（环境科学专业论文）重庆市“十二五”so2总量分配方法的研究.pdf

the research on the amount distribution of so2 in chongqing during the 12th five- year program a thesis submitted to chongqing university in partial fulfillment of the requirement for the degree of masterof engineering by wu lijun supervised by prof. yang sanming major: environmental science college of urban construction and environmental engineering of chongqing university, chongqing, china april, 2011 中文摘要 i 摘 要 改革开放以来，我国经济快速发展，但也付出了巨大的资源和环境代价，环 境问题日益突出，so2污染尤为严重。治理和改善so2污染现状最有效的方式是进 行so2总量控制，其核心环节是so2总量分配。“十一五”期间，除火电行业外，我 国so2总量控制指标的分配基本上采用“自上而下”的模式，这种分配方式简单易 行，但未充分考虑环境容量、社会经济发展水平、区域环境质量目标以及减排潜 力等方面的差异，从而造成减排任务目标可达性较差，减排工作推进矛盾大。 本研究在全面分析国内外总量分配方法优缺点及其适用性的基础上，根据重 庆市各区县so2排放现状， 将排放绩效 （generation performance standard， 简称gps） 法运用于火电行业，基尼系数法应用于非电行业，并针对基尼系数本身不能提供 修正幅度的缺点，将线性规划法与之结合，求得最优解；最后验证了分配体系的 可行性，提出了so2总量分配的优化方案。本文主要研究结论如下： 将gps法运用在火电企业中，针对各火电厂不同时段（1、2时段）、不同机 组规模（5万kw、5且20万kw、20万kw）分别设置排放绩效基础值和目 标值， 并根据容量系数计算出2015年重庆市火电行业so2总量控制目标为27.48万t， 与2010年相比，在新增了1042万kw后so2削减3900吨。 运用环境基尼系数评价重庆市“十二五”非电so2公平性，计算出基于人口、 gdp、国土面积的基尼系数分别为0.3793、0.5158、0.4467，通过规划求解优化， 优化后三者减小到0.3413、0.4896、0.4192，不但各基尼系数都有所下降，而且三 者之和由原来的1.3418减小为1.1502，并形成了各区县的最优削减比例，优化后非 电so2控制目标为39.66万t。 将本研究采用的分配体系运用在重庆市2009-2010年so2总量分配中，确定 分配体系可行，将其运用在“十二五” so2总量分配中，得到2015年重庆市so2控制 目标67.14万t，满足重庆市“十二五”so2总量控制目标70.77万t，并预留了so2指标 3.63万t，最终形成各区县so2控制目标。 关键词： so2总量，分配方法，排放绩效，基尼系数，公平合理 重庆大学硕士学位论文 ii 英文摘要 iii abstract since reform and opening up, chinas economic has developed rapidly, but it is the cost of a huge resource and environment, environmental issues have become increasingly prominent, so2 pollution is particularly serious. total so2 control is the most effective way to governance and improves so2 pollution. its core was the total so2 allocation. during the “the 12th five-year programe” in china, so2 total control index of distribution basically used bottom of mode except thermal power industry, this distribution way easy, but is not full consider environment