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关键词:电解;金属锰;节能;减排
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
电解金属锰生产企业作为高耗能的冶金行业,其节能减排显得尤其重要,特别是目前国内电解金属锰市场价格较低的情况下,只有狠抓节能减排,努力降低成本,企业才能获得更好的经济效益和社会效益。
一、电解金属锰生产企业电能节约和减少排放的途径
在电解金属锰的生产中,必须就如何提高电流效率,降低电耗,找出有效对策。
(一)采用适宜的电解温度,提高电流效率
金属锰在电解时,温度过低,槽液电阻增大,槽电压升高,电流空耗严重,使电流效率降低。反之,则pH值降低,电解困难,同样降低电流效率。故采用38-45℃的电解温度较为适宜,且可使电流效率相应提高。
(二)适当控制电流密度
通常,随着电流密度升高,电流效率就会增加。但是,过高的电流密度,将会使浓差极化增大,引起其它离子共同放电,从而降低了电流效率。除此之外,还会引起电能在电解电阻上、导线和接触点电阻上的消耗增加。电流密度过低,产量低,电流效率也随之降低,只有将电流密度控制在350-380A/m2之间才能有效提高电流效率。
(三)控制电解液中重金属杂质浓度
由于钴、镍、铁等杂质具有很低的过电电位,加之浓度超过极限范围,就很容易引起共同离子放电,进而使电流效率降低。有资料证明,钴对电流效率影响最大,当它在溶液中的浓度达到4-5mg/L时,电流效率降低20%;铁和镍达到一定浓度时,将使电流效率明显降低。因此,将溶液中的重金属杂质相对除净,是提高电流效率的有效途径。
(四)保持硒或亚硫酸适当的电解液浓度,提高电流效率和单槽产量
由于硒和亚硫酸能提高氢的超电压,抑制了氢的析出,有利于锰的沉积,而且能防止硫酸锰的水解;亚硫酸使电解操作更为稳定,且电流效率也显著提高。当槽液亚硫酸浓度达到0.04g/L时,其电流效率可在65-70%以上,因此,增加硒或亚硫酸在电解溶液中的浓度,是提高电流效率最有效的措施和方法。但溶液中硒或亚硫酸浓度过高,将会影响产品质量。因此,必须适度,一般最高浓度控制在0.04g/L。
(五)适当增大溶液中硫酸铵浓度,保持电流高效率
因为硫酸铵会缓冲溶液pH值,且会提高溶液的导电性能,从而提高电流效率。所以,当溶液中硫酸铵浓度从100g/L增至140g/L时,就会发现电解液的导电性能会明显好转,电流效率随之而提高,故增大电解液中硫酸铵浓度,是提高电流效率的途径之一 。
(六)增加电解槽母排的过流面积,减少电损
母排的过流面积因为太小,以致线路电损增加。当我们把100×20mm的铜排改成120×40mm后,并增大子排的接触面积,其电损明显降低,电解效果甚佳。
(七)防止产品的再损失,可降低电能消耗
由于接触不良而断电,使吸附在阴极上的锰产生“倒溶”,以致电流空耗。除此之外,发酸、发碱也会增加电流的空耗损失,因此,在实际生产中必须重视。
二、电解金属锰生产企业节能技术应用
(一)工艺分析
a、中和
按工艺要求,浸出液余酸必须要求控制在1~2g/L。而碳酸锰的浸出终点时余酸在8~9g/L,因此需要中和,传统采用双飞粉(主要成分为碳酸钙)中和,浪费了大量酸,同时增加渣量,加重了压滤的负担。研究发现采用一氧化锰中和,反应终点余酸仅为2~3g/L,可替代双飞粉,减少液氨的使用,同时也可提高浸出液的锰含量。据测算,采用一氧化锰中和后,每槽(约140m3)约可减少滤渣1.1t,节约液氨0.4t。
b、阳极液、阳极泥回用
阳极液中含有大量的H2SO4、(NH4)2SO4和Mn2+,其主要组分含量见表1
表1 阳极液中主要组分含量
每吨金属锰成品约产生阳极液45m3,回用到浸出工序可节约硫酸1.7t,硫酸铵4.7t、Mn2+0.54t。阳极泥中MnO2占到90%以上,回用到氧化除铁工序,每月可节约MnO2粉约100t。
(二)主要设备与原料分析
a、焙烧设备
二氧化锰还原焙烧生成一氧化锰,传统采用反射炉在800℃高温条件下还原焙烧,反应时间长,以煤炭为能源,产生大气污染物,同时高温条件对工人身体不利。研究表明,锰有微波吸收特性,目前已研制出的微波焙烧设备以电为能源,可连续性进料,机械化操作,是一种清洁、先进的锰矿焙烧工艺。微波焙烧无论从能源的清洁性、污染产生情况、效率与运行操作方式等方面都明显优于传统的反射炉焙烧,符合“减污、增效” 清洁生产的原则。
b、原料
硫化除重金属阶段加入福美钠,福美钠与重金属反应为螯合反应,解决了传统硫化物使用时产生H2S气体的难题,保护了人群健康。
电解液中抗氧化剂二氧化硒加入量约为1.5~2kg/t产品。二氧化硒是一种剧,对皮肤粘膜有较强的刺激性,大量吸入其蒸气可引起化学性支气管炎、化学性肺炎和肺水肿等;同时价格昂贵,近年来市场价达到60万元/t。而二氧化硫也可起到同样的抗氧化效果,因二氧化硫为气态,目前多数采用在静置池加入(NH4)2SO3的方法增加电解液中的二氧化硫的含量,减少了部分二氧化硒的加入。
