中國電力行業(yè)氮氧化物排放的時(shí)空分布特征與類群分析

楊春玉 ，林瀟，董戰(zhàn)峰，王軍鋒*

1. 常州工學(xué)院社會環(huán)境管理研究中心，江蘇 常州 213032；2. 武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 43000；3. 環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012；4．南開大學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)與低碳發(fā)展中心，天津 300350

隨著對氮氧化物減排的不斷重視，近幾年國家制定了一系列政策，大力開展氮氧化物減排工作。“十三五”規(guī)劃中提出新的減排目標(biāo)——2020年中國NOx排放量要在2015年的基礎(chǔ)上削減18.8%，“十三五”規(guī)劃減排任務(wù)艱巨。電力行業(yè)是氮氧化物排放最多的行業(yè)之一，電力行業(yè)氮氧化物減排成效是完成減排任務(wù)的關(guān)鍵。國內(nèi)外學(xué)者對氮氧化物排放的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：第一，國別層面的氮氧化物排放（Van Aardenne et al.，1999；Streets et al.，2000；Klimont et al.，2001；Zhang et al.，2009；Kim et al.，2014）；第二，區(qū)域?qū)用娴牡趸锱欧牛℅odowitch et al.，2008；Laureti et al.，2014；Wang et al.，2014；童小川，2016）；第三，與其他大氣污染物（如PM，SO2，TSP等）協(xié)同減排控制中的氮氧化物排放（Zhao et al.，2008；Ning et al.，2012；Lu et al.，2013）。這類研究大多是針對某國家（區(qū)域）的某行業(yè)（如燃煤電廠、交通、重型柴油機(jī)等）氮氧化物排放。

氮氧化物排放的核算方法主要有實(shí)際測量法、經(jīng)驗(yàn)法，以及排放因子法。其中，實(shí)際測量法存在測量難度大、準(zhǔn)確性尚待證實(shí)的問題；經(jīng)驗(yàn)法僅適用于二十世紀(jì)八九十年代未受控制時(shí)的氮氧化物排放核算。因而，目前這兩種方法應(yīng)用較少。能源消費(fèi)導(dǎo)致的氮氧化物排放是影響空氣質(zhì)量及區(qū)域酸沉降的重要因素（田賀忠等，2001），也是人為氮氧化物排放的主要來源（郝吉明等，2002；李紹輝，2007；李曉東等，1996；施亞嵐等，2014a；施亞嵐等，2014b；刁貝娣等，2016）。排放因子法克服了實(shí)際測量法和經(jīng)驗(yàn)法的缺點(diǎn)，根據(jù)能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，基于能源氮氧化物排放因子，考慮不同年際氮氧化物減排效率，從能源消費(fèi)的角度核算氮氧化物排放，具有較強(qiáng)的合理性和可操作性。

目前關(guān)于中國氮氧化物排放的區(qū)劃研究，一般是在完成氮氧化物排放計(jì)算后，按照東、中、西部的大區(qū)域進(jìn)行劃分，進(jìn)而進(jìn)行簡單的區(qū)域氮氧化物排放差異分析，并據(jù)此提出對策。然而，這種基于大區(qū)域尺度劃分的方式雖然能在一定程度上反映出中國氮氧化物排放的總體特征，但是由于缺少具體考慮指標(biāo)，如經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)等因素與氮氧化物排放之間的關(guān)系，得到的結(jié)果較為籠統(tǒng)，無法清晰地反映出同一大區(qū)域內(nèi)的省域氮氧化物排放差異，故很難從省域?qū)用嫣岢鼍哂嗅槍π缘臏p排建議。本文綜合考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)3個(gè)方面，對省域氮氧化物排放特征進(jìn)行類群劃分析，以期為中國電力行業(yè)氮氧化物分區(qū)域減排政策、途徑、措施的制定提供理論參考與科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與計(jì)算方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

對于分省分行業(yè) NOx排放清單的計(jì)算數(shù)據(jù)源于全國各省能源平衡表（包括分省分行業(yè)的商品能源消耗與活動(dòng)水平）。研究區(qū)域包括中國大陸30個(gè)省、直轄市、自治區(qū)，香港、澳門和臺灣暫時(shí)沒有考慮在內(nèi)，西藏由于缺少統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，也沒有考慮在內(nèi)；燃料類型劃分為煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣（LPG）、練廠干氣、焦?fàn)t煤氣、煤氣、天然氣等12類。2006—2010年各?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）GDP值以2005年各?。ㄊ?、自治區(qū)）GDP值為不變價(jià)計(jì)算得到；2011—2014年各省（市、自治區(qū)）GDP值以2010年各?。ㄊ?、自治區(qū)）GDP值為不變價(jià)計(jì)算得到。

