解決能源問題的關(guān)鍵是系統(tǒng)優(yōu)化0915

1、解決能源問題的關(guān)鍵是系統(tǒng)優(yōu)化自“九五”期間我國提出大氣污染物總量控制以來，主要污染物總量控制制度近20來已經(jīng)由污染防治的輔助手段過渡到主要手段，尤其從“十一五”開始，國家將二氧化硫和COD總量控制作為約束性指標，已經(jīng)成為眾所周知的污控措施。無獨有偶，2010年，我國又提出了“合理控制能源消費總量”，目前已過渡到“控制能源消費總量”，“合理”二字已經(jīng)消失。以兩個總量控制為方針，相關(guān)法規(guī)、規(guī)劃、計劃、措施、考核等配套措施正在全面鋪開，如火如荼地進行著。不可否認的是：少排放污染物就減少污染、少使用能源就減輕能源壓力。然而,為什么在進行了近20年的污染物總量控制之后，我們迎來的卻是越來越嚴重的霧霾？問

2、題就出在把減少“污染物總量”這個方法，當成了改善“環(huán)境質(zhì)量”的目的。減少污染物排放總量本身并不是問題，問題出在從何處減排、減排多少和如何減排。一、科學看待污染物總量對環(huán)境的影響1、對環(huán)境質(zhì)量的影響并非只由污染物排放總量決定,燃煤多的企業(yè)不一定排放污染就多，減少煤炭的消耗并不一定就相應(yīng)減少了污染物排放，所以并非一定要減煤才能治霾。以北京市2013-2017年清潔空氣行動計劃為例可以看出，單純追求燃煤減量并不可取。該計劃要求，到2017年，北京市燃煤總量比2012年削減1300萬噸，控制在1000萬噸以內(nèi)，煤炭占能源消費比重下降到10%以下。而采取的主要措施是采用燃氣熱電替代燃煤熱電。2012年，

3、北京市燃煤熱電企業(yè)共消耗原煤927萬噸（發(fā)電643萬噸、供熱284萬噸），占北京市燃煤的41.2%，其中，高井電廠、高碑店電廠、國華一熱、京能熱電（以下簡稱四家電廠）消耗燃煤913萬噸，占全市電力燃煤的98.5%,即按計劃消減這四家電廠的燃煤就可以完成北京市消減燃煤量任務(wù)的70%。但是，2012年，北京市二氧化硫、氮氧化物、煙（粉）塵三項大氣污染物排放量分別為9.38萬噸、17.75萬噸、6.6萬噸，由于四家燃煤電廠各污染物排放治理水平很高，達到世界領(lǐng)先水平，這三項大氣污染物排放占比分別為2.1%、3.2%、0.78%，三項合計排放量占比僅為2.5%。可見，消減了41%的燃煤，才減少了不到2.

4、5%的污染排放量，如果再考慮到燃氣排放的污染物，其效果更差。反觀德國魯爾工業(yè)區(qū)人口近600萬人，人口密度與北京相當，面積約4600平方公里，不到北京市的三分之一，而有1000萬千瓦左右的燃煤發(fā)電能力和數(shù)千萬噸鋼鐵的年生產(chǎn)能力，但2012年魯爾區(qū)所有空氣質(zhì)量監(jiān)測站中測得的PM2.5也只有21微克/立方米，遠遠小于北京。這充分說明了不能將燃煤量與排放污染劃等號。2、要找準真正的污染元兇，不僅要看污染源數(shù)量多少，更要看污染控制技術(shù)的效果及污染物源的結(jié)構(gòu)特性。據(jù)環(huán)保部發(fā)布的2013年中國機動車污染防治年報，按燃料分類，全國柴油車排放的NOx接近汽車排放量總量的70%，PM超過90%；而汽油車CO和HC

5、排放量則較高，超過排放總量的70%。按環(huán)保標志分類，僅占汽車保有量13.4%的“黃標車”卻排放了58.2%的NOx、81.9%的PM、52.5%的CO和56.8%的HC。達到國及以上標準的汽車只占10.1%，而國汽油標準中硫含量是歐洲和日本的15倍、美國的5倍，柴油則是歐日標準的30余倍，何況還有約40%的機動車達不到國標準。另外，重型卡車直接排放污的細顆粒物相當于一百多輛國V排放標準的小轎車排放量，而北京夜間有數(shù)萬輛車進城，更嚴重的是,有報導稱北京青年報記者探訪發(fā)現(xiàn)，偽造進京車輛綠色標志已成公開秘密。再如加拿大安大略省對PM2.5等污染物研究結(jié)果表明，交通運輸是該省PM2.5的主要排放源，占

6、55.3%，其中越野車輛設(shè)備排放量占比超過97%。在NOx排放中，交通運輸占68.4%，其中越野車輛設(shè)備占52.8%、重型柴油車占20.5%；在越野車輛設(shè)備中，水泥、采礦占54%，農(nóng)業(yè)設(shè)備占31%（邱欣博士，加拿大NovusEnvironmentalInc.）。很顯然，由于不同地區(qū)、不同時間段汽油車與柴油車、高質(zhì)量的油與低質(zhì)量的油、綠標車與黃標車等污染物的排放不同、對環(huán)境的影響也不同。3、污染源對環(huán)境影響的大小，不僅取決于污染物排放量在總排放量中的分擔率，更取決于污染源對環(huán)境中污染物濃度的分擔率大小。例如，2012年全國火電廠3項污染物中煙塵（顆粒物）年排放約150萬噸，二氧化硫年排放883萬

