石灰石/石膏法為例，取95%除硫效率；除氮以半干噴霧法為例，取90%除氮效率；除塵以旋風(fēng)除塵為例，取80%除塵效率；除碳以氨裝置為例，取60%除碳效率[24,25]。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文分析的8個(gè)行業(yè)的煤炭消費(fèi)量和產(chǎn)值如表1所示，以下8個(gè)行業(yè)部門消費(fèi)了中國(guó)煤炭總消費(fèi)的55.25%（其余煤炭主要供應(yīng)于電力部門），同時(shí)產(chǎn)生了全國(guó)88.73%的GDP 。它們是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)，也是以電代煤過(guò)程中需要關(guān)注的主要部門。

表1 2014年各行業(yè)的煤炭消費(fèi)量和GDP

對(duì)燃煤設(shè)備的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)以及化學(xué)原料和化學(xué)制品加工業(yè)煤炭消費(fèi)中約80%用于工業(yè)蒸汽鍋爐燃燒，非金屬礦物制品業(yè)煤炭消費(fèi)中約90%用于燃煤窯爐燃燒，黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)以及有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)煤炭消費(fèi)中約90%用于供能燃燒，主要使用設(shè)備是各種規(guī)格型號(hào)的加熱爐，除了六大高耗能工業(yè)之外，非高耗能工業(yè)包括采掘業(yè)、食品加工、紡織、家具、造紙印刷、醫(yī)藥、橡膠塑料、交通通信設(shè)備等制造業(yè)煤炭消費(fèi)中約90%用于工業(yè)鍋爐燃燒，居民生活和商業(yè)煤炭消費(fèi)幾乎全用于供暖供熱和炊事，主要是燃煤生活熱水鍋爐和燃煤炊具[26]。

文獻(xiàn)[27]、[28]、[29]列出了各類污染氣體和溫室氣體的排放系數(shù)，具體如表2所示。

表2 煤炭燃燒的大氣污染物、溫室氣體排放系數(shù)和單位排放的環(huán)境外部性成本

根據(jù)BP Statistical Review of World Energy 2016，煤炭?jī)r(jià)格取亞洲市場(chǎng)價(jià)，即500元/噸[2]；根據(jù)文華維[30]（2016），電價(jià)即2015年全國(guó)平均銷售電價(jià)，為0.66元/千瓦時(shí)，其中大工業(yè)電價(jià)0.66元/千瓦時(shí)，一般工商業(yè)電價(jià)0.81元/千瓦時(shí)，居民電價(jià)0.56元/千瓦時(shí)。

2 以電代煤的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益計(jì)算結(jié)果及分析

為實(shí)現(xiàn)以電代煤的目標(biāo)，我國(guó)目前需要淘汰大量在用的小容量燃煤設(shè)備，新建一批大容量、高效且環(huán)保程度高的用電設(shè)備。而《關(guān)于印發(fā)燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程實(shí)施方案的通知》中規(guī)定：地級(jí)及以上城市建成區(qū)禁止新建20噸/時(shí)以下的燃煤鍋爐，其他地區(qū)原則上不得新建10噸/時(shí)及以下的燃煤鍋爐。本文選擇符合要求的最小容量20噸/時(shí)的不同用能設(shè)備來(lái)計(jì)算以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本，該計(jì)算結(jié)果為經(jīng)濟(jì)成本最高下的情景（表3）。

表3 各行業(yè)不同設(shè)備的經(jīng)濟(jì)成本 單位：萬(wàn)元

表3顯示，各部門進(jìn)行以電代煤后，年能耗費(fèi)用均顯著增加。其中，黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)以電代煤后能耗費(fèi)用增加最多，主要是這兩個(gè)行業(yè)單位能耗量很高，在目前我國(guó)工業(yè)電價(jià)偏高、煤炭?jī)r(jià)格偏低的情況下①IEA的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的工業(yè)電價(jià)在世界上基本處于中等水平，但如果與人均GDP、購(gòu)買力等因素掛鉤，我國(guó)工業(yè)電價(jià)偏高；而B(niǎo)P的世界能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)2016顯示，從2011年開(kāi)始，亞洲煤炭?jī)r(jià)格不斷走低。，高能耗導(dǎo)致了以電代煤的高成本。其次，居民及商業(yè)供暖以電代煤后能耗費(fèi)用增加也較多，在選擇用電設(shè)備替代燃煤熱水鍋爐時(shí)宜使用空氣源熱泵而非電熱水鍋爐，使用空氣源熱泵為人們的生活供暖時(shí)電力消費(fèi)量將大大增加，使得能耗費(fèi)用大大增加。相比而言，非金屬礦物制品業(yè)以電代煤的年能耗費(fèi)用增加額不大，因?yàn)槠鋯挝荒芎南鄬?duì)較低。

