氮氧化物初始排污權(quán)有償使用費階梯式定價模型研究*
——以燃煤電廠為例

吳婷婷

(1.福建省環(huán)境科學(xué)研究院；2.福建省排污權(quán)儲備和技術(shù)中心，福建 福州 350001)

1 概述

初始排污權(quán)是指排污單位經(jīng)核定、允許其排放污染物的種類和數(shù)量。在試點省份實際執(zhí)行過程中，通過發(fā)放排污許可證，將行政區(qū)域內(nèi)以環(huán)境容量為基礎(chǔ)的污染物排放量以初始排污權(quán)的形式核定給每個排污單位，使其獲得環(huán)境資源產(chǎn)權(quán)[1-2]，在市場機(jī)制的作用下，允許排污單位通過實施減排工程減少的污染物排放量投放入市場進(jìn)行交易，最終實現(xiàn)以排污權(quán)為標(biāo)的物的有償轉(zhuǎn)讓[3,4]。

在一定的時期內(nèi)，由于環(huán)境資源本身具有的可分性和有限性，隨著經(jīng)濟(jì)的增長，環(huán)境容量也成為了一種日益稀缺的資源[5]。而初始排污權(quán)，作為環(huán)境容量的載體，通過制定初始排污權(quán)有償使用費，是實現(xiàn)環(huán)境資源價值的重要體現(xiàn)，因此，在初始有償使用費定價方面，有學(xué)者建議既要考慮資源稀缺程度，又要充分考慮社會承受能力[6]，倘若制定的初始有償使用費無法清晰體現(xiàn)排污權(quán)的內(nèi)在價值，參與交易的排污單位就無法準(zhǔn)確定位交易價格，甚至?xí)霈F(xiàn)盲目喊價的局面；倘若制定的初始有償使用費過高，則會導(dǎo)致排污權(quán)交易的價格偏離其內(nèi)在價值，甚至出現(xiàn)偏離量過大的情形，將直接影響排污權(quán)交易機(jī)制的有效性。因此，深入分析污染物治理成本的差異性，識別影響污染治理成本的關(guān)鍵因素，進(jìn)而有針對性地制訂階梯式初始排污權(quán)有償使用費收費標(biāo)準(zhǔn)，對于排污權(quán)政策的實施具有重要的實踐指導(dǎo)意義。

2 初始排污權(quán)有償使用費定價研究現(xiàn)狀

初始排污權(quán)有償使用費是排污單位依法取得排污權(quán)指標(biāo)，按規(guī)定向政府繳納的費用，其收費標(biāo)準(zhǔn)的制定同時受多種因素的影響，包括市場因素、社會因素和政治因素[7,8]。目前，國內(nèi)多名學(xué)者對初始排污權(quán)有償使用費的定價進(jìn)行了研究。張培等以水污染物排放量為例，提出了階梯式定價的思路與方法[9]；畢軍等以恢復(fù)成本法制定了初始排污權(quán)有償使用費的定價模型[10]；李煥承等提出將恢復(fù)成本法、層次分析法和績效評估法融為一體的化學(xué)需氧量排污權(quán)有償使用定價方法[11]。在初始有償使用費的定價理論研究上，以恢復(fù)成本法的運用最多，即將一個行業(yè)的污染物平均治理成本確定為初始有償使用費的收費標(biāo)準(zhǔn)。然而，即使是同一行業(yè)，不同排污單位也存在不同程度的差異，尤其是各排污單位采取的污染治理設(shè)施、管理手段等均存在不同程度的差異，因此會使得各排污單位之間的單位產(chǎn)能污染物排放量存在差異[12]。為此，本文以燃煤電廠為例，提出確定初始排污權(quán)有償使用費應(yīng)當(dāng)充分考慮不同排污單位之間污染治理成本的差異，構(gòu)建了氮氧化物階梯式定價指標(biāo)模型，以期為我國排污權(quán)有償使用制度的建立提供借鑒。

