張 杰 王 圣，2

(1.國電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇 南京 210031;2.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京 210003)

0 引言

控制溫室氣體排放是我國積極應(yīng)對全球氣候變化的重要任務(wù)，對于加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展、推進(jìn)新的產(chǎn)業(yè)革命具有重要意義［1-3］。2011年3月份，我國發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》中明確了“十二五”期間低碳減排目標(biāo)，要求降低溫室氣體排放強(qiáng)度，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推廣低碳技術(shù);2011年12月，我國發(fā)布的《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》中，要求加強(qiáng)低碳技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，提出了從發(fā)展經(jīng)濟(jì)適用的低碳技術(shù)到開發(fā)關(guān)鍵低碳技術(shù)等一系列科技活動(dòng);2012年8月，國務(wù)院印發(fā)了《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》，要求建立行業(yè)的節(jié)能減排技術(shù)評價(jià)認(rèn)定體系，形成節(jié)能技術(shù)分類遴選、示范和推廣的動(dòng)態(tài)管理機(jī)制;在《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》中，要求大力推廣有益于緩解溫室氣體排放的支撐技術(shù)，為應(yīng)對氣候變化提供強(qiáng)有力的科技支撐，以提高氣候變化適應(yīng)能力的有效途徑。

電力行業(yè)是煤炭消耗的主要行業(yè)，也是二氧化碳排放的主要來源［4-6］。發(fā)電行業(yè)的減排對于全國減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要的影響和作用［7］，很大程度上決定我國“十二五”及中長期的減排戰(zhàn)略?！笆濉逼陂g，火電行業(yè)工程減排的空間在收窄，但節(jié)能減排的任務(wù)依然艱巨［8］。所以如何既實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)科學(xué)發(fā)展，又實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，政策和監(jiān)管是手段，發(fā)展與推廣低碳減排新技術(shù)是關(guān)鍵［9］，而如何評估與判斷發(fā)電行業(yè)低碳減排支撐技術(shù)水平則是基礎(chǔ)。

1 發(fā)電行業(yè)低碳減排技術(shù)分類

低碳減排技術(shù)，廣義上指所有能降低人類活動(dòng)碳排放的技術(shù)［10］。從體系而言，可以將低碳技術(shù)分為三類［11］:1)源頭控制的“無碳技術(shù)”，即大力開發(fā)以無碳排放為根本特征的清潔能源技術(shù)［12］。2)過程控制的“減碳技術(shù)”，是指實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)消費(fèi)使用過程的低碳，達(dá)到高效能、低排放。3)末端的“去碳技術(shù)”，比較典型的就是二氧化碳捕獲。

從方法而言，可以將發(fā)電行業(yè)低碳減排技術(shù)分為四種［13］:第一是能效提高技術(shù)，包括1 000 MW超超臨界、620℃超超臨界二次再熱、整體煤氣化IGCC、電除塵高頻電源、通流改造、背壓改造、熱泵余熱利用等發(fā)電技術(shù);第二是廢物和副產(chǎn)品回收再利用技術(shù)，包括秸稈發(fā)電、垃圾發(fā)電等;第三是清潔能源發(fā)電技術(shù)，包括燃?xì)庹羝h(huán)發(fā)電、核電、風(fēng)電、光伏發(fā)電、光熱發(fā)電等;第四是溫室氣體削減和利用技術(shù)，包括CO2捕集技術(shù)(Carbon Capture＆Store，CCS)，CO2利用技術(shù)(Carbon Capture ＆ Use，CCU)。

2 發(fā)電行業(yè)低碳減排技術(shù)水平評估指標(biāo)體系

發(fā)電行業(yè)低碳減排技術(shù)評估指標(biāo)包括定量指標(biāo)和定性指標(biāo)兩部分。其中，在技術(shù)評估過程中應(yīng)盡可能采用定量指標(biāo)，以減少人為主觀性帶來技術(shù)評估結(jié)果的不確定性。定量指標(biāo)一般分為一級指標(biāo)和二級指標(biāo)。

