（环境工程专业论文）多层次尾气控制策略成本效益评价体系与方法.pdf

中文摘要 摘要：机动车尾气污染日益成为大城市的第一污染源，机动车所消耗的能源占总 能源消耗的比重也越来越大。世界各国都采取了一系列措施控制机动车尾气污染。 由于我国目前正全力进行经济建设，因此从经济性角度对机动车尾气控制策略进 行成本效益分析既有助于全面评价控制策略的优劣性，更有利于策略的推广与应 用。本文在分析总结国内外机动车尾气控制策略成本效益分析的基础上，针对目 前研究的缺点与不足，建立了微观、中观和宏观三个层面的机动车尾气控制策略 成本效益综合评价指标体系，并结合先进的车载尾气检测技术( p e m s ) ，对建立 的指标体系进行量化方法研究，在此基础上建立了机动车尾气控制策略成本效益 评价体系，从环境效益和经济效益两方面对静态、动态及综合尾气控制策略进行 成本效益评价。本文还利用已建立的成本效益评价体系，对柴油车后处理技术及 交通信号协调技术进行了成本效益案例分析。 关键词：机动车尾气污染，成本效益分析，评价指标体系，车载尾气检测技术 a b s t r a c t t h ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n sb r o u g h tb yv e h i c l ee m i s s i o n sa r eg r a d u a l l yb e c o m i n gt h e l a r g e s ts o b r c ef o ra i rp o l l u t i o n si nb i gc i t i e s f u r t h e r , t h ee n e r g yc o n s u m e db y m o t o r i z e dv e h i c l e si s t a k i n gl a r g e r a n dl a r g e r p e r c e n t a g e i nt h et o t a l e n e r g y c o n s u m p t i o n so f t h ew o r l d as e r i e so f c o n t r o lm e a s u r e sh a v eb e e nt a k e nt or e d u c et h e p o l l u t i o n sb yc o u n t r i e sa r o u n dt h ew o d d a sc h i n ai sp r e s e n t l ym a k i n gi t sf u l le f f o r t i nt h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，t h ec o s t - b e n e f i ta n a l y s i s ( c b a ) t ot h ev e h i c l ee m i s s i o n c o n t r o ls t r a t e g i e sf r o ma ne c o n o m i cp e r s p e c t i v ew i l ln o to n l yb e h e l p f u lt ot h e c o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n to ft h e i rp r o sa n dc o i l s b u ta l s ob ei n s t r u m e n t a lt ot h e s u c c e s s f u la p p l i c a t i o n so ft h o s es t r a t e g i e s t h i st h e s i sf i r s ts y n t h e s i z e ss t a t e - o f - t h e - a r t o nt h ec b af o rv e h i c l ee m i s s i o nc o n t r o ls t r a t e g i e s i nl i g h to ft h es h o r t c o m i n g so f e x i s t i n gs t u d i e s ，t h e t h e s i st h e n d e v e l o p s a n i n t e g r a t e dc o s t - b e n i f i ta s s e s s m e n t m e a s u r e m e n ts y s t e mf o re m i s s i o nc o n t r o l s t r a t e ：百e s a tt h r e ed i f f e r e n t l e v e l s ， m i c r o s c o p i c ，m e s s n s e o p i c ，a n dm a c r o s c o p i c f u r t h e r , c o m b i n i n gt h e a d v a n c e d p o r t a b l ee m i s s i o n sm e a s u r