1.2 計(jì)算方法

本研究對比環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)2012年NOx排放的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以及Akimoto et al.（2006）、Zhang et al.（2007）、劉通浩（2012）等的研究結(jié)果，認(rèn)為分省能源平衡表更接近真實(shí)的能源消費(fèi)量，適用于分省分行業(yè)的氮氧化物排放核算研究。因而，本文基于各省（市、自治區(qū)）能源平衡表，采用排放因子法，對全國各?。ㄊ?、自治區(qū)）2006—2014年能源消費(fèi)氮氧化物排放進(jìn)行了核算?；诜质》中袠I(yè)能源平衡數(shù)據(jù)核算中國火電行業(yè) NOx排放量的具體步驟是：首先，將各個(gè)?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)）火電行業(yè)某種燃料消耗與相對應(yīng)的部門行業(yè)相同燃料類型的NOx排放因子及NOx排放控制效率相結(jié)合得到電力行業(yè)消耗某種燃料產(chǎn)生的NOx排放量；然后將電力行業(yè)各種燃料消耗排放的 NOx量相加得到該省電力行業(yè)產(chǎn)生的 NOx排放量；最后將各省區(qū) NOx排放量進(jìn)行匯總，即可得到全國電力行業(yè)NOx排放總量。具體計(jì)算公式如下：

式中，QN表示NOx排放量；KN表示以NO2計(jì)的 NOx排放因子，kg·t-1；F為燃料消費(fèi)量，t；PN為平均污染控制水平下氮氧化物的脫除率，由于不同燃燒設(shè)備和技術(shù)水平下氮去除率的差異很大，基于郝吉明等（2002）的假設(shè)，根據(jù)中國對氮氧化物減排工作的的關(guān)注度，本文設(shè)定 2005—2010年電力行業(yè)氮氧化物脫除率為 30%，2011—2012年為50%；T表示全國；i表示?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）；j表示經(jīng)濟(jì)部門；f表示燃料類型。

能源平衡表中關(guān)于火電行業(yè)的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)體現(xiàn)在能源加工與轉(zhuǎn)換中的火電和供熱兩個(gè)環(huán)節(jié)。本文以用于火力發(fā)電和供熱的加工轉(zhuǎn)換投入量作為火電行業(yè)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)。

火電行業(yè)能源消費(fèi)量等于用于火力發(fā)電的加工轉(zhuǎn)換的投入量（取絕對值）與用于供熱的加工轉(zhuǎn)換的投入量（取絕對值）之和。中國電力行業(yè)氮氧化物排放因子見表1所示：

表1 電力行業(yè)不同能源類型的NOx排放因子Table 1 The emission factors of NOx for different energies in power plants kg·t-1

2 電力行業(yè)省域氮氧化物排放特征

2.1 省域氮氧化物排放總量

圖1 中國電力行業(yè)2006—2014年省域氮氧化物排放Fig. 1 The provincial NOx emissions in Chinese power plants from 2006 to 2014

2006—2014年中國各?。ㄊ?、自治區(qū)）氮氧化物排放總量及變化情況如圖1所示，氮氧化物排放最多的3個(gè)省份分別是山東、內(nèi)蒙古和江蘇，9年間平均氮氧化物排放分別為85.56、84.09、79.79萬噸。從全國氮氧化物排放絕對量的總體情況來看，2006年全國電力行業(yè)氮氧化物排放為 782.53萬噸，2010年達(dá)到了1036.34萬噸，以2006年氮氧化物排放為基數(shù)，5年間平均增長率為20.77%。2010年后，全國電力行業(yè)氮氧化物排放呈現(xiàn)下降趨勢，以2010年氮氧化物排放為基數(shù)，2011年、2012年、2013年和2014年全國電力行業(yè)氮氧化物排放下降率分別為 13.62%、14.35%、13.09%和13.04%，4 年間平均下降率達(dá)到了13.52%。此外，從省域氮氧化物排放絕對量的總體情況來看，在2006—2010年之間各省氮氧化物排放基本上均呈逐年增加的趨勢，2010年達(dá)到峰值，此后開始呈現(xiàn)下降趨勢。