3 階梯式定價模型研究

初始排污權(quán)有償使用費階梯式定價的重點在于設(shè)定階梯式調(diào)整指標(biāo)及系數(shù)。本文以燃煤電廠氮氧化物污染物為例，對不同發(fā)電企業(yè)采用的脫硝工藝及排污狀況進(jìn)行分析，探討不同裝機(jī)容量機(jī)組治污成本的差異性，構(gòu)建階梯式定價模型。

其基本模型如下所示：

Pi=C×Ri×Mi

其中，Pi為i電廠初始排污權(quán)有償使用費定價價格；C為火電行業(yè)平均治污成本；Ri為階梯式調(diào)整系數(shù)1；Mi為階梯式調(diào)整系數(shù)2。

3.1 脫硝成本差異分析

火電廠脫硝成本，即脫除氮氧化物所發(fā)生的各種成本費用，按照投資成本的類型分為固定成本和變動成本。其固定成本主要包括固定資產(chǎn)的折舊費、設(shè)備運行的維修費等；變動成本則主要包括原材料和燃料的費用、工人工資費用、電費、工藝水費等。

本研究采用邊際成本的方法來分析脫硝成本問題，邊際成本實際上是在任何排放量水平上，增加一個單位的排放量所需要增加的工人工資、原材料和燃料等變動成本。理論上，邊際成本表示當(dāng)排放量增加1個單位時，總成本增加多少。考慮到福建省總裝機(jī)容量30萬kW以上的燃煤發(fā)電機(jī)組中，有90%以上主要采用“低氮燃燒+SCR脫硝”技術(shù)，因此，本次脫硝成本的差異以“低氮燃燒+SCR脫硝”技術(shù)為主，探討影響不同機(jī)組脫硝治理成本差異的關(guān)鍵因素。

以燃煤發(fā)電企業(yè)為例，選取30萬kW以上的機(jī)組進(jìn)行減排成本核算，分別從單位產(chǎn)能氮氧化物排放量、機(jī)組裝機(jī)容量等進(jìn)行“低氮燃燒+SCR脫硝”成本差異分析。通過測算氮氧化物超低改造單位減排成本發(fā)現(xiàn)，同樣采用SCR脫硝工藝的不同機(jī)組，因機(jī)組裝機(jī)容量、供電煤耗、單位產(chǎn)能氮氧化物排放量等方面的差異，造成總脫硝成本和邊際成本均存在較大差異。

3.1.1 裝機(jī)容量影響分析

采用SCR脫硝工藝的不同機(jī)組，氮氧化物單位減排成本如表1所示。

表1 不同裝機(jī)容量機(jī)組SCR技術(shù)脫硝成本

從表1可以看到，火電機(jī)組建設(shè)脫硝裝置的年運行成本在1000萬元以上。其中，還原劑費用、催化劑費用和廠用電增加、固定資產(chǎn)折舊、人工費用是主要成本。而同樣采用SCR脫硝工藝的不同機(jī)組，裝機(jī)容量越大的機(jī)組，其單位減排成本越大。

3.1.2 單位產(chǎn)能氮氧化物排放量差異分析

采用SCR脫硝工藝的不同機(jī)組，由于單位產(chǎn)能污染物排放量不同，氮氧化物單位減排成本也不同，如表2所示。

表2 不同機(jī)組SCR技術(shù)脫硝成本

從表2看到，由于不同機(jī)組的裝機(jī)容量不同，單位產(chǎn)能氮氧化物排放量存在明顯差異，總體上單位產(chǎn)能氮氧化物排放量越高的機(jī)組，其單位減排成本越高。表2中，總裝機(jī)容量2400MW的機(jī)組，氮氧化物單位產(chǎn)能NOx排放量略低，可能與機(jī)組均為超臨界機(jī)組有關(guān)，其環(huán)保性能更優(yōu)。