e m e n ts y s t e m ( p e m s ) ，t h et h e s i ss t u d i e st h eq u a n t i f i c a t i o n m e t h d o sf o re v a l u a t i n gt h ep r o p o s e dm e a s u r e m e n ts y s t e m s u b s e q u e n t l y , t h et h e s i s d e v e l o p sac o s t - b e n e f i ta s s e s s m e n ts y s t e m ，w h i d aa s s e s s e st h es t a t i c ，d y n a m i c ，豁w e l l a si n t e g r a t e dv e h i c l ee m i s s i o nc o n t r o ls t r a t e g i e s f r o mb o t he n v i r o n m e n t a la n d e c o n o m i cp e r s p e c t i v e s f i n a l l y , t h et h e s i sa p p l i e s t h e d e v e l o p e dc o s t - b e n e f i t a s s e s s m e n ts y s t e mt oc o m p l e t et w oc a s es t u d i e s ：o n ef o rt h ep o s t - t r e a m e n tt e c h n o l o g y f o rd i e s e lv e h i c l e s ，a n da n o t h e ro n ef o rt h ec o o r d i n a t e ds i g n a l - c o n t r o ls t r a t e g i e s k e y w o r d s ：v e h i c l ee m i s s i o n p o l l u t i o n ，c o s t - b e n e f i ta n a l y s e ，a s s e s s m e n t m e a s u r e m e n ts y s t e m ，p o r t a b l ee m i s s i o n sm e a s u r e m e n ts y s t e m 致谢 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完 成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我最诚挚 的谢意! 本论文的工作是在我的导师韩宝明、于雷教授的悉心指导下完成的，韩宝明、 于雷教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。他们严谨 细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习的榜样，他们循循善诱的教导和不拘 一格的思路给予我无尽的启迪。韩宝明、于雷教授不仅传授我知识，而且教给我 许多做人、做事的道理，这是我终生受益无穷的财富，对韩宝明，于雷教授的感 激之倩是难以用言语表达的! 在两年多的时间里，陈旭梅教授、杨方博士、宋国华博士研究生、李得伟博 士研究生在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向他们表示衷心 的谢意! 裴文文、万涛、黄琼、刘娟、耿彦斌、刘梦涵、陈琨、宋晓梅等师兄师姐对 于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢! 感谢郭伟平给我的论文提供了非常重要的资料，他的帮助使我的论文得以顺 利完成! 在实验室工作及撰写论文期间，张潇、莫飞、郝艳召、郭淑霞、林国鑫、颜 颖、王志彪、方吉祥、张琦、郭敬、余柳、赵慧、赵娜乐等都在我的研究工作中 给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情! 还要感谢梁丽华、张建勋、韩字、隋晓波、姜乙甲、陈建军、韦献兰、滕怀 龙、张旭、宋谷长、张雪莲、王健全、张滢滢等师弟师妹，和他们在一起度过的 每一天都值得我永远回忆! 另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业， 他们永远是我力量的源泉! 1 绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 近年来，我国经济持续高速增长，城市化进程逐步加快，城市居民的交通需 求量也迅速增长，并且随着城市生活节奏的加快，居民对出行机动化的要求也越 来越高，私家车正越来越多的进入城市家庭，以上种种情况导致我国机动车保有 量逐年大幅增加。以北京为例，北京近十多年机动车保有量年增长率达至i j l 6 4 ， 1 9 9 8 年机动车保有量为1 1 6 万辆，3 0 2 0 0 3 年7 月底，北京市的机动车总保有量为2 0 0 万辆【l l ，而2 0 0 6 年年底，北京市机动车保有量将突破3 0 0 万辆 2 1 。 