我国垃圾发电与燃煤发电经济效益分析

时间:2022-08-09 03:44:16

我国垃圾发电与燃煤发电经济效益分析

【摘要】 本文运用生命周期理论计算发电外部成本,对电力行业现行价格体制下燃煤发电及垃圾发电的经济效益进行动态比较分析,得出垃圾发电在降低能源消耗、减轻环境污染等方面的优势,为现行价格体制下发展垃圾发电提出可行性建议,为我国发电产业的产业调整和结构优化提供科学决策的依据。

【关键词】 环境外部性约束 生命周期理论 燃煤发电 垃圾发电 经济效益分析

随着我国经济的快速发展,人们在生产生活上对电力的需求也逐年攀升,目前中国电力主要依靠以燃煤为主的火力发电。作为世界上最大的煤炭生产国和消费国,燃煤已成为我国大气污染的主要来源。另外,随着人民生活水平的提高,中国垃圾生产量逐年增加,已成为污染环境、影响中国经济发展不容忽视的问题。垃圾焚烧发电作为将垃圾“减量化、无害化、资源化”的重要实践对于优化我国能源结构,缓解能源供应与环境压力,促进经济平稳较快发展具有重要的意义。

生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)方法是一种对产品、工艺或活动整个生命周期能耗以及污染物排放进行系统分析、评价的方法。本文对燃煤发电和垃圾发电进行分析,收集整理相关数据,根据污染物排放数据,运用生命周期分析方法,对发电过程中的外部成本进行估算,得出估算值。

一、LCA研究对象、系统边界及时空边界

1、文献综述

(1)国外研究概况。20世纪60年代末至70年代初,受石油危机引起的能源短缺影响,人们开始关注能源和资源节约、生态保护的问题。欧洲研究人员提出以能源、物料平衡和生态实验为基础,对产品生命周期对环境的所有输入、输出进行核算的“生态衡算”方法。20世纪80年代中期到90年代初,关于城市生活垃圾的LCA研究快速增长,发达国家推行环境报告制度,对LCA的研究开始从实验室阶段转变到实际运用中。目前,对城市生活垃圾的研究已由传统管理方法逐步转移到对垃圾整个生命阶段的研究。

(2)国内研究概况。我国将LCA应用于垃圾回收利用领域起步较晚。随着我国生活垃圾问题日益严峻,近年来我国学者在构建模型及案例研究方面取得较大进步。中国科学院徐成和杨建新等,在国家自然科学基金的资助下,以四川省广汉市为案例,率先开展生活垃圾管理系统的清单分析、影响和改善评价研究,得出综合处理模式优于单一处理模式的结论。

2、研究对象

本文选取国内采用二段式垃圾焚烧炉工艺模式的某垃圾焚烧发电企业和某使用1000MW超超临界发电机组的燃煤电厂为例,搜集垃圾焚烧工艺流程和燃煤发电生产相关资料,进行两者生命周期评价。本文选取的垃圾发电企业从我国垃圾高水分、低热值实情出发,采用以炉排炉为基础的成熟技术,具有较好的代表性;选用的燃煤发电企业拥有国内较为领先的发电技术和污染防治措施。

二、系统边界

垃圾发电生命周期涉及的产业链主要分为三个阶段,即垃圾焚烧发电、余热发电和项目污染处理措施。本项目仅考虑燃煤发电阶段的外部性。

1、垃圾焚烧发电

垃圾焚烧发电从垃圾回收到项目污染处理主要经历了五个阶段。本文选取的企业其生产过程采用分散性控制系统(DCS),提高能源及资源利用效率、企业清洁能源生产水平。其烟气净化处理通过高效的焚烧烟气净化系统设计和运行管理,防止二次污染,实现达标排放。

2、燃煤发电

燃煤发电阶段采用“零能耗脱硫”等技术,解决了“低温热能回收时的硫腐蚀”等问题。工业废水和生活污水经废水处理系统处理后由电厂重复利用。通过专用运营公司经营,将渣用作路基,灰用作水泥,石膏用作石膏制品,实现固体废弃物零排放。

三、生命周期评价

1、生命周期评价方法及分类

本项目在获取燃煤发电和垃圾发电环节污染物排放清单的基础上,进行垃圾焚烧发电和燃煤发电生命周期评价。

2、环境影响潜值

环境影响潜值表示各种环境排放物质对各种环境影响类型的潜在贡献。本项目中环境影响潜值主要包括全球变暖、酸化、富营养化、粉尘等类型。环境影响潜值计算公式为:

