经济发展、技术进步与二氧化硫排放强度关系研究

研究领域：资源与环境经济学经济发展、技术进步与污染物排放赵晓丽杨娟华北电力大学工商管理学院，北京，102206摘要：能源消费往往伴随着经济增长，而这易造成污染物排放量的增加。中国“十五”期间，年均GDP增长在9%以上，同期二氧化硫排放量比2000年增加了27.8%，未完成削减10%的控制目标。因此，如何控制污染物的排放，尤其是如何控制二氧化硫的排放，是一个需要研究的紧迫问题。在保证经济一定增长速度的同时，如何通过技术进步的手段达到减少污染物的排放的目的显得尤为重要。即经济、技术与污染物排放具有紧密的关联关系。火电厂二氧化硫排放是构成二氧化硫排放总量的主体，针对火电厂的二氧化硫排放的研究对如何减少二氧化硫总的排放量具有重要的现实意义。本文将二氧化硫排放强度的影响因素分解为经济发展、燃料强度、技术进步、发电量，选取了北京市2个火力发电厂8台燃煤机组作为算例，运用LMDI法分解分析了2002~2006年上述4个效应与二氧化硫排放强度的关系，认为燃料使用效率的逐步提高，经济的不断增长是推动北京市二氧化硫排放强度下降的主要影响因素（这是由于北京市经济的增长主要来自于第三产业的增长）。此外，我们还认为发电量通过燃料强度间接影响二氧化硫排放强度。最后，针对上述结论本文给出了相应的政策建议。关键词：二氧化硫排放强度经济发展燃料强度，技术进步Abstract:Economygrowthalwaysgowithenergyconsumptionwhichbroughtgreatincreaseincontaminationemission.ThegrowthrateofgrossdomesticproductinChinabetween“thetenthfive-yearplan”isabove9%;atthesametime,grossSO2emissionincreased27.8%compareyear2000whichdidnotfinishtheemissiondecreasetarget10%.Therefore,howtocontrolcontaminationemissionespeciallytheSO2emissionbecomeanurgentproblemshouldbeputmoreattention.Itisquiteimportantthathowtoreducecontaminationemissionthroughtechnologicaladvancementwhenkeepingtheeconomygrowthatacertainrange.Accordingly,economy,technologyandcontaminationemissionarejoinedtightly.SO2emissionofpowersectoristhemainbodyofgrossSO2emissionforanarea,studiesaimatSO2emissionofpowersectorwhichinordertoreduceSO2emissionareofgreatrealisticsignificance.Thispaperreviewstheliteratureswhichrelatingtotherelationshipamongeconomicdevelopment,technologicaladvancementandcontaminationemission,takestheresearchmethodwhichcombineseconomicdevelopment,technologicaladvancementandcontaminationemissionastheeffectivemethodwhenstudyingcontaminationemission.BasedonLMDImethod,8unitsfrom2powersectorinBeijingwereselectedasanalysissample,andtheimpactfactorsofSO2emissionintensityweredecomposedintofourparts:economicdevelopment,fuelintensity,technologicaladvancement,powergeneration.Thepaperanalyzedtherelationshipbetween4effectmentionedaboveandSO2emissionintensityfromyear2002to2006,theresultsshowedthatthemodifyingfuelutilizationandincreasingofeconomyweredrivingtheSO2emissionintensityreductioninBeijing(thismaybecausetheeconomygrowthofBeijingaremainlypromotedbythe).Besidesthat,theSO2emissionintensityalsoimpactedbypowergenerationviafuelintensityindirectly.Finally,correspondingsuggestionsareputforwardattheendofthepaper.Keywords:SO2emissionintensityeconomicdevelopmentfuelintensitytechnological本文受到国家自然科学基金（70773040）和北京市自然科学基金（9072010）的资助。advancement1引言改革开放以来，中国GDP以10%左右（修正后数据）年均增长率快速增长，同期能源消费也呈现出快速增长态势，2003年中国就已成为煤炭、钢铁与铜的世界第一消费大国，石油与电力的第二消费大国。