钢铁、水泥行业深度脱碳的协同控制效果评估与路径设计.pdf

毛显强 邢有凯 高玉冰 何 峰 等 钢铁、水泥行业深度脱碳的 协同控制效果评估与路径设计 Co-control Effect Assessment of Industrial Deep Decarbonization focusing on structural adjustment and demand side measures; and continuously improving the energy efficiency and the end- 8 of-pipe treatment efficiency. (3) Promoting the feasibility study of environmental economic policy instruments. At present, the iron & steel and cement sectors are not included in the national carbon emissions trading system, and Chinas carbon tax policy is still at the stage of theoretical research and discussion. Carbon tax and other environmental and economic policies can help to internalize the costs of GHGs and air pollutants emissions, to speed up phasing out high-carbon and high-pollution production capacities, and to encourage iron & steel and cement companies to practice co-control strategies. 9 1 研究背景 1.1 我国面临温室气体减排压力 （ 1） 中国 是 温室气体排放大国 随着我国的工业化、城镇化建设持续推进、经济稳健增长、 人民生活水平的 不断提高 ，能源消费量逐年增加，相应的温室气体排放量也逐年增加。 根据国际 能源署（ IEA）的统计， 2018 年 我国的 CO2 排放量占世界排放总量的 28%左右 （图 1-1） ， 是 世界第一温室气体排放大国。中 国 温室气体 减排将对 全球能否 实现 碳达峰以及何时达峰 起 到 至关重要的作用 ，因此，我国的温室气体减排一直 是国内 和 国际社会关注的焦点。 图 1-1 2008-2018 年间我国能源消费、 CO2排放情况 数据来源：国际能源署 IEA 公布的 Global Energy & CO2 Status Report 2018指出：与 2017 年相 比， 2018 年 全球 能源相关 CO2排放增长 1.7%， 达到历史最高水平（ 33.1Gt CO2）； 中国、印度和美国占新增排放的 85% 。 近年来，在各项节能减排政策措施的大力推动下，我国的节能减排工作取得 IEA. CO2 emissions from fuel combustion highlights 2019R IEA. Global Energy & CO2 Status Repot 2018R IEA. Global Energy & CO2 Status Report 2018 R 0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 700,000 800,000 900,000 1,000,000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 能源消费总量 (万 tce) 化石能源消费的 CO2排放（万 t ） 10 了突出成效，单位 GDP 能耗整体呈现下降态势， 2017 年比 1978 年降低 77.2%， 年均下降 3.7% ，相应的单位 GDP CO2 排放也快速下降（图 1-2）。另一方面， 我国单位 GDP 的 CO2排放仍然比世界平均水平高出许多。从 IEA 的统计数据来 看， 2016 年我国单位 GDP 的 CO2排放是美国的 1.6 倍，欧盟的 2.6 倍，世界平 均 水平 的 1.6 倍，我国依然面临着严峻 的 温室气体减排压力。 