定量指標(biāo)中一級指標(biāo)具有普適性、概括性。根據(jù)發(fā)電行業(yè)自身特點(diǎn)，一級指標(biāo)包括能源利用指標(biāo)、能源回收與節(jié)約指標(biāo)、廢棄物回收利用指標(biāo)、溫室氣體排放指標(biāo)、溫室氣體削減指標(biāo)、技術(shù)投資、運(yùn)行維護(hù)成本、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益等八項(xiàng)。二級指標(biāo)是一級指標(biāo)下可量化、可統(tǒng)計(jì)、可比較的指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)要求有明確的統(tǒng)計(jì)范圍和指標(biāo)單位，二級指標(biāo)由于行業(yè)不同而差別很大。以發(fā)電行業(yè)一級指標(biāo)能源利用指標(biāo)為例，其二級指標(biāo)又包括綜合發(fā)電煤耗、電耗、下降煤耗、能源利用效率提高比例等四項(xiàng);一級指標(biāo)能源回收與節(jié)約指標(biāo)的二級指標(biāo)又包括副產(chǎn)能源量、替代產(chǎn)品節(jié)能量等兩項(xiàng)。所有的定量指標(biāo)在發(fā)電行業(yè)中都需要能夠落實(shí)到具體數(shù)值和單位。

定性指標(biāo)主要從技術(shù)先進(jìn)性、成熟度、普適性、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)程度、成果轉(zhuǎn)化難易程度、市場推廣前景、知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓等七個(gè)方面重點(diǎn)考察發(fā)電行業(yè)不同低碳減排技術(shù)在成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用過程中的地位和作用。技術(shù)定性指標(biāo)需要通過行業(yè)內(nèi)的技術(shù)專家來進(jìn)行判斷。所有的定性指標(biāo)都需要發(fā)電行業(yè)內(nèi)部專家打分確定，從高到低，從1～5實(shí)行5分制，分值越高，表示越有利于技術(shù)推廣和利用。例如:技術(shù)普適性，是指該項(xiàng)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用是否有特定條件限制，如適用范圍、運(yùn)行條件、規(guī)模大小、上下游匹配關(guān)系、使用環(huán)境、地理?xiàng)l件等諸多因素對成果轉(zhuǎn)化推廣的影響大小，分值從1～5分別表示:差、較差、一般、較好、好。

3 發(fā)電行業(yè)低碳減排技術(shù)評估方法

從新技術(shù)的實(shí)用性和可用性出發(fā)，為考慮新技術(shù)將來的推廣與運(yùn)用，被選減排新技術(shù)要符合如下條件:1)該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)中試，取得了良好效果;2)該技術(shù)已在局部進(jìn)行示范推廣，處于商業(yè)化運(yùn)作前期階段，還未大面積推廣應(yīng)用;3)同時(shí)，該技術(shù)的現(xiàn)有普及率應(yīng)小于10%。

按照上述要求，在結(jié)合發(fā)電行業(yè)內(nèi)專家推薦的基礎(chǔ)上，初步篩選出25項(xiàng)能夠?qū)崿F(xiàn)低碳減排的發(fā)電行業(yè)新技術(shù)，然后進(jìn)行逐步篩選。

3.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

采用專家調(diào)查法，由專家對評估體系中的指標(biāo)重要性進(jìn)行打分。需要注意的是，對于評估體系中指標(biāo)的打分是與具體技術(shù)無關(guān)的，而是對評估體系中不同因素的重要性的判斷。

對每位專家的打分結(jié)果進(jìn)行代數(shù)平均，得到每項(xiàng)指標(biāo)的重要性平均得分。歸一化之后可得到每項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重:

其中，Wi為i指標(biāo)的權(quán)重;ci為i指標(biāo)的重要性平均得分。

發(fā)電行業(yè)低碳減排技術(shù)的權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 發(fā)電行業(yè)低碳減排技術(shù)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

