PDF《研究说明》

1 研究说明 目录 源排放清单.

1 健康影响评估.6 参考文献

8 源排放清单 为了评估燃煤火电厂排放的污染物对人体健康的影响,我们首先需要获取必要的信息,例如排放 了多少污染物以及污染排放的地点等.本项目为此建立了大约

2000 个煤电厂基本信息的数据库. 由于中国的政府和公司并不像欧洲和美国那样公开报告每个电厂的排放数据,我们对电厂排放数 据的估计只能基于国家总排放量、已报告的大型装机设备的排放速率、可获得的特定电厂的信息、 以及国家对电厂排放的相关要求和规定.这样得到的评估结果在国家和公司层面是可靠的,所估 计的排放数据在一定程度上也是准确的,但在估算单个电厂排放时会有一些不确定性.

2 这里估计了

2011 年正在运转的电厂的排放量.电厂的正常运转参数数据来源于中国电力企业联合 会2012 年年鉴.这份年鉴中给出了电厂的装机容量、运转小时数、以及热效率.这些数据也可被 用来作为同等规模电厂的参考值,以弥补参数不完整的电厂. 装机量大于 (百万瓦) 热效率(低热 值) 运转时数(小时/年)

0 28.4%

3761 20 30.2%

3793 50 31.4%

4302 100 33.3%

5055 300 35.2%

4644 500 36.8%

5322 1,000 38.2%

5537 2,000 39.4%

5928 表1. 给缺少数据的电厂使用的平均运转参数 电厂类型 热效率 (低热 值) 亚临界 39.0% 超临界 42.0% 超超临界 44.0% 在建,蒸汽性能未知 41.4% 已规划,蒸汽性能未知 41.8% 表2. 估计的新电厂的热效率.根据普氏能源资讯的数据库和世界资源研究所的全球煤炭风险评估 报告. 电厂的地理位置由绿色和平组织在地图上标注,精确到区、县级别,如果可能的话,可给出准确 的坐标.电厂的归属权信息则来自于普氏能源资讯的国际电厂数据库. 安装在电厂内的污染控制设备的信息来自于环境保护部,环境保护部拥有所有已安装脱硫和脱硝 设备的电厂列表.这个数据也包含电厂的运转年份,这有助于针对电厂的每一个部门设定排放限 值.然而,中国电力企业联合会和环境保护部的电厂列表数据并不完全匹配,对数据冲突的电厂, 渗透率和电厂规模取两个数据集的平均值. 电厂效率则基于国际电厂数据库中的蒸汽状态(亚临界、超临界或超超临界).假定所有

2011 年 以后投产的、和仍在建设中的电厂,都安装了脱硫和脱硝设备,并且符合新的

2011 年排放标准. 这是一个保守的假设,主要是考虑到现有的电厂仍然没达到

2003 年的旧标准. 煤炭质量的数据,即煤烟量和汞含量,来自美国地质调查局的世界煤炭质量清单.首先,所有电 煤样本的平均价格是从每个省的数据库中计算出来的.然后,煤炭交易的平均价格是由每个省的 煤炭出口价格加权平均得来.最后,每个省燃煤的平均价格是由该省的本地煤价与进口煤价用交

3 易百分比加权平均来计算得来.计算产生单位热能带来的煤烟量(Nm3 /GJ)时,先把数据库中给的 热容量从高热值(HHV)转换成低热值(LHV),使用世界煤炭协会提供的经验公式(2007): LHV = HHV - 0.212H- 0.0245M- 0.0008O, 其中 LHV 和HHV 的单位是 MJ/kg;

M 是含水百分比,H 是含氢百分比,O 是含氧百分比(来源自基 底位元素分析).每千克燃料的煤烟量是在欧洲标准 EN 12952-12 的经验公式基础上计算得到的. 省份 煤烟体积1 (Nm3/GJ) 汞含量(mg/GJ) 安徽 344.9 7.8 北京 356.6 7.4 重庆 349.5 4.9 福建 359.4 3.8 甘肃 348.5 2.2 广东 354.5 3.5 广西 354.4 5.1 贵州 347.8 9.1 河北 350.9 4.5 黑龙江 345.1 2.9 河南 347.6 7.9 湖北 354.5 3.9 湖南 353.2 5.2 内蒙古 345.8 10.5 江苏 353.6 4.6 江西 352.1 7.9 吉林 346.3 4.2 辽宁 349.9 6.1 宁夏 348.2 11.8 青海 348.6 2.8 陕西 342.4 7.5 山东 350.3 4.4 山西 347.3 6.4 四川 348.4 4.0 新疆 347.1 1.4 云南 345.6 5.7 表3. 以平均值估算的各省燃煤排放的污染物参数. 在这些数据的基础上,假定所有电厂均达到国家排放标准,我们可以得到各电厂的空气污染排放 总量.然后,调整排放速率使得所有电厂和每家公司的发电厂的总排放量与报告中的总量相符.

1 On dry, normal temperature and pressure and 6% O2 basis, in line with the Chinese emission standards.

4 电力部门的酸性气体和颗粒物排放总量数据取自中国环境统计年鉴(2012 年)(国家统计局 2013).大型电力公司的排放信息摘自其企业社会责任报告.同时也要确保电厂的总排放量在每 个省的总排放量报告中占一个合理的比例. 电厂竣工时间 烟囱排放物浓度上限 SO2 NOx TSP

2004 年及以后

400 450

50 2004 年之前

400 650

50 1997 年之前

1200 1100

200 2012 年及以后

100 100

30 关键地区的新电厂

50 100

20 表4.

