PDF《煤炭的真实成本》

1 煤炭的真实成本 (草稿-非正式版) 撰稿人:清华大学 滕飞 能源是经济的血液,现代经济的发展离不开能源.

近年来随着我国经济的高速 发展,能源生产和消费量也快速增加.我国能源消费总量已由

2001 年的

15 亿 吨标煤快速增长到

2013 年的 36.2 亿吨标煤,年均增速高达 8%.虽然能源为经 济的发展提供了动力,但由于我国的能源消费总量巨大、能源生产与利用方式 粗放,以及以煤为主的能源结构短期难以改变,快速增长的能源生产和消费也 产生了严重的环境和生态问题.2012 年全国二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘排放 量分别高达 2117.6 万吨、2337.8 万吨、1234.3 万吨.其中大部分排放集中在 电力热力生产供应业、燃煤锅炉、非金属矿物制品业和黑色金属冶炼业等重点 煤炭消费行业,上述行业二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘排放量约占全国排放总 量的 90%、70%和80%.此外化石燃料尤其是煤炭的消费还是大气中 PM2.5 的主 要来源,而2012 年发布的《全球疾病负担报告》指出室外空气污染是我国第四 大致死因素,化石能源尤其是煤炭使用的环境和健康成本不容忽视.本报告以

2012 年的数据为基础,对煤炭开采、运输和使用过程中对水、生态、环境和人 体健康的影响进行了量化的分析(表1),并在此基础上进一步货币化了这些 影响,计算了煤炭使用所产生的环境和健康成本. 表1本研究量化及货币化煤炭外部损害成本的主要领域 煤炭开采 煤炭运输 煤炭转化 煤炭利用 煤矿资源 量化、货币化 水环境 量化、货币化 量化、货币化 量化、货币化 生态系统 量化、货币化 量化、货币化 大气环境 量化、货币化 量化、货币化

2 除了环境和健康成本之外,化石燃料及煤炭利用过程排放的二氧化碳等温室气 体还会加剧气候变化,在长时间尺度上对生态系统和人类健康产生影响.本报 告也估计了煤炭开采、运输和利用过程中温室气体的排放,但由于国内缺少对 二氧化碳 社会成本 的研究,本报告并未将由于气候变化产生的长期外部成 本进行货币化. 与体现供需关系的经济成本不同,相当部分的环境和健康成本并没有体现在目 前的定价机制中,因而是 隐藏 在价格之后的 真实成本 .由于这部分成 本并没有体现在定价机制中,因而企业和居民在使用化石能源时也就不会考虑 其对环境和健康的损害,进而导致市场失效和化石能源的过度使用.本研究的 目的即是揭示这部分隐藏的真实成本,为制定更合理的能源资源定价机制提供 分析基础. 1. 煤炭生产的环境及健康影响 水资源 水资源总量为当地降水形成的地表和地下产水量,即地表径流量与降水入渗补 给地下水量之和.根据 1956~2000 年同步资料系列计算,全国水资源总量为

28412 亿m3,其中地表水资源量为

27388 亿m3,地下水资源量

8218 亿m3,地 表水资源与地下水资源量重复计算量

7194 亿m3.从地区分布上看,我国水资 源总量南方多、北方少,山区多、平原少.北方地区水资源总量约为

5267 亿m3,占全国的 19%,南方地区为

23145 亿m3,占全国的 81%.在综合开采地质 条件、主体采煤技术、实际灾害状况、市场供给能力和行政区划等因素考虑下, 将全国煤炭生产区域划分成晋陕宁蒙甘区、华东区、东北区、华南区和新青区

5 大产煤区域.其中,晋陕蒙宁甘区包含山西、陕西、内蒙古、宁夏和甘肃五省 区;

华东区包含河北、山东、安徽、江苏、江西、福建和河南等产煤省,以及 北京、天津、上海和浙江等非产煤省市;

东北区包含辽宁、吉林、黑龙江三省;

