三年内气体排放下降超60% 中英科学家为火电污染减排“画像”

“污染是病，得治。”这是伦敦大学学院博士米志付常挂在嘴边的一句话。多年来，他致力于气候变化和环境污染研究，梳理碳排放和大气污染物清单，评估大气污染物的经济和健康影响，探索最优的节能减排道路。

最近，他心情不错，因为一项他作为通讯作者、持续进行了三年的研究成果，近日以《超低排放标准出台后，中国发电厂实现大幅减排》为题发表在《自然—能源》上。

通过建立创新的模型，中英科学家以准确可靠的数据表明，2014年至2017年，我国火电二氧化硫、氮氧化物和烟尘排放量下降超过60%。这意味着，在国家政策的引导以及诸多科研人员的共同努力下，我国针对火电燃煤机组的“超低排放改造”目标业已提前实现。

野心勃勃的政策

英国伦敦，这是米志付求学的地方。

与北京时时来袭的雾霾不同，在英国，只要是晴天，蓝天白云几乎是标配。可谁能想到，眼前这座清洁的城市，也一度饱受严重的大气污染。

历史上，英国的蓝天也曾因煤炭燃烧产生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、粉尘等气体与污染物被厚厚的云层盖住，引发了连续数日的大雾天气，造成数千人死伤。

“火力发电厂是大气污染主要来源之一。多年来，英国大力发展可再生能源，尽可能降低火力发电的比例，计划到2025年关闭所有火力发电厂。”米志付告诉《中国科学报》。

与此同时，我国也将目光投向了大气污染气体治理。火电厂执行的排放标准越来越严格，从屡次修订的《火电厂大气污染物排放标准》到重点地区特别排放限值，再到对标燃气发电的“超低排放”，电厂改造的步伐越来越快。

2014年，中国正式出台了超低排放（ULE）标准政策，旨在对燃煤发电机组进行改造，将二氧化硫、氮氧化物和其他颗粒物的排放分别限制在35、50和10毫克/立方米。

然而，这一目标领先世界，远超各国现行标准，近乎燃气轮机组标准。“中国这一政策是‘雄心勃勃’的。”论文中如此形容。

“我国的超低排放标准比发达国家还要严格。美国对二氧化硫、氮氧化物和其他颗粒物排放的限额分别为136、95和12毫克/立方米；欧洲的排放限额分别为150、150和10毫克/立方米。” 米志付向记者熟练地报出一组数据。

不过，想要准确判断目标的实施情况，在论文第一作者、北京化工大学教授汤铃看来，火电大气污染物排放清单是其中关键的一步。

“传统排放清单制作方法直接使用文献资料中的排放因子，其数值大小依赖于大量参数假设。”她告诉《中国科学报》，现有排放因子的计算，大多基于有限机组的调研数据，导致同样的因子应用于全国，无法反映全国机组间排放的差异性和随时间变化的特性，带来较大的不确定性。此外，因子是固定值，不随时间而改变，不能客观反映机组的动态变化。

想要解决这一问题，迫切需要一个全新的排放清单模型。

火电污染气体大幅降低

此项研究耗时三年，由中英双方合作完成。其中，中方团队进行数据搜集、处理与分析，随后和英方共同开展模型创新、实验分析与论文撰写。

汤铃介绍，中英联合研究团队在2014至2017年间，首次构建起一个覆盖中国96%至98%火电容量的烟气在线监测系统（简称CEMS），涵盖全国各火电机组排口的二氧化硫、氮氧化物和烟尘的各小时排放浓度、流量、温度和含氧量等。

根据2014—2017年全国机组的实时最新数据，实验人员创新排放因子计算方法，将传统的计算方法改进为“排放浓度×理论气体排放量”，有效克服了传统方法参数假设较多、不确定性较高的缺点，提高了估计的时空上的精度。

研究结果表明，2017年所有类型火电机组的二氧化硫、氮氧化物和其他颗粒物排放量较2014年均大幅下降，降幅分别为65%、60%和72%，领先世界，远低于世界平均水平。这意味着超低排放改造目标已超额完成，中国火电二氧化硫、氮氧化物和烟尘排放量整体下降超60%。

研究还发现，受益于执行严格的排放监控体系和有效的经济激励机制、实施核心超低排放技术的推广与升级，截至2017年底，中国已成功对5.9亿千瓦现有煤电机组进行了超低排放改造，提前超额完成政策目标。

其中，东部地区与大型机组的政策针对性最强、装机占比最大，减排效率最为显著；西部地区与小型机组的政策针对性较为宽泛、技术改进空间较大，仍具有巨大减排潜能。

可推广的排放清单模型

“研究结果对中国以及其他想要减少火电行业污染物排放的国家来说，是一个令人振奋的消息。”米志付表示，煤炭是中国使用最广泛的燃料，在短时间内削减火电厂数量十分具有挑战性。但这些显著的减排结果表明，控制发电厂排放、维持超低标准在技术和经济上是可行的，这是减少空气污染的重要一步。

同样为这项成果感到骄傲的还有美国麻省理工学院Valerie Karplus教授。

“研究人员基于CEMS数据，精确量化了中国超低排放改造的实施情况与减排效果，展现出机组排放因子的动态时间变化。相比于传统方法，该研究基于CEMS的高频实测数据，而不依赖于众多参数假设得出平均排放因子，为及时准确评估超低政策的实际效果及分析超低排放的实现途径，提供了全新的视角。”她在《自然—能源》的评论中如是说。

据了解，本研究中的排放清单模型，适用于所有火电站的大气污染物核算，同样适用于一些重点工业源排放清单。采用这套方法，论文共同通讯作者、生态环境部环境工程评估中心高级工程师伯鑫还完成了中国高分辨率钢铁行业排放清单、沧州市工业源排放清单等研究工作，为污染源精准治理、打赢蓝天保卫战提供了精细化的数据支撑。