观点|清洁煤有多清洁?——我们需要风险管理


来源:北极星电力网   时间:2019-08-13 15:26:03


北极星火力发电网讯:提要:本文我们要讨论的是清洁煤的基本含义。清洁煤历史上是不存在的;理论上存在的清洁煤往往是“一招鲜”;有些煤基污染物的损害巨大,而且没有得到有效的治理;现实可行的政策往往需要从源头开始。对待煤炭的淘汰问题,我们需要风险管理与公共沟通的视角。

作者:张树伟

卓尔德环境研究(北京)中心(DERC)

本文系投稿,本文观点不代表北极星电力网观点

目前在我国的能源结构中,煤炭仍旧占据主体的地位。但有言论指出煤炭将在“未来相当长一段时间仍是主体”,这类论断却是毫无信息含量、甚至充满逻辑问题的。从主体到主体的描述,没有任何新的信息含量,这是典型的把连续问题二值化的逻辑错误。煤炭在我国能源体系中地位问题的关键,从来都不是绝对水平如何,而是边际与增量上的变化怎么样。

与这种逻辑类似的,是先认定“煤炭仍旧是主体”,然后推导出“煤炭的清洁化很重要”。但这仍旧是个不考虑边际变化的逻辑错误。即使煤炭仍旧占据大比例,我们也无法再逻辑上直接推导出“煤炭清洁化很重要”的结论。

由于现实中存在诸多的约束,可再生能源对化石能源的替代无法一蹴而就,这注定是一个渐进的过程。那么,煤炭利用的清洁化如此大的存量,难道就可以瞬间完成吗?显然也是不现实的。可再生能源替代化石能源和煤炭进行清洁化改造不存在性质上的不同。核心的问题还是在边际成本上,即改造(新增)(所谓“清洁的”)煤炭和发展的可再生能源,哪个更合算、更具可行性。

当然,必须承认,清洁煤在各国政府的研究开发与工业产业中仍旧占据相当的地位与政治话语权。本文主要从清洁煤多清洁出发,分析历史上、理论上以及预期中的煤炭(可以)清洁到何种程度。

历史上煤炭的利用是“脏”的

无论是一百年前欧洲,50年前的美国,还是10年前的中国,本地污染问题已经成为一个全球性的“区域污染”问题,而燃煤排放都在其中占据着相当大的份额。

即使在欧美发达国家,在其本地污染问题已经基本得到解决,且各项燃煤排放指标要求已经非常严格的情况下,燃煤污染造成的经济损失依旧巨大。根据 Nicholas Z.Muller等学者对美国2002年的污染评估【1】 :燃煤污染所造成的损失是天然气利用的18倍,且在大多数情况下大于其本身增加值,甚至超过自身增加值的5倍多。这种利用实在是有些得不偿失的。

国际货币基金组织(IMF)最近发表的工作论文【2】显示:煤炭引起的气候变化和当地空气污染造成的损害,如果等价到价格不完全形成的“补贴”,其全球规模将近2万亿美元。

理论上的清洁煤忽略了不清洁的大部分

理论上讲,清洁煤指的是颗粒物、二氧化硫与氮氧化物的零排放,以及更高的能源效率,即所谓的HELE (High efficiency low emission)煤电技术【3】。

这一偏向工程学的定义的确满足了研究开发工作以及追踪比较国际进展的需要。但是这一定义明显高度简化、甚至过度简化了污染物种类与清洁程度的问题。

从污染物种类来看,在印度和中国进行的研究表明【4】:一些煤天然含有有毒污染成分(包括硫、砷、氟、汞和硒等)的单位损害往往更大,然而二氧化硫、氮氧化物并没有成为治理的重点。举例来说,如果我们仔细看一下中国电力企业联合会对所谓“煤电超低排放”的宣传,不难发现其中提到的污染物无外乎2-3种【5】。

