“京津冀”地區(qū)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的體現(xiàn)能核算與政策分析

劉耕源，魯頤瓊*，陳操操

（1. 北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，環(huán)境模擬與污染控制國家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；2. 北京市流域環(huán)境生態(tài)修復(fù)與綜合調(diào)控工程技術(shù)研究中心，北京 100875；3. 中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100872；4. 國家能源集團(tuán)，北京 100011；5. 北京市應(yīng)對氣候變化研究中心，北京 100031）

“京津冀”地區(qū)由北京市、天津市、河北省構(gòu)成，最早由首都經(jīng)濟(jì)圈發(fā)展而來，包括中國的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，在國內(nèi)具有十分重要的戰(zhàn)略地位。然而目前，“京津冀”地區(qū)面臨的大氣污染問題較為嚴(yán)重。以PM2.5為例，根據(jù)資料，2015年北京市空氣中PM2.5的年平均濃度值為80.57μg/m3[1]，是國家標(biāo)準(zhǔn)限值的2.30倍[2]；河北省PM2.5的年平均濃度值為77μg/m3，是國家標(biāo)準(zhǔn)限值的2.19倍[3]；天津市PM2.5的年平均濃度值為70μg/m3，是國家標(biāo)準(zhǔn)限值的2.02倍[4]。相關(guān)研究表明，“京津冀”地區(qū)的PM2.5污染已經(jīng)對人群健康造成了威脅[5,6]。此外，“京津冀”地區(qū)大氣污染造成的霧霾也對中國的國際形象造成了一定影響。

我國政府對“京津冀”地區(qū)的大氣污染問題，尤其是PM2.5污染問題非常重視。2016年全國“兩會(huì)”的國務(wù)院《政府工作報(bào)告》中，提出了要推進(jìn)“京津冀”協(xié)同發(fā)展，在生態(tài)環(huán)保等領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展[7]。2015年12月國家發(fā)改委、環(huán)保部聯(lián)合發(fā)布的《京津冀協(xié)同發(fā)展生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》中要求，到2020年“京津冀”地區(qū)PM2.5年均濃度控制在64μg/m3左右，并提出將“京津冀”地區(qū)打造成生態(tài)修復(fù)、環(huán)境改善示范區(qū)的目標(biāo)[8]。國務(wù)院還發(fā)布實(shí)施了《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》和《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等文件，加大空氣污染的綜合治理力度，并在最新的國家《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》中針對“京津冀”地區(qū)提出構(gòu)建區(qū)域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、預(yù)警體系和協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，削減區(qū)域污染物排放總量的計(jì)劃[9,10]。通過加強(qiáng)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控，實(shí)施大氣污染防治重點(diǎn)地區(qū)氣化工程，到“十三五”末，實(shí)現(xiàn)“京津冀”地區(qū)PM2.5濃度下降25%的目標(biāo)[11]。北京、天津、河北的政府部門也相繼提出了各自的大氣污染防治計(jì)劃和措施（見表1），改善大氣環(huán)境污染問題[12]。

北京市環(huán)保局2014年發(fā)布的《北京市2012—2013年度PM2.5來源綜合解析結(jié)果》顯示，北京市由燃煤產(chǎn)生的PM2.5排放量占其本地總排放量的22.4%，在所有來源中位居第二位[13]；天津市由燃煤產(chǎn)生的PM2.5排放量占其本地總排放量的27%，在所有來源中位居第二位[14]；在河北省石家莊市，由燃煤產(chǎn)生的PM2.5排放量占其本地總排放量的28.5%，在所有來源中位居第一位；在河北省廊坊市，由燃煤產(chǎn)生的PM2.5排放量占其本地總排放量的50%，在所有來源中位居第一位；在河北省其他城市，煤炭產(chǎn)業(yè)也在本地PM2.5排放中占有較大比重[15]?？梢姡济簩Α熬┙蚣健钡貐^(qū)的PM2.5起到了較大的貢獻(xiàn)作用。煤炭及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的直接和間接排放是“京津冀”地區(qū)PM2.5的主要來源之一，也是目前急需解決的大氣污染問題[16]。

“京津冀”地區(qū)以煤炭作為支柱能源，其大氣污染問題與能源結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，在能源結(jié)構(gòu)維持不變的情況下，這種污染問題很難根本性改變。這在我國北方具有一定的典型性和代表性。推進(jìn)“京津冀”地區(qū)的煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的升級與轉(zhuǎn)型不僅能改善本地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，更對我國北方以煤炭為主要能源的區(qū)域具有一定的引導(dǎo)性和示范性作用，便于提出更有針對性的減排與替代對策，為政府決策提供一定的理論支持和政策建議。

