燃煤电厂循环经济评价指标体系研究_曾绍伦

1、生态经济 2009年 第11期 总第218期ECOLOGICAL ECONOMY燃煤电厂循环经济评价指标体系研究 曾绍伦 杨素琼（四川理工学院，四川 自贡 643000）摘要：燃煤电厂是我国的主要污染来源之一，燃煤电厂实施循环经济既是环境保护的需要，也是节能减排的有效途径。文章从构建评价指标体系的方法和循环经济评价指标体系的研究对象两个角度回顾了循环经济评价指标体系的研究成果。在分析燃煤电厂生产流程的基础上，从物质流总量、物质流强度和物质流平衡核算三个方面对燃煤电厂进行了物质流分析 （MFA），定义了相关指标。基于循环经济评价的基本原则，构建了包括资源产出、资源消耗、资源利用和废物排放的燃煤电

2、厂循环经济评价指标体系，并对该指标体系与燃煤电厂清洁生产评价指标体系进行了对比分析。 关键词：燃煤电厂；循环经济；评价指标体系；物质流分析 Study on the Evaluation Index System for Circular Economy of Coal-fired Power PlantZENG Shaolun, YANG Suqiong(Sichuan University of Science & Engineering, Zigong Sichuan 643000, China)Abstract: Coal-fired power plants are the main

3、 pollution source in most parts of China. The implementation of circular economy in coal-fired power plants is necessary for environmental protection and also an effective way of energy saving and emission reduction. This paper reviews the research of evaluation index system for circular economy fro

4、m the aspects of construction methods and research objects. On the basis of the production and operation process of conventional coal fired power plant, we carry out the material flow analysis (MFA) through analyzing the quantity, intensity and accounting of material flow. And relevant index are def

5、ined. Based on the 3R principle, we construct the evaluation index system for the circular economy of coal- fired power plant, including index of resources output, resources consumption, resources utilization and waste discharge. In addition, the evaluation index system of circular economy is compar

6、ed with that of cleaner production.Key words: coal-fired power plant; circular economy; evaluation index system; MFA1 引言 电力是国民经济的命脉，在国民经济和社会发展中占有极其重要的地位。改革开放以来，我国的经济高速增长， 人民生活水平不断提高，这些都离不开电力的发展，而其中80% 左右的电力来自于燃煤电厂。19782007年的30年间，我国电力工业得到迅速发展，发电装机容量由1978年的5 712万千瓦增加到2007年的71 329万千瓦，年均增长率达8.9%。截至2007

7、年底，全国发电设备容量为71 329万千瓦，其中，水电14 526 万千瓦，约占总容量的20.4%；火电55 442万千瓦，约占总容量的77.7%；核电885万千瓦，约占总容量的1.2%；风电403万千瓦，约占总容量的0.6%。由于煤炭在一次能源结构中的主导地位，决定了电力生产中以煤电为主的格局。2007年，火电机组的发电量占总发量的82.9%，其中煤电占总发电量约78%，所消耗的煤炭占煤炭总产量的34%1。能源研究所IPAC模型研究组对我国电力部 门未来发展的预测结果表明，到2020年我国电力装机容量将达到9.61亿千瓦，发电量达到4.44万亿千瓦时；到2030年电力装机容量将增加到12.4

8、亿千瓦，发电量增加到5.95万亿千瓦时。燃煤电厂装机容量将在6.0亿千瓦，仍占60%2。2007 年，我国二氧化硫排放总量2 468.1万吨，燃煤电厂是二氧化硫排放的主要来源。燃煤电厂在生产过程中产生大量的温室气体以及二氧化硫、氮氧化物、粉尘、废水等多种污染物，使燃煤电厂的发展与建设受到环境的严重制约。为了促进电能与环境协调发展，燃煤电厂实施循环经济是污染减排最有效的措施之一。 会同国家环保总局、科技部、财政部、 、国家 和各省级人民政府，在重点行业、重点领域、产业园区和省市正式组织开展循环经济的试点工作，这标志着我国发展循 基金项目： 四川省哲学社会科学重点研究基地、四川省教育厅人文社会科学