7、噸，氮氧化物年排放量為980萬噸。全國機動車排放的4項污染物中顆粒物62.2萬噸，氮氧化物640.0萬噸，碳氫化合物（HC）438.2萬噸，一氧化碳（CO）3471.7萬噸。雖然從排放數(shù)據(jù)上看，火電廠的顆粒物與氮氧化物排放量分別是機動車排放的2.4倍與1.5倍，但是火電廠排放主要在城市外高煙囪排放，而機動車大多行駛在人口密集區(qū)域，尾氣是近地面排放，空氣中污染物濃度與火電廠排放存在數(shù)量級差別，影響到人的呼吸并直接對人體健康產(chǎn)生影響。再如，以秸稈燃燒為代表的突發(fā)性、季節(jié)性污染，在區(qū)域性大氣污染中影響十分突出。隨著我國農(nóng)村能源由薪柴向煤炭轉(zhuǎn)化以及液化氣的普及，加之作物的密植，富余的大量秸稈難以合理處

8、置而直接露天燃燒形成嚴重灰霾污染，盡管多地政府有禁燃秸稈令，但由于農(nóng)戶處理秸稈的成本太高使燃燒現(xiàn)象屢禁不止。由以上例子可以看出，影響環(huán)境質(zhì)量的因素是多方面的，在結(jié)構(gòu)性污染為主的發(fā)展階段，排放總量對環(huán)境質(zhì)量的影響不但起不到?jīng)Q定性作用，甚至不是主要作用，從理論上進一步分析可以證明這一點。從大氣污染擴散理論來看，一個固定污染源對地面某一點環(huán)境空氣質(zhì)量的影響，不僅取決于源強（單位時間排放的污染物的量），而且取決于對污染物輸送、擴散、轉(zhuǎn)化的各種因素，包括風向、風速、煙囪高度、地形地貌、大氣穩(wěn)定度、溫度層結(jié)（如逆溫層）等。如果要考慮一次污染物向二次污染物的轉(zhuǎn)化，還要考慮到大氣物理和化學轉(zhuǎn)化、降水等（對PM

9、2.5來說是必須要考慮的）因素。一般情況下，排放同樣多污染物，高煙囪排放比低煙囪排放、有組織排放比無組織排放、有風比無風條件下，對環(huán)境質(zhì)量的影響要好得多，但在特殊氣象條件時情況復雜得多。而多個污染源對某地的環(huán)境質(zhì)量影響情況更復雜，需要輸入各種確定的條件，通過適合的空氣質(zhì)量預測模型進行預測。但非常明確的是，同等的污染物排放量，不同的排放源布局和排放方式對環(huán)境質(zhì)量的影響是截然不同的，所以可以通過結(jié)構(gòu)和布局的調(diào)整改善環(huán)境質(zhì)量。通過減少污染物排放總量達到改善環(huán)境質(zhì)量的目的，只有在布局、結(jié)構(gòu)、排放方式都不變的情況下才會起到作用。我們可以想一想，如果在北京汽車增加了1千克的顆粒物排放，而在內(nèi)蒙古的一個電廠

10、減少了2千克顆粒物排放，全國污染物總量共減少了1千克的顆粒物排，環(huán)境質(zhì)量是否改善了？這就是在我國結(jié)構(gòu)性污染為主的情況下，采用總量控制的方法為什么不能產(chǎn)生良好效果的原因。二、以“總量控制”為核心的環(huán)境政策利弊分析我國從“九五”期間就提出了大氣污染物總量控制問題，國家有關(guān)部門開始劃定酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)（簡稱“兩控區(qū)”），在兩控區(qū)內(nèi)實行二氧化硫污染總量控制，并在2000年修訂的大氣污染防治法中得到確認，從“十五”開始實施（如在2002年出臺了國務(wù)院關(guān)于兩控區(qū)酸雨和二氧化硫污染防治“十五”計劃的批復）。到“十一五”開始，國家又提出了二氧化硫和COD總量控制約束性指標要求，“十二五”在原有總

11、量約束指標的基礎(chǔ)上增加了氮氧化物、氨氮的總量約束指標。也就是說，近20年來，我國污染控制走的是一條以個別污染物總量控制為重點的污染控制策略。雖然提高了全社會對環(huán)境保護的重視程度，并在控制電力行業(yè)的大氣污染物排放方面起到了重要的促進作用，但霧霾的不斷加重，證明了這樣的策略并未取得成功至少是存在問題的。如果不迅速調(diào)整這樣的策略，我們還會繼續(xù)在“霧霾”中摸索。分析總量控制存在的問題，主要有兩個方面，即要不要實行總量控制和如何實行總量控制。從實行總量控制的機制和效果來看，主要有五個方面的問題值得商榷：其一，由前述的擴散理論分析可知，由于環(huán)境問題的本質(zhì)是環(huán)境質(zhì)量是否改善，而污染物排放總量減少與環(huán)境質(zhì)量的

12、改善并不是線性關(guān)系，因此，即使污染物排放總量在全國層面得到了控制，但環(huán)境質(zhì)量尤其是特定地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量并不一定改善，甚至有可能惡化。其二，對環(huán)境質(zhì)量的影響尤其是霧霾的產(chǎn)生，是多排放源、多種污染物綜合造成的影響，把主要精力集中在“主要污染物”上，往往忽視對其他污染物的控制，忽視對多種污染物的聯(lián)合或復合控制。如“十一五”期間對大氣污染物只考核二氧化硫總量，大量的行政資源為其消耗，而氮氧化物、煙塵幾乎無暇顧及，結(jié)果是按下了葫蘆起了瓢。其三，總量控制要求在具體操作時，實際上主要針對國企尤其是央企，放松或忽視了對其他所有制企業(yè)以及大量無組織排放源的管理，而這些污染源恰恰是造成環(huán)境質(zhì)量變差的重要原因。如“十

