煤炭使用对中国大气污染的贡献

44%～54%
50%～60% 52%～62% 53%～63% 53%～63% 55%～65% 47%～57% • • • •
长三角
54%～61%
• aa 山东
广东
54%～64%
我国煤炭使用对环境PM2.5年均浓 度的贡献可能在51%至61%之间,均 值5.6% 其中6成来自煤炭直接燃烧，4成是 由伴随煤炭使用的重点行业排放 对北京和广东PM2.5年均浓度的贡 献相对较低 整个东部区域煤炭的大量使用，显 著提高了区域的PM2.5浓度背景
城镇生活源
200.4万吨 39.3万吨 142.7万吨
总计
2117.6万吨 2337.8万吨 1234.3万吨
烟粉尘 1029.3万吨
SO2、NOx和烟粉尘
• • • 煤炭直接燃烧：煤炭作为燃料在各类锅炉中燃烧 煤炭相关重点行业：伴随煤炭使用的工业排放 以上两者SO2、NOx和烟粉尘排放量之和分别占我国污 染物排放总量的93%、70%和67%
网格烟羽模块
边界条件 初始条件
关
默认 默认
基于组分分析的结果
各省PM2.5中主要组分的含量百分比模拟结果
我国煤炭使用过程污染物排放对PM2.5年均浓度的贡献61%
SO2 直接燃烧 相关行业 9.5% 1.8%
NOx 7.7% 1.8%
一次PM2.5 20.0% 20.0%
基于情景分析的结果
通过情景分析得到的煤炭使用对各省PM2.5浓度的贡献百分比
报告内容
• 研究背景 • 研究内容和主要结论 • 主要政策建议
1. 煤炭使用对大气污染物排放量的贡献
• 基于环境统计/排放清单，分析煤炭使用环节排放量在人
为源总排放量中的比例 • • • • 煤炭直接燃烧排放 + 伴随煤炭使用的重点行业排放 SO2、NOx、烟粉尘：环境统计 一次PM2.5，Hg，：排放清单 CO2
建立反映到第4级源分类 的活动水平数据及模型工 具库
一次PM2.5排放清单的源分类
行业
产品 烧结 炼铁 工艺
部门
燃料 煤炭
设备 煤粉炉
燃料/用 途
车型/种类
LDGV LDGT1
钢铁
平炉 炼钢 转炉 电炉 铸造 铝 一次铝
层燃炉 电力 柴油 燃料油 气体燃料 道路 流化床炉 煤炭 层燃炉 固 定 燃 烧 源 流 动 源 柴油 汽油
燃煤工业锅炉 33.1% 燃煤 55.0%
其他 1.7% 燃煤电厂 民用 17.9%
水泥制造 13.1%
2.2%
2010年我国人为源大气Hg排放量行业构成
二氧化碳CO2
二氧化碳CO2
建筑（不包含 采暖）, 16.1% 能源工业, 10.9% 农业, 1.7%
交通运输, 11.1%
制造业, 60.1%
LDGT2 HDGV 摩托车 LDDT
有色金 属
工 业 工 艺 源 建材
二次铝
氧化铝 其他 新型干法 水泥 立窑 其他旋窑 砖瓦 石灰 浮法平板 玻璃 垂直引上 其他玻璃 机焦 炼焦 土焦
工业
柴油 煤油 燃料油 气体燃料 层燃炉 煤炭 茶浴炉 小煤炉
HDDV
铁路 交通 水运 拖拉机 非道路 农业 农用车 农用机械 建筑 建筑机械
（单位：千吨）
8,000 7,000
1977年 《清洁空气 法》修正案 1970年 《清洁空气 法》修正案 建立国家空 气质量标准
1990年 《清洁空气 法》修正案
5,000 4,000
1995年 酸雨项目 第一期实施
SO2 NOX
2000年 酸雨项目 第二期实施
3,000
2005年 CAIR
2,000 1,000 0
SO2、NOx和烟粉尘
•
•
基于环境统计
工业源和城镇生活源与煤炭使用有关，其他主要是机动车等 移动源
•
•
城镇生活源的SO2和烟粉尘几乎全部来自于煤炭，NOx的绝
大部分来自煤炭 根据国民经济分类，对约40类工业源的煤炭利用类型逐一进 行分解
污染物 工业源
SO2 NOx 2017.2万吨 1658.1万吨
煤炭使用对中国大气污染的“贡献”
《中国煤炭消费总量控制方案和政策研究项目》课题组 2014年10月20日