capacity size, and social economic development level, and regional environment quality target and emissions potential, poor accessibility resulting in an emission reduction goal, reducing emissions promote conflict. this research based on total distribution method by analysied advantages and disadvantages and applicability comprehensively at home and abroad, under so2 emissions status of the county of chongqing, applized emissions performance (generation performance standard, short gps) method in thermal power industry, used gini coefficient method in non-electric industry, and based on that gini coefficient itself cannot provides amendment range of shortcomings, linear planning method combined with it, evaluated optimal solutions; last validation has distribution system of feasibility, made has so2 total distribution of optimization programme. major research conclusions in this article are as follows: gps method applied in thermal power enterprise，to considerate the thermal power plant different period (1, 2 period), and different unit scale ( 50,000 kw, and 5 and 200,000 kw, and 200,000 kw) respectively set emissions performance foundation value and target value, and set has capacity coefficient k, makes the thermal power plant distribution of so2 quota better of meet reality, the distribution programme can be up sexual and operate sexual. by calculatation, 2015 the total so2 control objectives for the thermal power industry in chongqing are 274,800 t, compared with 2010, so2 reduction cuts only 3,900 tons after the addition of 10.42 million kw. environment gini coefficient was applied to evaluate the fairness of non-electric so2 during the 12th five-year programe in chongqing, calculated out the gini coefficient based on population, and gdp, and land area respectively for 0.3793, 0.5158, 0.4467, who reduces to 0.3413, 0.4896, and 0.4192 by planning solution optimization, 重庆大学硕士学位论文 iv not only the gini coefficient has declined, but also three original of 1.3418 