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For Climate Progress, Solutions Sprout from Cities, States

At this past summer’s meeting of the National Association of Regulatory Utility Commissioners (NARUC), I served on a panel of experts discussing what might happen to America’s efforts to reduce greenhouse gas emissions in the wake of the Trump administration’s planned withdrawal from the Paris Agreement. The outlook from my fellow panelists was rather pessimistic….

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要实现蓝天常在,环境和能源政策应相得益彰

作为一名曾任职于美国大气环境部门的“监管者”,我认为,中国为了实现能源和环境的宏伟目标,须在制定政策时将二者相结合。尽管任何一个“五年计划”都没有设定通往清洁空气和高效电力市场的途径,中国的决策部门还是应该把握机会提出综合的解决方案。 我最近在北京能源网络(Beijing Energy Network, BEN)上接受了诺亚·莱纳(Noah Lerner)的采访,重点谈了其中一些机遇(请收听“环境中国播客”上的绿色电力第2集)。我对如何将能源解决方案纳入环境政策(或反之亦然)提出了一些建议,现总结如下。 推行排污许可证制度,提高能源使用效率 7月1日前,环保部向造纸和火电行业发放了近5000张排污许可证。假如这些许可证要求企业定期完成能源审计,并实施所有具有成本效益的节能措施,这一重大举措将有助于实现中国的能源目标。然而,这一错失机会意味着在许可证更新之前的几年内,这5000家企业会继续保持低效运行,造成能源的浪费。 通过许可证的规定条款来降低能耗的最佳时机是首次颁发许可证,或企业扩建生产设施并申请修改许可证之时。这是“欧盟大型火电厂指令”以及“美国工业锅炉最大可实现控制技术(MACT)”制度的惯例做法。由于其他许多行业仍在等待环保部颁发新的排污许可证,所以许可证上必须包括要求这些企业完成能源审计和实施审计结果的条款和规定。然而,环保部在《控制污染物排放许可制实施方案》中并没有提到高效利用能源。大气排污许可证是空气质量管理体系的重要组成部分,也可用来推进中国的能源目标。在以后的文章中,我将就如何实现这一点提出更多的建议。 对火电厂实行环境绩效标准 环境绩效标准(EPS)针对各发电厂的特定污染物(如NOX,SO2,CO2和汞)的排放规定了限值(kg / MWh)。针对在新的电力市场上面向大型终端用户的中国售电公司,EPS将起到促进使用最高效的发电机组的作用,因而有利于改善空气质量。如前文所讨论的,不论电厂的投产年限长短、使用的燃料类型和发电技术,都应该实行EPS考核。 完善电力调度  只要电网调度部门按照经济和排放情况合理调度发电机组,中国的高效火电厂以及水电、太阳能、风电等各种清洁能源均有助于改善空气质量。虽然已出台了一些包括修订的“大气污染防治法”第四十二条在内的,根据发电机组排放情况优先调度的规定,但是各地“绿色调度”的执行情况并不一致。 中国燃煤电厂的平均热效率为32%〜33%,而最新的超超临界机组热效率可达到44%〜47%。这意味着较新的电厂产出同样兆瓦时的电可以少燃烧50%的煤炭,这意味着与一般电厂相比,它们的空气污染和温室气体排放量要低得多。使用最高效电厂还可以促进老旧、低效电厂的关闭,这一措施符合中国“十三五”规划提出的能源目标。 扩大平衡区以覆盖多个省份 中国的电力平衡区通常都是以省为界,这限制了电网调度中心每一天可用的发电和负荷管理资源。假如调度只能在小而刚性的边界内选择这些资源,在用电高峰期或发电机组跳闸或停机维护情况下,就需要建额外的发电机组。这导致每年只运行几个小时的大量额外发电机组的建设。假如台风或地震袭击该省,致使当地的发电厂停运,电网又无法实时调度相邻省份发电机组,就会造成临时停电。 假设电网调度中心能够调度相邻省份的发电和负荷管理资源,情况会有什么不同呢? 虽然还需要有备用容量,以应对发电量的不足,但可以通过更大范围的更多样性的负荷(如,根据负荷发生的时间和时长不同),来管理电力系统的可靠性。按照这种方法可使更多的资源得以利用,同时减少对备用容量的总需求。更大的电力平衡区也使得电网调度能够将风电和太阳能发电输送到多个省份,从而降低中国北部和西北地区的高弃电率。例如,丹麦作为北欧大平衡区的一部分,帮助该国将2014年的弃风率降至0.2%。 根据欧洲和美国运行的更大能源平衡区的经验表明,中国会通过扩大自身平衡区而大大受益,这一措施可使中国备用容量水平从25%降低到14%至16%(被其他国家认为是充足的备用率),从而淘汰老旧、低效、污染的火电厂。 结论 实现中国2020年(及以后)能源和环境目标,必须要将这些领域有机结合起来。对于电力部门,系统运行必须走向经济调度,鼓励利用中国最高效(最少污染)的火电厂和可再生能源发电机组。这可以进一步发展成有利于非污染资源(“绿色”调度)的电力运行系统。必须扩大电力平衡区范围,以实现更具成本效益,灵活的电网运行,并减少大型火电机组的过剩产能。 为改善空气质量,城市和省级规划必须结合清洁能源政策,促进实施经济调度(最终实现绿色调度)。通过要求企业完成和实施能源审计结果,对其他行业的排污许可证发放必须成为清洁能源解决方案的一部分。已经颁发了排污许可证的行业,在许可证更新或修订时必须包括能源审计的规定。  