这也意味着环境的进一步恶化：中国的二氧化硫和二氧化碳排放量分别居世界第一位和第二位。从环境容量看，要使二氧化硫排放量处在生态系统能承受的降解能力之内，全国最多能容纳1620万吨左右标准煤（在此仅考虑了基于酸雨控制的二氧化硫容量）；氮氧化物的环境容量也不会高于1880万吨标准煤，这些标准应是“环境小康”的最低要求。但是，目前已经存在着环境“透支”，到2020年，即使按照污染物产生量最少情景计算，二氧化硫、氮氧化物产生量也远远超过环境容量所承受的范围[20]。在二氧化硫的排放总量中，电力行业的二氧化硫排放占有大部分比例。例如，2006年全国工业二氧化硫排放量达到了2235万吨，比上年增加1.5%，其中电力行业二氧化硫排放量1350万吨，比上年增加3.8%。二氧化硫的大量排放对环境最直接的损害在于形成酸雨，它是导致土壤和水体酸化，农作物减产，人体健康受到严重威胁的重要祸因。目前，中国已经成为继欧洲、美国之后的世界第三大酸雨区，酸雨的发展速度呈逐年加重趋势。酸雨主要源自于石油、煤炭等的燃烧，而电力工业一直是中国主要的耗煤大户，电煤消费比重占总煤炭消费量的50%以上。中国的能源生产和资源储量构成决定了中国以煤炭为主导的能源消费结构长期以内不会改变。因此，如何通过技术进步的作用在保证经济一定增长速度的同时，控制二氧化硫的排放量，是一个值得研究的课题。通过技术进步控制二氧化硫排放有两种途径：一是安装脱硫装置。2007年中国五大电源集团公司：中国华能集团公司，中国大唐集团公司，中国华电集团公司，中国国电集团公司，中国电力投资集团公司的脱硫机组装机容量分别占火电装机总容量的56.40%，71.60%，67.76%，63.70和44.25%。二是改进火电机组的技术进步水平，降低煤炭燃烧过程中产生的二氧化硫量。按照技术进步水平的不同，火电机组可以分为蒸汽轮机组（SteamTurbineTechnology），燃气轮机组（GasTurbineTechnology），联合循环机组（CombinedCycleTechnology），内部燃烧机组（InternalCombustionEngine）[11]。中国的火电机组类型主要分为汽轮机组、燃气轮机组、柴油机组；其中汽轮机组又分为超高压机组、高温高压机组、中温中压机组、低温低压机组。不同机组类型代表着技术水平不同，燃料类型不同，燃料的发电效率不同，污染物的排放程度不同。本文主要以北京市为例，从火电机组的类型差异角度研究技术进步与二氧化硫排放的关系，同时考虑了经济发展的影响。全文共包括五个部分：第一部分为引言，第二部分是文献综述，第三部分是研究方法分析，第四部分是实证分析，第五部分是结论及政策建议。2文献综述二氧化硫的减排问题不仅仅是一个大气环境治理的问题，还是一个环境-经济-社会的问题，其核心问题是经济问题，因为减少排放的任何政策都会涉及到经济发展，因此，应该从不同角度出发力求既可以实现节能减排，又能最大限度的减少对经济的负面影响，在研究包括二氧化硫在内的污染物排放与经济发展的国内外文献中主要包括三个方面。2.1经济发展与污染物排放关系研究在污染物排放与经济发展关系的探讨中，应用较多的工具是美国普林斯顿大学的经济学家格鲁斯曼(GeneGrossman)和克鲁格(AlanKrueger)自90年代以来提出的环境库兹涅茨曲线假设（EKC），即在经济发展的初级阶段环境污染的程度较低，工业化过程中伴随着资源的消费超过再生和环境恶化的问题，工业化过程完成后开始恢复环境，形象地说，经济发展与某些大气或水污染物呈“倒U型”关系。此后，学者们根据环境库兹涅茨曲线假说开展的经济发展与环境污染问题的研究文献层出不穷。以大气环境为例，格鲁斯曼和克鲁格估计大气中SO2浓度的转折点在人均GDP（1985年美元）4000-5000美元[3]；Selden和Song考察了四种重要的大气污染物（SO2、CO2、NO2、SPM）排放问题，发现他们与收入之间都存在倒U型关系[4]；但是从目前的研究结果来看，对于一些污染物的排放与经济发展之间是否存在EKC曲线，还没有得到实证分析的证据[1]。中国学者陆虹考察了中国人均GDP和人均二氧化碳排放量的关系，通过插值法扩展数据和利用状态空间模型分析，表明人均GDP和人均二氧化碳排放量的当前值和前期值之间存在交互影响作用，而不是呈简单的倒U型关系[18];包群、彭水军运用中国1996~2002年30个省市的面板数据对经济增长与水污染、大气污染等六类环境污染指标之间的关系进行了检验发现倒U型EKC关系大多取决于污染指标以及估计方法的选取，相比发达国家，发展中国家可以利用后发优势来引导EKC转折点使得在较低的经济发展水平越过转折点成为可能[19]。由此可见，经济发展与污染物排放的研究中并没有绝对的对应关系，使用库兹涅茨曲线这种确定两两关系变动的工具来研究经济发展与污染物排放的关系时需要综合考虑经济结构、需求因素、技术进步、规模效应等因素的影响，这就增加了运用库兹涅茨曲线方法分析经济增长与污染物排放关系的难度。2.2技术进步与污染物排放关系的研究技术进步与人类的知识结构相联系，主要通过新技术的应用提高能源的利用效率，从而达到减少污染物排放的目的，如火力发电厂的主蒸汽参数对发电厂的热经济性有很大影响，从亚临界机组提高至超临界机组（SC）可以节约燃料12%~15%，再提高至超超临界机组（USC）就可以再节约燃料8%；整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）的环保性能好，烟气脱硫可达98%~99%，NOX排放量等同于使用天然气的燃气轮机。LifengZhao,KellySimsGallagher[5]和LifengZhao,YunhanXiao[8]中从技术可应用性、环境影响程度、政策支持等角度分析了洁净煤发电技术的发展前景，分别分析了目前几种能显著改善环境质量的洁净煤发电技术-安装了烟气脱硫装置的SC和USC、IGCC、循环流化床发电技术（CFB），上述发电技术