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不靠风,德国是怎么告别雾霾天的

2017年01月13日 14:24 来源于 财新网
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德国的治霾经验是:不调整能源结构,不调整工业结构,霾也照样是可治的,而且可以治得很干净
陶光远
陶光远,财新网“未来能源”专栏作家。1979年本科毕业于陕西机械学院(现西安理工大学)自动控制专业,1983年获清华大学系统工程专业硕士学位。后在中国科学院应用数学研究所工作,并在国家经委(现国家发改委)综合运输研究所兼职。1988年赴德国,在柏林工大进修学习,曾任在纽伦堡的德中经贸合作中心副总经理。2009年获“欧洲能源管理师”证书,并受“欧洲能源管理师”全球培训联盟委托担任中国培训项目负责人。2011年10月起,在德国能源署(dena)与中国可再生能源学会合作成立的中德可再生能源合作中心担任执行主任职务。
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  【财新网】(专栏作家 陶光远)2015年,互联网上有一个很流行的关于雾霾的纪录片,介绍了很多国家,包括英国和美国加州治霾的经验。很遗憾,对德国的治霾经验,却一带而过。实际上,德国的治霾经验和教训特别值得中国学习和借鉴。

  这是因为,德国有与中国很近似的能源结构,以煤为主,缺油缺气。同时,与今天的中国有非常近似的高能耗产业结构,重化工业特别发达,钢铁产业在最高峰时,人均年产钢铁700多公斤(而中国现在为600多公斤)。德国东部和西部各有一个褐煤田区,褐煤露天开采,又靠近电力负荷中心,因此发电的成本很低,与中国不相上下。而鲁尔煤田的优质硬煤,促进了鲁尔工业区钢铁工业的发展,使之成为二战前全球最大的工业区。鲁尔工业区的重点能源消耗领域与京津冀地区很相似,炼几千万吨钢铁,有焦化企业,炼铁,包括钢铁工业中对大气污染最严重的工艺烧结工艺;有巨大的石油化工企业。德国是1990年重新统一的。统一之前,德国的西部地区是从1962年开始治霾的,重点地区就是污染严重的鲁尔工业区。那时的鲁尔工业区,污染程度与现今河北省污染最严重的城市差不多。除了鲁尔工业区,其它地区的空气质量也不是很好。

  德国的治霾持续了大约30年。巴伐利亚州的第二大城市纽伦堡市,是在1987年经历了最后一次雾霾天的。鲁尔工业区告别最后一次雾霾天的日期晚了几年,是在上世纪90年代初期。这样算下来,鲁尔工业区的治霾用了大约30年。

  为何西德治霾会用如此长的时间?这里有两个原因,一是德国必须保住并发展重化工产业,那时德国从战后的一片废墟中爬出来不到20年,GDP正在高速增长期,每年的增长率都超过10%;各项恢复性的建设,特别是房地产的开发还在高峰期,重化工产业不仅不能去产能,还要继续发展;德国是从1962年开始治霾的,而钢产量的最高峰却是在12年后的1974年达到的,而且主要产地是在大气污染严重的鲁尔工业区。二是那时全球都缺乏成熟可靠的环保技术,很多环保技术,特别是一些烟气污染物的处理技术,几乎都是从零开发,新领域可靠的技术开发可不是几年就能完成的。

  西德治霾也是走过弯路的。当时犯的一个错误就是用高烟囱排放含有大量未经净化处理的污染物的烟气。这种高架式排放虽然使得污染物对本地的大气污染减轻,但却将污染物扩散到更广大的地区,甚至扩散到几百公里之外。后来,人们才认识到这种方法的危害性,放弃了这种“以邻为壑”的污染减排技术,改为燃烧烟气全部经净化处理排放。

  虽然两德统一之前,东德也对环境污染进行了治理,但是直至两德统一之前,“欠账”依然很多,在一些重工业集中地,其大气污染程度与今天的京津冀地区也不相上下。但是,在两德统一后,原东德地区的大气污染治理却是特别的快。仅仅用了5年,原东德的大部分地区就与雾霾天告别了,污染特别严重的地区,在10年之内也告别了雾霾天。