2011 年(及以后)用于规范电厂的烟囱排放物浓度上限 电厂竣工时间 mg/Nm3 SO2 TSP

2004 年及以后

1200 100

2004 年之前

1200 100

1997 年之前

1200 200 表5. 对一些省份燃烧低硫煤的电厂使用特殊的烟囱排放物浓度上限标准:重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、广西、和内蒙古. TSP 排放用美国 EPA AP-42 中的排放因子转换成初级 PM10 和PM2.5 排放: TSP to PM10 0.675 TSP to PM2.5 0.300 表6. 不同颗粒物尺寸的比值 公司 排放率(g/kWh) SO2 NOx TSP 中国电力投资集团公司 2.36 3.23 0.3 华电 2.4 3.0 0.3 大唐国际发电集团 0.38 1.33 0.12 大唐集团 1.92 3.17 0.29 华能国际 0.57 1.55 N/R 华能集团 N/R N/R N/R

5 国电 2.14 N/R N/R 华润电力 0.56 1.35 0.38 广东粤电 0.44 1.36 0.07 神华 0.21 0.87 0.1 表7.

2011 年各企业社会责任报告中给出的空气污染排放速率(N/R=未报告) 汞排放是根据上图所示的煤炭平均汞含量、和Wu(Wu et al. 2009)指出的与不同污染控制有关 的清除率来估算的.结果显示,汞排放比 Streets 等人(2008)对2005 年的估计值低 20%,这符 合电力行业中煤烟脱硫设备日益普及和煤炭消费增加的趋势. ESP 29.4% ESP+FGD 69.0% 洗煤 30.0% 表8. 不同技术条件下的汞清除率(根据 Wu et al. 2009) 为了估计煤烟最初的上升高度,需要知道影响其扩散的烟囱参数(烟囱高度和直径,煤烟温度和 速度).除北京和上海的几个电厂汇编了实际的烟囱参数外,大多数电厂的信息还无从得知. Zhou 等(2006)认为,中国的电厂都是按照非常相似的工程标准建造的,大部分电厂都符合指导 值.此外,他们的研究结果还表明在可行范围内,煤烟的健康影响对烟囱参数并不十分敏感.主 要的烟囱参数的推荐值都取自 Lan 等人(2011)的研究,其中煤烟温度使用的是 Pregger&

Friedrich (2009)给出的欧洲典型值. 装机量(百万 瓦) 烟囱高度(米) 煤烟温度 (摄氏度) 出口速度(米 /秒) 烟囱直径 (米) 正常运转电 厂 新电厂

25 80

80 140

14 4

50 100

100 140

23 4

200 120

150 140

20 4

300 150

180 140

20 4

800 180

240 110

30 7 1,200

210 240

100 30

7 8,000

240 240

100 30

7 表9. 模型中给缺参数的电厂使用的烟囱参数(建模常用值). 直接建模来源的选取首先是把建模区域划分成 0.5x0.5°的网格,选择每个单元格中的最大源―― 至少

1200 兆瓦发电能力的燃煤电厂.其他来源的选取是为了最大化直接建模总排放清单的份额, 最大化空间覆盖面,最大化重点区域(京津冀,长江三角洲,和珠江三角洲)的覆盖面.直接建

6 模来源包括 50%的燃煤发电能力,43%的2011 年二氧化硫排放估算量,以及分别 41%、40%、48% 的氮氧化物、TSP 和汞排放量. 健康影响评估 我们采用了 污染物浓度-健康响应 函数来估算由暴露于 PM2.5 导致的健康影响.该函数来源自 WHO 全球疾病负担

2010 项目(Lim 等,2012).该项目是目前最领先、最权威的针对中国和全 球范围由 PM2.5 导致的早死研究,并且已发展出一套新的风险模型,强调了在高平均浓度下的可 应用性.在该模型中高浓度水平下模型呈现平缓,是由于考虑到已发现的规律,即风险随着浓度 的增加而提升在低浓度水平中提升更大.通过四项特别原因(中风,肺癌,缺血性心脏病(IHD)和 慢性阻塞性肺病)导致的死亡率可以计算出总的死亡率.因这四种原因导致的死亡率占全国总死 亡率的 45%.通过这种特别的原因提供了更好的从一个国家到另一个国家的类比方法.而早期的 方法使用全部原因的致死率作为指示.使用这种方法可以将由火电厂燃煤释放的 PM2.5 导致的提 早死亡进行深入分析. 如果由世界疾病负担

2010 项目的风险函数可以直接分析不同行业的影响,那么所有行业的影响总 和可能会小于实际的影响总和.因此,基于报告作者(Burnett &

Cohen, 2013)的推荐,按照已观察 到的浓度范围,在10?g/m3 的增长下的健康影响被用来进行分析计算.平均的风险比 RRavg 可以 用如下的死亡率进行计算. ∑ , 其中,e 是在浓度 c 的致死率与设想的无危害浓度的比值. 是以人口加权的 PM2.5 浓度, 此处为 60?g/m3(世界疾病负担

2010 项目 Brauer ........