文献阅读 | 将健康协同效益更好地纳入碳减排政策：以中国电力系统为例

题目

Incorporating health co-benefits into regional carbon emission reduction policy making: A case study of China’s power sector

作者

Chaoji Cao, Xueqin Cui, Wenjia Cai, Can Wang, Lu Xing, Ning Zhang, Shudong Shen, Yuqi Bai, Zhu Deng

期刊

Applied Energy

时间

2019年11月

一作

单位

(1) Ministry of Education Key Laboratory for Earth System Modeling, Department of Earth System Science, Tsinghua University, Beijing 100084, China

(2) Tsinghua-Rio Tinto Joint Research Center for Resources Energy and Sustainable Development, Tsinghua University

(3) Joint Center for Global Change Studies

(4) Health City Research Center, Institute for China Sustainable Urbanization, Tsinghua University

链接

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113498

研究背景

中国同时面临着碳减排与控制空气污染的重大挑战，因此，两类排放的协同管理和两方面环境目标的协同实现是非常重要的议题。目前，已有不少研究讨论了碳排放和传统空气污染物（Conventional Air Pollutants, CAP）之间的协同效益，并证实碳减排政策将能够带来空气质量改善的协同效益。还有研究进一步探讨了碳排放与空气污染物排放之间协同减排比例的空间差异，并提出更严格的控制政策应当在具有更高协同减排率的地区实施。

不过，当前的研究很少从人群健康改善优化的角度，探讨如何最大化空气污染物协同减排所带来的人群健康效益。此外，由于一些生产部门具备很明显的区域贸易特征，因此，某一地区的技术进步和碳减排政策将通过改变区域产品贸易格局和跨区进口需求，推动其他地区实现碳减排、污染物减排和人群健康效益改善，带来溢出效应。

已有研究曾就美国、西欧等地的这一潜在效应开展研究，但针对中国的研究还较不充分。特别的，中国的电力部门就具有这种明显的跨区贸易特征，例如在2015年，中国东部电网中有12.5%的电力是进口自北部和中部电网。因此，本研究以中国电力部门为例，探讨了如何在区域碳减排政策中更好地将协同效益、特别是将人群健康协同效益纳入考虑，通过合理的政策设计来优化政策所能取得的协同效益。以中国电力部门为评估对象，也有助于为中国近期内开展实施的全国电力部门碳交易政策带来启示。

研究方法

为了分析中国各地区电网碳减排与空气污染物控制的协同关系，本研究共开展了从排放系数核算到健康影响货币化评估等一系列的分析步骤，包括估算分地区电网排放系数、计算电力部门碳减排对应的空气污染减排、估算一次污染减排带来的PM2.5浓度下降效果、评估健康影响、货币化人群健康效益和区域差异对比分析等。

其中，电网排放系数的估算，包括碳排放和空气污染物排放，是研究的起点、也是重要环节。为了能将跨区域输电部分的电力系统排放和健康影响考虑在内，同时也为了增强本研究排放核算的一致性、并考虑数据的可得性，使用了清洁发展机制（CDM）推荐的排放系数作为参照，构建了一个“简单边际运行排放系数”法来估算不同电网的空气污染物排放系数。据此，给定碳减排目标并已知各地区电力供应中来自不同电网的比例，即可估算各类污染物的协同减排量，以及每吨CO2减排所对应的各类污染物减排系数。

在空气质量影响评估方面，本研究使用了美国环保部（EPA）通用的回滚模型（rollback model），通过建立SO2与NOx这两类前体物减排与二次PM2.5浓度下降量之间的线性公式，计算了不同区域电网单位碳减排所引致的PM2.5浓度降低程度。在健康影响评估中，作者使用了IER剂量-效应方程，核算了对应PM2.5浓度下由于缺血性心脏病、慢性肺阻塞性疾病、中风、肺癌这四类原因的过早死亡人数。进一步地，作者使用支付意愿法，基于统计生命价值（VSL）参数，计算了健康影响所对应的货币化损失，并据此计算了不同地区电网单位碳减排所能带来的货币化健康效益。

研究结果

不同电网的排放系数

作者首先基于所提出的“简单边际运行排放系数”方法，核算了中国北方/东北/东部/中部/西北/南方电网的三类空气污染物排放系数。结果显示，不同电网的污染排放强度有显著区别（表1）：对于SO2，NOx和PM2.5三类一次污染物而言，各电网之间最高和最低值的差异率分别达到了22.4%、45.4%和48.8%。

表1. 不用电网中三类污染物的边界运行排放系数（OM）

碳减排的污染物协同减排比例

根据电网的污染物排放强度，作者计算了三类一次污染物相较于二氧化碳的协同减排比例，即减排单位CO2同时能够带来的空气污染物排放量。从区域差异来看，这一比例在各电网中的差异也很大。对SO2而言，南方电网有最高的协同减排比例，其次是西北、东部、中部、北方和东北。而对于NOx和PM2.5而言，减排潜力的地区分布也有差异，最高潜力的区域均为东北电网。这一差异的来源主要有两方面，其一为不同地区的可再生能源发电占比不同，从17~48%不等；其二为不同电网发电设施的污染末端控制设备安装和运行效率有较大的差异。

表2. 各电网的污染物协同减排率

碳减排的人群健康协同效益

本研究以“碳排放总量下降5%（即减少1.95亿吨）”这一情景为例，分析了各电网在相同碳减排强度下的人群健康协同效益差异。在这一情景下，全国可避免的PM2.5相关过早死亡人数为1120人，其中南方电网区域人数最多，为393人，其后依次为中部电网、东部电网、北部电网、西北电网和东北电网。在各电网都实现1.95亿吨碳减排的情景下，全国货币化人群健康协同效益累计达到7.5-14.9亿元人民币。各地区的这一协同效益差异很大，达到“5%（碳减排）”这一数据的5倍之多；其中南方电网地区的货币化效益最高，为2.6-5.2亿元，而东北地区的货币化效益最低，为0.49-0.97亿元。

表3. 各电网的人群健康协同效益（避免的过早死亡数量和货币化效益）

不难发现，人群健康协同效益的这一分布与空气污染物协同减排的空间分布有较大差异——中国北方地区的碳排放强度和三类空气污染物的协同减排率总体均较高，但在相同碳减排量的情况下，所能取得的人群健康协同效益却不高；南方地区的污染物协同减排比例并不突出，只有SO2的协同减排率略高，但却是能取得最高的健康协同效益的地区（图1）。

图1. 中国各电网的碳排放强度、污染协同减排比例和人群健康效益

研究结论

本研究发现，碳减排政策能够带来大气污染物减排和人群健康改善的协同效益，而这两类协同效益虽然一脉相承，但空间分布截然不同。如果政策制定者希望取得尽可能高的大气污染物减排协同效益，提高减排率视野下的政策成本有效性，则可能需要结合排放强度和协同减排率的空间分布，选取污染物协同减排率较高的地区。但如果从人群健康的角度出发、或基于成本效益分析的视角考察，则就空气质量和人群健康协同改善的方面而言，我国南部地区的碳减排可能是最具有成本效益的，这一地区或许应承担更多的碳减排责任。现实中，在制定碳交易等各类碳减排政策时，健康协同效益的这种空间异质性也应当得到足够的关注、并被纳入决策考虑。

编辑：吴雅珍

排版：吴雅珍 江琴

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