图 1-2 2010-2016 年间各国及世界单位 GDP 的 CO2排放情况 数据来源：国际能源署 （ 2） “深度 脱碳 ”是 温室气体 减排 的重要途径 作为负责任的大国，我国一直在努力控制温室气体排放。 2013 年 10 月 ， 在 联合 国秘书长潘基文的倡议下，联合国可持续发展网络和法国可持续发展与国际 关系研究所共同发起 “ 深度脱碳路径 ” 项目（ Deep Decarbonization Pathways Project, DDPP）， 对 2 目标和各国的深度减排路径问题开展技术性分析，我 国是参与该 项目的 16 个国家之一 。 2015 年 9 月 17 日，联合国可持续发展网络与法国可持 续发展与国际关系研究所正式发布“深度脱碳路径”项目（ DDPP） 2015 年报 告，首次从技术角度肯定了本世纪末控制全球升温在 2 以内的目标的可行性 。 人民网 . 改革开放 40 年 节能降耗步履铿锵 EB/OL. 2018-10-06. “深度脱碳路径”项目 (DDPP)2015 年报告称 ： 2 摄氏度目标或可实现 .EB/OL 2015-09-21 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 kg CO 2/2 01 0USD 中国 美国 欧盟 28国 世界 11 2015 年 6 月 30 日，我国发表了强化应对气候变化行动 中国国家自主 贡献，确定了到 2030 年的自主行动目标：到 2030 年单位国内生产总值二氧化 碳排放比 2005 年下降 60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重达到 20%左 右，森林蓄积量比 2005 年增加 45 亿立方米，二氧化碳排放 2030 年左右达到峰 值并争取早日实现 。随后，在 2015 年 11 月召开的气候变化巴黎大会达成了巴 黎协定 。 巴黎 协定进一步确定了以“国家自主贡献”目标为主体的国际应对 气候变化机制安排，为 2020 年后全球应对气候变化行动作出了安排。 （ 3） 钢铁、水 泥是 温室气体 减排重点行业 钢铁 、 水泥行业既是我国的工业主导产业，同时也是能源消耗和 温室 气体排 放的重点行业 。 2017 年，中国钢铁工业 CO2排放量约占中国总排放量的 15%左 右，在国内所有工业行业中位居第二位 ； 2017 年中国水泥工业 CO2排放量为 12 亿 t，其中直接排放 10.8 亿 t，间接排放 1.2 亿 t，最终水泥 单位产量 CO2排放为 0.5 t CO2/t，低于世界平均水平（ 0.589 t CO2/t） 。 为了落实“自主贡献”目标，我国在强化应对气候变化行动 中国国家 自主贡献中还规划了详细的政策措施和实施路径，其中第四条为“形成节能低 碳的产业体系”，并提出“通过节能提高能效，有效控制电力、钢铁、有色、建 材、化工等重点行业排放”，可见钢铁和水泥都属于深度脱碳的重点领域。 作为淘汰落后产能、推广节能减排新技术的重点行业， “ 十 四 五 ” 及未来 ， 钢铁、水泥行业 存在着较大的 温室气体 减排潜力。 1.2 协同控制已经融入宏观政策 考虑到 温室气体排放与 传统大气污染物之间存在广泛的同源性，以及二者的 减排措施之间的协同性（同时也存在一定的非协同性），“协同控制 温室气体与 大 气污染物”的战略思路应运而生，并已得到了广泛认同，融入了国家宏观政策中 。 （ 1） 多项法律 /规划提出协同控制理念 政府 在制定“十二五”时期国家政策层面的空气污染物减排规划时，已经逐 中央政府网站 . 强化应对气候变化行动 中国国家自主贡献 EB/OL.2015-06-30. 中国节能协会冶金工业节能专业委员会 ,冶金工业规划研究院 .中国钢铁工业节能低碳发展报告 （ 2018） ， 2018 年 10 月 . 高长明 .我国水泥工业低碳转型的技术途径 兼评联合国新发布的水泥工业低碳转型技术路线图 J. 水泥 ,2019(1):4-8. 12 渐从单一污染物控制转向多污染物协同控制，并且在“十二五” 和“十三五” 期 间出台了一系列政策法规，引导、 鼓励 多种空气污染物协同控制工作的开展。 国家环境保护“十二五”规划明确提出，实施多种大气污染物综合控制； 开展多种 污染物协同控制。 重点区域大气污染防治“十二五”规划要求，实施 SO2、 NOx、烟粉尘 等多污染物的协同控制，有效解决当前突出的大气污染问题。