就國際視角而言，經(jīng)歷過倫敦?zé)熿F事件和洛杉磯光化學(xué)煙霧事件以后，各國都對燃煤和汽車尾氣的處理制訂了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，起到了一定的效果。而“京津冀”地區(qū)的大氣污染問題卻不是一次污染問題，也不僅僅是光化學(xué)污染，而是一種復(fù)合型污染，污染物成分復(fù)雜，來源也較廣。對于依賴高能源消耗的部分發(fā)展中國家而言，“京津冀”地區(qū)的大氣污染問題具有一定的代表性。如何通過能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，減少大氣污染物排放，具有一定的研究價(jià)值。

表1 北京、天律、河北大氣污染防治措施整理及對比

從科學(xué)意義上，引入產(chǎn)業(yè)鏈和體現(xiàn)能的研究方法為解決“京津冀”地區(qū)的大氣污染問題提供了一種新的視角，能夠從產(chǎn)業(yè)鏈的角度整體上對“京津冀”地區(qū)的煤炭利用情況進(jìn)行整體和系統(tǒng)的評估與核算，通過優(yōu)化煤炭鏈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)污染物排放量控制與能源供給的最優(yōu)平衡，具有一定的科學(xué)創(chuàng)新性。

1 國內(nèi)外研究進(jìn)展

1.1 煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的能源消耗和污染物排放研究進(jìn)展

產(chǎn)業(yè)鏈的概念源于西方，由德國經(jīng)濟(jì)學(xué)家赫希曼在1958年提出，經(jīng)過價(jià)值鏈、供應(yīng)鏈等微觀層面概念的補(bǔ)充而進(jìn)一步發(fā)展。在中國，產(chǎn)業(yè)鏈的概念不斷得到豐富和擴(kuò)充[17]。龔勤林指出，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且环N在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中相關(guān)的產(chǎn)業(yè)部門基于經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的內(nèi)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)而客觀形成的環(huán)環(huán)相扣、首尾相接的鏈條式關(guān)聯(lián)關(guān)系形態(tài)[18]。郁義鴻認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且环N由最終產(chǎn)品的生產(chǎn)加工全過程的各個(gè)環(huán)節(jié)——包括了從最初的原材料到終端產(chǎn)品再到消費(fèi)者手中所構(gòu)成的整個(gè)生產(chǎn)鏈條[19]。以上學(xué)者對產(chǎn)業(yè)鏈的闡述,重點(diǎn)突出了產(chǎn)業(yè)鏈中部門間基于技術(shù)上的關(guān)聯(lián)性和鏈?zhǔn)铰?lián)系[20]。

部分學(xué)者還對區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈的概念進(jìn)行了闡述。陳朝隆等指出，區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)翘囟▍^(qū)域范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈段或鏈條，即產(chǎn)業(yè)鏈在特定區(qū)域的形態(tài)；他還從系統(tǒng)科學(xué)的視角將區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈的概念進(jìn)一步加以說明，認(rèn)為區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈本質(zhì)上是一種區(qū)域經(jīng)濟(jì)組織,其運(yùn)行與發(fā)展符合產(chǎn)業(yè)組織運(yùn)行和區(qū)域發(fā)展的基本規(guī)律[21]。龔勤林研究了區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈形成與發(fā)展的相關(guān)問題[18]，認(rèn)為區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈要連通不同城市產(chǎn)業(yè)鏈之間的斷鏈，讓產(chǎn)業(yè)鏈在空間上得到延伸，使得產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)在區(qū)域內(nèi)的不同城市間得以分布[20]。