2.2 人均氮氧化物排放量

人均氮氧化物排放體現(xiàn)了一個(gè)國家或區(qū)域（省、市、自治區(qū)）的人口對氮氧化物排放的影響。從中國各省（市、自治區(qū)）電力行業(yè) 2006—2014年人均氮氧化物排放量來看（如圖 2所示），各?。ㄊ?、自治區(qū)）的差異較大，9 年平均人均排放變化范圍在2.02～34.04 kg之間。其中，內(nèi)蒙古、寧夏、山西是人均氮氧化物排放最多的3個(gè)?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)），9 年間人均氮氧化物排放分別為 34.04、9.35和14.85 kg；此外，湖南、廣西、四川是人均氮氧化物排放最少的 3個(gè)?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)），9 年間人均氮氧化物排放分別為2.64、2.37和2.02 kg；從全國人均氮氧化物排放絕對量的總體情況來看，2006年全國電力行業(yè)氮氧化物排放為6.05 kg，2010年達(dá)到了7.78 kg，以2006年全國人均氮氧化物排放為基數(shù)，5年間平均增長率為18.54%。2010年后，全國電力行業(yè)人均氮氧化物排放呈下降趨勢，以2010年人均氮氧化物排放為基數(shù)，2011年、2012年、2013年和2014年全國電力行業(yè)人均氮氧化物排放下降率分別為 14.04%、15.24%、15.24%和14.76%，4年間平均下降率達(dá)到了14.82%。此外，從省域人均氮氧化物排放絕對量的總體情況來看，在 2006—2010年之間各省人均氮氧化物排放基本上均呈逐年增加的趨勢，2010年達(dá)到峰值，此后開始呈下降趨勢，這一變化趨勢與省域氮氧化物排放的變化趨勢基本相同。

圖2 中國電力行業(yè)2006—2014年省域人均NOx排放Fig. 2 The per capita of NOx emissions among provinces in Chinese power plants from 2006 to 2014

2.3 氮氧化物排放強(qiáng)度

2.3.1 單位面積的氮氧化物排放強(qiáng)度

氮氧化物排放強(qiáng)度一般有兩種表示，一種是指一個(gè)國家或地區(qū)單位面積的年均氮氧化物排放，它是評價(jià)氮氧化物排放水平的一個(gè)重要指標(biāo)，能夠在一定程度上反映一個(gè)國家或地區(qū)氮氧化物排放在空間尺度上排放的密集情況。從中國各省（市、自治區(qū)）電力行業(yè) 2006—2014年氮氧化物排放強(qiáng)度來看，各?。ㄊ?、自治區(qū)）的差異較大（如圖3所示），9年平均氮氧化物排放強(qiáng)度變化范圍在0.04～30.16 t·km-2之間。其中，上海、天津、江蘇是氮氧化物排放強(qiáng)度最高的3個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)），9年間人均氮氧化物排放分別為30.16、13.69和7.78 t·km-2；而青海、新疆、甘肅是氮氧化物排放強(qiáng)度最小的 3個(gè)省（市、自治區(qū)），9 年間人均氮氧化物排放分別為0.04、0.14和0.35 t·km-2；從全國氮氧化物排放強(qiáng)度絕對量的總體情況來看，2006年全國電力行業(yè)氮氧化物排放強(qiáng)度為0.39 t·km-2，2010年達(dá)到了1.24 t·km-2，以2006年全國氮氧化物排放強(qiáng)度為基數(shù)，5年間平均增長率為20.77%。2010年后，全國電力行業(yè)氮氧化物排放強(qiáng)度呈下降趨勢，以2010年全國氮氧化物排放強(qiáng)度為基數(shù)，2011—2014年全國電力行業(yè)氮氧化物排放強(qiáng)度下降率分別為13.62%、14.35%、13.09%和 13.04%，4 年間平均下降率達(dá)到了13.52%。此外，從省域氮氧化物排放強(qiáng)度絕對量的總體情況來看，2006—2010年之間各省氮氧化物排放強(qiáng)度基本上呈逐年增加的趨勢，2010年達(dá)到峰值，此后開始呈下降趨勢，這一變化趨勢與省域氮氧化物排放的變化、省域人均氮氧化物的變化趨勢均基本相同。