报告内容
• 研究背景 • 研究内容和主要结论 • 主要政策建议
10 Thousnd TCE
150000
200000
250000
300000
350000
400000
100000
50000
0
1978
•
•
•
谢谢！ 请提宝贵意见！
2012年终端二氧化碳排放量
21
小结
• • • 煤炭使用贡献了超过65%的CO2总排放量 煤炭直接燃烧贡献率最高是SO2，接近80% 煤炭使用贡献最大的是重点行业排放一次PM2.5，约31%
煤炭使用对我国大气污染物排放量的占比（%）
2.煤炭使用对我国环境PM2.5浓度的贡献
• 分析工具：CAMx模型
区域煤炭总量控制与PM2.5污染防治
各省2012年煤炭消费量
报告内容
• 研究背景 • 研究内容和主要结论 • 主要政策建议
美国大气污染治理立法对SO2、NOX减排的作用
（单位：千吨）
20,000 18,000 16,000 6,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0
2012年我国主要煤炭利用部门的煤炭消费比例
我国大气污染物排放的行业分布图（2006、2010 和2012年）
煤炭消费和大气污染呈现空间一致性
我国单位面积煤耗量分布
卫星反演我国PM2.5浓度分布
• 东部地区煤炭消费集中，高煤炭消 费强度的地区和东部灰霾严重地区 分布几近重叠
我国面临严重的PM2.5污染
• • •
煤炭消费总量控制应成为改善空气质量的重要途径
• 随着长期不懈的努力，我国在煤炭消费量持续高速增长 的同时，通过减排技术的大规模使用，使SO2、NOx等 大气污染物排放量呈现下降趋势； 然而技术减排空间和减排潜力不断缩小，不足以支撑空 气质量改善要求； 煤炭消费总量控制应该成为PM2.5超标严重、达标困难 地区改善当地环境空气质量、降低环境PM2.5浓度的重 要手段之一； 煤炭消费总量控制应该作为《大气污染防治法》赋予各 级政府的权力之一，在环境空气质量改善的过程中发挥 作用
我国煤炭使用过程中的SO2、NOx和烟粉尘排放量占比
一次PM2.5
• 基于清华大学MEIC排放清单
基于文献数据和质量平衡法的单年排 放因子库 基于排放标准的控制技术逐年分布 燃煤电厂设备信息到排放水平的映射 函数关系
针对污染源，逐一建立产 生其逐年变化排放因子的 函数关系库
ef y , z EFTSP f y Cn, z (1 n, y )
模型分析区域
模型参数
CAMx 5.4 单层网格 36km 9 PPM 隐式欧拉 显式同步 隐式欧拉
模型参数 模型版本 网格嵌套方式 水平分辨率 垂直分层层数 水平平流方案 垂直对流方案 水平扩散方案 垂直扩散方案
干沉降方案
气相化学机制 气溶胶化学机制 光化学速率
Wesely89
CB05 CF In-line
1970
1963通过《清洁空气法》。在煤炭消费向电力部门集中(90%)的基础上，严格 实施空气质量标准和电厂大气污染排放标准，SO2和NOX排放量大幅下降
1973
1976
1979
1982
1985
1988
1991
1994
1997
2000
2003
2006
2009
2012
修订《大气污染防治法》
在大气污染防治法律体制建设中进一步体现以下原则： • • • • 第一，应规定基于人体健康保护的空气质量标准制定和定期更新制 度，以及排放标准的更新机制； 第二，应完善关于信息公开、公众参与或公益诉讼的相关规定，与 新颁布的的环保法相适应； 第三，应增加对市场主体的正向经济激励措施和基于技术论证的指 导； 第四，煤炭消费总量控制应该作为各级政府拥有的诸多权力之一,应 设置分区分级落实的煤炭总量控制目标和监管措施，确保该目标在 地方得到分解落实； 第五，应设置具体可操作的大气污染物与温室气体协同控制机制； 第六，应增加提高能效、开展需求侧管理的规定； 第七，应扩大按日计罚的适用范围，将经责令不改正的违法行为都 纳入按日计罚的适用范围，扩大按日计罚的威慑力。