13、一五”全國二氧化硫排放總量雖然完成了控制任務(wù)，但只是由電力一個行業(yè)完成的，其他污染源排放實際上是增長的。其四，客觀上引導了地方政府和相關(guān)企業(yè)多在排放總量的“數(shù)字減排”方面下功夫，忽略了環(huán)境質(zhì)量的實質(zhì)性改善，加之PM2.5并未作為環(huán)境質(zhì)量指標，環(huán)境污染的加重并未引起重視。其五，缺乏依法分配污染物總量的制度，采取行政或人為分配的方式，經(jīng)常受到人為因素的干擾，使總量異化。“總量”本質(zhì)上是人為確定的“數(shù)字”，而這個“數(shù)字”通過各級環(huán)保行政主管部門層層分配，使總量像唐僧肉一樣成為一種稀缺的資源，甚至成為一些主管部門尋租的手段?？偭糠峙渑c環(huán)境質(zhì)量的好壞完全脫鉤，且與排放標準脫鉤，在事實上形成了對同一種污染

14、源和同一種污染行為又多增加了一種行政許可。以上情況也說明了，為什么二氧化硫總量控制制度在美國很有效，在我國的效果卻并不好。主要原因是美國排污權(quán)交易是用市場機制，而我國的總量控制主要是為了行使行政權(quán)力，即使也有排污權(quán)交易試點，也只是在權(quán)力的操控下進行的，不是真正的市場機制。與污染物總量控制的問題相同，能源總量的不斷增大雖然是眾多環(huán)境問題產(chǎn)生的重要原因，但并不是本質(zhì)原因，不能簡單地把霧霾產(chǎn)生的原因歸咎于能源總量尤其是燃煤總量過大，更不能歸咎為電力燃煤總量增長。從2006年到2013年的7年，我國能源消費總量增長了約41.7%，電力二氧化硫排放總量下降了約65%（2006年為1350萬噸，2013年

15、為820萬噸），煙塵排放下降了約62%，氮氧化物排放量增長約30%，為何霧霾反而大面積頻發(fā)？美國燃煤電廠經(jīng)過30多年的環(huán)保改造，到2011年仍然還有約30%機組沒有安裝脫硫設(shè)施，為何環(huán)境質(zhì)量要比我國好很多？因此，我們不能像押寶一樣把解決能源環(huán)境問題的鑰匙押在污染物總量控制或者能源消費的總量控制上。不宜簡單地“一哄而起”，用天然氣代替城市燃煤熱電廠供熱或者盲目禁煤；不宜過分強調(diào)所有行業(yè)、所有企業(yè)一律都要達到節(jié)能減排的最嚴格要求；不宜脫離技術(shù)和經(jīng)濟的承受能力，提出“一刀切”式、企業(yè)難以達到的嚴苛的污染物排放標準；不宜過分強調(diào)主要污染物的總量控制，而忽視了能源優(yōu)化所帶來的綜合環(huán)境效益。三、能源系統(tǒng)優(yōu)

16、化解決我國能源與環(huán)境問題的關(guān)鍵我國環(huán)境污染的結(jié)構(gòu)型特征，迫切需要通過能源系統(tǒng)優(yōu)化解決難題。2013年，國務(wù)院大氣治理“國十條”頒布后，全國各地尤其是京津冀等霧霾嚴重地區(qū)，都在大刀闊斧采取各種限制減少甚至在局部地區(qū)禁止使用煤炭的措施，同時大力推進煤改氣、油改氣計劃，使全國各地天然氣需求迅猛增長，天然氣供應(yīng)缺口增大，供需矛盾尖銳。為防止“氣荒”、有序?qū)嵤┟焊臍?、確保居民用氣，從2013年10月14日以后的3個多月，國家發(fā)改委及國家能源局連續(xù)印發(fā)了6個以上的文件，要求各地在發(fā)展“煤改氣”、燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)等天然氣利用項目時須先落實氣源和價格，并根據(jù)資源落實情況均衡有序推進，不能“一哄而上”。在國家大力整

17、治文山會海的背景下，如此短的時間內(nèi)密集發(fā)文，凸現(xiàn)出燃氣供應(yīng)形勢的嚴峻性和天然氣使用的亂象?；仡?010年末，“少數(shù)地區(qū)為突擊完成節(jié)能減排目標，采取限制企業(yè)正常生產(chǎn)特別是居民生活用電合理需求、強制性停止火電機組發(fā)電等錯誤做法”，造成柴油發(fā)電大增、大氣環(huán)境污染反而加重的情況仍歷歷在目。前事不忘，后事之師，天然氣供需矛盾的尖銳及“煤改氣”問題的突現(xiàn)，實際上反映出我國能源系統(tǒng)長期以來的優(yōu)化問題尤其是煤炭的優(yōu)化問題。如果不解決優(yōu)化問題只是簡單“禁煤”，類似天然氣利用嚴重失衡的情況將會不斷發(fā)生，不僅付出巨大經(jīng)濟代價，而且也難以真正改善環(huán)境質(zhì)量，還會引起社會不穩(wěn)定。我國的大氣污染尤其是導致霧霾產(chǎn)生的污染，仍

18、然是以結(jié)構(gòu)型污染為主，主要體現(xiàn)在全局性煤炭利用的結(jié)構(gòu)型污染、城市機動車排放的結(jié)構(gòu)型污染、農(nóng)村能源利用包括秸稈焚燒的結(jié)構(gòu)型污染、以及建設(shè)揚塵和生活型污染等。本文主要對煤炭利用的結(jié)構(gòu)型污染進行分析。從煤炭利用的結(jié)構(gòu)型污染來看，主要體現(xiàn)在燃煤污染物排放控制呈分化狀態(tài)，先進的污染控制水平帶來的環(huán)境效益遠遠抵消不了落后的大量煤炭散燒和低效率高污染燃燒排放對環(huán)境造成的影響。一方面,1978年至2012年發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)的煤炭用量由1.09億噸增加到近20億噸，增加了17倍，但是能源利用效率大幅度提高,供電標準煤耗由1978年的471克/千瓦時下降到2012年的325克/千瓦時，提高了約11.7個百分點；考慮