一些學(xué)者借助產(chǎn)業(yè)鏈和區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈的概念，對煤炭資源利用系統(tǒng)的能源消耗和污染物排放進(jìn)行了研究。煤炭資源利用系統(tǒng)包括原煤開采、洗選、運(yùn)輸、煤化工、供暖供熱及終端消費(fèi)，從產(chǎn)業(yè)鏈的角度分析煤炭資源的利用情況，可以更直接和更清楚地厘清煤炭資源利用系統(tǒng)的資源分配、技術(shù)狀況、能耗水平和排放情況。Shrestha和Marpaung的研究表明，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)手段對火力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，可以在一定程度上提升火力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，促使能源構(gòu)成種類多樣化[22]。劉強(qiáng)等研究了經(jīng)濟(jì)手段對電力企業(yè)碳排放的限制作用，并建立了相關(guān)模型用于綜合規(guī)劃評價(jià)[23]。Aden等通過研究中國煤炭資源的開發(fā)利用狀況，對煤炭資源的需求驅(qū)動(dòng)力、供應(yīng)約束條件、可替代選項(xiàng)、環(huán)境外部性等因素進(jìn)行了分析，并提出了有針對性的改進(jìn)建議[24]。濮洪九從煤炭產(chǎn)業(yè)鏈的角度對中國煤炭資源的利用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析與預(yù)測，并提出了煤炭資源可持續(xù)利用的概念，論述了煤炭資源在開發(fā)利用中應(yīng)有的約束條件與政策建議[25,26]。趙劍峰從低碳經(jīng)濟(jì)的視角研究了煤炭工業(yè)的清潔利用情況，提出我國應(yīng)適度發(fā)展煤制烯技術(shù)，對煤制油技術(shù)進(jìn)行一定程度的限制，并及時(shí)修訂完善煤炭相關(guān)法律法規(guī)[27]。Fankhauser等利用碳排放稅從空間、時(shí)間的角度對煤炭市場產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)降低成本與增大市場靈活度的目的[28,29]。袁迎菊分析了目前煤炭產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，以IPCC 標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，對煤炭產(chǎn)業(yè)鏈碳排放的度量方法進(jìn)行了闡述；并通過對煤炭產(chǎn)業(yè)鏈低碳演化進(jìn)程的綜合分析，揭示了影響煤炭產(chǎn)業(yè)鏈低碳技術(shù)和影響演化過程的內(nèi)部因素與外部因素，提出了煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的演化過程[30]。

目前，有關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈、區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈的概念已較為明確和統(tǒng)一，但尚缺乏機(jī)制方面的深入研究。而對煤炭資源利用系統(tǒng)污染物排放控制的研究往往局限于單一污染物，缺乏對系統(tǒng)的精細(xì)分析與描述，缺乏宏觀角度的系統(tǒng)性和整體性的核算與優(yōu)化。從煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的整體角度去核算能源消耗和污染物排放，將有助于更好地配置和利用煤炭資源，實(shí)現(xiàn)資源利用與環(huán)境保護(hù)的平衡。

1.2 體現(xiàn)能的核算

人類的生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的所有的產(chǎn)品和提供的所有服務(wù)都必須直接或間接消耗各種能源[31]。而體現(xiàn)能即表示產(chǎn)品生產(chǎn)全過程中消耗的直接和間接能源的總和，也稱為“虛擬能”[32]“隱含能”[33]“隱性能源”[34]。其概念最早源于1974年的國際高級研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合會(huì)能源分析工作會(huì)議，并不斷得到豐富和發(fā)展[35]。馬濤提出將體現(xiàn)能定義為生產(chǎn)某種產(chǎn)品實(shí)際消耗的能源，由技術(shù)水平、生產(chǎn)條件、能源效率等因素決定[36,37]。羅思平等定義體現(xiàn)能是指產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)热^程消耗的能源總和[38]。龐軍等認(rèn)為出口體現(xiàn)能是生產(chǎn)國為了生產(chǎn)出口產(chǎn)品而在本地直接消耗和間接消耗的總能源[39]。

目前，體現(xiàn)能的核算方法已經(jīng)較為成熟，主要有過程分析法和投入產(chǎn)出分析法兩種核算方法。過程分析法即通過生命周期評價(jià)去鑒別和量化生產(chǎn)過程中消耗的能源，常用于核算工業(yè)材料和建筑電熱的體現(xiàn)能[40]。而投入產(chǎn)出分析法則是基于投入產(chǎn)出表提供的完整框架，系統(tǒng)地將非直接消耗能源也考慮在內(nèi)[41]，通過經(jīng)濟(jì)學(xué)和數(shù)學(xué)模型核算出體現(xiàn)能[36]。對于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，采取過程分析法往往需要大量數(shù)據(jù)，而且運(yùn)算過程復(fù)雜，人工工作量巨大；而投入產(chǎn)出分析法則可以通過模型在投入產(chǎn)出表的基礎(chǔ)上較為方便和快捷地對體現(xiàn)能進(jìn)行核算[42]。