2.3.2 單位GDP的氮氧化物排放強(qiáng)度

單位 GDP的氮氧化物排放量是氮氧化物排放強(qiáng)度的另一種表示形式，也是評價(jià)氮氧化物排放水平的關(guān)鍵指標(biāo)。由于單位 GDP的氮氧化物排放綜合了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)等多種因素，故采用單位 GDP的氮氧化物排放表示氮氧化物強(qiáng)度得到了廣泛認(rèn)可。從中國各?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）電力行業(yè)2006—2014年單位GDP的氮氧化物排放強(qiáng)度來看（如圖 4所示），各省（市、自治區(qū)）的差異較大，9年平均單位GDP的氮氧化物排放強(qiáng)度變化范圍在 0.52～11.67 kg·104yuan-1之間。其中，寧夏、內(nèi)蒙古、貴州是單位 GDP的氮氧化物排放強(qiáng)度最多的 3個(gè)省（市、自治區(qū)），9 年間平均單位GDP的氮氧化物排放強(qiáng)度分別為11.67、7.86和4.50 kg·104yuan-1；此外，重慶、廣東、北京是單位GDP氮氧化物排放強(qiáng)度最小的3個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)），9 年間平均單位 GDP氮氧化物排放強(qiáng)度分別為1.03、1.02 和 0.52 kg·104yuan-1；從全國單位 GDP氮氧化物排放強(qiáng)度來看，2006年全國單位GDP的氮氧化物排放強(qiáng)度為3.37 kg·104yuan-1，2010年下降為2.37 kg·104yuan-1，以2006年全國單位GDP氮氧化物排放強(qiáng)度為基數(shù)，5年間平均下降率為19.18%。2010年后，全國單位GDP氮氧化物排放強(qiáng)度呈下降趨勢，以2010年全國單位GDP氮氧化物排放強(qiáng)度為基數(shù)，2011—2014年全國電力行業(yè)單位GDP氮氧化物排放強(qiáng)度下降率分別為27.60%、35.07%、36.26%和44.45%，4年間平均下降率達(dá)到了35.85%。從2006—2014年總體情況來看，9年間全國電力行業(yè)單位 GDP氮氧化物排放強(qiáng)度一直處于下降狀態(tài)，9年平均下降率為27.51%。

2.4 綜合能源氮氧化物排放系數(shù)

圖3 中國電力行業(yè)2006—2014年省域氮氧化物排放強(qiáng)度Fig. 3 The emission intensity of NOx among provinces in Chinese power plants from 2006 to 2014

圖4 中國電力行業(yè)2006—2012年省域氮氧化物排放強(qiáng)度Fig. 4 The emission intensity of NOx among provinces in Chinese power plants from 2006 to 2014

綜合能源氮氧化物排放指標(biāo)體系用氮氧化物排放總量與各類能源消耗總量的比值來表示，它反映了一個(gè)國家或地區(qū)特定能源結(jié)構(gòu)下單位綜合能源消耗所產(chǎn)生的氮氧化物排放量。如圖5所示，從2006—2014年綜合能源氮氧化物排放系數(shù)的平均值來看，平均排放系數(shù)最高的5個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）分別是內(nèi)蒙古、浙江、寧夏、江蘇，福建；平均排放系數(shù)最低的5個(gè)省（市、自治區(qū)）分別是湖南、湖北、四川、重慶，新疆。其中，平均排放系數(shù)最高的內(nèi)蒙古自治區(qū)（2.83×10-3）約是最低省份新疆維吾爾自治區(qū)（1.05×10-3）的 2.69 倍。從 2006—2014年的變化趨勢來看，絕大部分省區(qū)（27個(gè)省區(qū)）的綜合能源氮氧化物排放系數(shù)呈降低趨勢，其中降幅最大的省份是四川省，年均降幅為32%，其次是湖北，年均降幅為27%。僅有3個(gè)省份排放系數(shù)呈緩慢增長趨勢，增長最快的是內(nèi)蒙古，年均增幅為13%；其次是甘肅，年均增長為4%，再次是廣東省，年增長率為1%。

研究結(jié)果顯示，中國電力行業(yè)省域排放總體上呈現(xiàn)出以下特征：第一，2006—2014年各省（市、自治區(qū)）電力行業(yè)能源消費(fèi)氮氧化物排放總體上呈增長趨勢，年平均增長率為3.62%。第二，從人均排放的絕對量來看，電力行業(yè)省域氮氧化物人均排放量差異較大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省域的人均氮氧化物排放量較高。第三，從電力行業(yè)省域氮氧化物排放強(qiáng)度絕對量的總體情況來看，中西部省域的氮氧化物排放強(qiáng)度較高，東部發(fā)達(dá)省域的人均氮氧化物排放強(qiáng)度較低；大部分省域的氮氧化物排放強(qiáng)度自 2010年后均呈下降趨勢，總體而言，中東部省域的氮氧化物排放強(qiáng)度下降較快，西部省份下降較慢。電力行業(yè)氮氧化物省域排放強(qiáng)度與能源利用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因而在制定電力行業(yè)氮氧化物減排差別化政策時(shí)應(yīng)充分考慮各省（市、自治區(qū)）的能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第四，從綜合能源氮氧化物排放系數(shù)來看，大部分省域排放系數(shù)呈下降趨勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省域的排放系數(shù)較低，欠發(fā)達(dá)省域的排放系數(shù)較高。

