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雾霾、气温变暖与能源电力之间有什么关系

时间:2022-05-06 12:45:02 浏览次数:

报告指出,中国特色社会主义已进入新时代,新时代拥有了新的特征,人民群众追求更高的生活质量,更好的生活环境。实际情况却不容乐观,我国生态文明建设仍然遭遇着重大阻力。尤其是气温变暖和雾霾严重影响着民众的生活质量,威胁著人类的生命健康。雾霾天气是一种大气污染状态,是对于空气中悬浮颗粒物的统称,公认的PM2.5被认为是雾霾天气的元凶,雾霾天气的产生主要归咎于工业发展造成的能源消耗。而气温变暖主要是因为温室效应的不断增加,温室气体的累计,导致热量不能很好地散失,致使全球温度不断升高。种种研究调查都指向了大量能源的消耗造成的雾霾和气温变暖,如煤炭的燃烧形成二氧化碳以及煤粉颗粒、硫化物颗粒等。针对这一问题,本文综合探讨雾霾、气温变暖和电力能源之间关系,希望有助于后期的深层次研究。

一、雾霾与能源/电力关系研究

根据相关的研究成果,认为雾霾天气的形成原因主要包括汽车尾气、工业废气、建设扬尘、可生长颗粒以及其他[1]。汽车尾气是雾霾形成的一大主要因素,数据显示雾霾颗粒中,机动车尾气占比22.2%,冬季供暖燃煤占比16.7%,建筑扬尘等占比16.3%,工业生产占比15.7%。从这一数据可以看出,雾霾的形成和能源的消耗是密不可分的。机动车消耗的能源主要为汽油、柴油,工业生产和冬季供暖主要消耗的能源为电力和煤炭,而现阶段我国电力结构如图1所示。

其中煤电发电仍是我国最主要的发电形式。并且在未来的二三十年中,都不会有重大的改变。换而言之,煤炭资源占据我国能源结构的主导地位,其在我国能源体系中占比超过60%,因此要想处理好雾霾问题,就需要从能源结构优化角度去考虑,这是解决雾霾的根本。

雾霾与能源/电力关系可以从以下几个方面概述。

(一)煤炭燃烧是否为雾霾形成的最大元凶

在大众的意识中,认为煤炭燃烧是雾霾形成的最大元凶。但数据显示在雾霾的组成中,石油化工品才是最大的元凶。对于这一成果学术界也有不同的争论。中国电力企业联合会秘书长王志轩认为“煤炭燃烧在雾霾行程中是次要原因”,这一结论的依据为2014年底我国发电量相较于2000年增加了17倍,但是烟尘的排放量却减少了四分之三,如氮氧化物从1000万吨下降到600万吨,整体排放物数量下降,但是雾霾却越来越严重,因此可以推断煤炭燃烧并不是加剧雾霾的主要原因。也有一部分人认为,这一观念站不住脚,雾霾的形成是一个过程,也是一个多因素共同作用的效果,现阶段无法仅从数据看出煤炭燃烧是否为元凶,因为煤炭的燃烧排放物可能和现阶段新产生的污染物共同作用,加剧了雾霾的形成。煤电如果不是雾霾产生的主要原因,如果投入更多的资本或者人力,结果会耽误时间、效果不明显,劳民伤财。

(二)雾霾与能源消耗方式之间的关系

在石油消耗模式方面,主要是燃油、润滑油、沥青以及溶剂。对于雾霾形成方面主要是燃油造成的影响。随着私家车的增多,我国燃油消耗水平不断上升,油价屡创新高。在雾霾颗粒物中,燃油的未完全氧化的颗粒以及排气物成为重要的组成部分。因此我们可以得出一个结论,石油能源消耗中,机动车燃油是形成雾霾的重要原因之一。除了上述的分析可以得出这一结论,另外一点就是煤电企业一般远离市区,其烟囱高,排放物一般不会作用于市区,而机动车排放物直接影响着居民生活,因此我们得出该结论。

在煤炭消耗方面,锅炉燃烧是煤炭利用的主要方式,可以按照应用领域分为电站锅炉和工业锅炉两大类。而电站锅炉主要是将煤炭热能转化为蒸汽,进而发电。而工业锅炉主要是转化为蒸汽以后用于热水或供暖。电站锅炉的特点是总数量相对少、单台容量大、转化率高,有着统一的排放标准和严格的污染物控制。目前我国的电站锅炉热效率超过90%,在污染控制方面,火电厂对于脱硫、除尘等方面管理严格,控制较好,对于环境的影响逐年降低。但是存在高温高压的燃烧环境,容易形成氮氧化合物,增加空气中氮氧化合物的含量。

工业锅炉方面,数量多,用途广泛,常用于冶金、供暖、造纸等多个领域。其单机容量小,热利用率低于电站锅炉,整体污染控制水平低。主要原因是污染控制成本较高,企业污染成本投入积极性低,对配套的设备安装率低,如硫化物的排放超标严重,对雾霾形成有着重要作用。