國外學(xué)者從體現(xiàn)能的視角開展了比較豐富的研究。Kaharl和Roland根據(jù)中國的投入產(chǎn)出與能源消耗數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了中國貿(mào)易出口量與能源消費(fèi)量間的相關(guān)關(guān)系，認(rèn)為中國能源消費(fèi)增長的首要驅(qū)動(dòng)因素是出口貿(mào)易，中國需制定既能兼顧能源環(huán)境要素又能兼顧經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展的長期發(fā)展[43]。Rahimifard等應(yīng)用產(chǎn)品體現(xiàn)能模型核算了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的直接能源消耗和間接能源消耗，并指出直接能源消耗可以分為理論能源消耗與輔助能源消耗。通過對體現(xiàn)能的核算，能提高非有效能源的透明度，促進(jìn)能源利用率的提升[44]。Kara等將過程分析法與投入產(chǎn)出分析法相結(jié)合，對6種產(chǎn)品和4種供應(yīng)鏈進(jìn)行了體現(xiàn)能核算，分析了制造全球化的發(fā)展趨勢對產(chǎn)品體現(xiàn)能的響應(yīng)。結(jié)果表明，生產(chǎn)地的選擇，產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)姆绞?、距離、重量等都是決定產(chǎn)品體現(xiàn)能的重要條件。通過選擇更適合的本地生產(chǎn)商，采取更加高效和環(huán)保的運(yùn)輸途徑，可以進(jìn)一步減少產(chǎn)品的體現(xiàn)能[35,45]。

國內(nèi)學(xué)者對體現(xiàn)能的研究主要集中于進(jìn)出口貿(mào)易方向。Li等根據(jù)中國1997年的投入產(chǎn)出表，推算出20種主要進(jìn)出口產(chǎn)品的能源消耗系數(shù)，并由此核算出1996—2004年中國進(jìn)出口貿(mào)易的體現(xiàn)能[46]。劉峰則將出口能源消耗系數(shù)和進(jìn)口能源消耗系數(shù)區(qū)別計(jì)算，根據(jù)2000年日本的投入產(chǎn)出表推算出進(jìn)口產(chǎn)品的能源消耗系數(shù)和2002年中國的投入產(chǎn)出表推算出口貨物的能源消耗系數(shù)，并核算了2001—2005年中國進(jìn)出口產(chǎn)品的體現(xiàn)能，結(jié)果表明，研究時(shí)段內(nèi)中國產(chǎn)品出口體現(xiàn)能占到全年能源消費(fèi)總量的24%～33%[47]。齊曄等根據(jù)投入產(chǎn)出分析法核算了中國1997—2006年產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易的體現(xiàn)能，結(jié)果表明，中國進(jìn)口消費(fèi)的相當(dāng)一部分能源又以產(chǎn)品體現(xiàn)能的形式出口到其他國家和地區(qū)，客觀地反映了中國產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易中的體現(xiàn)能流動(dòng)[35]。Chen等根據(jù)投入產(chǎn)出分析法核算了2001—2006年中國產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易中的體現(xiàn)能，結(jié)果表明，2002年中國產(chǎn)品體現(xiàn)能凈進(jìn)口折合1.7億t標(biāo)準(zhǔn)煤，產(chǎn)品體現(xiàn)能凈出口折合4.1億t標(biāo)準(zhǔn)煤[48]。此外，部分學(xué)者還將對體現(xiàn)能的研究擴(kuò)展到其他領(lǐng)域。Liu等根據(jù)投入產(chǎn)出法核算了1992—2007年中國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的體現(xiàn)能。研究通過結(jié)構(gòu)分解模型，闡述了影響其體現(xiàn)能的主要因素，并發(fā)現(xiàn)了2007年中國基礎(chǔ)設(shè)施的體現(xiàn)能占當(dāng)年能源消費(fèi)總量的比例過高。從能源利用率的角度考慮，當(dāng)年中國部分基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的合理性較低[35,49]。張力小等根據(jù)投入產(chǎn)出法對北京市1987—2007年城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的體現(xiàn)能進(jìn)行了核算，從產(chǎn)業(yè)整合、結(jié)構(gòu)調(diào)整的角度為北京市的節(jié)能減排工作提供了新思路[42]。

目前，將體現(xiàn)能與染物排放的核算應(yīng)用到區(qū)域煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中的研究較少。而區(qū)域煤炭產(chǎn)業(yè)鏈研究多從供應(yīng)鏈和能源安全的角度來分析，污染物排放多從單個(gè)能源消耗的角度考慮，缺乏深度跟蹤區(qū)域煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的單獨(dú)走向，未梳理出能源利用主線和分支，無法得到對煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的能源消耗和污染物排放的縱覽情況。通過引入體現(xiàn)能的方法，利用能源平衡表、相關(guān)數(shù)據(jù)和模型可以對煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的能源消耗和污染物排放進(jìn)行詳細(xì)核算，較為客觀和真實(shí)地反映“京津冀”地區(qū)煤炭消費(fèi)最終產(chǎn)生的環(huán)境影響。