(三)三废处理
a、滤渣综合利用
压滤包括初压滤与精压滤,均采用板筐压滤,每吨解锰成品,约产生滤渣5~6t,其中主要为初滤渣占90%以上。如厂家电解锰产量约为3万t/a,滤渣生成量约为15~18万t/a。滤渣堆放占用大量的土地,含有大量的Mn、Fe及多种重金属,且滤渣粒度极细,容易进入水、土壤环境,造成环境污染。目前许多厂家都存在滤渣处理难的问题,对当地环境破坏较为严重。
b、中水回用
每吨电解锰成品,约产生2m3工艺废水,主要指钝化废水与洗涤废水。钝化废水是出板时,采用重铬酸钾溶液钝化产品时产生;洗涤废水包括洗板、洗布、洗框、清槽、地面冲洗等。该厂钝化废水产生量约为180m3/d,钝化废水重金属含量高、毒性大,作为危险固废委托外单位处理。
1t金属锰成品约产生洗涤废水1.5m3,其特点是:pH值低,一般在4.5左右;废水中含有Cr6+、Mn2+及NH3-N等有害成分,但是含量不高,悬浮物较多,色度大,对人体健康、作物生长具有严重危害。
目前洗涤废水处理技术主要有:絮凝沉淀法,铁屑微电解法和液膜分离法等。絮凝沉淀法和铁屑微电解法处理电解锰工业废水的研究比较多,技术也比较成熟,并在工业上已经得到应用。用液膜法处理电解锰工业废水的研究较少,但是液膜法处理工业废水能够实现资源回收和环境保护双重功效,投资少、效率高,是一项清洁技术,应用前景广阔。
c、废气防治
废气主要产生在浸出与电解阶段。浸出时反应剧烈,易产生硫酸雾,车间应建在厂区的下风向,采用负压抽风,碳酸钠溶液吸收,有组织高空排放的办法来消除污染。锰粉投料时,传统用人工操作吊车桶加料的方式,难以均匀加料,同时易造成粉尘的飞撒。采用投料车加料,能有效做到均匀加料,避免扬尘。氨气在电解温度38℃~42℃最容易挥发氨气。由于是无组织排放,且点多面广,不好控制,一般通过采用开放式的车间设计,房顶开设天窗,强制通风等降低氨气的浓度,车间工人应戴帽、戴口罩,避免伤害。
参考文献:
近几年来,随着社会的进步,中国经济的腾飞,经济发展和环境资源之间的矛盾日益尖锐,污染物排放和能源消耗的问题也日益严重。根据国外的一些经验,节能减排机制是根据市场机制来建立的。
由于我国市场机制还不够完善,当前既要解决环境资源与经济之间的矛盾,又要推进经济发展,任务艰巨、情况复杂。在这种复杂的背景下,本文从企业的电力节能减排措施入手,阐述电力节能的必要性、可行性、实施途径、技术手段等。
一、企业电力节能减排的理论分析
虽然我国地大物博、能源资源丰富,但是由于我国人口众多,对能源的需求量大,因此进行节能减排十分必要。
电力节能减排的理论体系以及技术支撑体系符合我国国家标准,是进行节能减排工作的有力手段,有利于构建节能减排的长效机制,对于推动节能减排的工作有着很大的促进作用。
实施节能减排的途径主要包括三种:制度管理手段、技术创新手段以及调整改变产业结构来进行节能减排,要在技术、结构、制度上下功夫,综合实施节能减排工作。
在节能减排的工作中,技术是关键,因此应该对相关技术人员进行定期考核与培训,以提高技术人员的技术水平,从而及时应对节能减排工作中出现的突发现象。
在节能减排工作的初始时期,制度和结构的节能减排在节能减排工作中占绝大部分,是完成节能减排工作的必要途径,在节能减排的后期工作中,主要是靠技术和管理手段来实施。管理得当,能对能源的耗费量进行有效控制,管理不当,则会造成浪费现象。因此,应强化管理体系的结构,制定一套完备的制度来保证节能减排工作的顺利实施。
二、加强电力设备管理实现电力节能
电力线路是电力系统的重要组成部分,担负着输送电能的重要任务。但目前在部分工厂中,往往对电力线路的安全检查和运行维护重视不够,导致个别区段的电力线路的安全性降低,不仅浪费了电能,还增大了发生电气事故的可能性。因此,加强工厂电力线路的安全检查是非常必要的。
通常,对厂区架空线路,一般要求每月进行1次安全检查。如遇大风大雨及发生故障等特殊情况时,还需临时增加安全检查次数;对于敷设在地下的电缆线路,要做好电缆的安全运行与检查工作,就必须全面了解电缆的敷设方式、结构布置、走线方向及电缆头位置等。对电缆线路一般要求每季度进行1次安全检查,并应经常监视其负荷大小和发热情况。如遇大雨,洪水等特殊情况及发生故障时,还须临时增加安全检查次数;对车间配电线路的安全检查工作,也必须全面了解车间配电线路的布线情况、结构形式、导线型号规格及配电箱和开关的位置等,并了解车间负荷的大小及车间变电室的情况。对车间配电线路,有专门的维保人员,一般要求每周进行1次安全巡查。
三、合理利用变压器的技术参数实现节能
变压器作为电力系统运行的主要设备,在变换电压及传递功率的过程中,自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的有功功率和无功功率损耗又与变压器的技术特性有关,同时又随着负载的变化而产生非线性的变化,变压器的损耗在电网中的线损所占的比例较大,尤其是轻负荷时占的比例更大。