在现代化城市交通高速发展，机动车保有量迅猛增长的同时，机动车尾气污 染已经成为城市特别是大中型城市大气污染的主要来源【3 1 。2 0 0 3 年，北京、上海、 广州等大城市大气污染物中机动车排放的一氧化碳( c 0 ) 的8 0 、碳氢化合物( h c ) 的7 5 、氮氧化物( n o x ) 的6 8 来自于机动车尾气排放，机动车尾气排放已成为 城市空气污染的第一大污染源【4 】。由此可见，由机动车尾气排放造成的城市环境污 染已经到了非常严重的地步，专家预测，如果不采取有效措施，到2 0 1 5 年，城市 机动车污染物排放量将i ：l 2 0 0 0 年上升一倍。 机动车保有量和使用量的增加给城市大气环境带来巨大的压力，调查表明， 城市大气污染超标严重的区域往往集中于人口稠密、道路网密集、交通繁忙的地 区，这反映出城市大气污染同机动车排放具有较高的相关性【i 】。机动车尾气排放作 为一种流动污染源，由于其流动性，治理难度大，先进技术的引进成本高，另外 在治理过程中又不得不兼顾城市快速发展对交通需求量增加的要求和我国汽车工 业的特点及其在城市经济发展中的重要作用p 】。 另一方面，能源短缺问题也是目前世界上最为突出的问题之一，全球石油价 格不断上涨，石油危机不断加剧，而机动车消耗的石油，占世界石油消耗总量的 l 2 。在发达国家中，交通是能源消耗结构中比例最大的主体，以美国为例，交通 能耗占整体能耗的4 2 7 。对于我国来说，能源问题形势更为严峻，1 9 9 0 年到2 0 0 4 年全社会石油消费年增长率为6 5 ，而道路交通汽、柴油消耗量由2 4 8 0 万吨增长 到8 1 0 0 万吨，增长2 2 7 倍，年增长率8 8 2 【5 1 。我国能源形势一个突出的表现就是 石油消耗的对外依存度越来越高。据统计，2 0 0 6 年上半年，我国进口原油7 3 3 3 万 7 吨，同比增长1 5 6 ；进口成品油1 8 2 3 万吨，同比上升1 6 1 。虽然目前我国交通 能耗比例相对还比较低，占1 3 左右，但随着消费结构的升级，以及机动车保有量 和交通需求的持续增长，能源的消耗结构将发生重要变化，交通能耗在总能耗中 所占的比例必将逐年增高，交通能耗在我国能源战略的制定中必将成为一个重要 的决策变量 4 1 。 1 1 2 研究意义 面对日益严重的机动车尾气污染，世界各国采取了多种控制策略，对新车和 在用车排放进行治理。开始人们主要采用对车辆及发动机进行技术改进、使用催 化转换技术、改善燃油品质、使用替代燃料等策略，这些控制措施的应用，大大 改善了单车的排放水平，然而随之也产生了新技术的成本投入越来越高，减排空 间越来越小等问题，并且随着机动车保有量和交通出行的增加，尾气污染问题依 然严重，于是一些专家又提出其它策略特别是交通策略来控制排放，例如通过交 通规划、宏观土地利用规划、交通控制及i t s 技术等手段改善交通环境问题，这些 措施强调从车辆的出行起因、运行状态和路线等方面进行动态管理控制。另外， 各国还从政策法规方面入手控制机动车污染，美国联邦环保署( e p a ) 制定了严格 的空气质量衡量标准，欧盟，日本及其他国家也都制定了相似的法规。我国目前 已发布和修订t 3 4 项机动车排放污染物控制标准，形成了包括汽车、发动机、摩 托车、轻便摩托车和农用运输车在内的较完备的排放标准体系。同时，全国范围 内车用汽油无铅化的实现，也为汽车电喷技术和催化转化器技术的应用奠定了基 础。然而，为了明确这些尾气控制策略是否能够有效地控制尾气排放，就需要对 其进行客观、全面和科学的评价。另外，影响交通能耗的主要因素主要有机动车 拥有率、机动车交通量、车辆性能、交通管理水平、交通信息化水平、交通方式 结构等【6 】，基于目前严峻的能源现实，在实施尾气控制策略的同时不得不考虑其对 燃油消耗的影响，也就是说，对于机动车尾气控制策略，其优劣性除了考虑其对 于尾气排放控制是否有效，还必须考虑相关的经济效益。 成本效益分析方法从其诞生到现在，已经广泛应用于交通运输、文教卫生、 城市建设等领域，随着应用范围的不断拓展，费用效益分析方法也不断得以完善 与发展。各种尾气控制策略在不同时期的科学技术背景下，面对不同污染物的控 制任务，其所消耗的成本以及产生的效益均会有差别。因此从经济性角度分析机 动车尾气控制策略既有助于全面评价其优劣性，更有利于策略的推广应用。特别 是我国当前正处于全力经济建设时期，环境治理资金有限，汽车工业在近期内还 需要政策扶持，经济发展对交通出行的需求不断增长，这些因素使尾气治理和经 济发展之间产生矛盾和冲突。要合理处理这些矛盾和冲突，就需要对尾气排放控 制策略进行科学的成本效益分析，以达到控制排放的同时获得单位成本的最大效 益，实现尾气排放治理与资源合理配置的“双赢”，为政府在制订机动车排放控 制政策法规时提供决策支持。 1 2 研究目标及研究内容 1 2 1 研究目标 虽然成本效益分析方法在许多领域得到了广泛的应用，但是在对机动车尾气 控制策略评价的应用上却相对并不太成熟，交通环境污染控制的成本效益分析始 于上世纪9 0 年代中期，但由于污染的成因、量化和排放源受体的关系还没有 足够的科学理论作支撑，该方法还只在酸沉降控制政策的制定中发挥了一定的作 用【7 1 。