3.2 階梯式模型構(gòu)建

3.2.1 指標(biāo)選取

從火電廠氮氧化物治理成本差異性分析可以看到，脫硝成本的影響因素主要包括裝機(jī)容量、單位產(chǎn)能污染物排放量。通過調(diào)查數(shù)據(jù)的定性分析發(fā)現(xiàn)，不同裝機(jī)容量下，不同機(jī)組的單位脫硝成本與裝機(jī)容量、單位氮氧化物排放量均存在正相關(guān)關(guān)系。而反映機(jī)組差異的主要指標(biāo)是供電煤耗的差異，因此，設(shè)定本次氮氧化物初始排污權(quán)有償使用費階梯式調(diào)整指標(biāo)分別為供電煤耗系數(shù)和單位產(chǎn)能氮氧化物排放量差異系數(shù)。

通過分析全省30萬kW以上火電廠的生產(chǎn)工藝及污染物排放狀況，將福建省火電行業(yè)按機(jī)組類型劃分優(yōu)、中、劣三階梯，根據(jù)污染物治理成本差異，確定階梯式調(diào)整系數(shù)分別為供電煤耗、單位產(chǎn)能污染物排放量，并確定了相應(yīng)階梯的初始排污權(quán)有償使用費調(diào)整系數(shù)，建立階梯式定價指標(biāo)體系，如表3所示。

表3 階梯式定價指標(biāo)體系構(gòu)建

①對于不同階梯裝機(jī)容量的機(jī)組，根據(jù)供電煤耗的不同，設(shè)定機(jī)組差異調(diào)整系數(shù)M1i。以中階梯平均供電煤耗值作為基數(shù)1，則M1i計算公式如下所示：

M11=優(yōu)階梯機(jī)組平均供電煤耗A/中階梯機(jī)組平均供電煤耗B

M12=1

M13=劣階梯機(jī)組平均供電煤耗C/中階梯機(jī)組平均供電煤耗B

②對于同一階梯裝機(jī)容量的機(jī)組，按照單位產(chǎn)能污染物排放量的不同，從低到高排序，分成3個階梯，設(shè)置調(diào)整系數(shù)M2i，M2i計算公式如下所示：

M21=單位產(chǎn)能污染物排放量R1/單位產(chǎn)能污染物排放量R2

M22=1

M23=單位產(chǎn)能污染物排放量R3/單位產(chǎn)能污染物排放量R2

③不同機(jī)組初始排污權(quán)有償使用費總調(diào)整系數(shù)為M3j，計算公式為：M3j=M1j×M2i。

3.2.2 階梯式調(diào)整系數(shù)計算

3.2.2.1 機(jī)組差異系數(shù)

按照單機(jī)功率及蒸汽壓力對火電廠分類，結(jié)果如表4所示。

表4 火電廠分類

在超臨界和超超臨界狀態(tài)下，濕蒸汽直接成為過熱蒸汽、飽和蒸汽，熱效率較高，因此超臨界和超超臨界機(jī)組耗煤低、環(huán)保性能好，機(jī)組熱效率能夠達(dá)到45%左右。而火電廠的供電煤耗(即供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗，是火力發(fā)電廠每向外提供1度電能平均耗用的標(biāo)準(zhǔn)煤量)的主要影響因素是火電機(jī)組的熱利用率，各類發(fā)電廠的供電煤耗如圖1所示。

圖1 各類機(jī)組供電煤耗

從圖3可以看到，供電煤耗量與裝機(jī)容量成反比。本文根據(jù)燃煤電廠的裝機(jī)容量設(shè)定機(jī)組差異調(diào)整系數(shù)，將燃煤電廠劃分成優(yōu)、中、劣三個階梯，結(jié)合全國燃煤電廠情況，應(yīng)用最多的類型是超臨界和亞臨界機(jī)組，因此，將該機(jī)組類型設(shè)定為中階梯，并將其調(diào)整系數(shù)設(shè)定為1。按照表1階梯式定價指標(biāo)體系計算福建省火電行業(yè)機(jī)組差異系數(shù)，結(jié)果如表5所示。

表5 按機(jī)組差異性設(shè)定階梯式定價調(diào)整系數(shù)

3.2.2.2 單位產(chǎn)能氮氧化物排放量差異系數(shù)