针对细颗粒物污染 控制，必须实施多污染物协同控制政策，强化多污染源综合管理，开展区域联防 联控。 特别需要指出的是， 2015 年 8 月 29 日修订通过的中华人民共和国大气污 染防治法中第二条提出：“对颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、 氨等大气污染物和温室气体实施协同控制”，首次明确了对局地污染物与温室气 体实施“协同控制”的要求。 2016 年 10 月 27 日发布的“十三五 ”控制温室气体排放工作方案的通知 （国发 2016 61 号）提出“加强碳排放和大气污染物排放协同控制”。 2016 年 11 月 24 日，国务院印发的“十三五”生态环境保护规划（国发 2016 65 号）中多次提到协同控制 /减排：“实施多污染物协同控制，提高治理 措施的针对性和有效性”“推动行业多污染物协同治污减排”“以燃煤电厂超低排 放改造为重点，对电力、钢铁、建材、石化、有色金属等重点行业，实施综合治 理，对二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘以及重金属等多污染物实施协同控制”“强 化挥发性有机物与氮氧化物的协同减排”。 环保 部还于 2017 年 9 月发布了工业企业污染治理设施污染物去除协同控 制温室气体核算技术指南（试行）（环办科技 2017 73 号），开始主动引导协 同控制工作在工业领域的开展。 2018年 6月 27日 ，国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知 （国发 2018 22 号） 提出 了 明确目标 ： “经过 3 年努力， 大幅减少主要大气污 染物排放总量，协同减少温室气体排放 ，进一步明显降低细颗粒物（ PM2.5）浓 度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气质量，明显增强人民的蓝天幸福感”。 （ 2） 机构改革为协同控制提供机制保障 2018 年 3 月 21 日印发的深化党和国家机构改革方案第二十五条提出组 13 建生态环境部，整合相关部门职责：“为整合分散的生态环境保护职责，统一行 使生态和城乡各类污染排放监管与行政执法职责，加强环境污染治理，保障国家 生态安全，建设美丽中国， 将环境保护部的职责 ， 国家发展和改革委员会的应对 气候变化和减排职责， 国土资源部的监督防止地下水污染职责，水利部的编制水 功能区划、排污口设置管理、流域水环境保护职责，农业部的监督指导农业面源 污染治理职责，国家海洋局的海洋环境保护职责，国务院南水北调工程建设委员 会办公室的南水北调工程项目区环境保护职责 整合 ， 组建生态环境部，作为国务 院组成部门。 ” 随着“应对气候变化和减排职责”纳入新组建的生态环境部， 温室气体 与 大 气污染物 减排同属生态环境部主管，以往由于管理部门职能分割所造成的“协同” 管控障碍将得到消除。当前的政策形势下，探索 温室气体 与 大气污染物 的协同控 制已经成为生态环境部的工作职 责，未来应该进一步探讨的是如何落实协同控制 策略，如何获得最大的综合减排效应。 1.3 深度脱碳的协同减排效益值得 深入研究 除工艺 过程排放外，由于温室气体和大气污染物很大程度上都来自于化石燃 料燃烧，二者之间的 “ 同源性 ” 也 使得其控制措施的作用相互交织、相互影响 。 温室气体控制 措施 会影响大气污染物的排放，大气污染物减排 措施 也 会 影响 温室 气体排放。 如果不能 协同两个 控制目标 ， 将两类控制措施 有机结合，则可能造成 措施 之间 以及 措施 效果之间的不协同，从而导致资源配置的重复 甚至冲突 。如果 能够有效 协同 两类措施 、协同达成两个目标 ， 则可能达到 “ 事半功倍 ” 的效果。 “ 协同控制 ” 的理念正是在此基础上产生 ，它 意味着制订具体行动计划、采取具 体行动措施 ， 力图实现温 室气体减排和大气污染物减排的 “协同效益” 。 钢铁行业和水泥行业 既是能源消费和 温室气体 排放 大户，同时也是大气污染 物减排的重点部门。在 钢铁、水泥 行业实施深度脱碳措施 的同时 ， 对 其协同 控制 大气污染物的效果及潜力值得深入研究 。 毛显强 ,邢有凯 ,胡涛 ,曾桉 ,刘胜强 .中国电力行业硫、氮、碳协同减排的环境经济路径分析 J.中国环境科 学 ,2012,32(04):748-756. 