2 研究方法

本研究嘗試以“京津冀”地區(qū)的能源平衡表為基礎(chǔ)，以“京津冀”地區(qū)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈為研究對象，查找“京津冀”地區(qū)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈能源消耗相關(guān)數(shù)據(jù)，厘清“京津冀”地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)走向，并對煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的體現(xiàn)能進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，核算并編制2012年“京津冀”地區(qū)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的污染物排放清單。最后，依據(jù)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈體現(xiàn)能和污染物排放清單的結(jié)果提出有針對性的優(yōu)化改進(jìn)方案和政策建議。

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究能源消耗數(shù)據(jù)來源于各省市的能源平衡表?！熬┙蚣健钡貐^(qū)2012年能源平衡（實(shí)物量）總表的數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2013》中北京市2012年能源平衡統(tǒng)計(jì)（實(shí)物量）、天津市2012年能源平衡統(tǒng)計(jì)（實(shí)物量）和河北省2012年能源平衡統(tǒng)計(jì)（實(shí)物量）[50]。能源折算系數(shù)（見表2）來源于《GB/T 2589—2008》[51]和《能源統(tǒng)計(jì)知識手冊》[52]。

表2 能源折算系數(shù)

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1 “京津冀”地區(qū)特定種類能源凈調(diào)運(yùn)量的計(jì)算

根據(jù)2012年北京、天津、河北的能源平衡表，對于一種特定的能源，只能得到三個(gè)?。ㄊ校└髯缘恼{(diào)入量和調(diào)出量，在缺少三個(gè)省（市）間調(diào)入量和調(diào)出量的情況下，無法得到“京津冀”地區(qū)整體的調(diào)入量和調(diào)出量。但是，可以運(yùn)用以下模型計(jì)算出該種能源在“京津冀”地區(qū)整體的凈調(diào)運(yùn)量（凈調(diào)運(yùn)量=調(diào)入量-調(diào)出量）。

對于一個(gè)含有n個(gè)子區(qū)域的地區(qū)Ω，某種能源的調(diào)入調(diào)出具有如下模型。

式（1）中，Ci為i區(qū)域的調(diào)出量；αi為i區(qū)域調(diào)出Ω地區(qū)外的量；cij為i區(qū)域調(diào)出到Ω地區(qū)內(nèi)j區(qū)域的量。

式（2）中，Ri為i區(qū)域的調(diào)入量；βi為從Ω地區(qū)外調(diào)入i區(qū)域的量；rij為i區(qū)域接收到Ω地區(qū)內(nèi)j區(qū)域調(diào)運(yùn)的量。

式（3）為在Ω地區(qū)內(nèi)，從i區(qū)域調(diào)出到j(luò)區(qū)域的量等于j區(qū)域接收到從i區(qū)域調(diào)運(yùn)的量。

由式（1）、式（2）、式（3）可以推導(dǎo)出下式：

式（4）中，Ωα-β為Ω地區(qū)整體的凈調(diào)運(yùn)量。

根據(jù)以上模型，代入北京、天津、河北某種能源各自的調(diào)入量和調(diào)出量，即可算出該種能源在“京津冀”地區(qū)整體的凈調(diào)運(yùn)量。

2.2.2 “京津冀”地區(qū)2012年能源平衡（實(shí)物量）總表的編制

將北京市2012年能源平衡統(tǒng)計(jì)（實(shí)物量）、天津市2012年能源平衡統(tǒng)計(jì)（實(shí)物量）和河北省2012年能源平衡統(tǒng)計(jì)（實(shí)物量）中的數(shù)據(jù)加和，并將結(jié)果按照橫坐標(biāo)為能源種類，縱坐標(biāo)包括可供本地區(qū)消費(fèi)的能源量、加工轉(zhuǎn)換投入產(chǎn)出量、損失量、終端消費(fèi)量等子項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)列表，即可得到“京津冀”地區(qū)2012年能源平衡（實(shí)物量）總表（見表3）。