全省30萬kW以上的12家火電廠均采用SCR法、SNCR法或者SCR法與低NOx燃燒技術(shù)(LNB)相結(jié)合的方法(見表6)。單純使用低氮燃燒技術(shù)，脫硝效率在25%～40%，選擇性非催化還原法的脫硝效率也在25%～40%，選擇性催化還原法的脫硝效率在80%～90%，使用選擇性催化還原法或選擇性非催化還原法與低氮燃燒技術(shù)相結(jié)合，能有效提高脫氮效率。

表6 各類機(jī)組單位產(chǎn)能NOx排放量對比

全省12家30萬kW以上的火電廠使用的脫硝工藝主要是“SCR+低氮燃燒”。從表6(不同裝機(jī)容量的機(jī)組使用脫硝設(shè)施后，單位產(chǎn)能氮氧化物排放量)可以看出，對于采取相同脫硝工藝的電廠，其裝機(jī)容量越大，其單位產(chǎn)能氮氧化物排放量越少。對于位于中等級的機(jī)組，根據(jù)圖4對單位產(chǎn)能氮氧化物排放量劃分階梯。

根據(jù)圖2將中階梯機(jī)組的單位產(chǎn)能氮氧化物排放量分為三階，劃分范圍是：優(yōu)(單位產(chǎn)能氮氧化物排放量≤0.060g·(kW·h)-1)；中(0.060g·(kW·h)-1<單位產(chǎn)能氮氧化物排放量≤0.125g·(kW·h)-1)；劣(單位產(chǎn)能氮氧化物排放量>0.125g·(kW·h)-1)

圖2 不同機(jī)組單位產(chǎn)能NOx排放量

位于優(yōu)階梯的基本上是SCR(選擇性催化還原法)與LNB(低氮燃燒)技術(shù)相結(jié)合的脫氮工藝，位于中階梯的是選擇性催化還原法，位于劣階梯的基本上是選擇性非催化還原法、低氮燃燒技術(shù)及其組合使用的脫氮工藝，由于企業(yè)管理存在差異，也有可能導(dǎo)致采取相同工藝的企業(yè)脫氮效果不同。

①位于中階梯的調(diào)整系數(shù)按1計算，平均單位產(chǎn)能氮氧化物排放量是0.119g/kW·h，位于優(yōu)階梯的單位產(chǎn)能氮氧化物排放量平均值是0.050g/kW·h，因此調(diào)整系數(shù)按下式計算：

0.050÷0.119=0.42

②位于劣階梯的單位產(chǎn)能氮氧化物排放量平均值是0.136，因此調(diào)整系數(shù)按下式計算：

0.136÷0.119=1.14

③分類在優(yōu)階梯和劣階梯的機(jī)組，單位產(chǎn)能氮氧化物排放量調(diào)整系數(shù)也按上述原則進(jìn)行。

4 結(jié)論和建議

根據(jù)上文提出的階梯式定價指標(biāo)體系，結(jié)合調(diào)整系數(shù)，對福建省火電行業(yè)初始排污權(quán)有償使用費階梯式征收標(biāo)準(zhǔn)提出如下建議：

①對于不同階梯裝機(jī)容量的機(jī)組，由于平均供電煤耗的不同，建議設(shè)定不同的調(diào)整系數(shù)。

②對于同一階梯裝機(jī)容量的機(jī)組，由于污染物處理設(shè)施的處理效果不同，建議設(shè)定不同的階梯式系數(shù)。

③對同一階梯，單位產(chǎn)能不同，最終總的調(diào)整系數(shù)建議綜合考慮平均供電煤耗調(diào)整系數(shù)和單位產(chǎn)能污染物排放調(diào)整系數(shù)。

為此，建議對每個階梯的機(jī)組按照相同的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)單位產(chǎn)能氮氧化物排放量劃分為優(yōu)、中、劣三階梯，并且確定相應(yīng)階梯的調(diào)整系數(shù)，具體如表7所示。

表7 NOx初始排污權(quán)有償使用費階梯式定價對策建議