9、重点研究基地四川循环经济研究中心课题 （XHJJ06-05） 作者简介：曾绍伦（1974 ），男，四川泸州人，博士生，副研究员，主要研究方向为能源经济学、环境经济学。 115 产业观察 ECOLOGIGAL INDUSTRY WATCH环经济进入新的阶段。 2 文献回顾 目前关于循环经济评价指标体系的研究主要从物质流分析和生态经济效率（eco-efficiency）两个方面构建评价指标体系。基于物质流分析可以构建国家、区域和具体行业、企业的循环经济评价指标体系，国内对此已有丰富的理论研究和实践34。从物质流分析出发，涉及具体的研究对象， 其具体指标体系不尽相同，但总体上可以归纳为经济社会发展、

10、资源消耗、环境保护等宏观指标和资源利用、资源循环以及废物排放等微观指标。基于生态经济效率构建的循环经济评价指标体系则从另一个角度，强调循环经济实施中的生态效率（环境保护）和经济效率（经济发展），其构建的指标体系已应用于我国国家尺度的循环经济评价5。 从研究对象来看，现有的关于循环经济评价指标体系的研究主要包括：（1）循环经济评价指标体系的理论与实证 研究。主要是根据循环经济的“减量化、再利用、资源化” 的基本原则和运行过程，构建的指标体系一般包括资源利用 效率、资源消耗、资源循环利用效率和废物排放与处置等指 标6 7 ；或者是从经济-环境-社会系统协调发展的角度构建评价指标体系，该体系将实施循

11、环经济和进行循环经济评价 看作一个复杂系统，构建的指标通常包括经济发展、环境保 护和社会协调等，并以循环经济发展度来评价循环经济的实施 效果89。（2）宏观的、区域性的循环经济评价指标体系研究。目前研究较多的是中国循环经济指标研究10，省级区域循环 经济评价指标1112和城市循环经济评价指标体系13。一 般从中国资源利用效率和GDP的资源生产率，区域农业循环经济、工业循环经济、服务业循环经济，城市经济发展、环境保护 和人文发展等方面评估全国、省级区域和某一城市的循环经 济发展水平和实施情况。（3）行业、企业循环经济评价研 究。已有对林业、黄磷生产行业、化工行业、矿业、造纸工 业、铝行业和煤炭行

12、业等的研究1418。因行业不同， 构建的评价指标体系也不尽相同，但都遵循循环经济的基本原则， 通常包括经济发展指标、环境效益指标、系统管理指标和创 新指标等。值得注意的是，对行业或企业循环经济评价的一 般性建议是构建生态工业园，资源循环和废物再利用在生态 工业园区内实施，从而使经济效益、环境保护等问题可以通 过自身的小循环得以完成，最大限度减少了行业、企业对环 境的污染和破坏。 研究表明，对具体企业和行业循环经济评价指标体系的研究将是今后循环经济评价深入研究的重点方向，其研究成果将直接应用于某一行业或企业的循环经济实施与评价。目前，涉及具体行业的循环经济评价指标体系目前尚在研究和不断完善中。虽

13、然政府主管部门已发布了清洁生产标准： 燃煤电厂和火电行业清洁生产评价指标体系，但清洁生产与循环经济属于两个不同范畴的概念，也是两个不同层次的政策、措施。煤电行业是我国环境污染的主要来源，燃煤电厂实施循环经济已迫在眉睫；相应的构建燃煤电厂循环经济评价指标体系、评价燃煤电厂实施循环经济的效果也就成了一项必须完成的工作。国家发改委等部门发布了循环经济评价指标体系，但其指标体系具有宏观性和指导性的特点。对燃煤电厂来说，需要根据具体实际和实践，构建一套符合我国国情，符合煤电行业特点，有利于电力工业可持续发展的循环经济评价指标体系和评价方法。 3 燃煤电厂循环经济评价指标体系的构建 3.1 燃煤电厂物质流

14、分析 物质流分析的核心是对社会经济活动中物质流动进行定量分析， 了解和掌握整个社会经济体系中物质的流向、流量。建立在物质流分析基础上的物质流管理则是通过对物质流动方向和流量的调控，提高资源的利用效率，达到设定的相关目标。这一点，与循环经济的宗旨是一致的。物质流分析是循环经济的重要技术支撑，物质流分析和管理是循环经济的核心调控手段3。 3.1.1 燃煤电厂的生产流程 燃煤发电厂的主要设备系统包括：燃料供给系统、给水 系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备（图1）。燃煤发电系统主要由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷 壁等组成）、电气