据统计,变压器的损耗在中低压电网中线损约占2%~3%,电网中存在一定数量轻载运行的变压器,所谓“大马拉小车”的现象,对降损节能不利。因此,必须根据变压器的有关技术参数,通过合理地选择运行方式,加强变压器的运行管理,充分利用现有的设备条件,以达到节约电能的目的。
通常,采用无功补偿可以提高功率因数,充分挖掘设备输送功率的潜力,是一项投资少,收效快的节能措施。就地补偿技术主要适用于负荷稳定,不可逆且容量较大的异步电动机补偿(如风机、水泵等),其他各种场合仍主要采用集中补偿技术。
电网中常用的无功补偿方式包括:在变电所母线集中安装并联电容器组;在高低压配电线路中分散安装并联电容器组;在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器;在单台电动机处安装并联电容器等。
四、发展热电联产推动企业节能减排
热电联产是世界公认的节能有效措施,以其显著的节能效应和环保效应,符合国家产业政策,得到了较快发展,同时在发展清洁能源,改善农民生活条件等方面发挥了重要作用。
关键词:燃油税;节能减排;经济学分析;展望理论
一、 引言
能源和环境是社会可持续发展的重要支柱,当前,全球气候变暖、生态环境恶化、资源紧缺,世界各国为实现经济可持续增长,突破能源、环境的瓶颈,正在积极寻求“节能减排”措施。总体上讲,可以把节能减排的措施分为两大类:技术革新和政策调控。例如,工业和建筑行业的节能减排主要依靠技术进步,但是交通运输和社会消费模式的节能减排很大程度上就要通过制定合适的政策来实现。经济学的一般原理表明,能源的公共性和环境问题的负外部性,使得市场机制难以自行解决高能耗、高污染问题,因此,节能减排需要政府的参与 。
为了抑制燃油的不合理消费和环境的污染,国务院于2008 年12 月《关于实施成品油价格和税费改革的通知》,决定于2009 年1 月1 日起在全国范围内实施成品油价格和税费改革,征收燃油税。所谓燃油税,是将现今普遍征收的养路费和其他费用合并成燃油税,通过法律约定整合各部门间的利益关系,从而最大限度地节省能源和基础设施开支。
国家开征燃油税的目的是规范公路收费,体现公平税负,促进节能减排和环境保护,促进产业结构优化调整。但目前我国做法是以取消的六项费用为基准相应的提高成品油的消费税,以定额税率、价内征收燃油税,这种单一不变的定额税率制度很难真正体现资源的稀缺程度,无法激励清洁能源的消费与生产,也忽视不同地区、不同消费者的承受能力。因此,本文从经济学的角度,首先分析征收燃油税促进节能减排的原因,在此基础上,进一步分析固定税率和累进税率所带来的不同影响和预期,最后是完善燃油税的思考。
二、 燃油税促进节能减排的经济学分析
征收燃油税的重要目的是节能减排,合理的燃油税将起到节能减排的作用。这主要通过以下几个方面实现:
1. 价格效应。价格效应包括替代效应与收入效应。通过征收燃油税,使私人边际成本达到或接近边际社会成本,本质上就是提高燃油的价格,通过替代效应与收入效应促进燃油资源的节约。替代效应是消费者面对一个新的无差别组合时价格变动对消费量的影响,替代效应是通过相对降低替代品的价格来实现,主要表现在三方面:能源的替代效应,用其他清洁燃料来替代燃油,如 "油改气"工程;其他交通工具的替代,如乘坐地铁、公共汽车、骑自行车来替代驾车等;购车的替代效应。燃油税使燃油价格升高,部分消费者购车时会考虑选择小排量的车。同时,由于燃油价格的提高相对减少了消费者收入,从而会减少消费,这被称为收入效应。根据经济学的一般原理可知,燃油作为正常品,其收入效应与替代效应同方向发生作用,从而加大了替代效应的效果,进一步减少了燃油的消费。
2. 心里效应。养路费等费用是一年缴纳一次的固定费用,而燃油税是每次加油时都要缴纳的支出,属经常性支出。同样数额的支出,一次缴纳和多次缴纳给人的感觉不同,即对人们的效用不同,多次缴纳的负面效应更大。该问题可以用展望理论模型分析。
根据kahneman和tversky(1992)提出的展望理论,其效用函数的表达式为
可见,同样数额的支出,如果分为多次支出,对人们的负效用将会更大,人们为减少这种负效用,也将减少使用。因此,将养路费改为税收之后,即使是同样数量的支出,但由于分摊在每次加油中,在人们的心理效用函数的作用下,其负效应会更大,从而激励人们合理消耗,节约能源。
3. 竞争效应。对于汽车生产企业来说,为了增加汽车的销量,采取先进技术降低汽车的油耗,增强产品的竞争力,从客观上促进了节能减排。
人们购买汽车,是因为汽车具有使用价值。尽管汽车可能是身份、财富的象征,但是更多的油耗却不是身份、财富的象征,随着人们逐步深刻的认识到能源、环境问题的严重性,人们节能减排意识会逐渐增强,汽车的品牌、质量以及低能耗、低污染会让消费者感到一种心理的满足和社会责任的实现,因此,节能环保汽车将更具竞争力。生产汽车企业应该更加注重从技术上实现能耗的降低,增强自己产品的竞争力,从而带来更大的销量。
