北京治霾：能否少花钱多办事（之一）

  人们对今年初漫长的雾霾天还未淡忘，国庆前后，严重的雾霾天又重现了：9月30日，北京每立方米空气中的PM2.5颗粒物含量超过了200微克。以至于在北京参加中国网球公开赛的瑞典选手林德斯泰德抱怨道：“当你花时间在这里的时候，你的生命会减少多少？”

  在阴霾中大家还是看到了希望。之前的9月23日，北京环保局负责人在新闻发布会上透露，预计未来5年北京治理大气全社会将投入资金近万亿元，其中政府将投入约2000亿-3000亿元，把空气中的PM2.5颗粒物降低25%左右。

  这消息把我震撼了。震撼首先产生了自豪。记得30多年前，我在做硕士论文时参加上海黄浦江污染治理规划咨询项目，那时提出的上海污水终极解决方案是用沿江管道收集污水通过江底隧道输送至东海边的巨型污水处理厂处理排放，但这在当时需要数十亿块钱。当时国家穷，一时拿不出这么多钱，只好凑了几亿块钱，先将自来水厂的取水口沿黄浦江向上游移了几十公里，以改善上海市民的自来水水源质量。今天，北京仅把空气中的PM2.5颗粒物降低25%左右，就能拿出上万亿元。祖国真是强大了。

  这震撼也让人心疼。上万亿元人民币！用100元面值的人民币纸币一张接一张铺开，可以围着地球赤道转超过38圈了。这么多的钱，能给老百姓办多少事啊？但用5年时间，这么多钱扔到空气里就不见了。而其中政府投资的两三千亿元，最终还得全体北京市民埋单，每人要摊1万元左右。这么大的投资甚至还得要全国人民参与埋单。

  但即便是花了这么多的钱，到2017年，北京空气中的PM2.5年均浓度也才能降至60微克/立方米左右，比欧盟2010年规定的空气中PM2.5年均浓度25微克/立方米的标准还要高出140%左右。

  这需要逐项细致地分析：PM2.5主要从何而来？对其来路分别进行治理有什么方法？哪些方法又快又省？

  而在燃煤中，人们首先想到的就是燃煤热电厂，这没错，北京的几个燃煤热电厂在北京每年燃烧的2000多万吨煤炭中几乎占据半壁江山。

  不过不同燃煤方式对大气污染的差别却非常大。中国不少大型燃煤发电厂烟气中的颗粒物浓度在100毫克/立方米以上，有些甚至高达每立方米数百毫克。从2012年1月1日起，国家环保部规定烟气中的颗粒物排放浓度上限值为30毫克/立方米。而上海外高桥第三发电公司燃煤锅炉烟气中的颗粒物排放浓度的全年平均值仅为11毫克/立方米左右。可见同为燃煤发电厂，烟气中的颗粒物浓度可以相差几倍乃至几十倍。而燃煤发电厂烟气的颗粒物浓度还有下降的空间，可供参考的数据是：德国纽伦堡垃圾焚烧热力厂烟气中的颗粒物浓度现在仅为0.7毫克/立方米左右，只有中国垃圾焚烧烟气颗粒物排放浓度上限值新规定的7%，更只有中国燃煤烟气颗粒物排放浓度上限值新规定的2.3%。

  据说北京市政府准备把北京的燃煤发电厂全部改为燃气发电厂。但煤改气的成本非常非常高。

  第一个非常高是：燃煤热电联供机组改成燃气蒸汽联合循环供热机组的成本，加上勘探开采输送天然气的成本，若使用煤制天然气则要加上煤制气工程的成本，得数百亿元。

  第二个非常高是：因为燃气的价格远高于煤炭，因而要年年多支出巨额能源成本。燃气的市场行情报价为每立方米3~3.5元左右，每立方米燃气热值约为10千瓦时，合每千瓦时热值的天然气价格为0.3~0.35元；而一吨热值为5000大卡燃煤的市场行情报价为500元左右，合每千瓦时热值的煤炭价格为0.1元左右。更不要说中国的燃气供应目前非常紧张，各个大城市为了治霾都需要燃气。