與燃煤設(shè)備相比，用電設(shè)備具有諸多優(yōu)勢(shì)：供能效率高，原材料損耗少，配套設(shè)施要求少，場(chǎng)地占用少，無(wú)廢渣和煤炭運(yùn)輸費(fèi)，人工成本低，調(diào)控精度高等。但是，從各部門以電代煤的年費(fèi)用來(lái)看，黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)以電代煤后的年費(fèi)用增加最多，而非金屬礦物制品業(yè)以電代煤的年費(fèi)用增加額最低，因?yàn)楹笳咭噪姶捍蠓岣吡四茉葱剩跏纪顿Y增加額較少?？傮w來(lái)說(shuō)，各部門以電代煤產(chǎn)生了1.8～2.8倍的成本（表3中的年費(fèi)用）。

根據(jù)表3的數(shù)據(jù)計(jì)算得出每臺(tái)設(shè)備的年煤炭消費(fèi)量，再根據(jù)表1中各部門的煤炭消費(fèi)量可以折算出各部門相關(guān)設(shè)備使用的總臺(tái)數(shù)，進(jìn)而可以計(jì)算出以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本（表4）和環(huán)境價(jià)值（表5）。表4顯示的是各部門以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本，包括單位產(chǎn)值的替代成本和替代的總成本。其中替代總成本是使用用電設(shè)備的年費(fèi)用減去燃煤設(shè)備的年費(fèi)用得出的，其除以每個(gè)行業(yè)的產(chǎn)值得出每個(gè)部門單位產(chǎn)值的替代成本，從而可以比較各部門以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本，石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)以電代煤的成本最高，而商業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本最低。

按照我國(guó)2014年火力發(fā)電量占全國(guó)發(fā)電量達(dá)75.4%的情況，可計(jì)算得到各部門實(shí)施以電代煤的煤炭消費(fèi)節(jié)約和污染及溫室氣體減排效果（表5），其中居民和商業(yè)可減少煤炭消費(fèi)和因煤炭燃燒產(chǎn)生的氣體排放量達(dá)45%以上。總的來(lái)說(shuō)，這8個(gè)部門通過(guò)以電代煤可減少煤炭消費(fèi)23 680.76噸，為其煤炭消費(fèi)量的10.41%，為我國(guó)煤炭消費(fèi)總量的5.75%。以電代煤帶來(lái)的煤炭消費(fèi)節(jié)約量并不是十分顯著的原因是：我國(guó)目前的發(fā)電結(jié)構(gòu)中，燃煤發(fā)電比例過(guò)高。如果電力生產(chǎn)行業(yè)能夠用可再生能源或其他清潔能源發(fā)電來(lái)替代燃煤發(fā)電，則以電代煤的煤炭節(jié)約效果將更加明顯。根據(jù)估算，燃煤發(fā)電量占全國(guó)總發(fā)電量的比重每下降1%，這8個(gè)部門每年減少的煤炭消費(fèi)量占全國(guó)煤炭消費(fèi)總量的比例將上升0.69%。

表4 各部門以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本

根據(jù)以電代煤所產(chǎn)生的煤炭和排放減少的計(jì)算結(jié)果，并基于煤炭燃燒的污染物和溫室氣體排放系數(shù)及其單位排放的環(huán)境外部性成本數(shù)據(jù)（表2），可計(jì)算得到不同部門以電代煤的環(huán)境價(jià)值（圖1）。

圖1顯示，石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)，非高耗能工業(yè)，商業(yè)和居民這6個(gè)部門實(shí)行以電代煤的環(huán)境價(jià)值高于經(jīng)濟(jì)成本。而黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)這2個(gè)部門在我國(guó)目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和發(fā)電電源結(jié)構(gòu)下實(shí)行以電代煤可行性較差，因?yàn)槠湟噪姶旱慕?jīng)濟(jì)成本高于所帶來(lái)的環(huán)境價(jià)值。其中，居民實(shí)行以電代煤的經(jīng)濟(jì)性最好，從總量上看，非金屬礦物制品業(yè)和商業(yè)部門也具有較為明顯的經(jīng)濟(jì)可行性。

圖2進(jìn)一步顯示了除居民以外的7個(gè)部門以電代煤的單位產(chǎn)值的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境價(jià)值。

從圖2可以看出，我國(guó)應(yīng)優(yōu)先在非金屬礦物制品業(yè)實(shí)行以電代煤，接著是商業(yè)，然后是石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，非高耗能工業(yè)。有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)以及黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)可行性較差，可在技術(shù)進(jìn)步、發(fā)電結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化的情況下再在這兩個(gè)行業(yè)推進(jìn)以電代煤。

