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长三角治霾系列报告:长三角如何实现空气质量达标?

2016-06-27 15:28:07 来源:

用商用部门和生物质开放燃烧

对民用商用部门和生物质开放燃烧,在BAU[0] /NP[0] 情景中没有采用 SO2 和 NOX 末端控制措施,锅炉的除尘措施以旋风除尘和湿法除尘为主。在 BAU[1] /NP[1] 情景中,高效除尘技术和低硫型煤得到逐步采用,两者的应用比例在2020 年和 2030 年均分别达到 20% 和40%。在BAU[2] /NP[2] 情景下,最先进的控制措施得到充分应用,除上述控制措施外,还强力禁止开放燃烧等。

3.3 污染物排放分析和预测

PM2.5 主要由一次 PM2.5 和二次 PM2.5 组成。一次 PM2.5 是指由天然源和人为污染源释放到大气中直接造成污染的细颗粒物,如燃烧烟尘等等。二次 PM2.5 是由大气中某些污染气体组分(如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物、氨等)之间,或这些组分与大气中的正常组分(如氧气)之间通过光化学氧化反应、催化氧化反应或其他化学反应转化生成的细颗粒物,例如二氧化硫转化生年)四种主要污染物排放量模拟结果分别如图3-4~3-7 所示。

2010 年, 长三角地区的 SO2 排放量约214.7 万吨, 在现有政策和现有执行力度(BAU[0] 情 景),到203 年会增长 14%,达到 244.8 万吨。通过采用一系列节能措施,在 NP[0] 情景下,2030 年 SO2 排放量会减少到157.9 万吨,比 2010 年降低 26%。通过进一步采用最佳估计的污染控制措施(NP[1] 情景),SO2 排放量会进一步减少到 92.6 万吨,比 2010年降低 57%。在最大减排潜力控制策略情景下(NP[2] 情景),2030 年的排放量为 65.5 万吨,仅相当于 2010 年的 31%。

2010 年, 长三角地区的NOX 排放量约277.7 万 吨,在现有政策和现有执行力度下(BAU[0] 情 景),到 2030 年会增长 30%,达到 360.3 万吨。通过采用一系列节能措施,在 NP[0] 情景下,2030 年 NOX 排放量会略低于2010 年,为 251.3 万吨。通过进一步采用最佳估计的污染控制措(NP[1] 情景),NOX 排放量会进一步减少到 108.7 万吨,比 2010 年降低61%。在最大减排潜力控制策略情景下(NP[2]情景),2030 年的排放量为69.1 万吨,仅相当于 2010 年的 25%。

2010 年,长三角地区的一次 PM2.5 排放量约为 66.8 万吨。在现有政策和现有执行力度下(BAU[0] 情景),2030 年一次 PM2.5 排放量变化不大。通过采用一系列节能措施,在 NP[0] 情景下,2030 年一次 PM2.5 排放量减少至 47.8 万吨,相对于 2010 年下降约 28%。通过进一步采用最佳估计的污染控制措施(NP[1] 情景),一成硫酸盐。

本研究中重点关注一次PM2.5 和能够通过反应生成二次PM2.5的前体物: SO2、NOX 以及 VOCs。首先得到 2010 年的基准排放情况,再分6 种情 景 (BAU[0]、BAU[1]、BAU[2]、NP[0]、NP[1]、NP[2] ), 通过区域污染物排放模型预测长三角地区在不同的能源政策和污染控制政策下未来主要污染物的排放量。

3.3.1 基准年排放分析

2010 年长三角地区 SO2、NOX、 一次PM2.5、VOCs 的排放量分别为 214.7 万吨、277.7 万吨、66.8 万吨、382.2 吨。 一次PM2.5 和 VOCs 的平均排放强度分别为 3.17 和18.14t /km2,为全国平均水平的约 2.5 倍和 7 倍。

从部门来看,2010 年长三角地区 SO2 的排放主要来自于电厂、工业锅炉和工艺过程源,分别占到了 44.1%,25.5% 和 17.9%。NOX 除来自于电厂的 37.3% 外,有 24.9% 来自于道路交通源。对于一次 PM2.5,工艺过程是最大排放源,占到了 28.9%,其他排放源较为分散。VOCs 的最大排放源是工艺过程源和溶剂使用源,分别占到了 33.7% 和 37.3%。

从排放量空间分布来看,2010 年,上海、南京、苏州、无锡、徐州、杭州和宁波是长三角地区排放量最大的 7 个城市(见图 3-3),其SO2、NOX、一次 PM2.5、VOCs 排放分别占区域总排放的 56%、57%、48% 和 40%。

3.3.2 目标年排放预测

六种情景 (BAU[0]、BAU[1]、BAU[2]、NP[0]、NP[1]、NP[2] ) 下,目标年(2030次 PM2.5 排放量会进一步下降至 30.5 万吨,约相当于 2010 年的一半。在最大减排潜力控制策略情景(NP[2] 情景)下, 2030 年的排放量为15.6 万吨,约相当于 2010 年的四分之一。

2010 年, 长 三 角 地 区 的 VOCs 排 放 量约 382.2 万吨,在现有政策和现有执行力度下(BAU[0] 情景),到 2030 年会增长 37%,达到 522.0 万吨。通过采用一系列节能措施,在NP[0] 情景下,2030 年 VOCs 排放量为 464.9万吨,比 2010 年仍然高 22%。通过进一步采用最佳估计的污染控制措施(NP[1] 情景),VOCs 排放量会进一步减少到 293.8 万吨,比2010 年降低 23%。在最大减排潜力控制策略情景下(NP[2] 情景),2030 年的排放量为 171.5万吨,相当于 2010 年的 45%。

