专家观点 | 王溥：中国火电行业减污降碳协同——基于环境外部成本的视角
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火电行业作为减污降碳协同增效的重点领域，近年来通过落后机组淘汰、超低排放改造、大型高效火电机组建设等措施，实现了能源效率大幅提升及污染物排放量明显下降。但“十四五”及中长期传统政策的发掘潜力有限，火电行业面临安全保供与减污降碳的双重压力，亟需建立减污降碳新思路，从系统灵活性改造、电力市场改革、区域互联互通、需求侧响应和突破性技术研发等角度发力，构建新型电力系统。研究表明，通过碳定价、排污税等价格机制综合体现电力的生产运行成本与环境外部成本，可为电力行业布局优化、减污降碳政策制定提供科学支撑。
一
火电行业减污降碳协同效益定量评估
目前，火电行业减污降碳协同效益研究多以全球、国家或区域尺度为主，缺乏现实政策制定所需的精度。同时，研究面临空间异质性的挑战（不同位置排放一吨CO2具有等效的气候效应，而不同位置排放空气污染物的效应有巨大差别），现有政策对空间异质性的考虑也较为粗略。因此，未来协同效益研究需细化研究精度，将碳污协同的空间异质性问题纳入考虑，以推动因地制宜的现实政策制定实施。
研究团队开发了减污降碳协同效益定量评估模型，运用全国火电站技术数据库、1×1公里人口社会经济数据等高精度数据库，融合GEOS-Chem大气化学传输模型、环境健康经济学等多学科研究方法，搭建综合分析框架，全面分析了全国2475个火电站技术特征、环境-健康-经济影响，有效解决了空间异质性问题，使减污降碳协同效益评估精度提高到电站级。该模型的计算步骤如图1所示：
计算火电厂的碳排放与空气污染物排放
↓
排放物对周边一定距离空气污染浓度的影响
↓
PM2.5浓度与相关疾病死亡率的关系
↓
空气污染带来的经济损失
（统计生命价值，VSL）
↓
对所有火电站的计算结果进行加权与插值处理
图1. 减污降碳协同效益定量评估模型计算步骤
二
火电行业减污降碳协同效益评估模型
结论及应用
运用上述评估模型，研究团队在以下五方面取得一定成果：
1、不同火电站考虑健康协同效益的碳价格不同，以此为依据电力部门可合理安排减污降碳策略实施的优先级。由于财政资源有限，需在不同地区依照优先级实施关停落后机组、超低排放改造、优化电厂选址三种电力部门减污降碳策略。模型通过“区位协同效益”概念，基于健康效益，将碳排放和空气污染带来的经济影响整合为统一指标（如图2），为电力部门分地区、分时段有序减煤提供参考。
图2. 不同火电站考虑健康协同效益的碳价格
2、省级健康协同效益分布不同，以此为依据制定差异化碳价可更好发挥市场机制对减煤及能源转型的引导作用。相较于全国碳市场中碳价格的统一化，由于人口密度以及经济发展状况的不均衡，不同省份基于健康协同效益的碳价格相差较大（如图3）。因此，在全国碳市场或碳税政策融入空气污染成本，形成差异化的碳定价机制，有望以更准确的价格信号促进减煤与能源结构转型。
图3. 省级健康协同效益分布情况
3、不同省份基于技术应用的协同效益数值存在差异，需采取不同的减排重点措施（技术）。在各省份，火电行业采取脱硫、脱硝、除尘等技术所得到的协同效益不同。各省份应因地制宜地选取重点减排措施以及最优减排路径。
4、各类污染物在不同距离内的协同效益影响不同，此数据结果可帮助电力部门制定公正合理的减污降碳政策。具体来说，东中部省份协同效益以本地为主，西部地区以远距离为主，加之SO2、NOx、PM2.5等污染物的远距离传输影响也具有差异性，所以不同政策的受益方（区域）也不同。因此，排放改造时需因地制宜，考虑不同的补偿机制，以促进电力部门公正转型。
5、不同区域煤电与气电的环境成本具有差异，以此为依据合理、灵活布局一定比例的气电可为可再生能源调峰。经模型测算的燃气发电环境成本与燃煤发电成本数据对比显示，不同区域替代（气代煤）顺序、不同气源所带来的环境效益具有差异性，有助于合理推动气代煤发电政策落地。
火电行业减污降碳协同效益具有较大地域差异性，碳价格和区位协同效益综合指标（整合CO2、SO2、NOx、PM2.5等多种污染物的环境外部成本）为更精细化的政策制定提供科学依据。另外，基于区域协同效益的差异性，可为不同地区的碳市场、碳税和污染税设置不同比例，以价格机制推动实现电力行业减污降碳协同治理。
参考文献
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[1] Liu, F., Zhang, Q., Tong, D. et al. High-resolution inventory of technologies, activities, and emissions of coal-fired power plants in China from 1990 to 2010. Atmospheric Chemistry and Physics 15, 13299–13317 (2015).
[2] Zhou, M., Wang, H., Zhu, J. et al. Cause-specific mortality for 240 causes in China during 1990–2013: a systematic subnational analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. The Lancet 387, 251–272 (2016).
[3] Zhou, Y., Levy, J. I., Evans, J. S. et al. The influence of geographic location on population exposure to emissions from power plants throughout China. Environment International 32, 365–373 (2006).
[4] Wang, P., Lin, CK., Wang, Y. et al. Location-specific co-benefits of carbon emissions reduction from coal-fired power plants in China. Nature Communications 12, 6948(2021).
专家简介
王溥
中国科学院科技战略咨询
研究院创新研究员
【CCAPP秘书处根据会议记录整理发布，如需转载或引用，请注明“作者, 文章名, 发布平台：中国清洁空气政策伙伴关系CCAPP, 发布日期”。】
【图片来源：演讲者PPT、网络】
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