华南区包含湖北、湖南、广西、云南、贵州、四川和重庆市等产煤省(市、 模型分析 模型分析 人体健康 量化、货币化 量化货币化 模型分析 量化货币化 模型分析 温室气体 量化 量化 量化 量化

3 区),以及广东和海南等非产煤省;

新青区包括新疆自治区和青海省.全国水 资源量按五大区域划分情况见表

2 所示. 表2五大区域水资源量 单位:亿m3 五大区域 降水量(亿 m3) 地表水(亿 m3) 地下水资源量(亿m3) 水资源总量(亿 m3) 资源量 其中不重复量 全国

61786 27375

8219 1037

28412 晋陕蒙宁甘区

6748 1153

585 211

1365 华东区

12709 5254

1774 476

5732 东北区

4558 1332

535 218

1551 华南区

25336 13156

3418 53

13209 新青区

4629 1400

785 61

1461 从表

2 可看出,在水资源总量方面,华南区水资源量远远高出其他四区,占全 国水资源量 46.5%;

其次是华东区,占20.2%.其余三区较为相近且水资源总量 较低,晋陕蒙宁甘区、东北区、新青区水资源总量分别占全国水资源总量的 4.8%、5.5%、5.1%.在降水量方面,华南区降水量最高,其次是华东区和晋陕 蒙宁甘区,分别占全国降水量的 41%、20.6%、10.9%,东北区和新青区两区降 水量较接近且较低,分别为全国降水量的 7.4%和7.5%.在地表水量和地下水量 方面,华南区最高,其次是华东区,分别占全国地表以及地下水资源量的 48.1%、19.2%和41.6%、21.6%,其余三个区域地表及地下水量较接近. 由于自然地理、气候条件等客观因素的影响,中国水资源分布严重不均,煤炭 资源和水资源呈逆向分布(见图 1).从煤炭资源和水资源的整体分布来看, 煤炭资源储量北多南少、西多东少,而水资源分布南多北少,大部分重点煤炭 基地处于水资源供需矛盾较为突出的地区,水资源已对煤炭基地的建设产生了 严重制约.正在建设的全国十四个大型煤炭基地,除云贵基地、两准基地、蒙东(东北)基地水资源相对丰富外,其余的十一个基地都存在不同程度的严重 缺水.尤其是晋陕蒙宁新等地区水资源最为匮乏,2010 年煤炭产量约 19.45 亿t,占全国煤炭产量的 60%,水资源占有量不足全国总量的 20%.

4 资料来源:水资源公报,能源统计年鉴 图1地下水资源分布与煤炭开采的矛盾 煤炭开采过程对水资源的影响主要体现在矿井水的利用和排放方面.矿井水是 煤炭开采过程中排出的水资源,其来源包括大气降水、地表水、地下水和生产 废水等.矿井水中的污染物主要包括悬浮物、重金属、矿物质以及特殊污染物 等.矿井水的资源化对防止水资源流失、避免水环境污染以及缓解供水不足等 方面具有十分重要的意义. 矿井水的利用途径主要包括矿区工业生产用水、矿 区生态建设用水、生活用水及其他. 煤炭的开采造成地面塌陷,并且不间断、大规模挖煤形成的漏斗、水位下降以 及水污染等对水资源形成极大的破坏.以山西为例,每开采

1 吨煤,破坏地下 水动储量(通过垂直于流向的含水层断面的地下水)为1.41 立方米,破坏地下 水静储量(储存于地下水最低水位以下含水层中的重力水)为1.07 立方米,合 计为 2.48 立方米.每年因煤炭开采而破坏的地下水资源达到十几亿立方米,将 加大缺水地区的水资源供需矛盾. 在消费侧,煤炭相关行业用水是二三产总用水量的重要组成部分.其中,电力、 热力的生产和供应业占到二三产总用水量的 43.9%,属于高耗水行业;

与煤炭 消费关系紧密的其他行业,如化学原料及化学制品制造业、黑色金属冶炼及压 延加工业、非金属矿物制品业、煤炭开采和洗选业、石油加工、炼焦及核燃料 加工业等,均处于各行业水消费量排序的前列,见表