19、熱電廠供熱的效果，電廠能源轉(zhuǎn)換總效率從1992年的34.8%到2012年的45%提高了約10個百分點。同時，火電廠污染控制水平不斷提高，煙塵由1980年年排放量約400萬噸，降低到2012年約150萬噸；二氧化硫由2005年的年排放1300萬噸下降到2012年的883萬噸，氮氧化物排放量由740萬噸上升到2010年的1050萬噸之后開始下降，2012年為980萬噸。另一方面，冶煉、工業(yè)鍋爐、窯爐以及居民等大量直燃煤量卻不斷增長，除一些大型企業(yè)在煙氣顆粒物控制方面不斷加強外，大部分燃煤用戶沒有良好的污染控制設(shè)備，甚至是完全自由排放。如華北地區(qū)一個普通農(nóng)戶用于取暖的土暖氣小鍋爐一個冬季大約需要燃燒

20、2噸原煤，這些小鍋爐不僅沒有污染控制設(shè)施，而且出于經(jīng)濟原因一般燃用價格低的劣質(zhì)煤、洗煤后的泥煤。即便是北京這樣的城市，近年來其中心城區(qū)仍有數(shù)以十萬計的居民戶直接燃煤取暖，這些直燃煤的污染物在環(huán)境空氣中的濃度比例不斷增大，對環(huán)境質(zhì)量的影響要大大高于燃煤電廠的排放。四、以價值目標為導向開展能源系統(tǒng)優(yōu)化筆者認為，能源系統(tǒng)優(yōu)化就是以帕累托最優(yōu)理論為指導，以能源生產(chǎn)與消費為對象，建立能源系統(tǒng)的科學價值目標體系，根據(jù)能源資源的稟賦和能源市場發(fā)展，充分發(fā)揮市場配置資源的決定性作用，制定并實施更佳的能源量（總量），不同能源比例（結(jié)構(gòu)），體現(xiàn)時間進程和空間布局的規(guī)劃、計劃、方案或方法。建立科學的價值目標體系是核

21、心?？茖W價值目標，就是以科學發(fā)展觀為指導來體現(xiàn)或者衡量能源可持續(xù)發(fā)展的某種特性和要求，其體系是由多個具有獨立性但又互相聯(lián)系的目標構(gòu)的整體。對目標的設(shè)計應(yīng)當具有概念明確性、相對獨立性、可量化性和相互關(guān)聯(lián)性。筆者認為，科學價值目標體系應(yīng)當由“安全、高效、綠色、經(jīng)濟、便捷、和諧”六大能源目標構(gòu)成?！鞍踩敝饕侵附?jīng)濟社會發(fā)展所需能源的持續(xù)可獲得性和穩(wěn)定性，包括能源資源充足性、可持續(xù)生產(chǎn)性及進口、運輸過程的可靠性等；“高效”是指在能源活動包括生產(chǎn)、輸送、使用、回用（回收）等全過程和其全生命周期中，要不斷提高能源轉(zhuǎn)換利用效率，并高度重視挖掘節(jié)能潛力、減少浪費；“綠色”是指能源活動中要污染物排放少，對環(huán)境

22、質(zhì)量和生態(tài)的影響小，碳排放低；“經(jīng)濟”是指達到同等質(zhì)量和效果的能源目標下，付出的社會成本最低；“便捷”主要是指生產(chǎn)、運輸、使用能源的方便性和友好性；“和諧”是指能源活動有利于投資方及各相關(guān)方的協(xié)調(diào)發(fā)展以及擴大就業(yè)、促進改善民生等。以六大目標為頂層，可進一步運用層次分析法，根據(jù)能源優(yōu)化實際問題，構(gòu)建出具有準則層、措施層等多層次的、科學的、可操作的體系結(jié)構(gòu)。帕累托最優(yōu)理論和經(jīng)驗都告訴我們，這六大目標互相交織，能源優(yōu)化就是要使六大目標在總體上達到最優(yōu)，而不是也不可能使每一個目標都能達到最優(yōu)。由于發(fā)展階段不同、區(qū)域發(fā)展水平不同、面臨的主要問題不同，六大目標在時間、空間上的要求必然有所側(cè)重，這也正是制訂

23、能源規(guī)劃、政策、標準、方法的關(guān)鍵。政策運用的時機和地域的選擇是政策制定的靈魂，同一個政策在不同的時間和不同的空間，會產(chǎn)生完全不同的效果。如2010年9月德國政府頒布2050年能源方案，提出了能源轉(zhuǎn)型將圍繞“經(jīng)濟合理、供應(yīng)安全、環(huán)境友好”三大核心原則進行。不論從發(fā)達國家的經(jīng)驗看，還是從我國能源利用的現(xiàn)狀和現(xiàn)有能源政策看，相對于能源總量控制或者污染物排放總量控制方式，能源系統(tǒng)的優(yōu)化在經(jīng)濟、環(huán)境、社會等方面都潛藏著巨大的空間。不論是方法學上還是結(jié)果上，二者都有著明顯的差別。如控制燃煤總量更多關(guān)注的是總量的增加或者減少，減少的是散燒煤還是電煤、減煤后環(huán)境質(zhì)量是否改善、經(jīng)濟效益是否最好、對社會穩(wěn)定是否有