  原东德地区快速治霾的经验给了我们启示,汲取国际先进的治霾技术和经验,可以少走弯路,较快地治好霾。

  由于德国的主要能源资源是煤炭,出于能源安全的考虑,也为了保持煤炭相关行业的就业,在原西德大气污染治理的30年中,和在原东德大气污染治理的10年中,始终没有把煤改天然气作为减少大气污染的主要选项。

  就像前面一篇《散煤采暖竟成河北重霾元凶》中所述,德国家庭的采暖也没有搞强行推广煤改气。只不过随着人民生活水平的提高和中东石油价格的低廉,使得德国很多家庭转而采用燃油采暖。而原苏联天然气管道通到欧共体(欧盟的前身)和北海发现大量的天然气后,很多家庭又改用天然气采暖。直到今天,德国仍然有几百万个家庭采用固体燃料采暖,其中约100万个家庭主要用褐煤做的型煤采暖,大多数采用生物质采暖。生物质燃烧虽然不会排出二氧化硫,但是如果燃烧过程不环保,仍然会产生大量的颗粒物。

  直到2000年,德国政府宣布,将在半个世纪的时间里,实现能源转型,彻底告别核能,并通过提高能效和使用可再生能源,基本告别化石能源,使得化石能源消耗造成的二氧化碳排放减少80%以上。这时德国才开始逐渐减少煤炭的使用,不过,这不是为了减少煤炭燃烧对大气的污染,而是为了减少燃煤造成的二氧化碳的排放。

  从下面的这几张德国PM10浓度的分布图上,可以看到,即便是PM10,也是在1985年才有了全国普遍布点的测量,那时,西德的大规模治霾,已经开始了20多年了。尽管如此,从图上还是可以看到1985年,西德鲁尔工业区等一大片地区和东德的大部分地区,PM10年均浓度(那时德国还没有PM2.5的全国普遍监测)还高于40微克/立方米,西德的个别地区和东德三分之一的地区高于60微克/立方米,原东德的哈勒地区甚至高于100微克/立方米。德国1990年统一后,经过10年的治理,2000年德国全境绝大多数地区的PM10年均浓度低于40微克/立方米,只有几个别地区高于40微克/立方米。

  原西德和原东德地区的雾霾天消失后,德国并没有停止大气污染治理的步伐。2015年,德国全境第一次所有的地区PM2.5年均浓度低于20微克/立方米。世界卫生组织的大气质量健康标准是PM2.5的年均浓度低于10微克/立方米。如今德国只有一小部分地区达到了这个标准,大多数地区要达到这个标准,还有很多年的路要走。

  下面是德国2010年和2015年的PM2.5浓度的分布图。

  在经过了半个多世纪持续的大气污染治理后,2015年的鲁尔工业区,大气中PM2.5年均浓度12~17微克/立方米(2015年中国三亚的PM2.5年均浓度为17微克/立方米)。需要指出的是,仅仅4000多平方公里的鲁尔工业区(相当于北京平原地区面积的约2/3,河北省面积的约1/45)现在每年还在炼约2000万吨钢,有烧结机,有高炉、转炉、电炉,有炼焦炉,焦炭还是采用湿法熄焦——只不过使用的是比干法熄焦颗粒物排放量还小的低排放湿法熄焦技术,有大型石化企业,德国硬煤(区别于褐煤)发电的大约一半(约1000万千瓦左右的装机功率)在鲁尔工业区,只不过今天的鲁尔工业区所采用的清洁生产技术和环保技术,与半个世纪前相比,已是天壤之别。而鲁尔工业区,只有4000多平方公里,是河北省的约1/45,北京市的约1/4。下面是德国发电厂的布局图,其中硬煤发电用灰黑色表示,黄圈所标的地区就是鲁尔工业区。