圖5 中國電力行業(yè)2006—2014年省域綜合能源氮氧化物排放系數(shù)Fig. 5 The integrated energy emission factors of NOx among provinces in Chinese power plants from 2006 to 2014

3 省域氮氧化物排放類群分析

綜合考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)3個(gè)方面，對省域氮氧化物排放特征進(jìn)行類群劃分。其中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平用省域人均 GDP表示，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)用省域煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重表示，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)用省域第二產(chǎn)業(yè)比重表示。利用2014年中國電力行業(yè)省域單位GDP氮氧化物排放強(qiáng)度的數(shù)據(jù)計(jì)算得出的 30個(gè)省（市、自治區(qū)）單位 GDP氮氧化物排放強(qiáng)度中，以平均值1.73 kg·104yuan-1為標(biāo)準(zhǔn)，氮氧化物排放強(qiáng)度高于該標(biāo)準(zhǔn)的省（市、自治區(qū)）為高排放省份，低于該標(biāo)準(zhǔn)的省份為低排放省份。此外，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源消費(fèi)比重、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的劃分依據(jù)也是根據(jù)2014年各指標(biāo)省域的平均值為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而根據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行兩兩組合，從而對省域氮氧化物排放特征進(jìn)行類群分析。

3.1 基于人均GDP的省域排放類群分析

結(jié)合中國的實(shí)際情況，將中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平分為3類：以2014年人均GDP最高值（9.13萬元，天津）與人均GDP最低值（1.97萬元，貴州）之差的1/3加上2014年人均GDP最低值所得的值（即4.36萬元）和2014年人均GDP最高值與人均GDP最低值之差的2/3加上2014年人均GDP最低值所得的值（即6.75萬元）為標(biāo)準(zhǔn)分為3類，人均GDP低于4.36萬元的省份為低收入省份，人均GDP高于6.75萬元的省份為高收入省份，人均GDP介于4.36～6.75萬元之間的為中等收入省份?；谌司鵊DP，可以將省域氮氧化物排放類群劃分為五類：高排放低收入省份、高排放中等收入省份、低排放高收入省份、低排放中等收入省份、低排放低收入省份（如圖6所示）。

（1）高排放中等收入省份

從基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的省域排放類群劃分來看，屬于高排放中等收入的省份僅有內(nèi)蒙古1個(gè)省份，近年來，內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，“發(fā)展排放”特征顯著，2006—2014年，9年間人均GDP平均增速達(dá)到了15.86%。內(nèi)蒙古是中國能源資源大省和重要的能源化工基地，電力等高耗能行業(yè)比重偏高。

（2）高排放低收入省份

從基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的省域排放類群劃分來看，屬于高排放低收入的省份有：寧夏、山西、新疆、甘肅、貴州、安徽 6?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）。其中，中西部地區(qū)?。ㄊ?、自治區(qū)）占到了三分之二。這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后，基本上都是能源或者礦產(chǎn)資源大省，資源型產(chǎn)業(yè)是這些省份主要的支柱產(chǎn)業(yè)，高排放經(jīng)濟(jì)特征明顯。

（3）低排放低收入省份

從基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的省域排放類群劃分來看，屬于低排放低收入的省份有：云南、廣西、江西、四川、青海、海南、湖南、黑龍江、河北、河南、陜西、湖北、重慶、吉林等14個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）。這些省份大部分位于中部地區(qū)，盡管其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對落后于東部地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍然依靠第二產(chǎn)業(yè)尤其是重工業(yè)的發(fā)展，但是由于其生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平相對高于第二類省份（低收入高排放），能源利用效率也較高，因此，其排放強(qiáng)度相對較低。