14 2 研究思路与方法 2.1 研究思路与技术路线图 本 研究所评估的 温室气体为 CO2， 大气污染物包括： SO2、 NOx、 PM。 深度 脱碳措施 /技术 主要分为 消费减量 、 结构调整 、 原（燃）料回收和替代 、 节能及能 效提升 、 末端脱碳 五 个 类别 ，此外本研究还将大气污染治理的末端治污措施纳入 评估 。本研究的研究思路如下 ， 包括两个部分 ： （ 1） 钢铁、水泥行业深度脱碳的 温室气体与 大气污染物协同控制效果核算 首先，以国家发改委 发布的 国家重点节能低碳技术推广目录 、重塑能源、 行业专家访谈 调研 、 国内外 最新的 理论 研究 和 技术创新等资料为基础， 建立钢铁、 水泥行业深度脱碳措施清单数据库（含 成本 、节能、减排、推广潜力等参数） 。 其次 ， 采用协同控制效应坐标系分析、 协同效应系数、 污染物减排量交叉弹 性分析、 协同 控制 减排当量 、 单位污染物减排成本 等 方法 ， 对 钢铁、水泥行业深 度脱碳措施 进行协同效应综合评价 。 第三 ， 在协同效应评价的基础上，将各项措施按照单位污染物减排成本由低 到高进行排序，并结合 未来 市场占比 ， 计算 减排 潜力，绘制污染物边际减排成本 （ MAC）曲线，从而为 决策 者规划协同控制减排路径提供参考 。 （ 2） 钢铁、水泥行业大气污染物与温室气体协同控制路径设计 首先， 采用 CGE 模型 模拟 我国经济系统 的未来发展情况，输出 BAU 情景和 碳税情景下 各 时间 节点的钢铁行业和水泥 行业 的发展 规模 。 其次， 建立“ CIMS-钢铁 ” 和 “ CIMS-水泥 ” 模型 ， 将 CGE 模型所预测的 基 准情景和碳税情景下 钢铁行业和水泥行业 总体 规模 分别 输入 CIMS 模型 ， 通过 模 拟 各种 技术的 市场 竞争， 获得 各 时间节点不同技术所占的市场份额 以及相应的 能 源消耗和污染 物 排放结果 。 第 三 ， 综合钢铁、水泥行业协同控制效果核算和 CGE-CIMS 复合 模型模拟 结果 ， 分析 两 个 行业 温室气体 和 大气污染物 协同减排效果及减排成本效益情况， 提出我国钢铁和水泥行业 温室气体 与 大气污染物 协同控制的政策路径建议。 15 图 2-1 本研究技术路线图 钢铁、 水泥 行业协同控制措施库 重塑 能源 等 相关研究成果 专家访谈、 国内 外最新 理论 研究 和实践应用成果 国家重点节能低 碳技术推广目录 钢铁、水泥行业深度脱碳措施清单 数据库 （含成本、节能 、减排 、推广潜力等参数） 消费 减量 结构 调整 原（燃） 料回收和 替代 节能及 能效提 升 末端 减污 是 否 协 同 ？ 协同 效应 系数 污染物减排量交叉弹性分析 减排效果归一化 谁 更 协 同 ？ 单位污染物减排成本 (位于第一象限 ) (Ela/b 0) (ER-eq 0) (ElLAPs/GHG 越大 ) (与横轴夹角越大 ) (距离原点越远 ) (UCPR 越小 ) (ER-eq 越大 ) 协同控制坐标系分析 (协同效应 系数 0) (协同效应 系数 越大 ) 措施协同性评价 (ElGHG/LAPs 越大 ) 边际减排成本（ MAC）曲线 钢铁 、水泥 行业深度 脱碳的 大气污染 协同控制效果核算 基于相关 规划、 行动计划等 确定 各措施的推广潜 费用效益 、费用 -效果分析 钢铁 、水泥 行业 大气污染物 与温室气体协同 控制路径设计 CGE 模型 CIMS 模型 行业规模 、结构 行业能耗 、 污染排放 政策 措施 末端 脱碳 16 2.2 协同 控制评价方法体系 北京师范大学等单位在总结国内外协同效应 、 协同效益评价方法的基础上 ， 提出了 协同控制评价方法体系 ， 大体可分为两类：一类是用于评价减排效果的 物理协同性评价方法，另一类是用于评价减排经济性 的 成本有效性评价方法。 物理协同性评价方法包括：协同控制效应坐标系分析 、协同效应系数、 污染 物减排量交叉弹性分析。其中 “ 协同控制效应坐标系 ” 能够较为直观地反映减排 措施对于不同污染物的减排效果及协同程度， “ 协同效应系数”能够反应减排 单 位 温室气体 的同时能够减排 局地 大气 污染物 的量 ， “ 污染物减排量交叉弹性 ” 则 进一步 以 “敏感性”或“弹性”的方式 表达 协同 减排效果及协同程度 。 评价减排经济性的成本有效性方法为 “ 单位污染物减排成本 ” “ 边际减排成 本曲线 （ MAC） ” 分析 。 