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To Achieve Blue Skies, China Needs Common-Sense Energy Policies

As a former air regulator, I’ve come to the conclusion that China must integrate its energy and environmental policymaking in order to meet its ambitious goals in both areas. Although the path to clean air and efficient electricity markets extends beyond any particular Five-Year Plan, Chinese policymakers have several opportunities to begin integrating these solutions…

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Industrial Energy Efficiency Can Improve Air Quality

Despite the Chinese government’s extensive efforts to improve air quality per the State Council’s “Ten Measures” Action Plan and implementation of regional air quality control measures, air pollution recently worsened in the Jing-Jin-Ji region (Beijing, Tianjin, and Hebei). After months of consecutive improvement last year, air quality progress slowed and then stopped in the fall…

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工业能效会是大气治理的任督二脉吗?

尽管中国政府为治理空气污染竭尽全力,国务院还出台了《大气污染防治行动计划》( 简称“大气十条”),并实施了区域空气质量控制措施,但京津冀地区空气质量的改善趋势今年一度还是出现了反复。 在去年几个月空气质量好转之后,去年秋天空气质量改善的步伐开始放缓并最终停滞。2017年头两个月,京津冀地区空气质量大幅下滑,PM2.5浓度同比增长48%。PM2.5水平不仅已经超过世界卫生组织每立方米10微克标准的十倍,也远高于北京计划在2017年底要达到的每立方米60微克的目标。 包括环境保护部在内的一些专家表示,根源在于工业生产的增加,特别是钢铁、混凝土、焦炭等行业。不过,影响空气质量的变量很多,难以确定空气污染是何种活动造成的以及这些因素相互作用的方式。 但有一点可以肯定,来自全球各地的最佳实践为我们提供了减轻工业生产对空气质量影响的工具和经验。通过提升钢铁生产效率,推广在中国“万家企业节能低碳行动”中涌现出的行之有效的节能节煤项目,中国可以同时实现节约能源和降低空气污染的目标。 好空气,从更高的能效中来 中国政府此前成功实施过大规模的节能项目。“十一五”期间的“千家企业节能行动”针对的是1000家能源消耗最多的企业。这个项目对于降低中国的能源强度发挥了关键的作用,帮助中国节约了超过1亿吨煤当量。之后中国又在“十二五”期间实施了“万家企业节能低碳行动”,覆盖每年用能过万吨煤当量的企业。据估算,项目节约了超过2.5亿吨煤当量。 除了节约了大量煤炭和能源之外,项目还有效降低了关键污染物的排放。例如,工业锅炉升级改造帮助每家企业每年平均降低170吨氮氧化物和410吨二氧化硫的排放,而工业系统的优化使氮氧化物和二氧化硫的排放量分别降低了150吨和350吨。 利用空气质量模型可以计算出提高能效在空气质量方面带来了多少效应。此类模型可以评估能效提高措施的减排幅度。