reduces for 1.1502, and formation has cut the county of optimal proportion, optimized non-electric control objectives for so2 for 396600 t; application distribution system adopted for this study in the distribution of total so2 in chongqing 2009-2010, determine distribution system possible, be used in “ the 12th five-year programe ” in the distribution of total so2, be 2015 so2 control target 671,400 t in chongqing, met in “the 12th five-year programe” target 707,700 t of total quantity control, and set aside the so2 target 36,300 t, eventually each district so2 control objectives. keywords: so2 total amount; distribution method; generation performance standard; gini coefficient; fair and reasonable 目 录 v 目 录 中文中文摘要摘要 . i 英文摘要英文摘要 . iii 1 绪绪 论论 . 1 1.1 研究课题提出的背景研究课题提出的背景 . 1 1.1.1 大气环境现状 . 1 1.1.2 so2污染的危害 . 1 1.1.3 研究课题的来源 . 2 1.2 课题研究内容及意义课题研究内容及意义 . 3 1.2.1 研究内容 . 3 1.2.2 研究意义 . 3 1.3 本章小结本章小结 . 4 2 国内外研究现状国内外研究现状 . 5 2.1 总量控制的提出和发展总量控制的提出和发展 . 5 2.1.1 国外总量控制研究状况 . 5 2.1.2 国内总量控制研究状况 . 5 2.2 环境公平的探讨环境公平的探讨 . 6 2.2.1 国内总量分配现状及特点 . 6 2.2.2 影响总量分配公平的因素 . 7 2.3 总量分配方法综述总量分配方法综述 . 7 2.3.1 初次分配方法分析 . 7 2.3.2 二次分配方法分析 . 9 2.4 研究现状的不足研究现状的不足 . 13 2.5 重庆市重庆市“十二五十二五”so2总量分配研究思路总量分配研究思路 . 14 2.6 本章小结本章小结 . 15 3 gps 和环境基尼系数应用技术体系的建立和环境基尼系数应用技术体系的建立 . 17 3.1 gps 应用体系的建立应用体系的建立 . 17 3.1.1 gps 概念 . 17 3.1.2 gps 在中国的应用 . 17 3.1.3 技术路线的制定 . 18 3.2 环境基尼系数应用体系的建立环境基尼系数应用体系的建立 . 18 3.2.1 基尼系数简介 . 18 重庆大学硕士学位论文 vi 3.2.2 应用规则的制定 . 19 3.2.3 技术路线的制定 . 20 3.3 本章小结本章小结 . 21 4 gps 和环境基尼系数在重庆市和环境基尼系数在重庆市“十二五十二五”so2总量分配中的应用总量分配中的应用 . 23 4.1 背景介绍背景介绍 . 23 4.1.1 自然环境和社会经济发展概况 . 23 4.1.2 大气环境概况 . 24 4.2 gps 在重庆市在重庆市“十二五十二五”火电企业火电企业 so2总量分总量分配中的应用配中的应用 . 27 4.2.1 gps 法在重庆市“十二五”火电行业 so2总量分配思路 . 27 4.2.2 火电行业排放现状 . 27 4.2.3 “十二五”期间各时段火电机组排放绩效控制目标值的确定 . 28 4.2.4 重庆市“十二五”火电 so2控制目标及排放配额分配 . 30 4.2.5 火电 so2基于 gps 分配结果分析 . 34 4.3 环境基尼系数法在重庆市环境基尼系数法在重庆市“十二五十二五”非电非电 so2总量分配中的应用总量分配中的应用 . 35 4.3.1 环境基尼系数在重庆市“十二五”非电 so2总量分配思路 . 35 4.3.2 控制指标的选择 . 35 4.3.3 环境基尼系数在重庆市“十二五”非电 so2总量分配步骤 . 36 4.3.4 基础数据的收集 . 