24、影響等則無從考慮，而能源系統(tǒng)的優(yōu)化目標要豐富得多，對綜合最優(yōu)的要求也高得多。六大目標在一定的階段內(nèi)可以有所側(cè)重，如當前最重要的是改善環(huán)境、解決霧霾，所以“綠色”目標上升為更重要的位置。要對“綠色”目標進一步分解和細劃為體現(xiàn)出本質(zhì)屬性的一系列指標。以環(huán)境質(zhì)量改善的本質(zhì)（而不是污染物總量減少的表現(xiàn)）為準則，建立系統(tǒng)最優(yōu)而不是局部最優(yōu)、因地制宜而不是“一刀切”的指標，并以此為導向制定政策和評價政策。評價環(huán)境效果的指標很多，如單位國土面積上的污染物年排放量、地區(qū)燃煤總量、單位資金投入產(chǎn)生的環(huán)境質(zhì)量改善（或污染物排放量下降、或能源消費下降）等指標，顯然指標不同，政策導向的結(jié)果也不同。前2個指標與環(huán)境質(zhì)量

25、并不掛鉤，而第3個指標與環(huán)境質(zhì)量改善與資金效果掛鉤。應(yīng)當更多地用體現(xiàn)邊際成本和效益的指標來比較能源產(chǎn)業(yè)增量投入與存量改造的效果、能源的生產(chǎn)投入與消費投入的效果、大范圍優(yōu)化配置資源與當?shù)貎?yōu)化的效果等。如對火電廠提出更嚴的排放要求，或者要求燃燒更優(yōu)質(zhì)的煤炭，無疑可以減少火電廠的污染物排放，但從總體上看環(huán)境質(zhì)量并不一定就會改善，因為，這樣的做法有可能將更多的劣質(zhì)煤擠壓到散燒裝置上，使環(huán)境質(zhì)量總體變差。同樣道理，現(xiàn)階段也不宜把大量天然氣用于發(fā)電。因此，確定指標時，要在促進能源的分類使用、燃料替代、生產(chǎn)工藝的清潔化、多種污染聯(lián)合控制、節(jié)能與應(yīng)對氣候變化等方面采取綜合對策。要綜合考慮地區(qū)差異、能源資源情況

26、、科技創(chuàng)新能力、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平、經(jīng)濟承受能力等要素，并選擇適當時機，避免在一個時期單打一、“一刀切”。我國正處在工業(yè)化中后期發(fā)展階段，具有國土遼闊、能源資源分布不平衡、經(jīng)濟發(fā)展不平衡性、生產(chǎn)力各種要素不平衡等特點，同時面臨嚴重的環(huán)境污染和應(yīng)對氣候變化的嚴峻壓力，而這些具有差異性的特點恰恰是“優(yōu)化”發(fā)揮作用的基礎(chǔ)、條件和空間。仍以北京清潔空氣行動計劃為例。從價值目標的角度對該計劃進行分析，可以得出以下主要結(jié)論：一是燃氣替代后不僅只有很少的減排效益，而且只要天然氣處于長期稀缺狀態(tài)，不論是北京市用還是周邊地區(qū)用或者是更遠的地方用，采用天然氣降低二氧化碳排放的效果是一樣的，與地域無關(guān)；但天然氣替代散燒

27、煤的效果要大大優(yōu)于替代燃煤供熱電廠，如果北京市的氣源豐富，則應(yīng)當首先考慮將天然氣用于周邊地區(qū)替代散煤，這樣更有利于區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的改善。二是新建燃機成本很高，靜態(tài)投資約173.7億元，燃機電價約為0.7元/千瓦時，高于煤電約0.2元/千瓦時以上；同時，關(guān)停煤電浪費很大，G電廠現(xiàn)有固定資產(chǎn)約9億，且從2004年開始先后投資17億元對現(xiàn)有煤機的供熱、脫硫、脫硝、布袋除塵、煤棚等方面實施改造，關(guān)停后這些投入都將成為巨大的浪費。替代方案的污染物消減成本也將大幅度增加，再以G電廠為例，煤電排放大氣污染物（煙塵、二氧化硫、氮氧化物）合計約2153噸，代替燃機預計排放污染物710噸，實際年減少污染物1443噸

28、，年運行成本增加10.2億元，減少的污染物所需削減成本達706元/千克，高于全社會平均污染控制成本數(shù)百倍。三是從效率來看，北京的四家燃煤供熱電廠采用了能源的梯級利用，總能源效率在80%左右，采用天然氣發(fā)電與供熱并沒有優(yōu)勢。四是天然氣與燃煤發(fā)電供熱相比，氣源的可靠性和供應(yīng)的可靠性降低，危及能源的安全性。對于首都這樣重要的政治地位和人口密集的城市，供電80%靠遠距離輸入，供熱發(fā)電的安全性一旦出現(xiàn)問題，其后果不堪設(shè)想。五是增大了電廠投資方的風險，尤其是燃氣不穩(wěn)定時給安全生產(chǎn)和效益帶來的風險，或者電價不到位、氣價高帶來的虧損風險等這種風險在現(xiàn)有燃氣電廠已經(jīng)客觀存在。六是關(guān)停燃煤電廠將嚴重影響人員就業(yè)，

29、四電廠員工數(shù)千人，而新建燃機項目可提供的崗位僅200-300左右，不到十分之一，多數(shù)職工將面臨轉(zhuǎn)崗和安置。綜合來看，將北京市燃煤供熱電廠改為燃氣供熱，雖然可以完成北京市燃煤消減計劃70%以上，但以六大目標相關(guān)要求衡量則是得不償失。全國如果大規(guī)模用燃氣替代燃煤電廠，造成電廠與民“爭氣”，不僅霧霾問題得不到有效解決，熱力、電力安全性受到影響，最終還將大大影響全社會的效益。以上例子再一次提醒我們，能源系統(tǒng)的優(yōu)化要像孫臏賽馬一樣統(tǒng)籌優(yōu)化，以尋求最好的方式。針對當前中國能源的實際和治理霧霾的需要，能源替代方案不是“最好替代次好”，如以大機組替代小機組的“以大代小”、用天然氣替代燃煤熱電廠，也不是“更好替