Ei , j , y , z ( Ai , j ,k ,m , z ef i , j ,k ,m , y , z )
k ,m
n
基于统计年鉴的1～3级活动水平数据库 基于行业统计、调研数据的部分第4级活动水平 数据库 城市民用部门、机动车活动水平的需求侧模型 水泥企业间的熟料传输模型
民用 煤油 生物质
石化化 工
化肥 碳素 炼油
气体燃料
一次PM2.5
我国2012年一次PM2.5排放量的部门分布
部门 电力 供热 工业锅炉 工业过程 民用 移动源 合计
一次PM2.5排放量 （万吨） 89 41 111 479 435 47 1203
我国2012年煤炭使用过程对 一次PM2.5排放量的贡献
直接 燃烧
排放量 （万吨） 占比（%） 375
相关 行业
378
31
31
汞Hg
• 根据清华大学、联合国环境规划署的研究
2010年我国人为源大气Hg排放量650吨 直接燃煤占55%，间接燃煤29.4%, 总占比84.4%
钢铁冶炼 4.4% 生活垃圾焚烧 11.3% 有色金属冶炼 11.8% 石油燃烧 2.4% 其他 2.0%

PM2.5年日均值超标严 重
京津冀：1.20~4.23倍 长三角：1.32~2.10倍 珠三角：1.07~1.52倍 中西部重点城市较为严 重
2013年74个城市PM2.5年均质量浓度分布图（μg/m3）
控制煤炭使用产生的污染物排放至关重要
研究目的

分析煤炭使用过程造成的大气污染物排放量 评估煤炭使用过程对PM2.5浓度的贡献率 从改善空气质量角度提出对煤炭使用的控制要求
Coal
1980 1985 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
一次能源消费与结构 (1978-2012)
Oil Gas Hydro,Nuclear and Wind
电力、工业锅炉、煤化工（炼焦等）以及建材窑炉消费了我国超过90% 的煤炭。 SO2排放集中在：电力38%、燃煤锅炉34%、黑色金属冶炼11%、非金属 矿物制品业9%； NOx排放集中在：电力44%、机动车27%、非金属矿物制品业12%、燃 煤锅炉10%； 烟粉尘排放集中在：燃煤锅炉27%、非金属矿物制品业21%、电力18%.
可再生能源
雾霾：不同于自然条件导致的雾现象，主要是人为排放到空气中的尘粒、烟粒 或盐粒等气溶胶的集合体
数据来源：统计局、中国气候公报 5
除PM2.5外，其他大气污染也很严重
煤炭消费（和经济）的快速增长抵消了减排的成果
单位GDP排放量 总排放量
资料来源：清华大学, 2012
煤炭消费和大气污染物的部门分布
2010
2011 2012
Baidu Nhomakorabea
数据来源：国家统计局2013
3
2013
发达国家的煤炭消费量变化趋势

煤炭占我国一次能源的比重接近70%，远高于发达国家20%左右这 一比值 煤炭的大量使用造成大量大气污染物排放，降低了空气质量
数据来源：BP能源报告2012
煤炭消费 V.S. 雾霾
石油
煤炭
天然气
水电 核电
石家庄
燃煤 9% 15% 28% 工业生产 扬尘 23% 25% 机动车 其他生物质燃烧、餐饮、农业 等
煤炭使用对重点省份和区域PM2.5的贡献
对我国东部8个重要省份 PM2.5年均浓度的贡献 对京津冀和长三角 PM2.5年均浓度的贡献
省份
贡献区间
省份 京津冀
贡献区间 51%～62%
北京
天津 河北 上海 江苏 浙江
• •
煤炭消费对全国PM2.5年均浓度的平均贡献为51% 煤炭消费对各省PM2.5年均浓度的贡献有较大差异，贡 献范围为37%~63%
北京和石家庄的源析报告
北京
机动车 14% 14% 31% 燃煤 工业生产 18% 23% 扬尘 餐饮、汽车修理、畜禽养殖、 建筑涂装等其他排放
*区域传输贡献约占28%~36%