（4）低排放高收入省份

從基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的省域排放類群劃分來看，屬于低排放高收入的省份有：北京、天津、上海、江蘇等4個(gè)?。ㄊ校?。這些地區(qū)中，一些地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)多是以現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主的第三產(chǎn)業(yè)，耗能少，如北京、上海；一些地區(qū)盡管以第二產(chǎn)業(yè)為主，但工業(yè)技術(shù)水平較高，“低耗能、低排放”的工業(yè)產(chǎn)業(yè)相對較多，非化石能源比重較高，如天津、江蘇等。

圖6 基于人均GDP與NOx排放的省域排放特征類群劃分Fig. 6 The grouping of provinces based on the per capita GDP and the characteristics of NOx emissions

（5）低排放中等收入省份

從基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的省域排放類群劃分來看，屬于低排放中等收入的省份有：浙江、遼寧、山東、廣東、福建等5個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）。這5個(gè)省份都是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較發(fā)達(dá)的省份，均處于大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，擺脫高能耗、高排放產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型時(shí)期。

3.2 基于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的省域排放類群分析

結(jié)合中國的實(shí)際情況，將中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)類型分為三類：以計(jì)算得到的2014年30個(gè)?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）的第二產(chǎn)業(yè)比重的最高值（54.14%，陜西）與第二產(chǎn)業(yè)比重最低值（21.31%，北京）之差的 1/3加上第二產(chǎn)業(yè)比重最低值所得到的的值（即32.29%）和第二產(chǎn)業(yè)比重的最高值與第二產(chǎn)業(yè)比重最低值之差的2/3加上第二產(chǎn)業(yè)比重最低值所得到的的值（即43.27%）為標(biāo)準(zhǔn)分為三類，第二產(chǎn)業(yè)比重高于43.27%的省份為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)欠合理省份；第二產(chǎn)業(yè)比重介于32.29%～43.27%之間的省份為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較合理省份；第二產(chǎn)業(yè)比重低于32.29%的省份為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理省份。根據(jù)第二產(chǎn)業(yè)比重，可以將省域氮氧化物類群劃分為五類：高排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)欠合理省份、高排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較合理省份、低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理省份、低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較合理省份、低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)欠合理省份（如圖7所示）。

（1）高排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)欠合理省份

屬于高排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)欠合理的省份有：寧夏、內(nèi)蒙古、山西和安徽等4個(gè)省份。這些省份大都是能源和礦產(chǎn)資源大省，第二產(chǎn)業(yè)比重大，分別占到了 48.74%，51.32%，49.33%，53.13%。四個(gè)省份第二產(chǎn)業(yè)比重均在50%左右，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有資源性和高耗能的特點(diǎn)。

（2）高排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較合理省份

屬于高排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理的省份有：新疆、甘肅、貴州等3個(gè)省（市、自治區(qū)）。這3個(gè)省份都位于中國西部地區(qū)，盡管其第二產(chǎn)業(yè)占有相當(dāng)?shù)谋壤?，但其?yōu)勢并不明顯，與第一類高排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)欠合理的省份相比，其第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值所占比重較高，如貴州，但其工業(yè)以高能耗產(chǎn)業(yè)為主，工業(yè)化水平也較低。

（3）低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)欠合理省份

屬于低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理的省份有：青海、河南、陜西、吉林、遼寧、河北、山東、江蘇、浙江、廣東、湖北、天津、福建、江西、四川、重慶、湖南、廣西等18個(gè)?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）。這些省份大部分位于中東部地區(qū)，盡管同樣是第二產(chǎn)業(yè)比重較大的省份，但是其能源資源型重工業(yè)所占比重相對較小，且其能源利用技術(shù)和工業(yè)技術(shù)水平相對較高，因此在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的情況下，其氮氧化物排放強(qiáng)度相對較低。

（4）低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較合理省份

屬于低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)欠合理的省份有：北京、海南2個(gè)省份。以第三產(chǎn)業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)的海南和北京，第二產(chǎn)業(yè)所占比重分別為25.02%和21.30%。北京市的第三產(chǎn)業(yè)比重是其第二產(chǎn)業(yè)比重的三倍多，達(dá)到了77.94%，海南的第三產(chǎn)業(yè)比重是其第二產(chǎn)業(yè)的近兩倍，達(dá)到了51.85%。這兩個(gè)城市的第二產(chǎn)業(yè)比重不高，且其第二產(chǎn)業(yè)以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為主，因此電力行業(yè)氮氧化物排放強(qiáng)度較低；海南、北京以第三產(chǎn)業(yè)及旅游業(yè)為主，其次是第一產(chǎn)業(yè)，第二產(chǎn)業(yè)比重相對較低。