我国学者在尾气污染的成本效益方面也做过一些理论研究，但目前为止还没 有对机动车污染物的削减效益进行过系统的计算【s 】，更没有科学实用的计算模型提 出。基于此，本文的研究目标主要有： ( 1 ) 建立机动车尾气控制策略成本效益综合评价指标体系； ( 2 ) 提出机动车尾气控制策略成本效益指标体系的量化方法； ( 3 ) 进行机动车尾气控制策略成本效益案例分析。 1 2 2 研究内容 围绕以上目标，本文主要做下面几个方面的工作： ( 1 ) 国内外研究综述 对国内外机动车尾气控制策略成本效益分析的理论、方法与应用做总结，分 析目前存在的问题、不足，提出本文的研究思路、方向和方法。 ( 2 ) 机动车尾气控制策略和尾气检测技术综述 介绍目前世界各国广泛应用的尾气控制策略及尾气检测技术特别是车载尾气 检测技术( 以下简称p e m s ) ，分析其适用范围、优缺点以及发展趋势等。 ( 3 ) 机动车尾气控制策略成本效益综合评价指标体系 建立在理论上合理，应用上方便的尾气控制策略成本效益综合评价指标体系。 ( 4 ) 机动车尾气控制策略成本效益指标体系量化方法 针对机动车尾气控制策略成本效益指标体系的特点，依据相关的理论，提出 尾气控制策略成本效益综合评价指标体系的量化方法。 9 ( 5 ) 机动车尾气控制策略成本效益案例分析 针对某些尾气控制策略，设计相应的实验方法，利用p e m s 设备收集实际尾气 数据，并结合交通调查及相关调研，运用本文提出的评价体系，对策略作成本效 益分析。 1 3研究技术路线 本文的研究技术路线如图1 - 1 所示： 首先，在分析国内外相关研究的基础上，总结经验和启示，结合我国相关研 究状况及现有研究条件、研究技术，提出研究目标及研究内容。 其次，依据相关理论和数学方法建立合理的机动车尾气控制策略成本效益综 合评价指标体系，包括成本指标体系、效益指标体系和成本效益指标体系。 再次，根据基于p e m s 技术的排放和油耗量化方法，对以上建立的指标体系中 的各指标进行量化方法研究，由此建立机动车尾气控制策略成本效益综合评价体 系。 最后，选取典型的机动车尾气控制策略，依据已建立的评价体系，制定相应 的实验计划，主要包括实验设备、实验车辆、实验路线等的选取，实验方法的设 计等，实施实验计划，并结合必须的交通调查及其他调研，对策略进行成本效益 分析。 0 图1 1 技术路线图 2 国内外研究综述 2 1环境成本效益分析的理论方法和基本概念 成本( 费用) 效益分析( c o s t - b e n e f i ta n a l y s i s ，简称c b a ) 在1 9 世纪就产生了， 1 8 4 4 年法国工程师j u l e sd u p u i t 发表了题为“o nt h em e a s u r e m e n to ft h eu t i l i t yo f p u b l i cw o r k s ”例( 市政工程效用的评价) 一文，提出了“消费者剩余”的思想。 这种思想发展成为社会净效益的概念，成为费用效益分析的基础。进入2 0 世纪， c b a 的思想与方法在美国得以应用和发展，起初美国将费用效益分析运用于军事 工程上，又进一步应用到交通运输、文教卫生、城市建设等方面的投资项目评价 上。近年来，英国、法国、日本、加拿大等国家也普遍应用了费用效益分析方法， 它的应用范围也在不断扩展，现在已扩展到对发展计划和重大政策的评价。成本 效益分析，是以新古典经济理论为基础，以寻求最大社会经济福利为目的经济理 论，其目标是改善资源分配的经济效果，追求最大的社会经济效益【m 】。其基本思 想有以下几个重要假设：第一，一个人的满足程度和他的经济福利水平可以用人 们为消费商品和劳务而愿意支付的价格来衡量；第二，用个人货币值的累加值来 计量社会福利；第三，帕累托最适宜条件或最优境界，即社会处于这样一种状态， 对这种状态的任何改变，不能再使任何一个成员的福利增加，而同时不使其他人 的福利减少，社会达到尽善尽美的境界。但事实上，在任何一种变革中，部分人 受益难免不使另外的人受损，因而又提出了希克斯一卡尔多补偿原则，其内容是： 如果在补偿受损失者之后，受益者仍比过去好，对社会就是有益的；第四，当社 会净效益即社会总效益与总成本之差最大时，社会资源的使用在经济上才是最有 效的【1 l 】。 由于人类活动破坏或污染了环境，使环境的某些功能退化，给社会带来危害， 造成了经济损失，即环境破坏或污染的经济损失。环境破坏或污染引起的经济损 失可分为直接经济损失和间接经济损失两大类。直接经济损失是直接造成产品的 减产、损坏或质量下降所引起的经济损失，它是可以直接用市场价格来计量的； 间接损失是由于环境资源功能的损害影响其它生产和消费系统而造成的经济损 失，间接损失往往没有市场价格可遵循，必须通过其他方法间接地加以计算。另 一方面，人类为了改善和恢复环境的功能或防止环境恶化，采取各种措施减少环 境破坏和污染引起的经济损失，从而给人类带来了效益，这个效益称为环境保护 措施的效益。它包括环境改善带来的效益和直接经济效益。环境保护的直接经济 1 2 效益主要是物料流失的减少，资源、能源利用率的提高，废物综合利用，废物资 源化等的效益；环境改善带来的效益是环境污染或破坏造成经济损失的减少。