30、代最好”，如對火電廠排放標準嚴上加嚴，甚至要求零排放。而應(yīng)當找出對環(huán)境影響最主要的因素即最差的能源利用方式，采用“最好替代最差”，如煤電替代散燒、天然氣替代散燒，或者“更好替代最差”，如對排放企業(yè)提出科學合理的排放標準及采用燃料質(zhì)量控制等方法，以達到總體最優(yōu)。五、我國能源系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)以電力為中心，減少散燒煤炭的使用1、以電力為中心的能源系統(tǒng)優(yōu)化，體現(xiàn)了6大目標的要求從能源優(yōu)化的6大目標要求看，應(yīng)以電力為中心進行能源系統(tǒng)的優(yōu)化。從解決煤煙型污染和以機動車燃油污染為特征的復合型霧霾及城市污染來看，加大“以電代煤、以電代油”也是關(guān)鍵性的舉措。在“安全”上，電力安全取決于兩個方面，一是發(fā)電所需的一次能

31、源的安全穩(wěn)定供給，二是電力系統(tǒng)安全。由于電力技術(shù)水平不斷提高，使可再生能源發(fā)電能力、發(fā)電量及經(jīng)濟性均不斷提高，擴大了一次能源的使用范圍，從而也提高了一次能源的安全性。電力系統(tǒng)安全由發(fā)、輸、配、供、用各個環(huán)節(jié)共同決定，集中體現(xiàn)在電網(wǎng)的安全上，最終表現(xiàn)在用戶的供電可靠性上。我國用電可靠性不斷提高，2012年我國城市平均供電可靠率為99.949%，用戶年平均停電時間4.53小時；全國農(nóng)村用戶供電可靠率為99.839%，用戶年平均停電時間17.14小時。電網(wǎng)安全是電力工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，我國已成為世界上發(fā)電規(guī)模最大、電網(wǎng)規(guī)模最大、總體水平最先進的電力強國。相對于其他基礎(chǔ)行業(yè)、相對于我國的總體技術(shù)水平，

32、電力率先進入了世界先進水平。為能源系統(tǒng)的優(yōu)化提出了堅實的基礎(chǔ)。可以滿足能源優(yōu)化的基本需要。在“高效”上，電力工業(yè)是將一次能源高效轉(zhuǎn)換的行業(yè)，風能、太陽能等可再生能源只有通過轉(zhuǎn)化為電力才能實現(xiàn)大規(guī)模優(yōu)化配置和方便使用；化石能源尤其是煤炭轉(zhuǎn)換為電力后，能源的品質(zhì)得到提升，成為可以控制使用的能源，且高效純凝汽式燃煤電廠的能源轉(zhuǎn)換效率已可達45%左右，供熱電廠的總效率可達80%以上。在“綠色”上，非化石能源發(fā)電既可以做到幾乎不排放常規(guī)污染物，也可以幾乎不排放溫室氣體；化石能源發(fā)電也能最有效控制污染物排放，并降低碳排放強度和根據(jù)需要逐步對碳排放總量進行限制。中國現(xiàn)有的燃煤電廠污染物控制技術(shù)已達世界先進水

33、平，完全可以把常規(guī)污染物控制在環(huán)境保護要求之內(nèi)，這也正是以電力為中心優(yōu)化能源系統(tǒng)、治理霧霾的最重要原因。如我國火電廠每千瓦時煙塵排放量由1980年的16.5克降至0.4克，相應(yīng)的電廠除塵器平均除塵效率由1985年的90%提高到當前的99.6%，且新建除塵器的效率一般高于99.9%；每千瓦時二氧化硫排放由2005年的6.4克下降至2.26克，好于美國2011年的2.8克；每千瓦時氮氧化物排放量為2.4克。隨著排放標準的進一步嚴格，污染物控制水平將進一步提高，常規(guī)污染物“近零”排放的燃煤電廠已在建設(shè)。在“經(jīng)濟”上，風能、太陽能、核能等發(fā)電成本目前仍明顯高于燃煤發(fā)電，隨著持續(xù)大力發(fā)展可再生能源發(fā)電，

34、電量占比將越來越大，但成本也會相應(yīng)下降?，F(xiàn)有燃煤發(fā)電成本較低，雖然隨著環(huán)保投入加大、支撐可再生能源發(fā)電調(diào)峰作用加大，造成利用小時數(shù)降低、成本增加，但總體上還是處于較強的價格優(yōu)勢地位。如果從不同能源銷售價格的比較來看，電力更具有較明顯的優(yōu)勢。如2003年到2012年，中國平均銷售電價漲幅為28.1%，但成品油漲幅為135.5%，五大發(fā)電集團電煤漲幅為139.9%。在“便捷”和“和諧”上，電力的“便捷”無可爭議，電力作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和公用事業(yè)性質(zhì)、現(xiàn)代化和人民生活水平提高的標志有著不可替代的作用。綜合來看，隨著技術(shù)的發(fā)展和社會的進步，中國電力工業(yè)已不僅是基礎(chǔ)性、公用性、事業(yè)性，而且將會發(fā)揮著能源資源優(yōu)