（5）低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較合理省份

屬于低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較合理的省份有：上海、黑龍江、云南等3??；上海以第三產(chǎn)業(yè)為主，高達(dá)65.83%，是第二產(chǎn)業(yè)比重的近2倍；黑龍江電力行業(yè)氮氧化物排放強(qiáng)度較低的原因主要是其第一產(chǎn)業(yè)比重較大，達(dá)到了15.44%；云南第三產(chǎn)業(yè)所占的比重較高，達(dá)43.25%。

圖7 基于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的省域排放特征類群劃分Fig. 7 The grouping of provinces based on the characteristics of industrial structures

3.3 于能源結(jié)構(gòu)的省域排放類群分析

由于目前能源消費(fèi)產(chǎn)生的氮氧化物排放中，絕大多數(shù)來源于煤炭（2014年煤炭引發(fā)的氮氧化物排放占到了71.19%）。因此，各省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)用各省煤炭消費(fèi)量與能源消費(fèi)總量的比值表示，即以煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重為依據(jù)進(jìn)行基于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的中國電力行業(yè)省域氮氧化物排放的類群劃分。

結(jié)合中國的實(shí)際情況，將中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的類型分為三類：以計(jì)算得出的2014年30個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）的煤炭消費(fèi)比重最高值（88.72%，山西）與煤炭消費(fèi)比重最低值34.75%之差的1/3加上煤炭消費(fèi)比重最低值所得的值（即52.74%）和煤炭消費(fèi)比重最高值與煤炭消費(fèi)比重最低值之差的2/3加上煤炭消費(fèi)比重最低值所得的值（即70.73%）為標(biāo)準(zhǔn)分為三類，煤炭消費(fèi)比重高于70.73%的省份為能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)欠合理省份；煤炭消費(fèi)比重介于52.74%～70.73%的省份為能源結(jié)構(gòu)較合理省份；煤炭消費(fèi)比重低于 52.74%的省份為能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)合理省份。

根據(jù)煤炭消費(fèi)比重代表的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，可以將省域氮氧化物類群劃分為四類：高排放能源結(jié)構(gòu)欠合理省份、高排放能源結(jié)構(gòu)較合理省份、低排放能源結(jié)構(gòu)欠合理省份、低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)欠合理省份、低排放產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理省份（如圖8所示）。

（1）高排放能源結(jié)構(gòu)欠合理省份

屬于高排放能源結(jié)構(gòu)欠合理的省份有5個(gè)，分別是：寧夏、內(nèi)蒙古、山西、貴州、安徽。這5個(gè)省份煤炭消費(fèi)比重非常大，分別為82.68%、87.42%、88.72%、85.71%、77.93%。這些省份有的是煤炭大省，如內(nèi)蒙古、山西；有的是礦產(chǎn)資源大省，如貴州；安徽是中部能源大省，在能源結(jié)構(gòu)中煤炭消費(fèi)比重占到了80%以上。這些省份在高度依賴煤炭的同時(shí)，能源效率不高，能源結(jié)構(gòu)欠合理。

（2）高排放能源結(jié)構(gòu)較合理省份

屬于高排放能源結(jié)構(gòu)合理的省份有兩個(gè)，分別是：新疆和甘肅。這兩個(gè)省份均位于西北地區(qū)，煤炭消費(fèi)比重都在60%以上，第二產(chǎn)業(yè)較不發(fā)達(dá)，能源利用效率較低。

（3）低排放能源結(jié)構(gòu)欠合理省份

屬于低排放能源結(jié)構(gòu)欠合理的省份有5個(gè)，分別是：河南、四川、黑龍江、吉林、陜西。河南是由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省發(fā)展起來的新興工業(yè)大省，是資源型工業(yè)大省，能耗高；四川等其他省份對煤炭的依賴程度比河南低。

（4）低排放能源結(jié)構(gòu)較合理省份

屬于低排放能源結(jié)構(gòu)較合理的省份有 15個(gè)（市、自治區(qū)），分別是：天津、河北、山東、浙江、廣東、福建、遼寧、廣西、重慶、湖南、江西、青海、江蘇、山西、湖北。天津、河北等其他省份對煤炭的依賴程度有所降低，如重慶已構(gòu)建水電、生物質(zhì)能源、風(fēng)電、垃圾焚燒發(fā)電等多樣、安全、清潔、高效的能源供應(yīng)和消費(fèi)體系。這15個(gè)省份中，廣東、廣西、福建、浙江、山東等省份盡管第二產(chǎn)業(yè)比重大，但其單位GDP的氮氧化物排放強(qiáng)度低于全國各省均值，表明這些省份的能源利用效率較高。