3.2 不同技術(shù)指標(biāo)分值確定

1)定量指標(biāo)值轉(zhuǎn)化與確定。不同專家對不同技術(shù)的定量指標(biāo)都會有具體的數(shù)值。例如，對于“能源利用指標(biāo)”的定量指標(biāo)中，不同發(fā)電技術(shù)的“綜合發(fā)電煤耗”都是確定的具體技術(shù)數(shù)值。

定量指標(biāo)需要將統(tǒng)計(jì)得到的技術(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)化成1～5的指標(biāo)值，這是與具體技術(shù)有關(guān)的。發(fā)電行業(yè)25項(xiàng)低碳減排技術(shù)的賦值方法如下:

a.若該指標(biāo)是技術(shù)數(shù)值越大越好(如下降煤耗、溫室氣體削減量等)，則將統(tǒng)計(jì)數(shù)值最低的技術(shù)賦指標(biāo)值為1，將統(tǒng)計(jì)數(shù)值最高的技術(shù)賦指標(biāo)值為5;

若該指標(biāo)是值越小越好(如綜合發(fā)電煤耗、污染物產(chǎn)生量等)，則將統(tǒng)計(jì)數(shù)值最高的技術(shù)賦指標(biāo)值為1，將統(tǒng)計(jì)數(shù)值最低的技術(shù)賦指標(biāo)值為5。

b.所有技術(shù)按照線性內(nèi)插法得到指標(biāo)值:

其中，aij，t為技術(shù) t在定量二級指標(biāo) j上的樣本平均值;aij，max為所有技術(shù)在定量二級指標(biāo)j上樣本平均值的最大值;aij，min為所有技術(shù)在定量二級指標(biāo)j上樣本平均值的最小值。

2)定性指標(biāo)值確定。在對于各項(xiàng)技術(shù)定性指標(biāo)的描述中，定義分值和水平均是從1～5依次遞增，這也是與具體技術(shù)有關(guān)的。

發(fā)電行業(yè)25項(xiàng)低碳減排技術(shù)中每項(xiàng)技術(shù)的定性指標(biāo)值也是采取專家進(jìn)行打分，然后通過專家打分后取平均值。

3.3 不同技術(shù)分值

發(fā)電行業(yè)25項(xiàng)低碳減排技術(shù)中不同技術(shù)的分值進(jìn)行加權(quán)求和得到。

由以上指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)值的計(jì)算，通過定性和定量指標(biāo)綜合評估計(jì)算公式，可以得到各項(xiàng)節(jié)能減排技術(shù)的綜合評估結(jié)果。

其中，Wij為二級指標(biāo) j的權(quán)重;Sij，t為 t技術(shù)在二級指標(biāo) j的指標(biāo)值;St為t技術(shù)的綜合得分。

4 發(fā)電行業(yè)低碳減排技術(shù)水平評估結(jié)果分析

由于篩選發(fā)電行業(yè)低碳減排新技術(shù)的前提包括現(xiàn)有普及率應(yīng)小于10%，所以目前較為成熟的、普及率已經(jīng)較高的傳統(tǒng)低碳減排技術(shù)就不在推廣范圍之內(nèi)。

經(jīng)計(jì)算，發(fā)電行業(yè)25項(xiàng)低碳減排新技術(shù)排名前十位的技術(shù)名稱及技術(shù)分值見表2。

表2 發(fā)電行業(yè)25項(xiàng)低碳減排技術(shù)排名前十位結(jié)果

從表2可以看出，在發(fā)電行業(yè)低碳減排支撐新技術(shù)中，進(jìn)入前十名中的新技術(shù)有九項(xiàng)屬于能效提高技術(shù)類別，只有一項(xiàng)“燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)”屬于清潔能源發(fā)電技術(shù)類別，而廢物和副產(chǎn)品回收再利用技術(shù)、溫室氣體削減和利用技術(shù)均沒有進(jìn)入前十名。