36 4.3.5 初次分配方案公平性评估 . 38 4.3.6 分配方案的优化 . 46 4.3.7 so2优化分配方案结果分析 . 50 4.4 分配方案可行性分析分配方案可行性分析 . 51 4.4.1 gps 和环境基尼系数体系在重庆市 so2总量分配中可行性分析 . 51 4.4.2 重庆市“十二五”各区县 so2分配方案 . 53 4.5 本章小结本章小结 . 54 5 结束语结束语 . 57 5.1 结论结论 . 57 5.2 论文的创新点论文的创新点 . 57 5.3 建议建议 . 58 致致 谢谢 . 59 参考文献参考文献 . 61 附附 录录 . 65 作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录 . 82 1 绪 论 1 1 绪 论 1.1 研究课题提出的背景 1.1.1 大气环境现状 改革开放以来，我国经济快速发展，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨 大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，环境问题日益突出。 大气污染是环境污染的重要组成部分，其主要来源一是生产、生活燃煤，包括火 力发电厂、工业和采暖锅炉以及小煤炉；其次则是工业污染源，如钢铁厂、有色 金属冶炼厂和石油化工工厂等；另外，随着保有量的快速增长，机动车也成为一 个重要污染源。 我国是以燃煤为主的发展中国家，其能源构成以煤炭为主，消耗量占一次能 源消费量的 76%左右，所以我国的大气污染的类型是煤烟型，主要污染物是 so2 和烟尘。 2009 年我国 so2的排放量为 2214.4 万 t，烟尘排放量为 847.2 万 t，工业 粉尘排放量为 523.6 万 t，分别比上年下降 4.6%、6.0%、11.7%。 “十一五”期间， 全国城市空气质量总体良好，但部分城市污染仍较重；全国酸雨分布区域保持稳 定，但酸雨污染仍较重；2009 年，全国地级及以上城市环境空气质量的达标比例 仅为 79.6 。可以看出，造成当前大气污染严重的根本原因是污染物的排放量大 大超过了大气的自净能力。 国家“十一五”国民经济和社会发展规划确定了“到 2010 年我国主要污染物排 放总量比 2005 年减少 10%”的规划目标，这是我国首次以国家规划目标形式明确 提出的“主要污染物总量减排”约束性指标。同时，国家环保部在国家“十二五”环境 保护规划基本思路中提出了在“十二五”期间我国将进一步加强总量减排工作的总 体要求，在大气污染物总量减排控制指标中不仅增加了 nox，减排范围上也由“十 一五”期间的居民生活、工业扩展到机动车尾气防治等领域。由于 so2一直是我国 总量指标控制的重点，因此做好 so2总量减排工作成为重中之重。 1.1.2 so2污染的危害 so2是一种无色、具有刺激性气味的气体，主要有以下2方面的危害： 对人体健康的危害 so2主要使呼吸系统功能受损，尤其是已患有呼吸系统疾病的人群，且可降低 机体免疫功能，若过多排放，加之有利的地形与气象条件，可形成酸雾。世界著 名的马斯河谷事件、 多诺拉烟雾事件和伦敦烟雾事件都是由于酸雾造成了大量人 员受害或伤亡1； 数据来源:2009 年中国环境状况公报. 重庆大学硕士学位论文 2 对植物及建筑物的危害 so2酸性气体，或氮氧化物烟气上升到空中与水蒸气相遇时，就会形成硫酸和 硝酸小滴，使雨水酸化，这时落到地面的雨水就成了酸雨。酸雨会破坏森林植被， 造成土壤酸化、贫瘠、物种退化、农业减产，还会使水体造成污染，鱼类死亡； 另外，so2酸性能对建筑物和材料有腐蚀作用，尤其是对古建筑物等历史文化遗产 的损害，其损失无法估量。 1.1.3 研究课题的来源 “十一五”期间，重庆市通过落实目标责任制、增加资金投入、强化减排三大体 系建设全面落实so2总量减排工作，污染减排取得卓有成效的进展，不仅提前完成 了国家下达的目标任务、有效地减少了so2排放，同时还为重庆市构建环境友好型 资源节约型社会、促进国民经济又好又快地发展发挥了积极作用。与此同时，通 过总量减排工作的推进实施，重庆市还在新增量控制、减排项目实施、减排管理 体系、经济政策建立等方面积累了宝贵的经验。 但是作为西部地区经济发展的增长极、全国五大区域中心城市以及统筹城乡 示范区，按照国家的安排，我国“十二五”总量减排将在污染物种类、减排范围、减 排途径等方面有更高的要求， 这将决定重庆市“十二五” so2总量减排工作中面临着 以下严峻挑战：一方面重庆市正处于工业化、城市化加速发展阶段，对重化产业 有着刚性需求，产业结构、能源结构的优化调整将是一个长期的过程，尤其是随 着2020年全面实现小康社会目标的实现，必将导致so2新增排放量急剧增加，这将 进一步给减排工作形成持续的压力。