环 境保护设施以及这些设施的运转费，就是费用效益分析中的费用，应当注意的是， 费用往往包括由于环境保护设施运行带来的新的污染损失，可算作环境保护设施 的负效益。 正是由于人们对于因环境破坏和污染引起的经济损失日益重视，并希望准确 估算环境保护措施的费用及其带来的效益，从而出现了环境成本效益分析。环境 成本( 费用) 效益分析，是费用效益分析理论与环境科学结合的产物，是全面评 价某项活动综合效益的一种方法。本世纪5 0 年代以来，环境费用效益分析方法在 水、大气污染的控制、自然资源的保护等领域，得到了日益广泛的应用。其基本 思路是：在分析某项活动的经济效益、环境效益的基础上，通过一定的技术手段， 将环境效益转换成经济效益( 环境效益的货币化) ，然后将环境效益和经济效益 相加，求得综合经济效益。如果该项活动有利于改善环境质量，则环境效益为正 值，反之，则为负值。因此，综合经济效益也将有正、负之分，正值表明该活动 是可行的。一般，直接经济效益的计算比较简单。用该项活动的收益与支出之差， 即可求得，但环境效益的评价较为困难，也是环境费用效益分析的难点。 从前面的分析可以看出，环境费用效益分析的主要问题在于如何计算环境改 善带来的效益或环境污染和破坏造成的损失，更简单的说，也就是费用或效益的 货币化。常用的费用效益评价技术分为三类，即直接市场法、替代市场法和意愿 调查法【1 甜。 ( 1 ) 直接市场法 直接市场法就是直接运用货币价格，对可以观察和度量的环境质量变动进行 测算的一种方法。包括生产效应法、重置成本法、影子工程法、人力资本法、机 会成本法。 1 ) 生产效应法生产效应法( 又叫生产力变化法) 认为，环境变化可以通过 生产过程影响生产者的产量、成本和利润，或者通过消费品的供给与价格变动影 响消费者福利。环境被看成是生产要素。环境质量的变化导致生产率和生产成本 的变化，从而引起产值和利润的变化，而产值和利润是可以用市场价格来计量的。 该方法就是利用因环境质量变化引起的产值和利润的变化来计量环境质量变化的 经济效益或经济损失。 2 ) 恢复和防护费用法( 重置成本法)全面评价环境质量改善的效益，在很 多情况下是很困难的。实际上，许多有关环境质量的决策是在缺少对效益进行货 币评价的基础上进行的。对环境质量的最低估计可以从减少有害环境影响所需要 的经济费用中获得，可把恢复或防止一种资源不受污染所需的费用，作为环境资 源破坏带来的最低经济损失。 3 ) 影子工程法恢复费用法的一种特殊形式，是在环境破坏后人工建造一个 工程来代替原来的环境功能，用建造新工程的费用来估计环境污染或破坏所造成 的经济损失的一种方法。 4 ) 人力资本法环境质量的变化对人体的健康产生影响，不仅表现为劳动者 发病率与死亡率增加给生产造成直接损失，还表现为因为环境质量恶化而导致医 疗费开支增加，以及因为得病或过早死亡而造成收入损失等。该方法就是通过人 体健康评估环境价值。 5 ) 机会成本法所谓机会成本就是作出一项决策而不作出另外一项决策时所 放弃的收益。这样，使用某种资源的机会成本就是放弃其它用途中可得到的最大 效益作为那些用途的效益。 ( 2 ) 替代市场法 当已有资料不能提供足够的市场价格、影子价格数据时，则不能使用市场法 对环境影响货币化，对于难以用货币形式计量的无形效果，可用替代市场法来衡 量。用替代的物品和劳务市场价格作为确定该物品和劳务价值的依据。包括防护 支出法、资产价值法、旅行费用法、内涵房地产价值法、工资差额法。 1 ) 防护支出法环境质量的恶化会对人体健康和经济发展造成危害，为了阻 止这种后果的发生，必须采取相应的措施，用这些投入或支出的金额来衡量环境 质量变动的货币价值的方法就是后果防护支出法。 2 ) 资产价值法在其他条件大致相同的情况下，周围环境质量的不同导致同 类资产的价格差异，用这一价格差异来衡量环境质量的货币价值，这种方法叫做 资产价值法。 3 ) 旅行费用法通过交通费用，门票费用，和花费的时间成本等旅行费用来 确定旅游者对环境商品或服务的支付意愿，并以此来估算环境物品或服务价值的 一种方法。 4 ) 内涵房地产价值法就是通过人们购买具有环境属性的房地产商品的价格 来推断出人们赋予环境价值量大小的一种价值评估方法。 5 ) 工资差额法在相同的条件下劳动者工作场所环境条件的差异，会影响到 劳动者对职业的选择，为吸引劳动者从事工作条件比较差的职业并弥补环境污染 给他们造成的损失，厂商就不得不在工资，工时，休假等方面给劳动者补偿，这 种用工资水平的差异来衡量环境质量的货币价值的方法就是工资差额法。 ( 3 ) 权变评价法( 意愿调查评估法) 如果找不到环境质量对经济影响的实物数据，又找不到能间接反映人们对环 境质量评价的劳务和商品时，可采用调查评价法了解消费者的支付意愿或他们对 4 环境商品和劳务数量的选择愿望。包括专家评估法、投标博弈法、比较博弈法、 无费用选择法、优先性评价法等。 1 ) 专家评估法就是通过专家对环境资源价值或环境保护效益进行评价的一 种方法。 2 ) 投标博弈法是被询问者参加某项投标过程确定支付要求或补偿的愿望的 方法。 3 ) 比较博弈法要求被调查者在不同的物品与相应数量的货币之间进行选 择。根据调查者的反应不断提高或降低价格水平，直到被调查者认为选择两者任 何一含都可为止。 4 ) 无费用选择法通过个人在不同的物品或服务之间的选择来估算环境物品 或服务的价值。 