由于發(fā)電行業(yè)低碳減排支撐技術(shù)水平評估是一個(gè)綜合性、系統(tǒng)性的體系，在某一個(gè)方面的指標(biāo)不適應(yīng)于推廣，就會影響整體的得分，這也是清潔能源發(fā)電技術(shù)類別、溫室氣體削減和利用技術(shù)類別沒有進(jìn)入前十名的原因。例如:壓水堆三代改核電技術(shù)、海上并網(wǎng)風(fēng)電技術(shù)、光熱發(fā)電技術(shù)等均由于投資、經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)程度等因素，尤其是定性指標(biāo)的不確定性影響了整體得分。

從上述研究結(jié)果還可以得出，單以溫室氣體減排為目標(biāo)，則從將來的低碳技術(shù)發(fā)展角度，我國發(fā)電行業(yè)節(jié)能減排的重點(diǎn)還是應(yīng)該以能效提高技術(shù)類別為主，從綜合性而言，具有明顯的低碳優(yōu)勢，同時(shí)結(jié)合清潔能源發(fā)電技術(shù)，并以溫室氣體削減和利用技術(shù)為長遠(yuǎn)戰(zhàn)略，可以形成我國發(fā)電行業(yè)低碳減排支撐新技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)。從技術(shù)而言，廢物和副產(chǎn)品回收再利用發(fā)電技術(shù)很難成為將來發(fā)電行業(yè)低碳減排支撐新技術(shù)整體結(jié)構(gòu)的主要部分。但是，從能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、電力結(jié)構(gòu)調(diào)整的角度，當(dāng)前清潔能源發(fā)電則是關(guān)鍵。

［1］胡初枝，黃賢金，鐘太洋，等.中國碳排放特征及其動(dòng)態(tài)演進(jìn)分析［J］.中國人口·資源與環(huán)境，2008，18(3):38-42.

［2］李艷梅，張 雷，程曉凌.中國碳排放變化的因素分解與減排途徑分析［J］.資源科學(xué)，2010，32(2):218-222.

［3］聶 銳，張 濤，王 迪.基于IPAT模型的江蘇省能源消費(fèi)與碳排放情景研究［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2010，25(9):1557-1564.

［4］代百乾，張忠孝，王 婧，等.我國火力發(fā)電節(jié)煤和CO2/SO2減排潛力的探討［J］.節(jié)能技術(shù)，2008，26(2):163-167.

［5］孫一峰，孫榮華，王索宇.發(fā)電企業(yè)節(jié)能減排工作的探索與實(shí)踐［J］.華東電力，2010，38(7):1005-1007.

［6］呂玉坤，豆中州，趙 鍇.整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電技術(shù)發(fā)展與前景［J］.應(yīng)用能源基數(shù)，2010(10):36-39.

［7］廖夏偉，計(jì)軍平，馬曉明.2020年中國發(fā)電行業(yè)碳減排目標(biāo)規(guī)劃相符性分析［J］.中國環(huán)境科學(xué)，2013，33(3):553-559.

［8］莫 華，王 圣.火電減排遭遇五大挑戰(zhàn)［N］.北京:中國環(huán)境報(bào)，2013-04-10.

［9］周海驕.論電力節(jié)能減排的理論體系與技術(shù)支撐體系［J］.中國電力教育，2010(36):127-128.

［10］李愛軍.我國燃煤發(fā)電技術(shù)進(jìn)步的節(jié)能減排效果分析［J］.能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2010，22(11):44-48.

［11］Ian S W.The synthesis of bottom-up and top-down approaches to climate policy modeling:electricity power technology details in a social accounting framework［J］.Energy Economics，2008(30):547-573.

［12］Robert H W.Toward zero emissions from emissions from coal in China［J］.Energy for sustainable development，2001，5(4):39-65.

［13］尚金成.電力節(jié)能減排的理論體系與技術(shù)支撐體系［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33(6):31-35.