另一方面,低能耗汽车,由于其使用成本的降低,生产企业可以适当提高其销售价格,从而带来更高的销售收入、利润。
假定技术创新之前汽车的销售价格为p1,百公里油耗为k1,如果寿命周期成本中只考虑购买和燃油成本,则寿命周期总成本为c1=p1+k1sp,其中s为行使里程数,p为征收燃油税之前的油价。
假设燃油税的税率为50%,技术创新后百公里的油耗为k2(k21.5k2时,寿命周期成本相同的情况下,p1>p2,即采用新技术,使百公里油耗降低大于33.3%的情况下,汽车的销售价格可以提高,提高幅度为sp(k1-1.5k2)。
因此,企业通过技术创新,较低的油耗不仅可以使自己的产品在同类企业中更具有竞争力,从而扩大市场销售量,而且还可以获得较高的价格空间,从销售量与价格两方面增加销售收入,从而实现更大的利润。由此看来,燃油税的实施的确有助于企业的技术革新。
三、 固定税率与累进税率的节能减排分析
固定税率是随着耗油量的增减不发生变化的税率,累进税率是随着耗油量的增加而税率提高。如果采用固定税率,所有汽车将根据耗油量的固定比例缴纳税额;如果采用累进税率,那么耗油量多的汽车将缴纳更多的税额。比如,对于年耗油量2 000l以下(含2 000l)适用税率为30%,对于年耗油量2 000l~3 000l(含3 000l)适用税率为40%,年耗油量为3 000l~4 000l适用税率为50%,以此递增,则随着耗油量的增加,税率也是逐渐增加的,从经济的角度考虑累进税率对于减少汽车使用,节约能源起到更好的激励作用。
但是累进税率促进能源节约的作用也有其失效的时候,随着累进税率的提高,可能会鼓励拥有更多的汽车,更多的使用能源,造成累进税率激励节约的失败。事实上在汽车的寿命周期成本构成中,购买成本在不断下降而使用成本具有不断上升的趋势,较高的燃油税可能导致一个家庭有购买多于一辆的汽车,单位更是如此。根据燃油使用数量缴纳税额的累进税率一旦到达某个临界值,就会鼓励拥有更多的汽车,造成合成谬误,如图1所示。
事实上,我国中小企业偏多,这样因权衡燃油累进税及购车成本而增加的车辆在任何一个城市都不会是一个小数目,燃油累进税对于能源的节约可能会被抵减;另一方面车辆的增加无疑会造成交通的更加拥挤,因此而产生的拥堵成本则是更高。而且,由于交通的拥堵,造成行驶速度的减缓从而增加的污染物排放,而这种污染物排放却一般不会计算,从而低估交通运输业对环境的污染。
因此,如果要想通过燃油税的征收达到节能减排的目的,合理的税率设计是关键,一方面要通过价格的提高降低高耗油量,另一方面也要抑制可能带来的以购车代替燃油税,从而带来更大的污染。
四、 结束语
从上文分析可以看出,燃油税的征收的确能够起到促进消费者合理消费,节能减排以及促进企业技术革新的作用。但目前所采用的价内征收和单一固定税率的实施方案可进一步改进,采用价外征收、税收差别待遇以及针对种环境目标课征多种燃油税和采用适当的税率税种等,才能更好的发挥燃油税的节能减排的功能。同时,应该清楚地认识到,社会经济系统的复杂性,应全面系统考察燃油税的制度绩效,协调平衡好各方面的利益,适宜稳妥推进,促进经济社会的又好又快的发展。
关键词:工业碳排放;情景预测;节能减排潜力
中图分类号:F427 文献标识码:A 文章编号:1673-0461(2014)04-0069-06
河北省产业结构偏重、重化工产业特征突出,节能减排压力较大。2010年,全省工业能耗占全社会总能耗的80%左右,规模以上工业万元增加值能耗是全国平均水平的1.43倍。2011年,全省规模以上工业综合能源消费量占能源消费总量的比重为68%。在低碳经济发展背景下,实现工业绿色低碳转型是大势所趋。
国内学者关于碳排放情景预测的研究较多,例如宋杰鲲(2011)利用BP神经网络预测了我国的碳排放情景,张亚欣(2011)、马卓(2012)分别对吉林省2020年碳排放情景、碳排放峰值进行了预测,徐成龙(2012)从产业结构的角度研究了山东省的低碳情景,王志华(2012)对江苏省工业低碳化发展情景进行了展望。鉴于河北省是全国第一钢铁大省,所以,在上述研究成果的基础上,预测工业CO2排放的目标情景,分析高耗能行业的节能减排潜力,对于河北省实现工业低碳发展具有重要意义。
一、河北省工业能源终端消费的碳排放量
根据《中国能源统计年鉴》,最终能源消费种类包括9类,即煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气和电力。在计算工业能源终端消费的碳排放量时,采用能源消费总量乘以各自的排放因子或排放系数(排放因子来自于国家发改委气候司公布的数据,焦炭的排放系数来自于《2006年IPCC国家温室气体清单指南》)。
CO2排放总量的计算方法见(1)式,E为能源消耗量,A为排放因子。[1]
计算结果显示,2005年~2009年河北省工业能源终端消费碳排放量总量分别为33 361.5、36 908.7、41 824.9、43 163.7和45 767.0万吨,占当年全省能源终端消费碳排放量总量的比重分别为74.94%、76.89%、78.51%、76.69%和76.70%。各种能源消费的碳排放量以及总排放量在全国的排名情况见表1。