表3 “京津冀”地區(qū)2012年能源平衝(實(shí)物量)總表

2.2.3 “京津冀”地區(qū)2012年煤炭鏈火力發(fā)電量走向的推算

由表2、表3可以得出，“京津冀”地區(qū)2012年煤鏈中火力發(fā)電投入能量合計(jì)2.91×1018J。根據(jù)文獻(xiàn)[53]分析可知，2012年中國火力發(fā)電煤耗率不低于250g/（kW·h），即能源轉(zhuǎn)換效率不高于49%。故“京津冀”地區(qū)煤鏈中火力發(fā)電產(chǎn)生的電能不高于3 960×109kW·h，小于2012年“京津冀”地區(qū)的總用電量4 674.49 ×109kW·h[54]。對于以火力發(fā)電為主且電力資源緊張的“京津冀”地區(qū)[55]，煤炭鏈火力發(fā)電產(chǎn)生的電能主要用于本地消費(fèi)。

2.2.4 “京津冀”地區(qū)2012年能源平衡（能量）總表的編制

完成“京津冀”地區(qū)2012年能源平衡（能量）總表的編制需要將能源以實(shí)物為單位轉(zhuǎn)換為以能量為單位。根據(jù)綜合能耗計(jì)算通則《GB/T 2589—2008》[51]，使用以下公式：

式（5）中，Ei表示能源i的能量；ei表示能源i的實(shí)物量；pi表示能源i的值折算系數(shù)。

將表2、表3中的能源實(shí)物量代入式（5）中并取絕對值，即可得到“京津冀”地區(qū)2012年能源平衡（能量）總表（見表4）。

表4 “京津冀”地區(qū)2012年能源平衝(能量)總表 單位：J

2.2.5 “京津冀”地區(qū)2012年煤流和能流圖、?；鶊D的編制

煤流和能流圖是根據(jù)熱力學(xué)第一定律，將煤炭鏈中生產(chǎn)、制造、加工、消費(fèi)、回收等全過程通過箭頭有序連接，標(biāo)記出物質(zhì)的流通轉(zhuǎn)化量和能源的流動(dòng)量，并以圖的形式呈現(xiàn)出來，形象、直觀地展現(xiàn)某一區(qū)域的煤炭源利用狀況[56]。參照2014年美國能流圖[57]和2012 年中國煤流圖和能流圖[56,58]，在表3和表4的基礎(chǔ)上利用Visio 2013軟件可以繪制出“京津冀”地區(qū)2012年的體現(xiàn)能流圖（見圖1）和煤流圖（見圖2）。通過S！nakey軟件，即可以得到“京津冀”地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈桑基體現(xiàn)能分流圖，更加直觀地展現(xiàn)體現(xiàn)能的流動(dòng)。

2.2.6 “京津冀”地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)污染物排放核算

根據(jù)歐洲環(huán)境署編制的指導(dǎo)手冊[59]，可以由表2與能源消費(fèi)、轉(zhuǎn)化污染物排放系數(shù)，運(yùn)用投入產(chǎn)出法得到“京津冀”地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈污染物排放清單。

2.2.7 能源轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算

在煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的能源轉(zhuǎn)化過程中，可以根據(jù)以下公式求得能源轉(zhuǎn)化效率：

式（6）中，η為轉(zhuǎn)化效率，為所有產(chǎn)品能量之和；（B1+…Bn） 為所有原料能量之和。

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)果分析

本研究以“京津冀”地區(qū)2012年的能源平衡表為基礎(chǔ)，厘清了“京津冀”地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈物質(zhì)與能量走向，運(yùn)用投入產(chǎn)出法核算了“京津冀”地區(qū)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的體現(xiàn)能，得到如下結(jié)果：

（1）“京津冀”地區(qū)煤炭利用的主要特點(diǎn)?！熬┙蚣健钡貐^(qū)的原煤主要依賴調(diào)運(yùn)，按體現(xiàn)能計(jì)算，外省凈調(diào)入量占全部可消費(fèi)原煤的65.98%，綜合煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈分析，“京津冀”地區(qū)屬于凈煤炭進(jìn)口地區(qū)。

（2）煤炭轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)的能量流動(dòng)特點(diǎn)。從能量的角度分析，原煤為供熱提供了絕大部分能量，占其總能量的82.58%；其次為高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣，占比分別為10.36%、2.94%和2.72%，其余能源占比較小，均不超過1%。原煤為火力發(fā)電提供了絕大部分能量，占其總能量的93.22%；再次為高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣，占比分別為4.32%和1.11%，其余能源占比較小，均不超過1%。從體現(xiàn)能的角度分析，高爐煤氣對供熱的體現(xiàn)能的貢獻(xiàn)率最高，達(dá)到53.61%，其次為原煤、轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣，占比分別為36.77%、4.78%和3.30%，其余能源占比較小，均不超過1%；原煤對火力發(fā)電的體現(xiàn)能貢獻(xiàn)率最高，達(dá)到61.68%，其次為高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣，占比分別為33.20%、2.03%和1.85%，其余能源占比較小，均不超過1%。