15、系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、 控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由 热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。 3.1.2 燃煤电厂污染排放及其来源 从燃煤电厂生产流程以及物质流分析可以看出，燃煤电厂在生产过程中会产生大量的污染物，如废气、废渣、废水和粉尘等。废气、废渣、粉尘主要来自煤粉的燃烧过程，燃烧系统是燃煤电厂污染物产生的主要环节，也是实施循环经济，进行循环经济评价的主要环节19。 3.1.3 燃煤电厂物质流核算 （1）物质流分析框架及燃煤电厂生产系统边界的确定。参照“欧盟导则”20确立的物资流分析框架和相关文献以及燃煤电厂的生产实际，

16、确立燃煤电厂的物质流分析框架 （图2）。在分析中将燃煤电厂看作一个整体，考察其总体的输入、消耗与输出，即“物质流代谢”21。 根据物质流分析法中系统边界的定义，确定本研究包括燃煤电厂生产中煤炭的运输、破碎、储存、粉磨、燃烧、排 116 生态经济 2009年 第11期 总第218期ECOLOGICAL ECONOMY图1 燃煤电厂生产流程 放以及水、气的净化、使用、循环和排放等环节。不包括电力传输、使用的环节，即从自然环境向企业投入原材料到发电， 同时向环境系统排放各类污染物的整个过程为研究范围。 （2）物质流分析。 物质流分析内容主要有三个方面：一是物质流总量分析，二是物质流强度分析，三是物质

17、流核算与平衡。 燃煤电厂物质流总量分析。 物质流总量分析主要分析燃煤电厂生产运行所需的物质投入、消耗、产出和环量。根据图2，本文假定：第一，在一定时间范围内计算物质流，并假定时间以年为单位；第 二，区域资源如水、大气等的投入，只能以某种或多种元素的年消耗量来加以衡量；第三，分析过程中不考虑存量指标；第四，电力输出到用户的物质流不再核算。基于物质流分析框架和相关文献，可以确定以下物质流核算指标体系: 直接物质投入=外购资源投入+区域资源投入+其他资源投入+再循环物质使用量； 过程产出=直接物质投入；产品输出=资源消耗+未能回收废弃物。 物质流强度分析。 物质流强度分析，主要关注燃煤电厂电能生产中

18、煤、水、气等物质的消耗强度和循环强度。这些强度的相关指标通常包 括资源产出率、消费强度、循环利用率、废物排放率等22。 相关指标定义如下： 资源产出率=过程产出/直接物质投入；资源消耗强度= 资源消耗/直接物质投入； 资源循环利用率=再循环物质使用量/直接物质投入； 废物排放率=未能回收废弃物/直接物质投入。 物质流核算与平衡。 燃煤电厂物质流核算主要分析碳和硫，可以根据生产流程直接核算。另外，根据物质流分析法中添加平衡项的规定，在计算燃煤电厂的物质流平衡账户时需要添加的平衡项，在输入端主要包括煤燃烧所需氧、氮，在输出端主要考虑水蒸气、COx、NOx、SO 2。 3.2 燃煤电厂循环经济评价指

19、标体系构建的基本原则 循环经济评价指标体系必须遵从循环经济的基本原则， 燃煤电厂也不例外。基于物质流分析的燃煤电厂循环经济评价指标体系应能全面、真实地反映燃煤电厂资源和物质利用情况，反映循环经济的发展水平，为企业管理和相关政府部门提供科学决策依据。在指标的选取上应遵循以下原则3： （1） 科学性原则。在燃煤电厂循环经济评价指标体系的建 117 产业观察 ECOLOGIGAL INDUSTRY WATCH表1 燃煤电厂循环经济评价指标体系 目标层燃煤电厂循环经济评价指标体系准则层资源产出指标资源消耗指标资源综合利用指标废物排放指标 指标层 资源产出率单位产值能耗单位产值水耗固体废物综合利用率(粉

20、煤灰、脱硫石膏)水 循环 利用率单位产值固体废物排放(烟尘、废渣)单位产值废水排放单位产值废气排放(COx，NOx，SO2)指标说明： 资源产出率=企业产值/主要资源消耗量；单位产值能耗=能源消耗量/企业产值； 单位产值水耗=用水总量/企业产值；水循环利用率=循环用水量/用水总量； 固体废物综合利用率(粉煤灰、脱硫石膏)=固体废物综合利用量/固体废物产生量； 单位产值固体废物排放=固体废物最终排放量/企业产值； 单位产值废水排放=废水最终排放量/企业产值；单位产值废气排放=废气最终排放量/企业产值。 表2 火电企业清洁生产评价指标体系 一级指标能源消耗指标资源消耗指标综合利用指标污染物排放指标