据重庆市第一次全国污染源普查数据显示， 2007年底全市so2排放总量为62.85万t 2；据估计，如果不采取有效的总量控制措 施，至2015年全市so2排放总量将激增为83.12万t ，不但不降低，还较2007年底新 增20.27万t。另一方面，随着“十一五”期间重庆市以污水处理厂、火电脱硫设施建 设为重点工程减排阶段性任务的基本完成，“十二五”期间依靠工程措施的减排so2 的空间日益缩小，减排难度逐步加大。 由上所述，为确保重庆市“十二五”so2总量减排任务的完成，迫切需要我们对 包括减排政府战略、减排目标、减排工作思路、减排基本途径、减排任务的区县 分配以及减排经济技术政策保障在内的重庆市“十二五”总量减排主要问题进行系 统研究。其中，so2总量指标的分配是重点问题之一，也是难题之一。 “十一五” 期间，除火电行业外，我国总量控制指标的分配基本上采用“自上而下”的模式，即 国家向市、市向区县、区县向企业逐级分配的方式。这种分配方式简单易行，但 也存在以下问题：一是总量目标的设置未充分考虑环境功能分区、环境容量大小、 社会经济发展水平、区域环境质量目标等方面的差异，存在“一刀切”的现象，易造 成“鞭打快牛”和不同地区经济发展水平差距进一步拉大等问题。 二是总量目标的设 1 绪 论 3 置未充分考虑各地区的减排潜力，将总量目标落实到具体工业企业比较困难，造 成减排任务目标可达性较差，减排工作推进矛盾大。 因此， 在重庆市“十二五”总量目标已经确定的前提下， 如何将 so2总量目标科 学合理、公平有效地分配给各区县，使最终的分配方案既能充分挖掘削减潜力， 具有较强的可达性，以完成国家规定的减排任务目标，又能够体现社会经济与环 境公平性， 以得到各区县的认可和配合， 成为重庆市“十二五”总量减排工作成败的 关键。 1.2 课题研究内容及意义 1.2.1 研究内容 本课题研究的内容主要包括以下几个方面： 将重庆市的so2分为火电行业和非电两部分，分别运用gps法和基尼系数法 进行总量分配。 以重庆市2007年全国第一次污染源普查及2009年污染源更新数据为基础， 结合重庆市2010年的统计数据，系统分析重庆市各区县so2排放现状。 以gps法为基础，对重庆市火电行业以火电机组为单位进行so2排放配额的 分配。 运用基尼系数法对重庆市各区县非电so2初次分配方案基于人口数、gdp、 国土面积等控制指标的公平性进行分析评价；若不公平，则通过线性规划法以各 基尼系数之和最小为目标函数，同时设置相应的约束条件对其进行优化，求得最 优解，从而形成兼顾环境经济公平性和目标可达性的各区县非电so2控制排放量及 其削减比例。 分析重庆市“十二五”期末so2总量分配方案可行性，提出优化分配方案。 1.2.2 研究意义 目前， 我国总量控制指标的分配基本上采用“自上而下”的模式， 即国家根据各 省（区）申报的实际排放量为基准，经核实后作为基数，再经适当平衡调整将主 要污染物排放总量目标分解到各省、自治区或直辖市。各省市对so2的核算基本上 分成火电和非电两部分。火电so2采用物料衡算法进行测算上年的排放量，加新增 量再减去削减量的方式计算当年的排放量；非电部分则采用排放强度乘以非电耗 煤量再减去削减量的方式核算。由于这种方式未能很好的考虑各区域的环境容量 和社会经济发展状况，本研究旨在分析传统的分配方法产生的不公平因素，选择 一种或几种方法构建一个相对公平、合理的分配体系，来展开对重庆市“十二 五”so2总量分配的研究，将重庆市的so2分为火电行业和非电两部分，分别运用 重庆大学硕士学位论文 4 gps法和基尼系数法进行分配，为今后总量分配的开展提供了一种新思路。 本课题依托重庆市主要污染物总量减排核算及绩效评估研究项目（项目 编号：环科字2009第（13）号），对so2的总量分配方法进行研究，在重庆市向各 区县下达“十二五” so2的总量控制计划中得到应用， 综合考虑重庆市各区县的环境 容量、经济、社会等客观条件，使最终的分配方案具有较强的可达性，又能够体 现社会经济与环境公平性，得到各区县的认可和配合。本研究主要的结论已经用 于“重庆市十一五环境保护规划绩效评估”、 “重庆市十二五主要污染物总量控制 规划”等项目中，不仅为“十二五”重庆市环境保护政策的制定及总量减排规划编制 提供必要的技术支撑，而且对改善重庆的大气环境质量也能起到推动作用。 1.3 本章小结 本章简述了我国大气环境现状以及造成大气污染的主要来源， 并针对主要大气 污染物，重点阐述了 so2的危害。