那么,那些“其他污染物”的损害到底有多大?我们以汞为例作说明。汞是一种有毒重金属,会损害神经系统、消化系统和免疫系统,对儿童的成长发展构成严重威胁。在一个25英亩的湖上,仅仅沉积1/70茶匙汞就可以使鱼不安全地进食【6】。

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汞污染已经成为严重的大气污染之一,但是长期以来并未受到足够的重视。其中一个可能的原因就是它并不像PM2.5那样“有碍观瞻”,会严重影响能见度。在1990年颁布的《美国清洁能源法案》中,汞被列为189种污染物之一,但是直到2016年才有了对燃煤电厂汞排放的管制标准【7】,即所谓的MATS(汞与空气有毒物质标准)。据美国环保局估计,仅在2016年,MATS就预防了超过10000例过早死亡,5000例心脏病发作,减少了2600起呼吸系统和心血管疾病导致的住院病例【8】。由此可见,即使在美国这样煤电占比已经非常低的国家,汞污染的损失依旧如此巨大。而这一估算,却被专家普遍质疑大幅低估了其潜在收益【9】。而在我国,虽然相关的数据、解析都基础工作一直在进行,但是汞污染的治理大体上仍未提上日程。而中国大气中汞的排放约有一半来自于煤电【10】。

在某些情况下,“源头治理”具有优越性

从经济理论上讲,不同的污染物往往需要不同的政策工具(Pigou税)。对某一种污染物最优的政策工具,很可能对另外一种污染物就意味着次优,并不存在“万金油”的政策工具【11】。一个额外的监管工具常常会造成“伴生”效应,影响已经存在的治理政策的经济效率。比如一家公司将使用的能源从煤炭转换为天然气,其对当地污染法规的履行可能会导致温室气体排放量减少;如果它降低天然气锅炉的温度,这利于氮氧化物排放量下降,而二氧化碳排放量上升(燃烧效率下降)。因此,地方污染管制可能会加剧对全球变暖的担忧【12】。这也是大量的学者探讨气候政策的“协同效益”或者“共同收益”(co-benefit)的背景。

在现实中,对各种污染物的监管无疑是个难题。一方面,并不是所有的污染物都在监管范围之内;另一方面,出台新政策后,制定者往往就会不再积极考虑改善旧的政策,新旧政策的共同实施是否能够得到最优效果,这需要进一步的考量。这种现实的操作性困难使得在操作层面,在某些情况下,“源头治理”具有现实的优越性,从能源来说的话,即发展可再生能源来替代化石能源可能比煤炭清洁化更加经济。更何况,煤炭即使清洁了,也不是低碳的,还需要更多的政策工具,所以我们还是得有“源头”治理措施。

风险管理视角也需要对“清洁煤”进行多重验证

人类对于室内外空气污染对健康损害的研究还是远远不充分的。比如,人们对于PM2.5的关注,仍旧处在“浓度多少”的阶段。但是已经有研究表明:PM2.5类似鸡尾酒,里面存在不同的物理成分,其对于健康以及早亡的影响是迥异的。

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来源:Li, Xiang-Dong, Ling Jin, and Haidong Kan. 2019. 570 Air Pollution: A Global Problem Needs Local Fixes.Nature

此外,大量的污染物解析还不清楚。比如,2014年1月北京、广州空气PM2.5解析中【13】,产生氧自由基总量中,有毒金属和多环芳烃低于总量的40%。那么其他60%来源于什么?可能包括二级有机物气溶胶,二级有机物气溶胶是由光化学烟雾产生的,其来源可能是土壤和煤炭释放的“腐殖”有机物,但我们对此并没有一个清晰的解释和明确的结论(可以称之为“unknown unknowns”),当然“控制污染”也就无从说起了。

从这些未知来源与影响来看,我们有充分的理由对污染治理采取较为保守的风险管理策略。

煤与气候安全要兼容,需要豪赌CCS(碳捕集技术)