21、二级纯凝湿冷机组纯凝空冷机组供热机组非供供热机组热电循环冷却机组直流冷却机组空气冷却机组闭式循环用水开式循环用水全厂汽水损失粉煤灰综合利脱硫石膏利用单位发电量烟单位发电量二单位发电量废厂界噪声指标供电煤耗供电煤耗热期供电煤耗比耗水率耗水率耗水率重复利用率重复利用率率用率率尘排放量氧化硫排量水排放量立方面，科学性体现在该指标体系应该能够全面、客观、准确的反映资源和物质的利用和循环利用情况，符合可持续发展的宗旨，同时又要避免指标间的重叠，使评价目标和评价指标有机地联系起来，组成一个层次分明的整体；能较好地测度燃煤电厂循环经济发展水平。（2）可操作性原则。在构建指标体系时，尽可能选择易于计算、数据容

22、易获取并且能够客观地反映燃煤电厂循环经济发展水平和资源利用情况的指标，使得所构建的指标体系具有较强的可操作性。 （3） 资源利用原则。循环经济作为一种可持续发展的实践模式，其主要特征是废弃物的减量化、资源化和无害化。因此，指标体系应能反映燃煤电厂资源利用效率等状况。 （4） ） 政策相关性原则。由于燃煤电厂生产技术水平的差 异，各种燃煤电厂存在共性，但又表现出各自不同的特征。 针对各种燃煤电厂存在的不同问题，在指标体系中应包含与 国家和地方有关政策关注的资源生产力、资源利用效率等指标。（5）完备性与简明性原则。完备性要求指标体系覆盖面广，能全面并综合地反映循环经济发展水平和资源利用效率等因素的

23、状态和发展趋势；同时要求指标体系的内容简单明了与准确，具有代表性。（6）敏感性原则。指标体系是用来评价循环经济发展水平和资源利用状况信息的工具，是制定相关政策的重要依据。指标的敏感性也直接影响到决策的正确性和有效性。 3.3 燃煤电厂循环经济评价指标体系 基于物质流分析的燃煤电厂循环经济评价指标体系是评价燃煤电厂经济活动效率和循环经济发展程度的重要指标。结合发改委等部颁发的循环经济指标体系6，本指标体系的建立主要是从物质流分析方法出发，同时考虑国内燃煤电厂生产实际和环境保护政策等因素，该指标体系见表1。 也是我国电力工业可持续发展的重要载体和模式，清洁生产是贯彻循环经济“3R”原则的基础手段。

24、 表2列出了火电厂清洁生产的定量评价指标体系，对比表2和表3并结合清洁生产标准：燃煤电厂可以看出： （1） 循环经济指标体系与清洁生产指标体系的内涵不同。清洁生产更贴近燃煤电厂生产实际、更具体，其指标体系来源于生产运作的实践，属于企业微观管理的层面；而循环经济指标体系更多的强调经济指标，属于企业宏观管理的层面。 （2） 部分循环经济评价指标与清洁生产评价指标有着紧密的内在联系，如综合利用指标、废物排放指标等。企业可以将循环经济评价与清洁生产评价有机结合，以反映企业持续发展以及符合环境保护政策等方面的状态。 5 结语 我国环境保护的道路任重道远，燃煤电厂作为污染的主要来源，在相当长的一段时间内，

25、肩负着艰巨的节能减排任务。一方面，我们要调整我国的能源结构，降低燃煤电厂以及其他火电厂在能源结构中的比重；另一方面，燃煤电厂的生产必须按照电力经济环境协调发展的基本要求，建设基于生态工业园区的循环经济模式，在园区内实现物质流的小循环，尽最大可能减少煤电生产对环境的影响，才能促进发电企业的可持续发展；同时，必须加强对循环经济实施过程以及实施效果的评估。根据“减量化”、“资源化”、“无害化”这一循环经济的基本原则构建的燃煤电厂循环经济评价指标体系，可以应用于目前的燃煤发电企业施效循环经济的动态评价，也可用于煤电行业内不同发电企业之间的横向比较。对于评价指标体系的完善、评价模型和方法的建立以及具体煤