3 結(jié)論及政策建議

通過(guò)分析六大高耗能工業(yè)中的5個(gè)部門（不含電力部門）及非高耗能工業(yè)、居民和商業(yè)共計(jì)8個(gè)部門的 “以電代煤”的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益，研究發(fā)現(xiàn)：以電力設(shè)備替代燃煤設(shè)備，每個(gè)行業(yè)的投入和費(fèi)用是原來(lái)的1.8～2.8倍；同時(shí)，各行業(yè)均將產(chǎn)生顯著的環(huán)境價(jià)值。在考慮環(huán)境外部成本的情況下，目前有6個(gè)部門已具備以電代煤的經(jīng)濟(jì)性。這6個(gè)部門分別是：居民生活行業(yè)，商業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)，石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，非高耗能工業(yè)。還有2個(gè)部門暫時(shí)不具備以電代煤的經(jīng)濟(jì)性：有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)。

在已經(jīng)具備以電代煤經(jīng)濟(jì)性的6個(gè)部門中，居民生活行業(yè)通過(guò)以電代煤減少的環(huán)境外部成本為906.13億元，而其付出的經(jīng)濟(jì)成本只有119.19億元，實(shí)行以電代煤的經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)786.94億元，遠(yuǎn)高于其他部門以電代煤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，居民生活行業(yè)應(yīng)成為以電代煤戰(zhàn)略中排在第一的優(yōu)先考慮的行業(yè)。排在第二位的行業(yè)是非金屬礦物制品業(yè)。從總量看，非金屬礦物制品業(yè)以電代煤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是474.59億元，排在第二位；從單位產(chǎn)值看，非金屬礦物制品業(yè)以電代煤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為357.39元/萬(wàn)元GDP，位于第一位。

位于第三位應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮的以電代煤的部門是商業(yè)。從總量看，商業(yè)部門以電代煤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是345.6億元；從單位產(chǎn)值看，商業(yè)部門以電代煤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是112.19元/萬(wàn)元GDP。我國(guó)商業(yè)（第三產(chǎn)業(yè)）正處于快速增長(zhǎng)期，實(shí)行以電代煤效果顯著。

以電代煤戰(zhàn)略中位于第四位至第六位需要優(yōu)先考慮的行業(yè)分別是：石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，非高耗能工業(yè)，其以電代煤的單位經(jīng)濟(jì)效益分別為78.71元/萬(wàn)元GDP、23.66元/萬(wàn)元GDP、2.19元/萬(wàn)元GDP。

表5 各部門以電代煤帶來(lái)的煤炭節(jié)約及排放減少量 單位：萬(wàn)噸

圖1 各部門以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境價(jià)值

圖2 相關(guān)部門以電代煤的單位產(chǎn)值的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境價(jià)值

在暫時(shí)不具備以電代煤的經(jīng)濟(jì)可行性的兩個(gè)行業(yè)中（有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)），其以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本高于其產(chǎn)生的環(huán)境價(jià)值（有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境價(jià)值分別為90.01元/萬(wàn)元GDP、69.88元/萬(wàn)元GDP; 黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境價(jià)值分別為159.94元/萬(wàn)元GDP、124.17元/萬(wàn)元GDP）。

以上研究結(jié)論是在現(xiàn)有的發(fā)電結(jié)構(gòu)（火力發(fā)電占75.4%）和技術(shù)進(jìn)步水平情形下得到的。隨著可再生能源或其他清潔能源發(fā)電比例的增加，以電代煤所節(jié)約的煤炭消費(fèi)將進(jìn)一步增加。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以電代煤的經(jīng)濟(jì)成本也會(huì)下降。此外，隨著環(huán)境管制的強(qiáng)化，煤炭燃燒的環(huán)境成本將進(jìn)一步加大。以上因素決定了以電代煤的經(jīng)濟(jì)性將不斷提高。

為了促進(jìn)我國(guó)以電代煤戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)，本文提出如下政策建議：

第一，“以電代煤”戰(zhàn)略應(yīng)在不同部門間按照一定的優(yōu)先順序，逐步推進(jìn)。例如，應(yīng)首先在居民生活行業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)以及商業(yè)部門優(yōu)先推進(jìn)“以電代煤”戰(zhàn)略；同時(shí)在石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)以及非高耗能工業(yè)部門考慮適當(dāng)推進(jìn)“以電代煤”戰(zhàn)略。

第二，促進(jìn)電源結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)業(yè)的清潔化發(fā)展。電力產(chǎn)業(yè)是煤炭消費(fèi)大戶，《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》（2016）數(shù)據(jù)顯示，2014年電力產(chǎn)業(yè)的煤炭消費(fèi)占我國(guó)全部煤炭消費(fèi)的42.78%，因此，電力的清潔化發(fā)展不僅對(duì)各行業(yè)“以電代煤”環(huán)境性的增加有重要意義，而且對(duì)我國(guó)降低煤炭消費(fèi)的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要價(jià)值。