  而如果把北京市所有燃煤发电厂的烟气处理设备更新改造，把烟气中的颗粒物浓度降到较低的水平——譬如近期降低至每立方米10毫克左右，也就是十亿块钱左右的投资。

  不废弃燃煤发电厂，也能把空气中的颗粒物浓度降下来，这在国际上是有成功案例的。德国的鲁尔工业区，面积约4600平方公里，不到北京市的三分之一，人口近600万，人口密度与北京相当；现在有1000万千瓦左右的燃煤发电能力，与北京相当；并且还有数千万吨钢铁的年生产能力，比搬走的首钢还要大；但是，2012年鲁尔区在所有空气质量测量站中测得的PM2.5年均浓度最高也只有21微克/立方米（在钢铁之都多特蒙德测得），只有当下北京的约1/4。

  如果能够把北京市燃煤发电厂烟气中的颗粒物浓度短期内降低70%左右、中期甚至降低95%以上，还有必要进行昂贵的煤改气工程吗？

  在北京市燃煤量中占第二位的就是燃煤供暖锅炉了。燃煤供暖锅炉分为两类，一类是大型的燃煤集中供热厂。北京五环内的供热厂大多数都用燃气了，但五环以外基本上还是用燃煤，全北京现在有几十家燃煤集中供热厂，大多数都安装了烟气处理设备。但这些烟气设备的处理水平都不是很高，估计烟气中的颗粒物浓度都在100毫克/立方米左右。如果全部更新，把烟气中颗粒物的浓度降低70%~90%左右，达到10毫克/立方米左右，估计也不过就是十多亿元人民币左右的投资。如果把这些集中供热厂的燃煤锅炉简单地改成燃气锅炉，似乎很痛快，但燃料成本猛涨150%左右，会成为一个长期的财务负担，同时也更加重了燃气短缺。

  第二类挺麻烦，就是那些每小时蒸发量为几吨至几十吨的小锅炉，这些小锅炉主要是给那些还不能连接上集中供热厂的小区或单位供热。这些锅炉的燃煤量虽然只有燃煤发电的几分之一，但对北京的大气污染“贡献”却是燃煤发电的好几倍。其中一些锅炉安装了简单的烟气处理装置，一些锅炉甚至没安装烟气处理装置。而很多安装了烟气处理装置的锅炉，为了节约运行的成本，也经常不运行烟气处理装置，等到环保局来检查时才运行，结果就是：骗得了政府，骗得了百姓，骗不了老天爷。这些小锅炉既是治理的重点，又是难点。

  对于这些小锅炉，简单的处理方法有两种，第一种：成片的地区可以建设集中供热厂，建设大型燃煤集中供热厂需要政府的投资，再加上热力管道的建设，估计需要几十亿块钱。第二种：独立的供热单位小区或单位改成燃气锅炉了事。前一种办法很好，后一种办法谁碰上谁倒霉——每年的燃料成本上涨150%左右，对于有些业主，几乎是没办法承受的。且不说那个老话题——更加重了燃气的短缺。

  不过有一个很容易实施的办法能大大减轻燃气锅炉的负担。到2012年底，全国风电并网装机容量为6266万千瓦，全年风电发电量1008亿千瓦时。但由于种种原因，在风力特别大而电力消耗负荷不够的时候，会发生风电机组的电力无法消纳而不得不放弃的情况，这被简称为弃风。2012年全国弃风电量从2011年的120多亿千瓦时增至约200亿千瓦时，弃风电量占全年风力发电量的约1/5。非常有意思的是，弃风往往发生在冬春季，因为冬季风大，且热电联供机组发电。而且弃风往往发生在后半夜，因为此时是用电低谷，但住宅的供暖需求却正是在高峰。于是在风电过剩须弃风时，用电力替代燃气供暖，并采用特殊电价，例如一个千瓦时的电价为0.2元左右，比燃气能源可降低30%左右的能源费用。这样，既可降低燃气采暖系统的能源成本，又可减少弃风的浪费。如果再附加有一定容量的储热罐，则可节省的燃气比例还会进一步增大。如果在给这些小燃气锅炉配备电锅炉时也配备储热罐，还可进一步提高弃风电能在供暖能源中所占的比例，这当然也针对所有已经采用了燃气供热的地区。不过如何对弃风风电进行调度利用和计费，还要做一番系统细致的技术工作，这已经进入到智能电网的讨论范畴了。