26、电企业的实证分析有待进一步研究。 4 燃煤电厂循环经济评价指标体系与清洁生产评价指标体系的比较 循环经济和清洁生产是燃煤电厂节能减排的有效途径， 参考文献：1 中国电力企业联合会. 2007年全国电力工业统计快报一 118 生态经济 2009年 第11期 总第218期ECOLOGICAL ECONOMY览表R. 2007. 2 IEA. 世界能源展望2006R. 2006. 3 张楷，周国梅，马永亮. 物质流分析理论方法与循环经济评价指标体系研究R. 北京：友好环境保护中心， 2005. 4 刘滨，向辉，王苏亮. 以物质流分析方法为基础核算我国循环经济主要指标J. 中国人口资源与环境，2006

27、，16 （4）：6568. 5 刘华波，杨海真，顾国于生态效率建立我国循环经济评价指标体系的思考J. 四川环境，2006，25（2）： 7882. 7 郭彬. 循环经济评价和激励机制设计D. 天津：天津大学，2005. 8 杨华峰，张华玲. 论循环经济评价指标体系的构建J. 科学学与科学技术管理，2005（9）：123128. 9 杨浩，朱冬元. 我国循环经济综合指标体系研究 J. 生态经济，2008（6）：5255. 10 吴宗鑫. 中国循环经济指标体系R. 世界银行，2006. 11 钟太洋，黄贤金，李璐璐，等. 区域循环经济发展评价：方法、指标体系与实证研究以江苏省为例J. 资源科学，2

28、006，28（2）：154162. 12 童亚丽. 循环经济评价指标体系的构建与分析D. 厦门: 厦门大学, 2006. 13 于丽英, 冯之浚. 城市循环经济评价指标体系的设计J. 中国软科学，2005（12）：4453. 14 李尔彬，王跃先， . 林区发展循环经济评价指标体系研究J. 生态经济，2007（2）：144146. 15 高红，宁平，胥留德，等. 黄磷行业循环经济评价指标体系研究J. 云南化工，2007，34（3）：4750. 16 李彩红. 化工行业循环经济的指标体系及效果评价J. 工业技术经济，2007，26（4）：9193. 17 陈帆，吴波，祝秀莲. 造纸工业循环经济模

29、式评价指标体系研究J. 环境污染与防治，2008，30（5）：97100. 18 杨力，汪克亮. 煤炭城市能源与环境可持续互动发展模式研究以淮南市为例J. 生态经济，2009（6）：7477. 19 曾绍伦，方儒林，任玉珑. 基于清洁生产的燃煤电厂循环经济模式研究J. 生态经济，2008（3）：116120. 20 EUROSTAT. Economy-wide material flow accounts and derived indicators: a methodological guide R. Statistical Office of the European Union, Lux

30、embourg, 2001. 21 王军锋. 循环经济与物质经济代谢分析M. 北京：中国环 境 科 学 ，2008. 22 李健，金钰，陈力洁. 生态工业园区产业结构物质流分析J. 现代财经，2006，26（10）：7376. （上接110页） 2345N 和N 处理属于波动型，N 和N 处理属于降低型。也就是说，5 黄明斌，党廷辉，李玉山. 黄土区旱塬农田生产力提高对在经历了一个偏旱年和一个平水年之后， 施氮量高于300 kgNhm-2的处理土壤贮水量减少，而施氮量低于225 kgNhm-2 的处理土壤贮水量基本保持不变或者有所增加。 因此，从节约资源、保护环境和农业可持续发展的角度出发，为

31、了尽可能提高冬小麦产量和避免由土壤干燥化带来的作物产量波动性问题，同时为了避免由施氮过多造成的土壤硝态氮累积、淋失和氮素的反硝化损失等问题15，建议每公顷施氮225 kg，有条件的情况下还可增施有机肥，以提高表层土壤有机质含量和改善土壤结构。由于本研究没有涉及湿润年份，因此湿润年份的施氮效应还有待进一步研究。 参考文献：1 葛玉梅. 中国旱地农业发展的对策J. 农产品加工（学刊），2005（Z1）：4451. 2 马博虎，刘毅，李世清，等. 黄土高原生态环境建设与土壤质量演变J. 生态经济，2007（3）：3946. 3 Huang M B, Dang T H, Gallichand J, et al. Effect of increased fertil