35、化配置、煤炭清潔利用、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、可再生能源發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境質(zhì)量優(yōu)化、促進全社會節(jié)能減排等作用，是充分體現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展精髓的能源利用方式。經(jīng)過改革開放35年來尤其是近10多年來的發(fā)展，中國發(fā)電裝機、發(fā)電量、電網(wǎng)規(guī)模均為世界第一，特高壓交、直流輸電技術(shù)世界領(lǐng)先，初步實現(xiàn)了電力大國向電力強國的轉(zhuǎn)變。相對于其他基礎(chǔ)行業(yè)、相對于我國的總體技術(shù)水平，電力率先進入了世界先進水平，為能源系統(tǒng)的優(yōu)化打下堅實的基礎(chǔ)。2、積極推進非化石能源發(fā)電和提高煤炭轉(zhuǎn)換為電力的比重，并優(yōu)先減少散燒煤的使用積極推進非化能源發(fā)電已經(jīng)成為共識并已取得巨大成就，“十一五”以來，非化石能源發(fā)電完成投資及其比重逐年提高，非化

36、石能源的投資從2005年的29.2%增加到2013年的75%，形成對比的是火電投資從70.3%下降到25%。截至2013年底，非化石能源發(fā)電裝機達到3.9億千瓦，占總機容量的比重達到31.6%。其中水電2.6億千瓦，核電裝機1461萬千瓦，并網(wǎng)風電裝機7548萬千瓦，并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機容量達到1479萬千瓦。2013年新增并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機比上年增長了953.2%；煤電裝機所占總發(fā)電裝機比重降至63.0%。但從發(fā)電量來看，非化石能源發(fā)電量雖然超過1萬億千瓦時，但比例約占全國發(fā)電量的21.6%，全國煤電發(fā)電量3.95萬億千瓦時，仍然占全國總發(fā)電量比重為73.8%，充分說明了能源轉(zhuǎn)型的艱巨性。從能

37、源總消費情況看，2013年我國能源消費總量約37.6億噸標煤，與2006年相比增長了41.7%，7年間煤炭消費比重下降了5.3個百分點，天然氣消費比重上升了3.1個百分點，水電、核電、風電等電能比重上升了3.1個百分點。2013年煤炭消費比重約占65.8%，石油18.4%，天然氣約6%，水、核、風電等電能共9.8%，煤炭消費比重仍然占絕對主導地位。2013年煤炭凈進口3.2億噸，石油的對外依存度約58.1%，天然氣對外依存度約31.6%。預計未來二三十年，能源消費結(jié)構(gòu)仍將以煤為主。世界能源發(fā)展的歷史清楚地告訴我們，發(fā)達國家大致經(jīng)歷了以煤炭代替薪柴，以石油、天然氣代替煤炭的能源大轉(zhuǎn)換時期，當前正

38、在開始以非化石能源發(fā)電替代傳統(tǒng)化石能源的轉(zhuǎn)換。但是這種替代的進程與能源資源稟賦、能源價格、能源利用技術(shù)密切相關(guān)，而且還會存在反復。如2012年，在歐洲由于天然氣價格高于美國，電力企業(yè)采取了與美國截然相反的措施，以煤炭代替天然氣；俄羅斯也采用以煤代氣，將天然氣出口。就全球來看，2012年煤炭占全球一次能源消費的比例創(chuàng)下自1970年以來的最高份額（29.9%）。由于我國資源稟賦的特點，煤炭在短期內(nèi)難以大規(guī)模被其他能源替代，因此，煤炭的清潔利用以及在終端能源中更多地利用電力就成為我國的特點之一。我國電煤占煤炭消費比重多年來一直在50%稍多，遠低于國外發(fā)達國家甚至是世界平均水平，比如加拿大85%、德國

39、81%、英國75%、俄羅斯64%，世界平均比例約78%。相對于電力集中控制污染物、提高能源轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)勢，我國非電力用煤的比重為50%左右，包括鋼鐵、有色金屬治煤、化工、水泥等工業(yè)原料用煤約占30%左右，用于終端消費（居民生活和第三產(chǎn)業(yè)用煤）約20%。由于我國燃煤鍋爐運行熱效率在60%左右，并且基本沒有脫硝措施，脫硫和除塵技術(shù)水平也偏低，民用燃煤基本未采取任何污染控制措施，出于經(jīng)濟性原因，很多農(nóng)戶燃燒劣質(zhì)煤和洗煤后的泥煤，且屬低矮源排放，對環(huán)境質(zhì)量影響更為嚴重。如美國通過提高煤炭轉(zhuǎn)換為電力的比重，大幅度削減了大氣污染物排放量，改善了空氣質(zhì)量。1950年以來，美國電煤消費量增長了10倍，而工業(yè)煤

40、炭消費量減少了2/3，民用煤炭消費減少了99%，2010年電煤消費量占美國煤炭消費總量的比例達到了93%。由于電力污染控制水平要大大高于工業(yè)鍋爐污染控制水平，所以美國的煤炭消費量1973年為311（百萬噸標準油當量），2011年提高到488.13（百萬噸標準油當量），近40年來增長了約57%，但煤炭消費過程中的大氣污染物排放量卻在上世紀80年代以后開始下降。以SO2排放控制為例，19702010年期間，美國工業(yè)鍋爐每噸燃煤SO2排放下降了50%，但排放水平比電力燃煤排放還高約4倍。再如日本的大氣污染控制的經(jīng)驗也表明，通過燃料轉(zhuǎn)換可以發(fā)揮顯著作用。上世紀70年代，日本對像火電廠這樣大規(guī)模的污染排