负责空气质量防控的官员将可以根据模型结果按照降低污染的有效性对各类措施进行分类,并在此基础上决定应该优先采取哪些措施。官员还可以将此类措施纳入其正在全国超过300个省、城市和乡镇开展和落实的空气质量管理计划。 大气治理如何倒逼能效管理? 虽然高层政策将提高能效指定为改善空气质量的一种策略,但地方空气质量方案通常缺少具体的提高能效措施。 中国政府要求各城市制定本地空气质量方案,包含排放清单以及为了落实空气质量标准而制订的污染管制措施和策略。但是,机构之间的壁垒阻碍了空气质量部门和能源管理部门的合作和信息共享。 例如,如果空气质量主管部门的官员只关心本地空气质量的改进情况,那么能够造福于其辖区之外的节能减排项目是否会被置之不理呢?为了帮助官员克服这些障碍,中国清洁空气联盟创造了一系列工作模板,以逐步渐进的方式帮助主管当局将工业能效项目纳入空气质量规划和许可证制度中。 如何用排污许可证制度刺激能效提升? 2020年之前,中国将针对所有固定排污源实施一项新的许可证制度。应对空气质量计划中能效措施缺位的办法之一便是在“千家企业节能行动”和“万家企业节能低碳行动”项目的基础上,利用新的排污许可证制度,建立能效与空气质量联动的机制。“万家企业节能低碳行动”项目在节约煤炭和能源使用方面的关键要素可以作为许可证制度实施的具体条款纳入其中。 排污许可证制度可以增加一条核发条件:即只有完成能效审计才能获得建设或生产许可证。能效审计可以发现工厂可以完成哪些节能改造措施,那么完成这些具有成本效益的改造就可以成为排污许可证发放标准的一部分。一旦发放许可证,应定期(例如每五年)进行一次能效审计,以进一步提高能源效率。 欧盟工业排放指引在这方面可以提供借鉴。它着眼于整体,规定必须以厂区为单位对其范围内开展的所有工业活动进行评估,从而避免了意料之外的潜在影响,例如某些能效措施可能增加水资源使用之类的情况。在实施此类整体性措施的过程中,最佳可用技术(BAT)的定义也包括某些行业或者某些厂区的特定实践情况。与美国仅关注空气质量并要求每个排放点都安装“最佳”技术的做法相比,欧盟则要求设施对包括空气、水、废物在内的所有媒介均采用“最佳”技术。在工业实践快速发展变化、水和土地污染仍然是严重的环境问题的情况下,类似的、以设施整体为单位的方式对于中国将有极大益处。 废钢回收学问大 提高钢铁生产效率将对京津冀地区和钢铁产区的周边区域带来尤其积极的影响。提高回收利用率可以改善钢铁使用效率,因为与利用铁矿石炼钢相比,钢材回收利用的能源消耗只有其三分之一,并且这一过程中的空气、水污染排放也少得多。 中国有计划在十三五期间将以废钢为原料的钢铁产量在“十二五”基础上增加一倍,并同时降低钢铁绝对产量。不过,中国钢铁行业仍需要大幅增加回收利用率才能完全利用预计将产生的可用废钢。正如多个欧盟国家的情况一样,官方可以通过推广垃圾分类、禁止可回收材料填埋或者大幅增加垃圾填埋成本等方式鼓励钢铁回收。 “千家企业节能行动”和“万家企业节能低碳行动”明显降低了主要污染物的排放量。在这些项目的基础上加速能效提升实践的推广,并将能效措施纳入空气质量改善方案,将有助于确保工业活动为提升空气质量做出贡献。 本文最早刊登于中外对话,同时也可阅读英文版。

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Retooling Regulation: Breaking the Trail Forward

In our prior Retooling Regulation posts, we illuminated the need to integrate energy and environmental regulatory planning processes, spotlighted recommended steps to do so via a process we’ve dubbed “E-Merge,” and considered the legality of such an approach. In this fourth and last post, we look at experience to date with related retooling efforts. First,…