由于经济总量与工业总量较高、能源消费过分依赖煤炭、产业结构偏重、生产技术水平落后等原因,2005年~2009年河北省工业能源终端消费的碳排放总量“稳居”全国第2位(见表1),并占据了河北省CO2排放总量的主要份额,工业能源终端消费碳排放量占当年能源终端消费碳排放量总量的比重在全国的名次逐年上升。
鉴于工业节能减排面临的巨大压力,进行工业CO2排放情景预测,测算其应对气候变化的潜力,对于科学估算河北省工业未来时期节能减排空间、合理选择适合省情的工业节能减排路径具有重要意义。
二、2015年和2020年河北省工业CO2排放情景预测
在参考国际温室气体排放情景分析方法的基础上,本文从河北省工业经济发展目标、工业能效目标和环境目标三个角度对河北省2015年和2020年工业碳排放情景进行分析,三种目标情景分别称为E1(Economic)情景、E2(Efficient)情景和E3(Environmental)情景,统称3E情景。[2]
(一)基于河北省工业经济发展目标的E1情景
《河北省工业和信息化发展“十二五”规划纲要》中提出,到2015年末,河北省规模以上工业增加值年均增长率为13%。本文基于这一速度,将规模以上工业增加值年均增长率设为13%,分析在不考虑技术革新、经济结构和能源结构调整的情况下,河北省2015年和2020年的工业碳排放E1情景。
假设河北省单位规模以上工业增加值能耗保持不变(按照2011年规模以上工业综合能源消费量为19 996.3万吨标准煤、单位能耗为1.9吨标准煤/万元人民币计算),碳排放量亦将保持13%的年均增长率。2011年,河北省规模以上工业的碳排放总量为51 790.4万吨,万元工业增加值碳排放量为4.93吨CO2/万元,以此为基准进行2015年和2020年E1情景下河北省碳排放量测算,计算公式见(2)式。
E2015=E2011×(1+0.13)2015-2011
E2020=E2011×(1+0.13)2020-2011 (2)
E1情景下河北省2015年和2020年工业碳排放量分别为84 442.9万吨和155 580.6万吨,分别是2011年的1.63倍和3倍;万元工业增加值碳排放量分别为5.63吨和5.19吨,分别是2011年的1.14和1.05倍。基于经济发展目标的E1排放情景估值较高,因此E1情景是最高排放情景。
(二)基于河北省节能目标的E2情景
E2情景假设节能降耗的手段是依靠降低化石燃料使用强度,所以CO2排放强度降低水平与节能降耗目标一致。根据《河北省工业和信息化发展“十二五”规划纲要》,采取多种节能降耗措施后,2015年河北省单位工业增加值能耗比“十一五”末降低20%,年均降低4%;工业CO2排放强度降低20%以上,年均降低4%以上。2010年,河北省规模以上工业碳排放总量为46 925.4万吨,以此为基准进行2015年和2020年河北省E2情景下工业碳排放量测算,见(3)式。
E2015=E2010×(1+0.13-0.04)2015-2011
E2020=E2010×(1+0.13-0.04)2020-2011 (3)
E2情景下河北省2015年和2020年工业碳排放量分别为72 200.5万吨和111 089.4万吨,分别低于E1情景下的84 442.9万吨和155 580.6万吨;万元工业增加值碳排放量分别为4.81吨和3.7吨,分别是2010年的84%和65%。E2情景充分考虑了河北省各级政府和企业对能源供应和CO2排放量不断上升做出的反应,包括已采取的节能降耗措施,所以,可以认为E2情景是基于应对气候变化目标的、具有较高可实现性的未来情景。
(三)基于河北省节能与环境目标的E3情景
E3情景综合考虑河北省工业节能和环境保护目标。根据《河北省节能减排“十二五”规划》,到2015年,全省规模以上工业企业万元增加值能耗力争比2010年下降22%以上,SO2和NOx排放量则分别削减25%和30%以上。考虑到工业增长和应对气候变化的需要,本文以2010年为基数,取25%与30%的算术平均值27.5%作为2015年河北省温室气体排放量需要降低的百分比,并设定2020年温室气体排放量需要降低的百分比仍为27.5%,年均降低5.5%。2011年,河北省规模以上工业的碳排放总量为51 790.4万吨,以此为基准,根据(4)式可测算E3情景下规模以上工业碳排放量。
E2015=E2010×(1+0.13-0.04-0.055)2015-2011
E2020=E2010×(1+0.13-0.04-0.055)2020-2011 (4)
E3情景下,2015年和2020年河北省规模以上工业碳排放总量分别为59 430.7万吨和70 585万吨,万元工业增加值碳排放量分别为3.47和2.24吨,分别是2011年的84%和45%。
(四)基于“斯特恩报告”的综合情景