5 ) 优先性评价法力图模拟完全竞争市场的机制，然后找到无价格商品如环 境质量支付意愿的价值或表现形式。 以上三种方法中，市场价值法主观因素的影响最少，调查评价法产生偏差的 可能性最大。实际应用中，应根据不同条件综合运用费用效益评价技术。 另外，在费用效益分析中，往往跨越较长的时间，任何项目的费用和效益都 与建设周期、工程的使用寿命以及政策执行得长短有关。因此必须考虑时间因素。 为了比较不同时期的费用和效益，人们对未来的费用和效益打一个折扣，在经济 计算中，用贴现率作为折扣的量度，考虑了一定贴现率的未来的费用和效益称为 费用或效益的现值。把不同时间( 年) 的费用和效益化为同一年的现值。使整个 时期的费用或效益具有可比性，计算公式如式( 2 1 ) 和式( 2 - 2 ) 【1 ： p v c = e ( 1 + ，) ， f 1 1 ( 2 1 ) p v b = e ，( 1 + r ) ， t - t ( 2 - 2 ) 式( 2 1 ) 和式( 2 - 2 ) 中；p v c ：总费用的现值： p v b ：总效益的现值； o ：第f 年的费用； 历：第绰的效益； r ；贴现率； t ：时间( 通常以年为单位) 。 贴现率的确定受很多因素影响，我国关于贴现率的应用还刚刚开始，通常认 为可以采用银行的年储蓄利率为贴现率。现在，环境费用效益分析中暂定贴现率 为5 8 。 环境成本效益分析常用的评估指标有净现值( p r u b ) 、净现值率( p v n b r ) 、费 效比等】。 ( 1 ) 净现值法 一项环境对策的实施需要费用，实施后带来效益，用净效益的现值来评价该 项环境对策的经济效益，净现值是用社会折现率将项目计算期内各年的净效益折 算到项目起点的现值之和，其计算公式如下： p v n b = ( b - c ) = p v d b + 尸p ，e 8 一p 陀一p 您c ( 2 3 ) 式( 2 3 ) 中：p v n b ：环境保护设施净效益的现值； p v d b ：环境保护设施直接经济效益的现值； p v e b ：环境保护设施使环境改善效益的现值； p v c ：环境保护设施费用的现值； p v e c ：环境保护设施带来新的污染损失的现值。 若净现值p v n b o ，表明社会所得大于所失，项目或方案在经济上是可以接 受的；若净现值p v n b 1 ，说明社会得到的效益大于该项目或方案支出 的费用，项目或方案是可以接受的；若万 1 ，则该项目或方案支出的费用大于所 得的效益，意味从经济前景看会产生损失，项目或方案不可取。在实际应用中， 也有应用费用效益比作为评价指标，费用效益比是费用与效益的比，是效益费用 比的倒数。 虽然环境成本效益分析的应用越来越广泛，成本及效益的评估方法日趋合理， 但是目前仍然存在许多困难，最主要有的是：准确地预测人类活动对环境的影响 是一件很困难的事情。在经济模型中，如果要对环境费用与效益进行货币评估必 须先明确环境破坏( 或改善) 程度与环境功能损害( 恢复) 的关系，也即剂量一 一反应关系，这一关系是我们对环境功能损害货币评估的物理基础1 1 3 】。然而事实 1 6 是，大部分情况是我们并不知道特定数量的污染排放究竟对环境意味着什么，更 不用说对其进行货币评估了。另外，在经济理论和环境政策上，目前也存在众多 争议，因此从目前来说，环境成本效益分析方法还无法成熟应用于所有项目的评 价中。 2 2尾气控制策略成本效益分析的国内外研究现状 目前，国内外有不少研究机构在进行机动车尾气控制策略的成本效益分析， 但是在进行成本效益估算时，各研究机构采用的估算模式和方法不尽相同，没有 形成一个统一的模式。总的来说，国内外研究从成本效益评估方法上可以分为两 大类，第一类，借助于传统的成本效益分析方法，对控制措施所必须投入的成本 和带来的效益进行货币化处理。s m a l l 和k a z i m i ( 1 9 9 5 ) t ，f u n k 并d r a b l ( 1 9 9 9 ) 1 1 5 l 在他 们相关研究中估算了每千克机动车排放物的健康损害成本( $ 瓜g ) m c c u b b i n 和 d e l u c c h i ( 1 9 9 9 ) ，也在其研究中估算了每千克机动车排放物的健康损害成本( $ 瓜g ) 1 6 1 。m u r p h y ( 1 9 9 9 ) ! l 刀【1 8 1 估算了机动车尾气排放的农作物损失成本( $ l ( g ) 。m a r k a d e l u e c h i 和j a m e sl m u r p h y 等在其研究中利用“m e t ah e d o n i c p r i c e ”模型估算了 机动车排放物p m l 0 、n o x 、s o x 和v o c 的每千克的显著性成本( v i s i b i l i t yc o s t ) 【1 9 1 。 l i n c hf e m a n d e z 署1 a r t u r oa k e l l e r ：笙研究中 2 0 】f 2 2 】利用多种方法，如旅行费用法、公 众健康成本转化法、市场价格法等估算了1 9 9 0 年清洁空气行动修正案要求的在汽 油中添加氧成分的成本和效益，该法案首先在美国加州试行。 国内许多研究机构也对工业企业污染或机动车排放污染进行了相关研究。北 京医科大学在相关研究中，分析重庆市渝中区环境污染对健康的影响及其经济损 失。