其中 ，“ 单位污染物减排成本 ” 是将减排措施的减排效果 和减排成本结合起来考察的量化评估指标 ； MAC 可以在坐标系中表达一系列减 排措施的边际及累计减排成本与相应的减排量之间的关系。 为了反映某一减排措施对于局地 大气 污染物和温室气体的综合减排效果 ，特 别设计了 减排效果归一化指标 “ 协同控制减排当量 ER-eq”，试图将传统 局地大 气 污染物和温室气体以适当的权重统一折合为“当量”，并以权重因子反映不同 的局地污染物与温室气体的环境、健康、社会、经济成本，并可反映出人们基于 既有的科学知识和环境意识，对于不同污染物相对危害性和总体危害性的认识程 度和主客观评价。 此外，为了推进协同控制策略落地，为 决策 者提供决策依据，在绘制污染物 边际减排成本曲线（ MAC）的基础上，进一步开展协同控制路径设计与规划研 究 ， 构建我国钢铁行业 和水泥行业 温室气体与 局地 大气 污染物及 综合污染物 减排 指标 ER-eq 协同减排路径 。 毛显强 ,曾桉 ,胡涛等 .技术减排措施协同控制效应评价研究 J.中国人口 资源与环境 ,2011,21(12): 1-7. 毛显强 ,曾桉 ,刘胜强 ,等 .钢铁行业技术减排措施硫氮碳协同控制效应评价研究 J. 环境科学学报 , 2012, 32(5): 1253-1260. 毛显强 ,邢有凯 ,胡涛 ,等 .中国电力行业硫、氮、碳协同减排的环境经济路径分析 J. 中国环境科学 , 2012, 32(4): 748-756. 刘胜强 ,毛显强 ,胡涛 ,等 .中国钢铁行业大气污染与温室气体协同控制路径研究 J. 环境科学与技术 , 2012, 35(7): 168-174. Mao X Q, Zeng A, Hu T, et al. Co-control of local air pollutants and CO2 from the Chinese coal-redpower industryJ. Journal of Cleaner Production, 2014, 67: 220-227. Xianqiang M, An Z, Tao H, et al. Co-control of Local Air Pollutants and CO2 in the Chinese Iron andSteel IndustryJ. Environmental Science and Technology, 2013, 47(21): 12002-12010. 17 2.2.1 协同控制效应坐标系分析 在二维或多维欧氏空间坐标系中，以不同的坐标表达某技术减排措施对于不 同污染物的减排效果， 这种分析方法 称为 “ 协同控制效应坐标系 分析” 。某技术 减排措施在坐标系中所处的空间位置，可以直观地反映其减排效果及其 “ 协同 ” 状况。 以二维坐标系为例（如图 2-2 所示）：横坐标表示技术减排措施对 温室气体 的减排效果，纵坐标表示对 某种大气污染物 的减排效果。坐标系中的每个点分别 对应一项技术减排措施， 各 点的横、纵坐标则直观地表达了该措施对 温室气体 和 大气污染物 的减排效果 ，详见表 2-1。 图 2-2 减排措施协同控制效应坐标系示意图 表 2-1 减排措施代表点位分布的含义 位置 含义 第一象限 可同时减排温室气体和局地大气污染物 第二象限 减排局地大气污染物但增排温室气体 第三象限 同时增排温室气体和局地大气污染物 第四象限 减排温室气体但增排局地大气污染物 原点 对温室气体和局地大气污染物均无影响 横坐标正半轴 减排温室气体，对局地大气污染物排放无影响 横坐标负半轴 增排温室气体，对局地大气污染物排放无影响 纵坐标正半轴 减排局地大气污染物，对温室气体排放无影响 纵坐标负半轴 增排局地大气污染物，对温室气体排放无影响 18 在第一象限中，某点到原点连线与横坐标的夹角越大，表明该点所代表的措 施在减排等量 温室气体 的同时，对 大气污染物 的减排效果越好（如图 2-2 中点 E 所代表的措施优于点 A 所代表的措施） ，或协同性较好 ；该连线与横坐标夹角相 同时，距原点越远则表明该措施对 温室气体 和 大气污染物 的减排强度越大（如图 2-2 中点 N 所代表的措施优于点 M 所代表的措施） ，协同性较好 。 