  随着风力发电功率和发电量在总发电功率和总发电量中占有的比例越来越大，出现需要放弃的风电量会越来越大。德国能源署对至2050年的德国可再生能源发电的前景进行过预测，在最坏的情况下，在每年大约40%的时间里，会出现可再生能源电力过剩，即使在大规模增加储能、大力推进智能用电的情况下也会出现放弃这些电力的情况。中国的风电发展才只是开了个头，未来的风电装机能力还要翻几番，弃风电功率和电量只会增加，不会减少。

  北京可以利用的弃风电地区就在家门口，其中在距北京也就200公里左右河北张家口地区，弃风就大量发生，再加上内蒙古地区和辽西，在500公里传输范围内，冬季的弃风功率常常高达数百万千瓦，按每建筑平方米的采暖功率平均为30瓦计算，这么高的功率足够给上亿平方米的建筑采暖。

  在北京地区安装数千台电锅炉并配备一定数量的储热罐，加上煤改气，估计投资需要数十亿元人民币。不过政府在其中的投入并不多，主要应该是业主投资，因为改造后节省的是业主的钱，政府也就是提供些贷款的贴息，几亿元差不多了。

  对于那些一时还没有实现煤改气的锅炉，可以考虑由政府提供适当的补助，使用半焦（在陕北和内蒙地区俗称兰炭）作为锅炉燃料。煤炭经过摄氏700度左右的低温干馏得到的半焦，其硫和灰分的含量都大大降低，硫含量只有原煤中硫含量的五分之一甚至十分之一左右。使用低硫的半焦可把燃煤小锅炉烟气中的硫含量降低70%以上，同时也可一定程度地降低烟气中的颗粒物浓度。现在陕北和内蒙古的半焦过剩，半焦价格不高。在补助使用半焦的同时，可同时禁止劣质煤进入北京的采暖用煤市场。补助需要每年给出几个亿，不过随着逐渐实现采暖锅炉的煤改气，这项补助会很快地降下来。

  如果北京对建筑采暖实行分户热计量，则可大大降低采暖能耗，这也就间接地减少了采暖燃煤的需求。这项工作需要投入一些资金，估计得投资几亿元人民币，还需要做大量细致的技术、管理和公关工作。不过只要广大市民理解这对减少北京的雾霾有好处，最终有利于广大市民，相信绝大多数人都会理解和支持。

  如果对北京既有的几亿平方米建筑进行节能改造，可以大幅度降低采暖的能耗需求。但是改造的费用很高，每平方米需要数百元，只有在对建筑进行大修的同时进行建筑节能改造才划算。德国要实现绝大多数的既有建筑节能改造也需要大约40年的时间，现在平均每年改造2%至3 %左右的建筑。

  不过，对建筑物采暖导致的燃煤大气污染，终极的解决办法还是建设不需要集中供暖的超低能耗建筑。今天，这种建筑的建造成本已经很低了。由德国能源署提供技术咨询、将在今年10月23日落成剪彩的中德合作秦皇岛被动房示范住宅建筑，采用所谓的被动房建筑技术——即超低能耗建筑技术，使得建筑的冬季采暖最大功率每平方米降至10瓦以下，只有既有住宅建筑的十分之一左右，比夏季空调最大功率还低一半，因此用冷暖空调机组采暖绰绰有余，彻底告别了集中供暖。

  这个示范建筑表明，在华北北部地区，建设这个水平的节能建筑未来每平方米的造价仅需增加400元左右。对于当今住宅均价超过每平方米3万元的北京，这点儿钱还不到住宅均价的1.5%，真是不足挂齿。只要北京市政府规定今后的建筑一律按“被动房”标准建设，北京就不会新增集中供热需求。这不仅不需要政府增加投资，反而节省了政府建设集中供热厂和热力管道的投资。而且建筑增加的这部分投资实际上也没有增加业主的负担，因为节省的采暖和空调能耗支出，在10年左右即可全部收回。而且这样的建筑同时有新风过滤换热系统，可以过滤掉空气中包括PM2.5在内的大部分颗粒物，是真正的健康住宅，给业主带来不可估量的健康收益。既然所有人都能得利，北京市政府又何乐而不为呢？