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实行排放绩效标准: 提高环境效益,助力中国电力市场转型

中国“十三五”规划(以下简称“规划”)的电力行业规划中,重申并加强了以前对建立电力市场和有序放开发用电计划的承诺。中国政府还致力于进一步减少空气污染,降低温室气体排放,其目标是到2020年将京津冀PM2.5排放量减少25%。规划提出了每年6.5%的GDP增长目标,增加服务业对经济的贡献率,并在未来的15年里,减少单位 GDP能耗。与此同时,中国决策部门正在解决煤电产能过剩问题。 我们已经在之前的文章中讨论过并会继续阐述关于发电产能过剩所带来的多方面挑战及其影响。除了我们早先提出的建议以外,我们在此推荐另外一项政策,即在全国范围内实行排放绩效标准(Emission Performance Standard,以下简称“EPS”),参照美国新英格兰地区所制定的EPS模板规则(model rule),这项标准不仅涵盖了CO2, 还包括了NOX, SO2和汞。 EPS是针对NOx,SO2,CO2和汞等特定污染物所制定的基于绩效的排放限值(以千克/兆瓦时为单位)。EPS的实施对象是指定地理区域的电力零售商(同样适用于直接从发电厂购电的大型终端用户),而不考虑特定电厂年限、所使用的燃料或技术类型。换句话说,考虑到每个零售商和大型终端用户会与多个发电厂签订购电合同,EPS要求他们的购电组合需满足一定的排放标准。 美国加州实行的EPS、排放交易系统(Emission Trading System)和可再生能源配额制(Renewable Portfolio Standard)是帮助该州遵守法律规定,实现到2020年将温室气体排放量减少到1990年水平,进而按照Jerry Brown州长的行政命令,到2030年实现在1990年水平上降低40%温室气体排放目标的政策基石。加州每兆瓦时500千克二氧化碳的排放绩效标准,确保了该州消耗的电至少与新的联合循环天然气电厂生产的电一样清洁。EPS适用于州内所有购电合同,也适用于外来电的最初售电商,为了配合排放交易系统,加州的EPS实际上作为对本州内发电厂以及从其他州、加拿大和墨西哥输入的所有电的排放上限。输入加州的合格可再生能源发电量也有助于该州实现最近颁布的2030年实现可再生能源配额达到50%的目标。这项可再生能源配额制度(RPS)作为州内和外来电的排放底线。同步实行EPS和RPS为未来的排放轨迹提供保障,有利于加州实现2020、2030年及更长远的温室气体排放目标。 EPS如何发挥作用? 中国的决策部门可以通过建立模型初步设定某个EPS水平,建模工作可以由与能源环境机构合作的研究型大学完成。按照初步设定的排放标准,EPS值每年可减少2%至3%,以便于加快低效火电厂的淘汰,并降低可再生能源的弃电量。在未来很长一段时间(可能是十年)持续实行这一政策,就会发出明确的信号引导发电项目的投资和指导能源规划工作。 制定了EPS后,每个零售商(或大型终端用户)必须要证明其与各发电厂签订的合同组合符合总体标准,以便有资格与工业终端用户签署和履行双边合同。这项政策需要考虑的其它因素还包括: EPS要在哪一级别上实行,是针对一批火电厂?是全省范围内实行,还是按其他某种方式实行? 由什么机构负责设计、实施和执行EPS?环境保护部和国家发展和改革委员会是主要负责机构。但地方环境保护局和地方发展和改革委员会也将发挥重要作用。 为实现合规还需要新建或升级哪些信息系统?现有的连续排放监测系统(Continuous Emissions Monitoring Systems)可作为是否合规的支柱体系,也可以与2017年将要实施的全国碳排放权交易市场体系形成关联。 EPS如何与其他排放要求(如总量控制和交易计划)结合使用?(这是我们将在稍后的文章中讨论的问题。) 由中国研究机构建立的模型有助于EPS与其他空气质量政策之间的协调,并能够确定大气污染物减排潜力以及合规成本。环境空气质量模型可用于评估EPS在多大程度上能够帮助实现国务院的空气质量目标,例如,到2017年底北京的PM2.5要减少25%。 为确保有效性,制定EPS的过程应类似于美国的新污染源排放标准(New Source Performance Standards),或类似于欧盟的最佳可用技术(Best Available Technique)的设置标准。这些都是基于发电量的排放标准,反映末端减排技术。加利福尼亚州的EPS值是根据排放绩效最好的天然气发电厂来设定的,反映了该州主导的化石燃料组合。在中国,天然气发电要比美国少很多,因此制定 EPS可以基于效率最高的火电厂、零排放的可再生能源发电、水电以及核电的总体排放水平。这一做法与中国目前基于热耗率的政策形成了对比,因为按照这样规定的排放标准,几乎有一半的现有电厂无需进一步减排就能符合标准。 EPS助力电力行业改革 中国于2012年颁布了世界一流的发电厂排放标准,在“十一五“和”十二五”期间,通过“上大压小”政策(要求建设大型高效发电项目,关闭小型低效电厂)关闭了总共100GW以上装机容量小于200MW的老旧低效发电厂。发改委“9号文件”(2015)为电力行业改革提出了广阔的愿景。然而,若干相互矛盾的因素阻碍了中国实现这些政策目标: 虽然一些老旧电厂已经关闭,但2016年新建火电厂却达到了54GW; 现有火电厂的发电小时数已从2005年的平均5,865小时减少到2014年的4,739小时,随后进一步降至2015年的不到4,000小时。 火电产能过剩以及受制于以省为界限的电力平衡区,导致了更高的弃风率,2016年第一季度全国风电平均弃风率为26%,吉林、新疆和甘肃的弃风率接近50%。 计划发电可能将在2020年取消,将迫使发电企业寻求新的途径,来确保其现有电厂的继续运行。