天然气方面,天然气作为一次性能源消耗品,其充分燃烧的情况下形成的二氧化碳和水,对于雾霾形成作用不大。

(三)雾霾与能源消耗行业之间的关系

在对行业排放物强度方面,本文对比了煤炭燃烧其他行业和煤炭电力行业之间的排放物情况,如图2所示,发现煤炭电力排放物管控能力都优于其他行业。尤其是烟尘控制有极大的差别。在二氧化硫方面,煤炭应用的其他行业排放量为电力企业的一倍。在氮氧化合物方面,电力企业略低于其他企业排放水平。因此可以推断出,雾霾中氮氧化合物颗粒在一定程度上受到煤电企业的影响,但不是主要因素而是次要因素。

研究了雾霾形成和能源/电力之间的关系之后,可得知电力系统中能源消耗对雾霾的形成有一定的影响,但不是主要因素。而气温变暖作为全球化的一个环境课题,近年来一直是研究热点。气温变暖已经不单纯是环境污染问题,其还涉及地球生态系统、大气层的辐射以及南北极冰川的融化等问题。同时有研究表明气温变暖也是造成雾霾的一个重要原因。其原理在于随着全球气温变暖,原有的东亚地区冬季季候风转变了方向,风向从原来的中国变成了日本和韩国地区,导致冬季季候风无法带走空气污染物,而加剧了我国冬季雾霾状况。

(一)气温变暖对风力发电产生了影响

随着二氧化碳含量的不断升高,气温变暖情况日益加剧。根据联合国相关机构IPCC公布的最恶劣情况显示,到2100年二氧化碳浓度可能达到1000ppm,甚至更高。二氧化碳浓度的提升会造成风速的减少,同时风力也会降低,降低了风力发电能力。

风功率和风速呈正相关性,风力发电作为清洁能源,其对于改善我国能源结构有着重要意义,但是气温变暖影响了风速,降低了风电的产生。

(二)极端天气对能源/电力的影响

随着温室效应的加剧,各种极端天气的出现频率逐年提升。如2008年我国南方遭遇了罕见大雪,对我国整个能源系统造成了极大的影响,直接经济损失超过300亿元。同时夏日温度屡创新高,电力能源消耗不断增强,空调等设施的使用使煤电发热功率不断增强,能源消耗加剧。同时在南方,以水利发电为主,但是冬季为枯水期,发电能力有限,极端天气的产生让电力入不敷出。

从上文的分析可以看出,温室效应和能源/电力之间相互影响相互作用,温室效应影响着发电系统,导致能源电力消耗增大,通过能源电力的消耗反作用于大气环境,提升了大气中的二氧化碳排放量。

三、解决对策

通过上文的分析和研究,了解到煤炭电力对于雾霾方面产生一定的影响,主要是在硫化物和氮氧化合物方面,但是非主要因素。主要因素为机动车燃料以及工业煤炭燃烧方面。在温室效应方面,毋庸置疑,能源的消耗是主要原因,同时温室效应也影响着电力系统的工作和运营。针对这种情况,提出以下对策来改善缓解气温变暖和雾霾污染[2-3]。

(一)加大可再生能源的应用力度

可再生能源作为低碳清洁能源,对于环境污染小,能源可再生,取之不尽用之不竭,是良好的一次性能源替代品。如风能、太阳能、生物质能、核能等能源。改变现有的能源消耗结构,降低石油、煤炭等一次消耗能源的消费比例。现阶段新能源的研发成本较高,需要引入更多的资本投入到新能源研发中,保证新能源技术的革新,争取新能源利用再上新台阶。

(二)加强政府管控和宏观调度

气温变暖和雾霾天气不仅是企业的问题,也是政府的问题。国家为了发展,需要工业支持,现阶段我国工业仍是主导产业,这一状况几十年都不会发生转变。但是政府提出供给侧改革,去产能等措施降低能源消耗,从粗放生產转变为精细化管理,提高能源利用率,促进行业技术升级。供给侧改革的推进,需要政府加强监管,对于一些不合格、环保不达标的企业应该坚决取缔或者限期整改,不断推进供给侧改革的进程,加强宏观调度,控制机动车燃油消耗,如单双号限行,从一定程度上提高公共出行人数,推行低碳环保出行,降低尾气排放。

(三)加大环境治理力度

雾霾天气的形成和温室效应短时间内无法一次性解决,需要长远考虑,制定环境治理规划。如通过植树造林、城市花园等多种方式,增加城市自然环境自我调节能力,有效降低空气中二氧化碳的含量。对于汽车尾气方面,制定严格的排放标准,不达标不上路,不达标不生产。工业企业应该树立环保意识,积极加入到环保大军中,做好排放物的控制,如利用先进的脱硫技术、控烟技术,利用技术手段降低污染物数量。

四、总结

总之,雾霾天气和气温变暖时时刻刻都在威胁着人民群众的生命财产安全。政府、社会以及个人都应该积极投入到环境保护中。从能源角度出发,要优化能源结构,加大新能源技术的研发,利用风能、核能、太阳能等新能源来降低化学燃料、煤炭等一次性能源的消耗,有效控制污染物的排放,实现低能耗、低污染、低排放。加强绿化,提升大自然自身调节能力,降低排放物对空气的影响,减弱温室效应。

参考文献:

[1]赵敏,黄东风,何斯征.从区域能源消费探寻雾霾成因[J].电力与能源,2015,36(3).

[2]王德生.欧美日发达国家治理雾霾的经验和启示[J].电力与能源,2014,35(2):127-130.

[3]李俊峰.从能源发展战略看雾霾控制[J].中国电力企业管理,2014(21):37-39.

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