2.2.2 协同效应系数 “协同效应系数” 是指某项措施在减排单位温室气体的同时所能带来的其 他某种 大气 污染物的减排量，这一指标能够比较直观的反映措施的协同减排效果， 其计算公式如下： = ， ， （ 1） 其中： 措施 i 的协同 效应 系数； , 措施 i 对污染物 j 的减排量； , 措施 i 对 温室气体（ CO2） 的减排量。 2.2.3 污染物减排量交叉弹性分析 污染物减排量交叉弹性 用于评价 技术减排措施 对 温室气体 和 大气污染物 减 排的协同程度 ， 记为 bals/E ，下标 a、 b 分别代表不同的污染物。与协同控制效应 坐标系一样，这一指标也能够反映各项技术减排措施对于不同污染物是否具有协 同控制效应及其 “ 协同程度 ” 。 大气 污染物减排量交叉弹性的计算公式举例如下： E2/2 = 2/2 2/2 （ 2） E/2 = / 2/2 （ 3） E/2 = / 2/2 （ 4） 李丽平 ,周国梅 ,季浩宇 .污染减排的协同效应评价研究 以攀枝花市为例 J.中国人口资源与环 境 ,2010,20(5):91-95. 李丽平 ,姜苹红 ,李雨青 ,廖勇 ,赵嘉 .湘潭市“十一五”总量减排措施对温室气体减排协同效应评价研究 J.环 境与可持续发展 ,2012(1):36-40. 19 E/2 = / 2/2 （ 5） 其中： E/ 污染物减排量交叉弹性 ； 2/2 CO2减排 率； 2/2 SO2 减排 率； / NOx减排 率； / PM 减排率； / 大气污染物减排当量（ LAPs） 减排率 。 （ 2）式表示技术减排措施对 SO2和 CO2减排的交叉弹性；（ 3）式表示技术 减排措施对 NOx和 CO2减排的交叉弹性； （ 4） 式表示技术减排措施对 PM 和 CO2 减排的交叉弹性； 本研究构建了大气污染物减排当量（ LAPs）将 SO2、 NOx、 PM 等不同的大气污染物归一化， （ 5）式表示技术减排措施对 LAPs 和 CO2减排的交 叉弹性。 表 2-2 协同控制交叉弹性值的含义 E/计算 值 含义 E/0（且 分子、分母均为正值 ） 对 a、 b均有减排作用，具有协同控制效应 E/0 对一种污染物有减排作用而对另外一种污染物 没有减排作用 E/=1 对 a、 b两种污染物的减排程度相同 0 E/1 对 a 的减排程度高于 b E/分子、分母均为负值时 同时增排两类污染物，为 “ 反协同 ” 措施 需要特别指出的是， 当 CO 和 CO2 排放 均来源于化石燃料 中 碳元素的氧化 时 ，二者数量之间存在此消彼长的关系，故 E2/指标 不适用于评估提高 燃烧 效率（以及具有相似效果）措施。 20 2.2.4 协同控制减排当量 不同措施的减排效果差异较大：为了合理评价这类措施，我们需要 将多种污 染物的减排效果统一到同一尺度上， 以 综合评价协同控制措施对多种污染物的协 同控制效应。因此，需要采用归一化方法量化多污染物协同控制效应。 本研究构建了 协同控制减排当量 ER-eq（ Co-control Emission Reduction Equivalent） ，用以 反映 温室气体 与 大 气污染物 协同减排的总体效果，其归一化计 算公式如下 ： = RGHGs QGHGs +RLAPs QLAPs = RGHGs (2 +)+RLAPs (2 + + +) (6) 式中： ER-eq 协同控制 减排 当量； RGHGs、 RLAPs 温室气体 和 大气污染物 权重系数，体现 温室气体 与 大气 污染 之间的相对权重比较； QGHGs、 QLAPs 温室气体 和 大气污染物 减排 量； 温室气体 (CO2 ) 当量 权重系数； , , 大气污染物 (SO2、 NOX、 PM ) 当量 权重系数。 需要 特别强调的是 ： 当量系数（权重值）的取值 有 多种方法，可以是基于污 染物的化学、物理、生物、健康 等 影响大小 ； 也可以是基于外部性影响的价格化 评价值 ； 甚至是决策者对污染物控制的紧迫性的认识和判断 等等 。较为理想的情 况下 ，我们希望 以权重因子反映不同的 温室气体 与 局地污染物 的环境、健康、社 会、经济成本，并可反映出人们基于既有的科学知识和环境意识，对于不同污染 物相对危害性和总体危害性的认识程度和主客观评价。权重因子的取值，可以 对 多污染物，特别是 温室气体 与 局地大气污染物 ，进行协同控制的决策倾向 进行 充 分反映。 从操作层面看， 尽管 中国尚未开征碳税，但碳排放权交易试点工作已开展多 年，碳交易价格在一定程度上可以反映政府、企业、社会公众对于减排温室气体 的环境效益的评价值。 