由此可見，原煤的直接使用在“京津冀”地區(qū)的煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中占有非常大的比重。將體現(xiàn)能角度分析的結(jié)果與能量角度分析的結(jié)果對比，可以發(fā)現(xiàn)煤化工產(chǎn)業(yè)在煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中的潛在能量消耗仍然具有相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)。

（3）煤炭終端消費(fèi)環(huán)節(jié)的能量流動(dòng)特點(diǎn)。從能量的角度分析，焦炭為終端消費(fèi)提供的能量在所有能源中比重最大，達(dá)到47.78%，其次為原煤和洗精煤，占比分別為37.64%和4.31%，其余能源占比較小，均不超過4%。在各種類型的終端消費(fèi)中，工業(yè)耗能比重最高，達(dá)到89.38%，其次為生活消費(fèi)和其他消費(fèi)，占比分別為5.81%和2.57%，其余種類終端消費(fèi)占比較小，均不超過1%。從體現(xiàn)能的角度分析，焦炭對終端消費(fèi)的體現(xiàn)能的貢獻(xiàn)率最高，達(dá)到41.28%，其次為高爐煤氣和原煤，占比分別為24.41%和21.83%，其余能源占比較小，均不超過5.5%。在各種類型的終端消費(fèi)中，工業(yè)體現(xiàn)能占比最高，達(dá)到92.72%，其次為生活消費(fèi)和其他消費(fèi)，占比分別為4.42%和1.54%，其余種類終端消費(fèi)占比較小，均不超過0.5%。

由此可見，焦炭是終端消費(fèi)能量的主要來源，也是體現(xiàn)能的主要貢獻(xiàn)源。對于終端消費(fèi)而言，無論從能量的角度還是體現(xiàn)能的角度，工業(yè)都占到了其總量的絕大多數(shù)（約90%），有效地調(diào)控工業(yè)煤炭資源使用，對于提高能源利用效率具有重要的意義。

（4）能源利用效率。根據(jù)表4，將煤炭轉(zhuǎn)化過程中洗選煤、煤制品加工、煉焦的產(chǎn)品與原料轉(zhuǎn)化為能量，代入式（6）中，可以得到煤炭轉(zhuǎn)化能源利用效率（見表 5）。

（5）“京津冀” 地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈污染物排放分析。具體見圖3。

根據(jù)圖3，在“京津冀”地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中NOx的主要貢獻(xiàn)因子分別為原煤（55.10%）和焦炭（36.47%）；CO的主要貢獻(xiàn)因子分別為原煤（42.97%）、焦炭（28.44%）和煉焦過程（22.31%）；NMVOC的主要貢獻(xiàn)因子分別為原煤（38.75%）、焦炭（25.64%）和煉焦過程（24.20%）；SOx的主要貢獻(xiàn)因子分別為原煤（57.57%）和焦炭（38.10%）；TSP的主要貢獻(xiàn)因子分別為煉焦過程（56.29%）、原煤（25.23%）和焦炭（16.70%）；PM10的主要貢獻(xiàn)因子分別為煉焦過程（64.98%）、原煤（20.20%）和焦炭（13.37%）；PM2.5的主要貢獻(xiàn)因子分別為煉焦過程（72.56%）、原煤（15.79%）和焦炭（10.45%）。

結(jié)果表明，原煤、焦炭的直接消費(fèi)和煉焦過程對“京津冀”地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈七種主要污染物的貢獻(xiàn)率最大。為了有效減少“京津冀”地區(qū)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的污染物排放，需要對原煤、焦炭的直接消費(fèi)和煉焦過程采取相應(yīng)的減排政策和措施。

圖2 “京津冀”地區(qū)2012年煤流圖

3.2 討論

將“京津冀”地區(qū)2012年的煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀與胡秀蓮[56]研究中呈現(xiàn)的中國2012年的煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀（圖4、表5）對比，可以得到如下結(jié)果，見圖5。

（1）從原煤供應(yīng)的角度，2012年中國原煤供應(yīng)94.83%依靠本地生產(chǎn)，基本可以保證煤炭資源供應(yīng)的自給自足；而2012年“京津冀”地區(qū)煤炭供應(yīng)則主要依靠外省調(diào)入。