第三，應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化環(huán)境管制，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)的清潔化轉(zhuǎn)變。本文研究結(jié)果顯示，“以電代煤”的經(jīng)濟(jì)性與清潔生產(chǎn)產(chǎn)生的環(huán)境價(jià)值密切相關(guān)，因此，提高環(huán)境管制強(qiáng)度，有利于強(qiáng)化清潔生產(chǎn)的環(huán)境價(jià)值，有利于這一戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。與國(guó)外相比，我國(guó)目前的環(huán)境管制總體偏弱，例如，還沒(méi)有實(shí)行環(huán)境稅政策；7個(gè)試點(diǎn)的碳排放權(quán)交易市場(chǎng)中免費(fèi)發(fā)放的碳排放配額比例過(guò)大，造成碳交易價(jià)格偏低，根據(jù)中國(guó)碳排放交易網(wǎng)的交易數(shù)據(jù)計(jì)算可知，2016年上半年碳交易價(jià)格平均為19.49元/噸（而國(guó)際市場(chǎng)的交易價(jià)格一般為12歐元/噸）。

第四，促進(jìn)清潔設(shè)備的研發(fā)投入和技術(shù)進(jìn)步。“以電代煤”的經(jīng)濟(jì)成本主要體現(xiàn)為電力設(shè)備的投入成本，如果通過(guò)研發(fā)投入的加大和技術(shù)進(jìn)步水平的提高，促進(jìn)電力設(shè)備投資成本的降低，將有利于提高“以電代煤”的經(jīng)濟(jì)性，將使目前暫時(shí)不具備實(shí)施“以電代煤”條件的行業(yè)，例如，有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，也可以實(shí)施這一戰(zhàn)略。

本文研究中還存在以下不足：第一，在進(jìn)行“以電代煤”的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境價(jià)值分析時(shí)，只考慮了新投資的電力設(shè)備和燃煤設(shè)備成本的差異，沒(méi)有考慮電力設(shè)備對(duì)存量燃煤設(shè)備替代的經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題。這一問(wèn)題需要考慮原有燃煤設(shè)備的壽命周期、折舊周期和已經(jīng)使用的年限，相對(duì)比較復(fù)雜。但是，除了新增投資部分，對(duì)原有燃煤設(shè)備的替代同樣重要。因此，對(duì)存量資產(chǎn)的“以電代煤”問(wèn)題的研究應(yīng)該是今后需要進(jìn)一步關(guān)注的內(nèi)容。第二，單位排放的環(huán)境外部成本對(duì)“以電代煤”的經(jīng)濟(jì)性結(jié)果具有重要影響，本文研究中僅在借鑒幾篇參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行分析，在今后的研究中也需要對(duì)環(huán)境外部成本進(jìn)行更全面的動(dòng)態(tài)的分析，這將對(duì)更準(zhǔn)確分析“以電代煤”的經(jīng)濟(jì)環(huán)境價(jià)值起到重要的支撐作用。

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Economic Costs and Environmental Bene fi ts of Replacing Coal by Electricity

ZHAO Xiaoli*, YE Xiaomei
(School of Business Administration, China University of Petroleum, Beijing 102249)

China will speed up the construction of a clean, ef fi cient, safe and sustainable modern energy system, and focus on the implementation of four energy development strategy such as “Green Low Carbon”, said in China Energy Development Strategy Action Plan (2014—2020). So, the “replacement of coal by electricity” become an important choice of future energy strategy in China. In this paper, the economic costs and environmental bene fi ts of replacing coal by electricity in eight major energy intensive industries were calculated by using the method of technically economic analysis and emission coef fi cient method. The results showed that the economic costs included initial investment and energy used cost of electrical equipment is 1.8 to 2.8 times as that of coal-based equipment in these sectors; however, a considerable environmental bene fi t of energy saving and emission reduction can be obtained. Considering the environmental external cost, the six sectors included the residential living part, business part, manufacture of non-metallic mineral products, processing of petroleum, coking and processing of nuclear fuel, manufacture of raw chemical materials and chemical products as well as the rest manufacture industry excluded the six energy intensive industry are feasible to replace coal by electricity at present. While the smelting and pressing industries of non-ferrous and ferrous metals are not economically feasible to replace coal by electricity now. Finally, some relevant policy suggestions were put forward.

replacement of coal by electricity; economic bene fi ts; environmental bene fi ts

F4；X196

1674-6 252（2017）04-0051-07

A

10.16868/j.cnki.1674-6 252.2017.04.051

本文得到國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目號(hào)：71573273，71373078）的資助。

* 責(zé)任作者： 趙曉麗（1970—），女，中國(guó)石油大學(xué)（北京）工商管理學(xué)院教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏?jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境管制政策，E-mail: email99zxl@vip.sina.com。