研究以s 0 2 和t s p 作为主要研究对象，其结论为：每降低1 0 0 r t g m 的t s p 和s 0 2 ， 将减少由于健康损害而造成的经济损失为1 4 4 元人( 人力资本法) 和3 1 5 元人( 支 付意愿法) 。2 0 0 0 年，清华大学进行了一项名为“中国大气污染损失评估湖 南省案例研究”的研究，其中计算了煤燃烧和机动车排放的n o 】【所带来的经济损失。 研究计算了目标年的n o x 排放量，然后应用基于排放的评估方法和纽约研究的结果 对n o x 污染的经济损失进行评估( 仅计算了燃煤排放的n o x 的经济损失) 。2 0 0 1 年1 月，清洁空气政策中心对上海市控锘l j s 0 2 和p m 2 5 排放所带来的健康效益进行了 分析，研究以1 9 9 5 年为基准年，设计了“为新大电厂安装i g c c ”和“禁止煤在上 海的使用”两种情景。研究结论为：2 0 2 0 年，情景1 中的健康效益为2 2 2 1 0 0 9 m $ ， 情景2 的健康效益为1 6 6 7 4 1 m $ t 羽。吴贵生等【2 3 】在分析和借鉴国外相关研究方法的 基础上，结合我国实际情况定量分析( 货币化) 了我国推广使用无铅汽油所能产 生的健康效益，并和淘汰含铅汽油所需要的投资及成本相比较。1 9 9 9 年以来，中 1 7 国国家环保局和美国环保局联合支持了“中国大气污染削减与人体健康效益评估” 项目；2 0 0 0 年以来，美国能源基金会支持了“中国重点行业大气污染与人体健康 影响”项目；这些项目的结果有助于机动车尾气控制策略的成本效益分析【引。 第二类，借鉴传统的成本效益分析理论，但在对效益作评估时，不进行货币 化处理，而是将控制策略前后排放量的削减或燃油消耗的减少作为控制策略效益 值，最后考察单位成本的排放量削减情况或单位削减量的成本投入情况，以此作 为决策依据。在成本分析中，一般采用生命周期的成本计算模式，该计算模式就 是考虑某一控制技术措施在其生命周期内，单位污染物削减量的投入成本，计算 车辆的生命周期一般定为1 0 年，即o 9 年。计算时，将不同技术相对于目前技术的 成本增加作为每一项技术的计算成本，考虑了各型车辆采用技术措施的直接成本 及有关费用，主要包括：需要添加的硬件成本、维修费用的变化以及燃油经济性 的改善或恶化等。其中硬件成本的数值为整个污染物治理周期的最终硬件成本； 维修成本也是整个污染物治理周期的维修成本。硬件成本、维修成本的计算可采 用调查评估法：燃油经济性的计算是按年度行驶里程与百公里燃油消耗为基础， 再乘以燃油经济性改善的百分数和燃料价格，以上方法可用以下的公式表达： 【一一= 【，一l 西 ( 2 6 ) 式( 2 6 ) 中，c 矗：基准技术的成本； g ：新技术的成本。 c f 的计算方法如式( 2 7 ) ： c t = c + c 。+ c ff ，1 、 、， 式( 2 7 ) 中，瓯：排放控制技术的硬件成本； c k ：排放控制技术的维护费用； c h 由于排放控制技术的引入而造成的燃油经济性成本。 c ，的计算方法如下： c s = p x mx f ( 1 一b ) ( 2 8 ) 式( 2 8 ) 中，p 油品单价； 车辆在生命周期内的行驶里程： f ：油耗因子； 曰：由于采用新技术造成的油料消耗的改善。 上述计算中，不同种污染物使用同一个成本值。在进行效益分析时，一般计 算采用新技术的车辆在其生命周期内排放的污染物与采用目前排放控制技术在生 命周期内排放的污染物量的差值。在计算污染物的减排效益时，根据机动车的保 有量、排放因子和行驶里程等，通过排放因子减少的百分比，最终计算出排放污 染物的削减量。在计算过程中，排放因子多是利用模型( 如m o b i l e 5 ) 计算得出， 以上方法可用下列公式表达： 吗= ( + ( c 口) ) m i ( 2 - 9 ) 扛l 式( 2 9 ) 中，三r 。：控制技术下的零公里排放因子( g t a n ) ； c ：第i 年的累积行驶里程( 1 0 4 k m ) ； 坛：第i 年的行驶里程( 1 0 n ) ； n ：控制技术下的车辆的劣化率( g k m 1 0 4 ) ； ：车辆的生命周期( 年) 。 排放效益的计算方法表达式为： qc=eqpeq曲(2-10、 式( 2 1 0 ) 中，e 尸如：为目前控制技术下车辆生命周期的排放。 求出不同控制技术的成本和效益后，最后进行成本效益分析，先求出不同类 型车辆在其生命周期内采用某种控制技术后每减少一吨污染物排放所花费的成 本数量，即费用效益比，通过比较，其中费效比最小者既为最佳方案。在实际应 用中，还应结合实际情况，考虑方案的可实施性，最后，通过综合比较，确定机 动车污染控制的最佳控制方案。 国内外研究中与以上方法相似的有：q i a n g w u 和p a u l o a u g u s t o n t m e s 在其相 关研究中以燃油消耗情况作效益评价 2 4 1 。清华大学等在中国机动车排放污染控制 战略研究【2 5 1 中从尾气削减量的角度对某些控制策略分别做了成本效益分析，针对 各种措施设计基准方案、低方案、高方案，不同方案之间进行成本效益比较，得 出最优方案，但是这种方法只能对预期的方案进行比较。