Q(j)i为第i种物质排放量;YEP(j)为第i种物质对第j种潜在环境影响的当量因子。

依据上述计算公式得到环境影响潜值,再除以相应的基准值进行数据标准化,然后进行环境影响加权得到相应影响类别的加权平均值,最后计算总环境影响潜值。本文依据为中国科学院生态环境研究中心建立的适合中国特定条件的标准化基准和权重因子。

据计算知,垃圾焚烧发电和燃煤发电的环境影响潜值测算结果如表1、表2所示。测算结果表明,酸化影响在垃圾焚烧发电生命周期中影响潜值最大,为5.21E-05;粉尘影响在燃煤发电生命周期中的影响最大,为3.24E-04;垃圾焚烧发电和燃煤电厂发电生命周期总环境影响潜值分别为5.95E-05、4.41E-04,二者之间相差一个数量级。因而相较于燃煤发电,垃圾焚烧发电环境影响较小,从其生命周期看,可作为清洁能源。与此同时,垃圾焚烧发电过程中的环境影响也不能忽视。

四、外部成本内部化的政策性建议

根据上述研究,得出以典型案例为代表的2012年垃圾焚烧发电和燃煤发电外部成本估算值。本项目结合经济学原理,提出以下政策性建议。

1、推动我国电力价格机制优化升级

国家发改委自2005年开始推动煤电价格联动机制,削弱了煤炭市场竞争。煤电联动机制使煤炭行业将煤炭市场竞争压力转嫁给发电企业,导致煤炭价格扭曲。令煤炭的社会总成本与现行煤价之间存在严重背离的外部性问题。

电力价格在考虑自身耗费时要虑及外部性成本,尽快推出计量环境外部性成本的标准,提高发电外部性成本估算的准确性;建立健全相关规章制度,推动电力市场真正实现市场化,形成以供需决定煤炭和电力价格形成机制。

2、完善税收机制

垃圾发电具有公益事业性质。我国发展垃圾发电根本目的是为了综合处理城市垃圾和防止二次污染。其公益性特征决定了垃圾发电企业目前主要利润来源不同于一般营利性企业,主要来自政府核定的优惠电价和垃圾补偿费。可考虑依据“污染者付费”原则,对发电企业征收总量相当于发电外部性成本的税收,实现外部成本内部化。各地区政府结合自身情况,将征收的费用摊销到每吨城市生活垃圾处理费中,由政府按照年处理垃圾总量对垃圾发电厂进行补贴。在实施征税时,在增收能源税等新税种的同时,减少诸如增值税等间接税从而实现整个社会平均税负水平不变情况下,能源税功效未被削弱且由于间接税减少而给经济增加动力的经济效益。

3、建立健全排污权交易相关法律法规

建立健全排污权交易法律法规,明晰产权归属。以法律保障排污权交易的合法性和权威性;充分发挥有关部门在创造价格交易制度和弥补市场市场失灵方面的作用,在加强对发电企业污染情况监测与管理的基础上,建立相应激励机制。通过多方举措真正实现发电外部成本管理有法可依、执法必严,充分实现排污权交易机制在矫正外部成本方面的作用。

【参考文献】

[1] 左然、施明恒、王希麟:可再生能源概论[M].北京:机械工业出版社,2007.

[2] 段宁:清洁生产、生态工业和循环经济[J].环境科学研究,2001,14(6).

[3] Odch N.A,Cockcril T.:Life cycle analysis of UK coal fire power plants[J].Energy Conversion and Management,2008,49(2).

[4] 杨建新、王如松:生命周期评价的回顾与展望[J].环境科学发展,1998,6(2).

[5] Amerlia L C,Jane C P.:Life-cycle assessment and economic evaluation of recycling:a case[J].Resources,Conservation and Recycling,1996(17).

[6] 徐成、杨建新、王如松:广汉市生活垃圾生命周期评价[J].环境科学学报,1999(6).

[7] 徐成、杨建新:城市生活垃圾生命周期管理[J].城市环境与城市生态,1998(3).

[8] 张俊翔、朱庚富:光伏发电和燃煤发电的生命周期评价比较研究[J].环境科学管理,2014(10).

[9] 胡志峰、马晓茜、梁增英:广州市生活垃圾处理工艺的生命周期评价[J].可再生能源,2012(1).

[10] 茅于轼、盛洪、杨富强:煤炭的真实成本[M].北京:煤炭工业版社,2008.

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