（5）低排放能源結(jié)構(gòu)合理省份

表2 中國電力行業(yè)省域氮氧化物排放群類劃分Table 2 The provincial division of NOx emissions in Chinese power plants

屬于低排放能源結(jié)構(gòu)合理的省份（市、自治區(qū)）有3個(gè)，分別是：北京、上海、海南。這3個(gè)省（市、自治區(qū)）都是以第三產(chǎn)業(yè)為主，其煤炭消費(fèi)比重都在 45%以下，遠(yuǎn)低于全國各省煤炭消費(fèi)比重均值（66.62%）。此外，北京和上海的第三產(chǎn)業(yè)都是以具有高附加值的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主，而海南主要發(fā)展以旅游業(yè)為龍頭的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。

3.4 省域排放特征綜合類群分析

綜上所述，按經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)對中國電力行業(yè)省域氮氧化物排放分類如下（表2）：

區(qū)域類型一：高排放低收入省份（6?。?，包括安徽、寧夏、山西、新疆、貴州、甘肅。這些省份大多是資源能源大省，而人均收入較低，能源結(jié)構(gòu)單一，亟需在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。

區(qū)域類型二：高排放中等收入省份，包括內(nèi)蒙古1個(gè)省份。

區(qū)域類型三：低排放低收入省份，包括河南、河北、吉林、遼寧、江西、青海、陜西、四川、重慶、湖北、湖南、湖南、廣西、海南（14?。?。這些省份大多人均收入較低，第二產(chǎn)業(yè)比重普遍較高，產(chǎn)業(yè)亟待調(diào)整。廣西、海南這兩個(gè)省份氮氧化物排放強(qiáng)度低，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理，煤炭消費(fèi)比重也較低，然而其人均 GDP收入遠(yuǎn)低于全國各省的平均值，經(jīng)濟(jì)亟待發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)，應(yīng)避免“雙高”企業(yè)的轉(zhuǎn)移，認(rèn)真貫徹節(jié)能減排方針，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

區(qū)域類型四：低排放中等收入省份，包括福建、山東、浙江、廣東、遼寧（5?。?；這些省份收入較高，但第二產(chǎn)業(yè)比重較高，煤炭消費(fèi)比重也較高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟需調(diào)整，能源結(jié)構(gòu)亟待優(yōu)化。

區(qū)域類型五：低排放高收入省份，包括天津、北京、上海和江蘇 4個(gè)?。ㄊ校３K省外，其余3個(gè)均為直轄市。這幾個(gè)省域單位面積排放強(qiáng)度亟待下降的省份盡管收入高、單位 GDP氮氧化物排放強(qiáng)度低、能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理，但從單位面積氮氧化物排放強(qiáng)度來看，這4個(gè)省份均排在前十（2014年），其中，上海、天津、江蘇是全國氮氧化物排放最密集的前三的省份。上海單位面積的氮氧化物排放強(qiáng)度（22.22 kg·km-2）是單位面積排放強(qiáng)度最低的青海省（0.04 kg·km-2）的500倍之多。因而，這些省份在氮氧化物排放的相對量，以及排放密集度等方面亟待改進(jìn)。

4 結(jié)論

本文綜合考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平（人均 GDP）、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（第二產(chǎn)業(yè)比重）3方面因素，對省域氮氧化物排放特征進(jìn)行類群劃分析，對中國電力行業(yè)氮氧化物分區(qū)域減排政策的制定具有重要的理論與實(shí)踐意義。根據(jù)電力行業(yè)省域排放特征類群分析的結(jié)果，國家在制定電力行業(yè)氮氧化物減排政策、途徑、措施中要結(jié)合各?。ㄊ?、自治區(qū)）的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：在制定省域氮氧化物減排配額時(shí)，對于發(fā)展相對滯后的西部地區(qū)，應(yīng)在減排任務(wù)空間與時(shí)間上給予一定的照顧；對于第二產(chǎn)業(yè)比重較高的省份，應(yīng)給予較高的配額并制定較高的減排標(biāo)準(zhǔn)；對于第三產(chǎn)業(yè)比重較高的省份，應(yīng)制定較嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)；對于煤炭消費(fèi)占比重高的省份（如內(nèi)蒙古、寧夏），應(yīng)通過大力加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，從提高能源利用效率的角度，實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。