世界银行前首席经济师尼古拉斯・斯特恩领导的小组完成的《从经济学角度看气候变化》报告(又称“斯特恩报告”)认为,要使全球温室气体浓度小于或者稳定在550 ppm(濒临危险的水平),则全球温室气体排放在未来(以2005年为基准)10~20年达到最高峰,并且在此之后应以每年1%~3%的速率下降,到2050年,全球温室气体排放量控制在2005年水平的75%以下。根据前文的计算结果,河北省2005年工业碳排放总量为33 361.5万吨,2006年为36 908.7万吨,碳排放增长率为10.63%,在此基础上,若碳排放增长率以固定降幅降低,至2020年增长率降为0,设定2020年前碳排放增长率的递减率为x,则有:
0.1063×(1-x)150 (5)
如果取0.1063×(1-x)151×10-4,则(5)式变为0.1063×(1-x)15=0.0001,
可得2020年前碳排放增长率的递减率为x=37.16%,根据(6)式计算可得综合情景下的工业碳排放量。
E2015=E2011×(1+0.13-0.3716)2015-2011
E2020=E2011×(1+0.13-0.3716)2020-2011 (6)
综合情景下,2015年和2020年河北省规模以上工业碳排放总量分别为17 133.4万吨和4 298.7万吨,万元工业增加值碳排放量分别为1.14和0.14吨,分别是2011年的23%和3%。
(五)情景比较分析
河北省规模以上工业CO2排放情景预测结果见表2。
基于河北省工业发展和节能、生态环境保护目标的E1、E2和E3情景以及基于“斯特恩报告”的综合情景可以分别看作是河北省工业未来高排放、中等排放和低排放情景。基于工业经济发展目标的E1排放情景是一种经济上激进、环境上保守的排放情景,将导致河北省面临巨大的生态、环境、资源风险。基于提高能效、保护大气环境目标的E2、E3排放情景则是把控制温室气体排放、能源消耗与提高工业发展水平相结合,是一种可持续发展情景。基于“斯特恩报告”的综合情景是从“斯特恩报告”中所选择的温室气体减排方案,对于处在发展中国家的工业大省河北省来说,体现了环境激进思想。
综合以上分析,可以判断河北省工业未来的温室气体排放量将处于环境保守的E1情景和环境激进的综合情景之间,并与E3情景接近。
三、河北省高耗能产业节能减排潜力分析
从河北省工业行业内部来看,煤炭开采和洗选业、石油加工炼焦及核燃料加工业、化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业以及电力热力生产与供应业等六大高耗能行业,其能源消费量占全省规模以上工业综合能源消费量的比重高达89%以上,2011年则达到90.48%,是工业碳排放和影响气候变化的主要来源。因此,要推进并顺利实现“河北省工业未来的温室气体排放量处于环境保守的E1情景和环境激进的综合情景之间”的既定目标,关键是加快六大高耗能行业的节能减排进程。
(一)高耗能行业2005年~2011年碳排放现状
河北省六大高耗能行业中,黑色金属冶炼及压延加工业的碳排放量持续增长,且每年位于六大行业之首,远高于其他行业。位于第二位的为电力、热力的生产和供应业,变动幅度较小,在稳定中有所增长。其他四大行业碳排放量比较稳定,所占比重较小,石油加工、炼焦及核燃料加工业所占比重最小,见图1和2。
“十一五”期间,六大高耗能行业的能源碳排放强度基本上呈现下降状态,但是从绝对数量来看,黑色金属冶炼及压延加工业以及电力热力的生产和供应业能耗高、碳排放量大,并基本上呈现上升趋势。
(二)高耗能行业节能减排潜力分析
中国科学院《我国低碳经济发展框架与科学基础》研究组的研究成果(2010)表明,我国工业尚有较大的节能减排潜力,各主要工业部门的单位综合能耗水平比发达国家先进水平高20%-35%,如果综合使用技术节能和结构节能手段,2015年和2020年存在一定的节能减排空间。[3]
根据《河北省工业和信息化发展“十二五”规划纲要》,采取多种节能降耗措施后,2015年河北省单位工业增加值能耗比“十一五”末降低20%,年均降低4%;工业CO2排放强度降低20%以上,年均降低4%以上。若六大高耗能行业的工业增加值的年均增长率也为13%,2015年和2020年的单位工业增加值能耗与CO2排放强度也按照年均4%的百分比降低,以2010年的数据为基准,则2015年和2020年河北省高耗能工业部门的节能减排潜力(计算依据见7式)见表3,CO2排放强度预测结果见表4。
E2015=E2010×(1+0.13-0.04)2015-2010
C2015=C2010×(1+0.13-0.04)2015-2010
E2020=E2010×(1+0.13-0.04)2020-2010
C2020=C2010×(1+0.13-0.04)2020-2010 (7)
(三)2015年与2020年工业碳排放变化趋势
根据河北省工业化和城镇化现状,到2020年以前,河北省经济仍将保持较快增长水平,平均保持在8%~9%,河北省能源消费与CO2碳排放还将继续增长。