环境保护税法规定的 环境保护税税率 （即过去的 污染物排污费价格 ） 能 够在一定程度上反映不同局地污染物对环境 、 健康 、 社会等方面的综合影响。税 21 率越高，说明这种污染物的综合影响越大，理应赋予这种污染物的权重也越高 。 以该税率为依据获得污染物的权重值 ， 具有较好的法律基础。 综合 温室气体 和 不同大气污染物 的货币化价格，即可得到各自的归一化权重， 详见表 2-3。 表 2-3 大气 污染物和温室气体归一化权重值 权重参数 建议取 值 来源 备注 RGHGs 0.00372 碳交易价格。当 局地大气 污染物当量为 1时， CO2- eq 的相对 权重因子 为 0.00372。 2013-2017 年，全国碳排放权交 易试点平均价格为 22.33元 /吨 CO2 。 RLAPs 1 中华人民共和国环境保 护税法中税收项目和税 率表， 局地 大气污染物当 量 的相对权重因子取值为 1。 大 气污染物的税率在 1.2元 /kg 污染 当量至 12元 /kg 污染 当量 之间。在本研究中， 本报告 使 用 6.0元 /kg污染 当量（或 6,000元 /t 污染 当量 ） 。 二氧化 碳当量 权重 CO2 1 IPCC 第五次评估报告的 GWP100值 大气污 染当量 权重 SO2 1/0.95 中华人民共和国环境保 护税法 所附应税污染 物和当量值表 根据大气污染当量数计算公 式（大气污染当量数 = 大气污 染物排放量 污染当量值）， 在此 、 、 等取相应污染物 的污染当量值 的 倒数； PM取 “ 烟尘 ” 数据； NOx 1/0.95 PM 1/2.18 将上表中各权重值应用于公式 (6)，可得出协同控制 减排 当量计算公式如下： EReq = 0.00372(1QCO2 +)+1(QSO2 0.95 +QNOX 0.95 +QPM 2.18 +) (7) 2.2.5 单位污染物减排成本 综合考虑减排措施的财务成本和环境效益、直接减排效果和间接减排效果， 使用 “ 单位污染物减排成本 ” 指标对减排措施进行 成本有效性评价 。单位污染物 碳交易网 .截至 2017 年 12 月 31 日，全国配额累计成交 4.70 亿吨，成交总额达到 104.94 亿 元 .EB/OL 2018-01-29 22 减排成本的计算公式如下 ： ii,j i,j CC -MBC Q i= (8) 式中： ji,C 减排措施 i 减排单位污染物 j 的成本； iCC 减排措施 i 的污染物控制成本（包括建设成本和运行成本）； iMB 减排措施 i 的节能增效收益； ji,Q 减排措施 i 对污染物 j 的减排量 。 单位污染物减排成本将减排措施的减排效果和减排成本综合考虑，反映了减 排单位量的污染物所必须付出的经济代价。单位污染物减排成本较低的措施成本 有效性较好，在进行措施选择时应具有较高的优先度；单位污染物减排成本较高 的措施成本有效性较差，优先度较低。 2.2.6 边际 减排成本曲线 （ MAC） 基于措施的减排潜力和单位污染物减排成本的排序结果 ， 可以绘制污染物边 际减排成本（ MAC）曲线 。 减排潜力反映了减排措施能够实现的最大减排量，计算公式如下： iiij RQM a x Q )(M A X 0EM = (9) ijEMMAX 减排措施 i 对污染物 j（或协同 控制 减排当量 ER-eq）的减排 潜力； iMaxQ 减排措施 i 能够实现的最大市场占有量； 0Q 减排措施 i 在基准年已实现的市场占有量； iR 减排措施 i 对污染物 j（或协同 控制 减排当量 ER-eq）的减排率（单 位市场占有量的减排水平）。 减排潜力对应着减排措施的最大可实现减排量和最大减排成本，其大小取决 于该减排措施的剩余市场容量及其对污染物的减排率。 MAC 曲线 反映了减排单位污染物的边际成本，减排量越大，污染物边际减 排成本越高。绘制 MAC 曲线 时要特别注意，有些减排措施的减排潜力之间存在 23 交叉重叠，为避免重复计算应扣 除重叠的部分。 MAC 曲线 的示意图如下： 图中，横坐标代表不同的减排措施及其减排潜力，纵坐标代表污染物边际减 排成本 （对某一种措施来说是平均减排成本） 。图中每个矩形代表一种减排措施， 矩形的长度（在横坐标上的长度）代表该项减排措施对某种污染物的减排潜力， 矩形的宽度（在纵坐标上的 高 度）代表该项减排措施的污染物边际减排成本（单 位污染物减排成本），矩形的面积代表该减排措施实现减排潜力时的减排成本。 