41、放源，制定了以設(shè)置煙氣脫硫為前提的排放標準，而對安裝煙氣脫硫裝置有諸多困難的中、小企業(yè)排放源采取了燃料含硫量限制政策，以盡力有效使用有限的低硫燃料。日本認為，對于燃料轉(zhuǎn)換應(yīng)進行政策性的探討，因為這種轉(zhuǎn)換需要長期投資，為此，國家公布一個燃料轉(zhuǎn)換的長期控制時間表是有益的。以電代煤既有宏觀性也有微觀性。宏觀性是指在全國能源平衡層面，如將每年約10億噸的散燃煤轉(zhuǎn)換為電力并用電力替代；微觀性是具體到每個用戶以電能替代燃煤所需能量。由于煤炭與電力能源的質(zhì)量、特性均不同，“以電代煤”并非就是散燒煤與電的直接替代和能量的就地平衡，而是從宏觀層面入手，根據(jù)全國和區(qū)域能源供應(yīng)和消費的特點、經(jīng)濟承受能力以及電網(wǎng)的特

42、點，重新平衡能源的供應(yīng)與消費。在微觀層面上則采用因地制宜的方式，有的散燃煤可以直接用電能替代，如城市某些小區(qū)居民生活用燃煤改用電、燃煤鍋爐改為電鍋爐等，即便是農(nóng)村居民，條件成熟的也可以用電替代一部分燃煤供熱或者做飯，有些則可以改為燃氣、可再生能源替代等。總之可以采取各種能源聯(lián)合、互補、逐步替代的方式。對于確實一時難以用電、氣替代的散燒煤，則應(yīng)以改善燃料的品質(zhì)如用優(yōu)質(zhì)煤炭替代劣質(zhì)煤炭，以型煤替代原煤。在當前電力相對富余的時期，推進以電代煤、以電代油戰(zhàn)略正是好的時機。但必須同時加快電源、電網(wǎng)建設(shè)，否則會造成電能的總量或者結(jié)構(gòu)性短缺。新的煤電建設(shè)一方面要效率更高、污染排放更少，另一方面應(yīng)充分利用好全

43、國的環(huán)境容量和能源資源，而特高壓輸電技術(shù)提供了從更大的范圍進行能源資源優(yōu)化配置和環(huán)境容量優(yōu)化配置的強有力條件。從宏觀來看，燃煤電廠的常規(guī)污染物的控制已不構(gòu)成對煤電發(fā)展的關(guān)鍵性約束條件。燃煤電廠大氣污染物控制技術(shù)將逐步由先除塵、再脫硫、再脫硝的單元式、漸進式控制，向常規(guī)污染物加脫除重金屬及氣溶膠等深度一體化協(xié)同控制技術(shù)發(fā)展，逐步使大氣污染物排放接近于零，電廠產(chǎn)生的廢水及固體廢物也將參與到循環(huán)經(jīng)濟體系之中或進行無害化處理。我國一些新的常規(guī)大氣污染物“近零”排放的電廠已經(jīng)在建設(shè)之中。從二氧化碳排放總量來看，由于電與煤是替代的關(guān)系，總排放量并不會有明顯的改變。雖然煤轉(zhuǎn)為電后，會損失一部分能源，但是電能

44、質(zhì)量、可控性明顯提高；如果再有一半煤量的替代是采用熱電聯(lián)產(chǎn)的話，再加上替代改造過程帶來的節(jié)能效果及能源聯(lián)合互補的作用，以電代煤會進一步提高能源效率，降低二氧化碳的排放強度和排放總量。從控制成本來看，如果我們能用10年的時間爭取將現(xiàn)有的非電力燃煤中的50%左右或者約10億噸燃煤轉(zhuǎn)換為電力，把電煤占煤炭比重提高到70%左右（達到世界平均水平），初略估算需要建設(shè)5億千瓦燃煤電站，大致需要電源和電網(wǎng)投資1萬億元，每年需要1千億元。如果完成了“以電代煤”，再加上“以電代油”解決部分城市機動車污染的問題，以及通過各種大氣污染物治理措施發(fā)揮作用，10年內(nèi)是可以在經(jīng)濟繼續(xù)發(fā)展的前提下，完全解決霧霾問題的。但是

45、如果我們還是寄希望于用天然氣、用可再能源發(fā)電、用限制電煤的措施解決問題，不僅會付出更高的經(jīng)濟代價、欲速則不達，還會延誤霧霾治理的時機。六、以電力為中心優(yōu)化能源發(fā)展的保障措施一是積極推進市場化改革。以電力為中心的能源優(yōu)化能否真正實施，取決于兩個關(guān)鍵問題能否解決，一是能否建立一個保障電網(wǎng)安全和滿足電力需求的可持續(xù)的電力投資機制，也就是投資者能否獲得可靠、合理的回報機制；二是電力用戶有沒有經(jīng)濟承受能力。這兩個關(guān)鍵問題是一對矛盾，而矛盾的主要方面是合理的回報機制，因為只要以電力為中心進行能源優(yōu)化是合理的，回報機制是合理的，則電力用戶的經(jīng)濟承受能力就是可以接受的，所以這兩個關(guān)鍵問題集中到一點就是電價機制。一方面，由于電力系統(tǒng)自然壟斷的特點，即使是可以競爭的電源側(cè)和用戶，物理上也完全受制于電網(wǎng)，同時，電力企業(yè)和用戶對保障電網(wǎng)安全具有共同的責任，所以政府對電力系統(tǒng)的監(jiān)管必不可少，電價由政府調(diào)控也是必須的。另一方面，電力不僅是公共產(chǎn)品屬性，更是商品屬性，電力生產(chǎn)與供應(yīng)不按市場經(jīng)濟的規(guī)律運行也絕然行不通。這就需要建立符合我國國情的、科學的能源價格機制和電力價格機制，這種機制就是在政府制定的科學規(guī)則下的市場機制。目前，我國一次能源與二次能源的比價不合理，電價漲幅遠低于其他能源價格漲幅，價格機制不靈活，煤電矛盾仍然突出。電價機制不健全，缺乏獨立的輸配電價和科學合理的發(fā)