鉴于我国现行的环境政策，治理和改善大气环 境现状最有效的方式是进行污染物总量控制，其核心环节是总量分配，因此需对 总量分配方法进行研究， 根据我国现行的“由上至下， 火电单列”分配模式提出了本 文的研究内容，即将重庆市 so2总量分为火电和非电两部分，分别进行分配，以 得到更加公平、合理的分配方案。 2 国内外研究现状 5 2 国内外研究现状 2.1 总量控制的提出和发展 总量控制是指以控制一定时段内一定区域内排污单位排放污染物总量为核心 的环境管理方法体系。它包含了三个方面的内容：一是排放污染物的总量；二是 排放污染物总量的地域范围；三是排放污染物的时间跨度。通常有三种类型：目 标总量控制、容量总量控制和行业总量控制3。 2.1.1 国外总量控制研究状况 总量控制思想最初始于日、美等经济发达、环境问题严重的国家4。 1968 年，日本首先提出了 “污染物总量控制”的管理思想。20 世纪 70 年代， 日本颁布了“大气污染防治法规”， 第一个提出排放总量控制方法， 并率先在国内指 定的 11 个地区对 so2实行总量控制5。1974 年正式引入总量控制这一概念，实行 地区排放总量与大型点源排放总量控制，并在东京、大阪等高污染区实施更为严 格的总量标准，并按大气总量进行排污削减优化分配，在此基础之上选择治理效 果较好的排污削减方案。1995 年，日本分别以第 70 号法律、第 75 号法律重新修 订了日本大气污染控制法 ，使总量控制制度得到了较大发展6。 1970 年，美国通过了清洁空气法案 ， epa（美国环保署）在该方案中制 定了国家大气环境质量标准和实施行动计划，并且每个行动计划都要求企业的排 放量必须小于规定的总量7。1974 年又提出了总量交易方法来指导工业排放。随 后在 1977 年允许新企业进入未达标地区，前提是削减污染物的排放量从而使该地 区的污染物排放量净减少，这便是早期的污染补偿制度。1979 年末，这一概念被 推广，允许现有的污染源作为一个整体，其削减排污量必须达到规定的标准，而 不要求每个污染源都能达标，形成“泡泡”政策。从九十年代开始，政府通过某种程 序将有限的污染权发给污染者，总量分配这一模式成为美国排污权交易的主要趋 势，也成为最为公众接受的政策选择8。2000 年，首次提出了欧盟温室气体排污 交易，2003 年 7 月被采纳9。通常所说的“排污权交易”，在某种意义上应该是“总 量交易系统”。通常环境管理部门将根据某一部门的污染情况，然后向各个污染 源分配总量的一部分，分配的排污权并不一定要进行交易，可以允许储存也可以 不允许储存。 另外，德国、加拿大、澳大利亚、挪威等也相继实行了总量控制制度，使环 境质量得到了有效的改善。 2.1.2 国内总量控制研究状况 我国从 80 年代开始引入总量控制思想，并进行了理论和实践的探索，在中 重庆大学硕士学位论文 6 华人民共和国国民经济和社会发展“九五”计划和 2010 年远景目标纲要中明确提 出要实施主要污染物排放总量控制，这意味着中国的环境管理工作面临一次重大 转折，从传统的污染物浓度控制转向总量控制。在国家环境保护“十五”计划中，进 一步明确了以控制污染物排放总量为主线的环境可持续发展思想。国家“十一五” 国民经济和社会发展规划确定了“到 2010 年我国主要污染物排放总量比 2005 年减 少 10%”的规划目标10，这是我国首次以国家规划目标形式明确提出的“主要污染 物总量减排”约束性指标。同时，国家环保部在国家“十二五”环境保护规划基本思 路中提出了在“十二五”期间我国将进一步加强总量减排工作的总体要求， 在大气污 染物总量减排控制指标中不仅增加了 nox，减排范围上也由“十一五”期间的居民 生活、工业扩展到机动车尾气防治等领域。 总量控制不仅是一种环境管理思想，同时也是一种环境管理的手段。总量控 制的核心是如何科学合理、公平有效的把总量目标分配到每个排污单位，即综合 考虑每个排污单位治理污染物的技术、经济可行性，不均等地进行技术分配和经 济投入，从这个层面上说大气总量控制的真正意义是污染负荷分配，也即是环境 资源的分配。 2.2 环境公平的探讨 2.2.1 国内总量分配现状及特点 目前，中国宏观上采取的总量控制是目标总量控制，“十一五”期间，除火电行 业外，我国总量控制指标的分配基本上采用“自上而下”的模式，即国家根据各省 （区）申报的实际排放量为基准经核实后作为基数，再经适当平衡调整将主要污 染物排放总量目标分解到各省、自治区或直辖市，再由各省级环保局将控制目标 分解落实到各地级市，然后再分解下达到各县、区及基层重点工业污染源。这种 国家向市、市向区县、区县向企业逐级分配的方式在技术上简单易行，法律上能 迅速实施，且实施效果重点突出，可以明显改善城市的大气环境质量，但