2.3 CGE-CIMS 复合模型 在进行 协同控制 路径设计时 ， 需要借助能源 -环境 -经济模型 （ Energy- Economic-Environment， 3E 模型） 的支持 。 本研究将自上而下的 CGE 模型和自 下而上的 CIMS 模型采用“软连接”的方式构建了 “ CGE-CIMS 复合 模型 ” 。 2.3.1 CGE 模型构建 本研究构建了中国单区域开放的 60 部门 递归动态 CGE 模型。 在进行动态模 拟时， 主要 考虑了以下情景设置条件： （ 1）保持 经济中高速增长： 根据中华人民共和国国民经济和社会发展第 十三个五年规划纲要， 在 “ 十三五 ” 期间 （ 2016-2020 年） GDP 增长 率 达到 6.5%， 考虑 到中国经济 体量 的 不断 增大， 经济 结构转型的 压力 以及 欧美 发达国家的发展 历史 轨迹， 2021-2050 年间中国经济将保持中高速增长。 （ 2）经济 结构 逐步 转型 ：中国 正处于经济结构调整的关键时期， 深入 推进供给 侧结构性改革 是未来 中国改革 发展 的重要内容 ， 中国政府将采取经济手段 （如提高 减排潜力 污 染 物 边 际 减 排 成 本 A1 A2 A3 图 2-3 边际减排成本 (MAC)曲线 24 税收水平） 与行政命令手段 （如淘汰 落后产能、提高 排放 标准、 限制 工作时间等 ） 对钢铁、水泥等重点 行业 尤其 是过剩产能行业 规模 进行控制。 CGE模型 的操作界面 如图 2-4所示。 图 2-4 CGE 模型的 GAMS 软件操作界面 2.3.2 CIMS-钢铁模型构建 本研究根据中国钢铁工业 年鉴 、钢铁 行业 现状、 相关发展 政策 文件 以及 CIMS 模型 特点， 构建 中国 钢铁 行业 CIMS 模型 框架 ， 分 生产环节对不同生产工 艺和技术 的 市场 竞争 进行模拟分析。 详见表 2-4 和 图 2-5。 表 2-4 中国钢铁行业 CIMS 模型技术分类 产品分类 设备名称 序号 技术名称 技术代码 焦炭 焦炉 1 炭化室高度 6.25m Oven6.25m 2 4.3m炭化室高度 6.25m 4.3mOven6.25m 3 炭化室高度 4.3m Oven3000m3 Blast_furnace 3000m3 12 2000 m3高炉容积 3000m3 2000 m3 Blast_furnace 3000m3 13 1200 m3高炉容积 2000m3 1200 m3 Blast_furnace 2000m3 14 450 m3高炉容积 1200m3 450 m3 Blast_furnace 1200m3 15 高炉容积 450m3 Blast_furnace450m3 钢水 转炉 16 转炉容积 300tons Converter300t 17 200 t转炉容积 299t 200 t Converter 299t 18 120 t转炉容积 199t 120 t Converter 199t 19 50 t转炉容积 119t 50 t Converter 119t 20 转炉容积 49t Converter49t 电炉 21 电炉容积 100t Electric furnace100t 22 50 t电炉容积 99t 50 t Electric furnace99t 23 电路容积 49t Electric furnace49t 钢坯 铸造机 24 模铸钢锭 Moulded ingot 25 连铸坯 Continusously cast steel 钢材产品 热轧 26 热轧机 Hot_rolled 冷轧 27 冷轧机 Cold_rolled 涂镀 28 涂镀机 Clad and coated 26 图 2-5 中国钢铁行业 CIMS 框架图 27 2.3.3 CIMS-水泥模型构建 本研究根据中国钢铁工业 年鉴 、水泥 行业 现状、 相关发展 政策 文件 以及 CIMS 模型 特点， 构建 中国 水泥 行业 CIMS 模型 框架 ， 详见表 2-5 和 图 2-6。 表 2-5 中国水泥行业 CIMS 模型技术分类 技术名称 技术代码 熟料生产 新型干法 8000t/d 以上 NSP 8000t/d 50008000t/d（含） 5000t/d NSP8000t/d 25005000 t/d（含） 2500t/d NSP5000t/d 20002500t/d（含） 2000t/d NSP2