（2）在煤流圖的分能源品種構(gòu)成中，2012年“京津冀”地區(qū)原煤直接使用比例為21.64%，電力占比30.29%，焦炭及其制品占比29.44%，熱力占比7.96%，煤制油氣、型煤、洗選煤及其他占比10.67%。在中國2012年煤流圖的分能源品種構(gòu)成中，原煤直接使用比例為33.7%，電力占比28.1 %，焦炭及其制品占比26.6%，熱力占比6.8%，煤制油氣、型煤、洗選煤及其他占比4.8%。在終端消費(fèi)構(gòu)成上，“京津冀”地區(qū)工業(yè)比重為89.38%，中國的工業(yè)比重為80.2%，都占到了終端消費(fèi)能量消耗的絕大多數(shù)。

在煤炭轉(zhuǎn)化能源利用效率上，“京津冀”地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈洗選煤、煤制品加工、煉焦三個(gè)環(huán)節(jié)的效率分別為87.77%、92.46%、90.97%，稍低于中國2012年96.16%的利用效率[56]。

結(jié)果表明，“京津冀”地區(qū)的煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侵袊禾肯嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的比較典型的代表，優(yōu)化調(diào)整“京津冀”地區(qū)的煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈對于中國煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展具有代表性意義。

4. 結(jié)論與建議

根據(jù)“京津冀”地區(qū)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀，為了提高能源利用效率，減少體現(xiàn)能和污染物排放，可以采取以下措施改進(jìn)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，在保證能源安全的前提下減少污染。

（1）煤化工是煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是能源消耗、污染物排放的突出環(huán)節(jié)。目前，“京津冀”地區(qū)應(yīng)該進(jìn)一步改造煤化工產(chǎn)業(yè)布局，在煤焦化等領(lǐng)域淘汰落后產(chǎn)能，關(guān)停小規(guī)模企業(yè)，整合大型企業(yè)；以煤氣化推動(dòng)煤制合成氨技術(shù)改造，同時(shí)積極開發(fā)利用焦?fàn)t煤氣、煤焦油等副產(chǎn)品。對于新建設(shè)的煤化工企業(yè)，要以更嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行要求，遵循成規(guī)模、成集群、循環(huán)利用的原則。

（2）供熱和發(fā)電是煤炭消費(fèi)的主要途徑之一。目前，“京津冀”地區(qū)還有一定存量的落后鍋爐。對此，可以一方面應(yīng)該加速對落后鍋爐的淘汰；另一方面要加強(qiáng)對鍋爐的污染處理，進(jìn)行除塵、脫硫改造。對新安裝的具有一定規(guī)模的鍋爐要進(jìn)行在線聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測，及時(shí)監(jiān)督。此外，還應(yīng)該積極鼓勵(lì)各地采取集中供熱方式供暖，并利用使用煤氣、天然氣的鍋爐取代小型煤炭鍋爐。

圖3 “京津冀”地區(qū)2012年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈主要污染物排放分析

表5 煤炭轉(zhuǎn)化能源利用效率

圖5 “京津冀”地區(qū)與中國煤炭資源使用情況對比

（3）在煤炭的終端消費(fèi)中，居民生活消費(fèi)和其他消費(fèi)的能源消耗與污染物排放也占有相當(dāng)比重，需要進(jìn)一步加以整治。目前，一方面可以擴(kuò)大城市高污染燃料禁用范圍，在城市和城鄉(xiāng)結(jié)合部采取政策補(bǔ)償措施，推行天然氣、電力替代民用散煤，在農(nóng)村推廣沼氣、風(fēng)能、太陽能等清潔能源，壓縮煤炭使用范圍。另一方面，可以制定嚴(yán)格的民用煤炭的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對灰分、硫分、揮發(fā)分進(jìn)行管控，對于劣質(zhì)煤、高污染煤全面禁止生產(chǎn)和銷售。此外，對必須使用煤炭的地區(qū)還可以采取政府補(bǔ)貼的方式，推廣先進(jìn)煤炭爐具，提高能源利用效率，降低污染排放。

（4）煤炭洗選是原煤加工的重要過程。根據(jù)目前“京津冀”地區(qū)的煤炭資源利用現(xiàn)狀，可以通過高精度煤炭洗選，分質(zhì)分級，提高煤炭洗選加工技術(shù)水平，增強(qiáng)煤炭產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，加強(qiáng)對《商品煤質(zhì)量管理暫行辦法》的執(zhí)行力度，進(jìn)一步推廣潔凈型煤處理技術(shù)和高濃度水煤漿處理技術(shù)。

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