1. 产业结构演变与调整趋势
截止到2011年,河北省国民经济中服务业比重只有34%,远低于全国平均水平,工业所占比重较高,其中重化工业比重超过80%。根据《河北省工业和信息化发展“十二五”规划纲要》以及《河北省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,一方面,河北省服务业比重将不断提高,重化工业比重将有所下降,另一方面,根据河北省经济发展现状,随着工业化和城镇化的不断推进,工业主导特别是重化工业主导经济发展的局面不会根本转变,工业用能和碳排放总量仍将保持一定增长。
2. 高耗能行业节能减排空间
根据表5和表6的预测结果,可以确定2015年和2020年河北省高耗能行业节能空间、减排空间、碳排放强度降低空间,分别见表5、表6和表7。
3. 工业节能减排难度的行业差异
将“节能难度”、“控制碳排放难度”作为衡量指标,可以构建河北省工业节能减排状态矩阵图(如图3),用于衡量工业内部不同行业节能减排的困难程度。[4]
以2010年的数据为基准数值,根据2011年的数据和减排空间进行测算,通过技术手段和结构调整,2015年和2020年,河北省能够实现节能目标的行业是石油加工、炼焦及核燃料加工业、黑色金属冶炼及压延加工业和非金属矿物制品业,煤炭开采和洗选业、化学原料及化学制品制造业、电力热力生产和供应业实现节能目标有一定难度;将碳排放总量控制在既定目标之内有相当大的难度、在降低碳排放强度方面也面临着巨大压力的行业包括石油加工、炼焦及核燃料加工业、黑色金属冶炼及压延加工业、煤炭开采和洗选业;可以将碳排放总量和碳排放强度控制在既定目标之内的行业包括化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业、电力热力生产和供应业。所以,石油加工、炼焦及核燃料加工业和黑色金属冶炼及压延加工业处于D难度区,非金属矿物制品业处于A难度区,煤炭开采和洗选业处于C难度区域,化学原料及化学制品制造业和电力热力生产和供应业处于B难度区。
四、河北省高耗能行业节能减排路径
为了在2020年实现工业CO2排放的E3情景,根据六大高耗能行业的节能减排空间,河北省需针对以上四类难度区,分行业采用不同的节能减排路径。
(一)BA和DA的单边突破路径[5]
河北省处于B和D难度区的行业包括化学原料及化学制品制造业、电力热力生产和供应业、油加工炼焦及核燃料加工业、黑色金属冶炼及压延加工业,在过渡到A难度区时,应以产业在节能和减排方面的“短边”作为突破口,以实现节能减排目标。具体而言,化学原料及化学制品制造业和电力热力生产和供应业更应注重结构节能、管理节能和技术节能,石油加工、炼焦及核燃料加工业和黑色金属冶炼及压延加工业更应注重从调整能源结构、采用低碳技术、削减过剩产能等方面减少CO2排放。
(二)CBA和CDA的渐进式提升路径
河北省煤炭开采和洗选业处于C难度区域,在节能和减排两个方面均面临巨大挑战。首先,要加大原煤洗选力度,提高商品煤质量;其次,通过改进技术以提高煤炭的燃烧利用效率,在此基础上降低燃煤污染物排放;第三,要综合利用遗留在煤炭生产区域的废弃物,消纳处理废弃资源。总之,在双重压力下,煤炭开采和洗选业应发挥优势、弥补劣势,经过B或D区域的过渡,最终到达A区域。
(三)CA的跨越式发展路径
煤炭开采和洗选业要实现从C难度区到A难度区的跨越式发展,需在经济发展和技术进步的基础上推动制度变革,具体包括:在制度上,形成中央节能减排政策与地方经济利益、地方政府政策与企业利益的激励相容机制;深化地方政府绩效考评机制改革,将能源经济效率和环境绩效指数作为考察地区节能减排工作成效的重要指标,以改变现存的地方政府GDP目标与节能减排目标之间的博弈均衡结果。
(四)处于A难度区的自我提升路径
非金属矿物制品业处于A难度区,需在现有的节能减排基础上实现自我提升,发展高效节能技术和装备,采用清洁生产技术减少污染物排放。
总之,由于能源结构不合理、产业结构偏重等原因,河北省工业能源终端消费碳排放量和单位工业总产值碳排放量在全国排名比较靠前,在淘汰落后产能、应对气候变化方面面临一系列挑战。鉴于“经济增长需求”和减少碳排放量的压力同时存在,河北省应明确工业温室气体排放情景,兼顾工业经济发展目标、工业能效目标和环境目标,在保持工业增长的前提下降低CO2排放强度,实施相对减排。结合河北省六大高耗能行业节能减排空间和工业节能减排状态矩阵图,不同行业应分别沿着“单边突破”、“渐进式提升”和“跨越式发展”等路径,通过调整结构、改进技术和变革制度,在京津冀协同发展的大格局下实现工业自我提升,强化生态保障功能,构建现代产业发展新体系,推进科学发展和绿色崛起。
[参考文献]
[1] 宋红印. 基于DEA的中国节能减排视在潜力分析方法研究[D].浙江大学硕士学位论文,2013.
[2] 于新文. 我国应对气候变化政策中若干减排情景的经济评估[D].南京信息工程大学博士学位论文,2009.