3 . 表3分行业水消费总量 行业水消费总量(亿m3) 占二三产总用水量 的比重(%) 电力、热力的生产和供应业 441.17 43.90 化学原料及化学制品制造业 50.35 5.01

5 黑色金属冶炼及压延加工业 34.21 3.40 纺织业 26.65 2.65 造纸及纸制品业 25.99 2.59 非金属矿物制品业 21.05 2.09 煤炭开采和洗选业 16.14 1.61 农副食品加工业 13.97 1.39 有色金属冶炼及压延加工业 11.53 1.15 非金属矿采选业 10.57 1.05 石油加工、炼焦及核燃料加工业 10.57 1.05 资料来源:第二次全国经济普查结果 煤炭开采造成的水环境污染是多方面的.开采形成的矿洞和矿坑水容易造成地 下水污染,特别是岩溶比较发育的地区,对岩溶水的污染就更为明显.而煤炭 开采过程中的煤矸石堆积,随着降雨地表径流的冲刷,造成地表水环境污染, 进而造成地下水污染.洗煤水含有悬浮物、煤泥和泥砂等各种污染,未经处理 直接排入河道容易造成地表水污染.煤矿在开采过程中,一些有害物质还会在 河流底泥中沉积,河流底泥中各种污染物长时间释放同样又会影响水体的水质. 煤矿开采对地下水的污染分为直接和间接污染两种形式.煤矿开采造成含水层 破坏或边界条件改变,产生人为导水通道,增大含水层间的水力联系.由于煤 矿开采,煤层底板遭到破坏,矿坑中大量有害物质将通过地下水流迁移,污染 深层岩溶水,称为直接污染. 矿坑排水未经任何处理,排出井外,汇入地表河 系,造成地表水的污染,进而污染地下水.浅层煤矿区大规模巷道开挖造成地 表植被的破坏、岩溶塌陷、地面塌陷及裂缝等相应引起地表渗透条件变化,使 得被污染的地表水对地下水的额补给加强,通过地表污水河渠侧方补给污染地 下水,称为间接污染. 在煤矿开采过程中,产生大量的煤矸石.由于煤矸石含有 SiO2,Al2O3 以及铁、 锰、硫等常量元素,还有铅、锡、汞、砷、铬等微量重金属元素,在自然的风 化过程中一些有害有毒元素会不断的释放出来,在大气降水的冲刷和淋溶作用 下随地表径流进入水体,对周边溪流水质造成严重污染,并通过食物链等途径 直接或间接地危害人类健康.大量矸石堆置地表,在自然风化和降雨作用下, 矸石中污染元素不断析出,对周边的溪流及农田产生明显的污染.据统计,

6 2012 年我国煤炭开采产生煤矸石 5.6 亿吨,全国堆存

62 亿吨,占地约

2 万公 顷.煤矸石堆存自然和缓慢氧化排放的二氧化硫约

110 万吨. 在废污水排放方面,与煤炭消费关系密切的行业,如化学原料及化学制品制造 业,电力、热力的生产和供应业,黑色金属冶炼及压延加工业,煤炭开采和洗 选业,石油加工、炼焦及核燃料加工业等,位于分行业废污水排放量的前列, 见表

4 . 表4分行业废污水排放量 行业 工业废水排放总 量(万吨) 工业废水排放达 标量(万吨) 排序 总计

2090300 1980075 造纸及纸制品业

392604 367176

1 化学原料及化学制品制造业

297062 282138

2 纺织业

239116 230806

3 电力、热力的生产和供应业

149010 144573

4 农副食品加工业

143838 132050

5 黑色金属冶炼及压延加工业

125978 122036

6 煤炭开采和洗选业

80236 73665

7 饮料制造业

69674 65459

8 石油加工、炼焦及核燃料加工业

66406 63474

9 医药制造业

52718 51003

10 食品制造业

52699 48365

11 资料来源:第二次全国经济普查结果 另一个对水资源和水质有重要影响的行业是现代煤化工.传统煤化工指用于冶 金行业的煤炭焦化和用于制取合成........