  从上面的图上,可以看到,在德国首都柏林,还有好几个燃煤(热电联供)发电厂,其中的装机容量为14万千瓦的Moabit燃煤热电联供站(这么小功率的燃煤电站放到中国早给关了),距德国总理府和国会大厦直线距离不到3公里。而2015年,柏林的PM2.5年均浓度为14~19微克/立方米,平均与中国的三亚相当。

  德国治霾实践得出的经验是:燃煤未必会造成严重的大气污染;只有不清洁地燃煤,才会造成严重的大气污染。

  2016年,我陪一个中国大型煤炭企业的代表团到凯泽斯劳滕市热力站考察。让我们吃惊的是,这个热力中心居然使用链条炉,而且是前几年才安装的,这样的锅炉今天在京津冀根本不可能批准安装。我向热力中心的负责人询问原因,他告诉我,这个热力中心前些年接管了附近美军基地(凯泽斯劳滕市是美军在德国驻军最集中的地方,有上万名美军驻扎)的热力供应,但美军与美国的煤矿原来签订了煤炭的长期供货协议,这个热力中心接管热力供应时,必须接着执行这个长期供货协议。而从这个美国煤矿进口的煤炭挥发份较低,没法使用煤粉炉燃烧,所以不得不使用链条炉。尽管如此,通过先进的半干法烟气处理技术,我们在参观时看到,燃烧烟气中颗粒物的浓度低于1毫克/立方米,二氧化硫的浓度低于50毫克。我们在热力站室外测量了大气中PM2.5的浓度,只有6微克/立方米,在北京,用同样的测量仪,室外这样的测量值我从来没有测得过。热力站的负责人告诉我们,不久前,德国有关科研机构和企业得到了德国联邦政府的科研经费支持,准备在这个热力站现有的半干法烟气处理设备上,做二氧化硫近零排放的烟气净化示范工程。2015年,凯泽斯劳滕市PM2.5的年均浓度为13微克/立方米,要到达世界卫生组织的空气质量标准,还需要再下降3微克/立方米。

  2016年3月,作者在德国凯泽斯劳滕市热力站与建设燃煤烟气处理系统的专家在正在排放燃煤烟气的烟囱旁合影

  2016年11月,作者在德国凯泽斯劳滕市热力站外测得的大气中PM2.5的浓度:6微克/立方米,测量仪器的精度误差小于20%。

  对于京津冀的大气污染治理,有中国专家说:“减排必须在能源结构、产业结构调整上下更大功夫。”

  而德国鲁尔工业区提供的治霾经验恰恰是:不调整能源结构,不调整工业结构,霾也照样是可治的,而且可以治得很干净。

  调整能源结构和产业结构?这谈何容易?德国鲁尔工业区调整能源结构和产业结构已经30多年了,燃煤发电装机,前些年还略有增加,钢铁产量也就削减了一半左右。京津冀的大气污染治理若主要通过能源结构和产业结构的调整来得到基本的改善,把燃煤和钢铁砍掉一半,需要多少年,至少得20年吧?人们能等得起吗?且不说这将造成大量的失业和GDP的大幅下降。从经济的角度,也是难于接受的。

  在德国,为了治理大气污染,既没有调整能源结构,更没有调整产业结构。在原来污染严重的重化工领域,通过更清洁、更高效地使用能源,更清洁、更节能地进行工业生产,实现了大气污染物的大幅度减排。德国也因此催生了能效、清洁生产和环保这个新的技术领域。

  在我们中德合作河北省治霾团队的中国和德国专家们对河北省的治霾建议中,既不包括能源结构的调整,更不包括产业结构的调整;对于钢铁工业等重化工产业,更没有通过减产能治霾的建议。钢铁工业是河北省辛勤建设了30多年、来之不易的规模领先于全世界的优势产业,如果能够更清洁、更节能地进行生产,还要摧毁它,岂不是脑子进水了?

  作者为中德可再生能源合作中心(中国可再生能源学会与德国能源署合办)执行主任

责任编辑:张帆 | 版面编辑:丁璐璐
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