  另外，北京市政府目前给冬季采暖每年估计达到数十亿元的财政补贴是一个可以节约的财源。北京市政府现在是按房屋面积给市民直接和间接的采暖补贴，每平方米为约10元（燃煤）至约20元（燃气），随着能源价格的上涨和环保措施的增加，这个补贴将来还会继续上涨。不过这项补贴很不公平——谁的住房面积越大，享受的补贴就越多。这项政策实施的结果就是补贴主要给了 “富人”，因为“富人”比“穷人”的房屋面积大得多。像龚爱爱这样的“房姐”，在北京有近万平方米的房屋，每年实际上要享受到北京市20万元左右的采暖补贴，相当于100多户北京市民平均得到的采暖补贴，这也太不公平了吧？最简单的改革办法就是将这项补贴按人均发放，在所要缴纳的采暖费中抵扣。

  被很多人忽视了的一个重要的燃煤污染源，就是农村住宅的采暖。人们都记得在上世纪八十年代初，北京市内的平房普遍采用煤炉采暖。但那时北京的人均住房建筑面积不过6平方米左右，燃煤锅炉加上煤炉采暖的总面积不过一千多万平方米。而现在北京农村的人均住房建筑面积已达50平方米左右，上百万农村居民的住房就已达到数千万平方米。以前北京农村冬季的采暖主要还是在传承中国上千年烧炕的传统。北京前些年还推广过相对于传统的热炕更节能舒适的吊炕技术，即将炕的下部支撑悬空，减少炕里热量通过大地的散失。过去烧炕一年也就是几百公斤秸秆。但现在由于生活水平的提高，北京农村的家庭普遍将烧炕改为烧煤炉甚或改成户用微型燃煤锅炉采暖系统了。这样，一个家庭一个冬天一般要烧3至5吨煤炭，北京农村几十万户传统住宅，一年就要烧200万吨左右的煤炭，这些煤炭燃烧的尾气未经任何处理就排放到大气中，烟气中的各种污染物浓度比燃煤电厂分别要高出几十倍甚至几百倍，其对大气的污染远远超过了原北京市区内燃煤采暖的影响。这也是虽然北京市内禁绝了燃煤，但北京的空气污染反而加重的重要原因之一。

  农村采暖煤改气使得采暖费用要提高150%左右，在经济上不现实，况且今后天然气还要提价。农村住房采暖能耗高的一个重要原因是建筑的保暖性能太差。如果将建筑的外围护结构进行保温改造，则采暖能耗需求会大大下降。自上世纪80年代初中德合作在北京农村建设第一个太阳能住房开始，中国的太阳能建筑有了很大的发展，在这方面有很成熟的技术和丰富的实践。建议政府可参照德国复兴银行提供住房建筑节能补贴的办法，建筑新建或改造达到不同等级的节能标准，给予相应的补贴。估计这项补贴可以给到几十亿元的水平。农村住宅节能不仅有利于北京大气质量的改善，也改善了农民的居住条件，节省了农民的采暖开支。

  采暖利用可再次生产的能源是一个很好的选项。北京的农村有大量的温室大棚，其中春秋大棚冬天闲置不种植，北京冬季的阳光很充足，可在大棚中安装太阳能聚焦集热系统，作为采暖的热源。毫无疑问，弃风电和夜间低谷电加储热罐亦可作为采暖的热源，可以通过给使用弃风电和夜间低谷电补助的方式鼓励农民使用廉价电力采暖。建筑节能、太阳能集热和弃风电相结合，可以基本上解决北京农村住宅的冬季采暖污染问题。

  当然，也可以给采用燃煤采暖的农民提供带价格补贴的半焦作为燃料替代煤炭，这项措施见效很快，立马能将大气污染降下来。每年200万吨左右燃煤，补贴也就是两三个亿，随着上述措施的使用，这项补助的数额以后会逐渐降下来。

  作者注：日前北京市环保局局长陈添说：“清洁空气是所有人的职责，我们要同呼吸，共命运，齐努力！”北京环境交易所的杜少中董事长说：“每个环境参与者都既是环境污染制造者，也是污染防治建设者。”因而特写此文，作为对上述号召的真诚响应。

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