仅通过计划发电制度的终止,并不能确保关停落后电厂,也不能减少过剩的产能。而EPS可以帮助弥补这一差距,鼓励更充分地利用更新,更高效的发电机组。 有一点担心的是,售电企业可能会提出,或者买方也愿意与最低效率的火电厂订立合同,因为他们可能压到最低的直接成本。这样的结果会阻碍使用最新和最高效的发电厂,不利于解决可再生能源的大量弃风现象。这样做还会继续给消费者和环境造成高昂的外部成本,增加了空气污染和环境损害,其价值估计为GDP的3.5%至8.0%。 通过压缩淘汰最低效火电厂,EPS将这些机组逐出市场,以便能够更好地利用更现代化的高效火电厂和可再生能源资源。 EPS在环境与能源的“缝隙”之间架起了桥梁,符合“9号文件”让电力部门支持环境改善的精神,并有助于克服现有省级平衡区的结构带来的局限性。今天,跨省进口/出口的电力很少,这使得北部和西部的可再生能源发电难以到达人口集中的东部和南部地区。双边合同可以由任何行政区内的实体之间商定; 按照合同实行EPS将有助于释放目前由于省边界条件而被浪费的可再生能源。欧洲和美国都拥有着较大规模的平衡区,这有助于提高电力系统的可靠性,并向电网公司发出强烈信息,鼓励他们投资所需的多种资源,让更多的可再生能源发电上网。 EPS有助于巩固环境改善的努力 EPS有助于巩固通过提高可再生能源利用和零排放发电所产生的环境效益,确保实现“十三五”规划的目标(以及今后更长远目标)。通过能源与环境规划机构之间的密切协调,EPS有利于打破中国目前的各自为政的局面,促进这些领域的交流合作。 实现大气污染的减排目标,充分利用中国最清洁的发电资源,需要出台多项政策,也要加强部门间的协调。EPS是中国可以采用的一种新的政策工具,以确保电力行业的改革能够与改善空气质量相辅相成。正如加利福尼亚州所证明的,EPS也可以确保减少温室气体排放取得进展。此外,通过阻止低效火电厂的运行,EPS可以通过加快这些机组的淘汰步伐,有利于缓解中国严重的煤电产能过剩问题。 This post is also available in English.

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Emissions Performance Standard Could Improve Environmental Outcomes and Complement China’s Electricity Market Transition

The electricity sector components of China’s 13th Five Year Plan reaffirm and strengthen previous commitments to establish electricity markets and to eliminate the generation quota system. The Chinese government has also committed to further reducing air pollution and greenhouse gas emissions, as with the target to reduce JingJinJi PM2.5 emissions in 2020 by 25 percent. A…

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Retooling Regulation: Is Integrating Energy and Environmental Regulation Legal?

Broad state authority under the Clean Air Act means regulatory reforms would likely be permitted This is the third of RAP’s four-part series on the merits of greater integration of energy and environmental planning and regulation. The first piece set out the general concept, a process we’ve dubbed “E-Merge.” The second laid out a sample…

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Retooling Regulation: a Closer Look at Integrating Energy and Environmental Policy

Part one of this series described why it is increasingly necessary to integrate energy and environmental planning and introduced one way to do so, the E-Merge approach. Improvements in public health science, detection technologies, and modeling over the last 25 years require parallel improvements in our decades-old regulatory approach for air quality. Likewise, the rapidly…