4. 空气质量改善效果分析

基于上述通过区域污染物排放预测模型得到的 2030 年六种情景下的污染物排放清单,利用 ERSM 技术快速预测了六种情景下长三角地区的 PM2.5 浓度。结果表明,假如长三角以外地区仍保持快速增长,不采取有效的污染减排措施,仅靠长三角地区实施可持续的能源发展战略以及最大潜力的减排措施,仍难以保证 PM2.5 浓度完全达标。如果长三角模拟域外实施 NP[1] 情景的控制政策,那么即使长三角模拟域内如果也实施 NP[1] 的措施仍不能全面达标,只有长三角模拟区域实施 NP[2] 的措施才能使长三角各区域的PM2.5 浓度均低于标准限值。

基于上述结果,为了找到长三角区域 PM2.5整体达标的临界控制策略,在 NP[1] 和 NP[2] 情景之间,考虑不同部门的影响,设置一系列逐步加严的污染控制政策,并利用 ERSM 技术快速预测相应的 PM2.5 浓度。

对电厂、工业锅炉、工业过程、交通部门、溶剂使用、民用商用、生物质开放燃烧等七个部门设置逐步加严的控制策略:

策略 1:电厂采用 NP[2] 的控制措施,其他部门采用 NP[1] 的控制措施。

策略 2:电厂和工业锅炉采用 NP[2] 的控制措施,其他部门采用 NP[1] 的控制措施。

策略 3:电厂、工业锅炉和工业过程采用NP[2] 的控制措施,其他部门采用 NP[1] 的控制措施。

策略 4:电厂、工业锅炉、工业过程和交通部门采用 NP[2] 的控制措施,其他部门采用NP[1] 的控制措施。

策略 5:电厂、工业锅炉、工业过程、交通部门和溶剂使用部门采用 NP[2] 的控制措施,其他部门采用 NP[1] 的控制措施。

策略 6:电厂、工业锅炉、工业过程、交通、溶剂使用和民用商用部门采用 NP[2] 的控制措施,其他部门采用 NP[1] 的控制措施。

策略 7:电厂、工业锅炉、工业过程、交通部门、溶剂使用、民用商用和生物质开放燃烧全部采用 NP[2] 的控制措施。

在不同控制策略下,上海、江苏、浙江三地的 2030 年 PM2.5 浓度预测结果如图 4-1 所示。结果表明策略 6 和策略 7 能够使长三角所有地区全部达标,但是在策略 6 下,江苏省的 PM2.5浓度与标准限值非常接近,风险较大。此外,随着对不同部门采取最大减排控制措施(NP[2] 情景),可以看出电厂、工业锅炉和工业过程源采用 NP[2] 措施时,PM2.5 年均浓度下降的幅度最明显。

从图 4-1 还可以看出,相比上海和浙江,江苏的达标压力最大,因此建议未来在区域间联防联控时,更科学地综合考虑不同区域的经济社会等复杂因素的影响,不是一刀切地对不同地区采用同样的控制策略,而是找到平衡经济和环境以及不同地区之间的最佳减排组合措施方案。

5. 达标规划的措施和政策建议

本研究对长三角地区 2030 年 PM2.5 的达标情况进行了情景分析。结果表明,只有可持续的能源发展战略以及最大潜力的减排措施同时实施,才能实现长三角地区空气质量的全面达标。一方面,调整能源结构,降低煤炭在能源消费中的比例,更多采用清洁能源,提高天然气、核能和其他可再生能源的占比,是实现长三角地区空气质量达标的必要条件。另外一方面,在调整能源结构和产业结构,转变生活方式,以提高能源利用效率的同时,还需要对污染物末端治理的控制技术采用最大限度的全面实施和采用(采用比例几乎 100%),才能实现达标。具体包括:

☆ 电力:降低燃煤发电量在总发电量中的占比。对于现役燃煤发电机组,通过超低排放改造,使得 SO2、NOX 和颗粒物达到超低排放限值;对新建的燃煤发电机组,提高超临界、超超临界和整体煤气化联合循环发电机组的占比,从而提高能源利用效率。最大限度地利用最先进的污染物减排技术。

☆ 工业:工业部门的各行业普遍采用最佳可得技术(BAT),从而使得各行业的能源利用效率到 2030 年达到或者基本达到世界最高水平。具体包括:在粗钢生产行业,提高电炉技术的占比, 降低回转炉技术的使用比例;水泥生产行业,全部淘汰立窑和其他回转窑等高耗能落后技术,提高大于 4000 吨 / 天的大型水泥厂比例;玻璃行业,全面利用浮法技术,淘汰垂直上引技术;炼焦行业,全面采用机焦技术,淘汰土焦技术。同时,在

工业部门的各行业大规模推广烟气脱硫技术,新建的工业锅炉安装低氮燃烧器,充分利用烟气脱硫、低氮燃烧 + 选择性催化还原、高效除尘技术。对于工业过程源,全面实施各行业的最新排放标准,最大限度地应用最先进的污染物控制末端治理措施。 具体包括:烧结、炼焦、玻璃生产等

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