燃煤电厂作为最重要的二氧化碳排放源,在应对气候变化行动中起着至关重要的作用。在很多的情景研究中,要实现大规模的减少碳排放,给传统燃煤电厂,甚至是零排放的生物质电厂(从而实现负排放)加装回收装置是一个非常关键的方式。

然而,现实的发展往往是不符合预期的。整体而言,CCS在全世界仍旧是一项未得到充分验证的技术,其可靠性与安全性缺乏足够的商业项目的验证。我们是否可以通过大规模CCS实施来减碳,也需要经过伦理层面的考核。

要避免这种亡羊补牢式的赌博,必须实现足够程度的退煤,从源头减少二氧化碳的排放。当然,这一退出过程必须是公正的、有尊严的、社会可承受的。所以从气候变化的视角来看,煤炭实在是“清洁不起来”。

清洁煤在公众沟通上的风险

以上我们讨论了很多的细节。笔者也承认,这些细节往往是大部分、甚至所有公众不感兴趣的。现代社会,通常“注意力”高度稀缺,人们更愿意非黑即白、二值化地理解复杂的问题。

从公众沟通视角,过于的复杂性与细节导向往往会带来适得其反的效果。这种情况下,将煤炭冠以“清洁”的帽子,除了巨大的不准确以外,更易对普通民众形成误导,既得利益集团也许很乐于形成这种错误的舆论。但是,从长期来看,这样的误导不利于能源转型以及相关政策的制定和推广。但从能源转型本身来说,我们也无需过于悲观,毕竟这种对大趋势的暂时阻碍无法阻止能源转型的发生,只是让相关利益方在被误导的民意下延误了主动拥抱转型的时机,变相推高了沉没成本。

注释

【1】Muller, Nicholas Z, Robert Mendelsohn, and William Nordhaus. 2011. “Environmental Acing for Pollution in the United States Economy.” American Economic Review 101(5): 1649–75.

【2】Coady, D., Parry, I., Le, N.-P. & Shang, B. Global Fossil Fuel Subsidies Remain Large: An Update Based>【3】https://www.chinadialogue.net/blog/9876-China-s-clean-coal-power-A-viable-model-or-cautionary-tale-/ch

【4】https://www.un.org/chinese/esa/environment/outlook2006/indoorpollution.htm

【5】比如:http://www.sgeri.sgcc.com.cn/html/sgeri/col1080000040/2018-04/18/20180418163038384435796_1.html

【6】https://www.ucsusa.org/clean-energy/coal-and-other-fossil-fuels/coal-air-pollution

【7】https://www.epa.gov/mats。

【8】U.S. EPA. 2011. “Regulatory Impact Analysis for the Final Mercury and Air Toxics Standards.”

EPA-452/ R-11-011. NC: Office of Air Quality Planning and Standards: Research

Triangle Park.

【9】Sunderland, Elsie M., Charles T. Driscoll, James K. Hammitt, Philippe Grandjean, John S. Evans, Joel D. Blum, Celia Y. Chen, et al. 2016. “Benefits of Regulating Hazardous Air Pollutants from Coal and Oil-Fired Utilities in the United States.” Environmental Science & Technology 50 (5): 2117–20.

【10】https://www.greenpeace.org.cn/37732/

【11】Goulder, Lawrence H. "Environmental policy making in a second-best setting." Journal of Applied Economics 1, no. 2 (1998): 279-328.

【12】Brunel, Claire, and Erik Paul Johnson. 2019. “Two Birds, One Stone? Local Pollution Regulation and Greenhouse Gas Emissions.” Energy Economics 78: 1–12.

【13】Jin, L., Xie, J., Wong, C.K.C., Chan, S.K., Abbaszade, G., Schnelle-Kreis, J., Zimmermann, R., Li, J., Zhang, G., Fu, P. and Li, X., 2019. Contributions of city-specific PM2. 5 to differential in vitro oxidative stress and toxicity implications between Beijing and Guangzhou of China. Environmental Science & Technology.

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