[3] 刘卫东,等. 我国低碳经济发展框架与科学基础[M].北京:商务印书馆,2010.
一是通过实地调查发现,我县的石材原材料采掘所毁坏的自然地貌、农民耕地等现象不容忽视;
二是通过“行风热线”以及石材企业主反映,石材加工企业所产生的石沫泥渣等废料很让令人头疼,这些废物不仅污染了环境,占压了大量土地,还对环境造成污染,浪费了许多宝贵资源;
三是个别石材企业因加工区位设置不当,产生噪音污染,严重影响了居民的正常生活。
原因分析:
节能减排问题是一个事关大局的问题,在当前全球变暖、部分地区癌症发病率居高不下、沙尘暴袭击等严峻形势下,如果忽视了以上这些问题的解决,不仅会导致严重的社会问题,还必将影响我县经济社会等各项事业的发展进程。针对于此,×××人民非常有觉悟,纷纷行动起来,积极采取节能降耗、限制企业污染物排放总量等行之有效的措施,做了大量的工作。诸如对地方国际罐头城的治理等,都充分体现了我县在节能减排方面的决心和工作力度。为了×××能够实现山青水秀的生态环境,摆脱“资源--产品--环境污染”的“直线型”生产套路,逐步形成低耗高效经济发展模式,特提出以下几点建议。
对策建议:
节能减排,没有退路,难在出路。要想打开出路,企业是主体,科技创新是支撑。
一、转换思路视角,通过循环经济模式“变废为宝”,可实现“节能”、“减排”的双赢。
在循环经济理念下,所谓废物,不过是放错了位置的资源。“欲生环境美,先断污染源”,在石材等加工企业生产过程中所产生的“石沫泥渣等废料”,在人们惯常印象里是导致环境污染和生态灾害的“废物”,而通过资源化处置的途径,却可变“废”成金,通过实现无害利用和产业开发,使废料变身为创造效益的宝贵资源。让企业得到切身实惠,由此产生的“减排”热情必然也就能更加持久,“减排”成果也将更加巩固。
二、加快先进适用技术研发推广和设施改造,让企业由“泥山”变“金山”的前景预期及利益回报得到实现,是节能减排的关键。
应当看到,尽管从中央到地方各级都对节能减排给予高度重视,且包括问责制、区域限批等政策措施纷纷出台实施,但实际的“减排”成效却差强人意。这其中的一个根本症结是部分企业畏于“减排”成本过高,不是不想“减”,而是不敢“减”,或者无力“减”。要从根本上激发企业节能减排的积极性和动力,重要的是要依靠科技,通过先进适用技术的研发和推广应用,使企业在加大环境投入的同时,又能实实在在地尝到“节”和“减”所带来的“甜头”。否则,一些企业的排污设施仍将是“聋子的耳朵”,诸如地方国际罐头城曾经存在的一些令人头疼的现实,其实多部分是环境执法部门与违法企业间“猫鼠游戏”的尴尬写照。如果实现了由“泥山”变“金山”的前景预期及利益回报就能从根本上彻底消除这些问题。
三、协调引导企业变只靠自身“单打独斗”式的内部节能减排,走多企业、跨行业、区域间循环经济之路,有利于广领域、大幅度提升节能减排的成效。
通过统筹区域产业结构布局,整合拉长产业链条,引导、协调相关企业走跨行业循环、区域间循环的路子,可实现参与企业多方得利、区域经济联合发展和生态环境建设共赢。通过技术改造和区域循环助推节能减排,是实现环境友好与可持续发展的重要途径。为让“石泥(渣)山”加快向“金山”和“青山”转变,具体方法有以下几点:
一是坚持“结构节能”和“技术节能”两手抓,当前尤其要突出抓好“技术节能”。尽管根据发达国家经验,调整产业结构带来的节能潜力高于技术进步。但从平邑的实际情况看,我们正努力推进人口大县向人力资源强县跨越,由资源加工型产业向资源高新型产业跨越,内向型经济向开放型经济跨越,农业大县向工业强县跨越。为实现平邑经济的快速、健康、有序发展,发展好第二产业,特别是重工业还是我们招商引资工作的重点,如何实现好“高标准起步,跨越式发展”,在发展的同时不忘节能减排,积极调整产业结构,实现能耗指标的科学、限期、有序下降,是我们当前各项工作的重中之重。针对于此,必须把“技术节能”提到突出位置上来抓紧抓好。
二是推行“石泥(渣)等废料”双向治理模式,密切合作,加快节能减排先进技术研发推广和重点项目实施。节能减排单靠单个企业自身往往力量不足、收效不大。针对于此,建议政府有关部门应成立企业技术研究中心,积极为企业与高等院校、科研机构、企业与企业间牵线搭桥,支持其开展科研合作与项目共营,统筹推动企业间、行业间、区域间的循环经济发展。当前,应重点组织实施一批节能降耗和污染减排行业共性、关键技术开发和产业化示范项目,在重点行业中选择一批节能潜力大、应用面广的重大技术,加大推广力度,促进企业摆脱高投入、高消耗、高污染的粗放型生产方式。要积极推广金矿工业景区示范项目建设模式,把石材原材料采掘后遗症彻底消除。要积极发展第三产业,使旅游景点建设成为我县的绿色产业龙头,积极打造文化名城并做大做强,做出特色。