国务院发展研究中心产 业经济研究部及清华大学等在其相关研究【8 】中针对某一控制技术措施在其生命周 期内，单位污染物减排量的花费成本以及单位污染物减排量的环境效益和健康效 益。该研究对污染物的减排成本进行详细的分析和计算，而由于污染物的减排效 益计算仅作简要分析，另外，分析中的排放因子采用m o b i l e 5 模型计算出的。北京 市可持续发展科技促进中心与清华大学【i 】估算引入替代燃料车后带来的排放削减 和成本增加，进一步得到各种替代燃料车的费用效果。罗丽娟【26 】从检测性能和成 本效益两方面对几种检测方法进行分析比较，其中环境效益也是以机动车各种污 染物不同程度的削减来衡量，排放因子的获得也是通过m o b i l e s a 模型计算得出。 王少霞等【2 7 1 也是以目标年的排放削减量作为控制措施效益来研究的。 通过以上分析可见，尾气控制策略成本效益分析的两类方法中的区别主要在 对不易货币化的成本或效益的评估方法上，后者没有用货币值来表示。正如前面 所述，由于传统的成本效益方法在成本与效益的货币化问题上至今没有重大的理 论与方法突破，故第一类方法就目前来说，应用受到一定的限制。因此目前国内 1 9 外对机动车尾气控制策略成本效益分析以第二类方法为主。 2 3 现阶段研究存在的不足和未来研究方向分析 通过前面的分析可见，国内外目前对机动车尾气控制策略的成本效益分析存 在的问题和不足，主要有： 1 ) 缺乏合理的评价指标体系 目前，各种尾气控制策略成本效益分析方法都是对各种排放物分别考虑，没 有建立统一的综合指标，这给实际决策带来很大的不便。另外，在分析中，没有 全面考虑控制策略实施的多种影响因素，事实上，机动车尾气控制策略的影响是 多方面的，从不同视角考虑，其结果可能大不相同。例如一些控制策略由于涉及 到车辆或发动机的改造，在改变排放水平的同时还会影响到车辆的燃油经济性、 动力性以及安全性等。所以有必要建立界线清楚、层次分明、概念明晰的评价指 标体系。 2 ) 成本效益量化不准确 由于受尾气检测技术的限制，以及相关基础数据的匮乏，目前我国大多数相 关分析研究中，许多关键参数直接引自国外，这给实际的分析带来很大的误差。 2 0 0 0 年以来，p e m s 技术的应用及它提供的实验方法使实时排放和油耗的精确量化 成为可能，因此研究基于p e m s 技术的成本效益量化方法具有巨大的意义。 3 ) 成本效益分析方法适用性差 目前，各种成本效益分析方法往往只是针对一种或几种尾气控制策略，使用 中很难拓展。而实际情况是，机动车尾气控制策略不是单一类型的，并且在实际 运用中往往是综合运用的，例如利用交通手段解决尾气问题的方法，现有的分析 方法一方面由于认识上的不足，另一方面由于过去的实验方法还不能够对这类策 略的削减效果提供可靠的数据基础，利用过去的尾气排放模型对交通策略进行评 价也遭到了越来越多的质疑2 8 】【3 0 1 。p e m s 技术的应用为交通网络中交通控制措施 对车辆排放的作用效果提供了检测手段【”】，也为对尾气控制策略全面的成本效益 分析奠定了可靠的实验基础。因此，建立一套适用性强的尾气控制策略成本效益 分析体系势在必行。 韭塞銮通太堂亟堂僮途塞也麴奎屋氢撞劁筮堕霆屋氢捡测拉盔 3 机动车尾气控制策略及尾气检测技术 3 1机动车尾气控制策略 机动车尾气控制技术及策略的历史可以追述到美国加利福尼亚州洛杉矶地区 的“洛杉矶光化学烟雾事件”，这个事件让人们认识到机动车尾气排放给人类和 环境带来的危害，后来，在日本、欧洲、加拿大、墨西哥、印度等的许多大城市 也发生了严重的光化学烟雾事件，这些事件促使了世界范围内对机动车尾气排放 问题的研究，各国为治理日趋严重的机动车尾气污染，均采取了一系列尾气排放 控制策略，迄今为止，这些策略不仅包括机动车本身的技术改进，还涉及法律法 规、经济政策手段等等方面，机动车尾气污染的严重性和治理的复杂性是尾气控 制策略多样性的根本原因，也是必然的结果，这些策略的综合运用大大降低了城 市机动车污染。 概括起来这些控制策略可以分为两类：静态控制策略和动态控制策略【4 1 。所谓 静态控制策略是指为减少机动车的绝对排放水平，控制机动车单车排放量而采取 的一系列先进的技术和措施，这些措施主要包括发动机技术改造、加装尾气控制 附属设备、改进燃料和使用替代燃料等。静态控制策略往往是直接对车辆或附属 设备进行的技术改进，因此也可以称为直接控制策略。所谓动态控制策略是指为 减少机动车在实际使用过程中的排放水平，控制机动车排放总量而采取的一系列 措施和手段，这些措施和手段主要包括交通手段、政策性措施、经济手段以及其 它手段。动态控制策略不是直接针对车辆进行技术改进，而是采用问接手段，因 此也可以称为间接控制策略。各种尾气控制策略的分类情况如表3 1 所示： 表3 - 1 机动车尾气控制策略 静态控 发动机技术改造 改善供油系统、点火系统，改进燃烧室结构等 制策略加装尾气控制附属设备安装三元催化转化器，颗粒物捕集器等 ( 直接 改进燃料使用无铅汽油，使用添加剂等 策略) 使用替代燃料使用l p g 、c n g 及醇类燃料，电动车及混合动力车等 动态控土地利用与规划 制策略 交通手段 ( 间接 交通规划、交通控制 策略) 政策性措施在用车i m 制度 老旧车辆淘汰制度 制定和加严排放标准 对高排放车实行限行 2 i l 縻翳 鼓励公共交通 圜一段 排污收费 排