隨著世界化石能源的日益匱乏和人類對能源需求的不斷增加，加上傳統(tǒng)化石能源電力生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染，人類不得不努力尋找可以補充或替代煤炭、石油、天然氣這類常規(guī)能源的可再生、環(huán)保、潔凈的綠色能源。風(fēng)能作為一種取之不盡、用之不竭的綠色可再生能源，與傳統(tǒng)化石能源相比，不會產(chǎn)生任何有害氣體、廢水和固體顆粒物，環(huán)境效益相當(dāng)顯著。當(dāng)人們用已經(jīng)發(fā)展一百多年的火電廠技術(shù)與新發(fā)展起來的風(fēng)電技術(shù)相比較時，總是看到其發(fā)電間歇、波動的不足，看到政府的價格補貼，得出風(fēng)電成本高于火電的結(jié)論。然而當(dāng)燃煤火電達(dá)到一定規(guī)模時，燃煤火電的度電成本中原本可以忽略不計的“環(huán)境成本”就變成一個不得不計量的“附加成本”。本文試圖從這個角度出發(fā)，分析燃煤火電發(fā)電過程中的各種“環(huán)境成本”，把它附加到傳統(tǒng)意義上的燃煤火電成本電價上。以此為基礎(chǔ)把燃煤火電與風(fēng)電進(jìn)行成本比較，得到一個與傳統(tǒng)概念相反的結(jié)論：燃煤火電的“完全成本”遠(yuǎn)高于風(fēng)電。

 

 

 

　　1882年，我國第一座火力發(fā)電廠建立，距今已有132年歷史?；鹆Πl(fā)電技術(shù)成熟，初期投資小，建設(shè)周期短，目前成本較低，并且對地理環(huán)境要求不高，不受季節(jié)和氣候的影響。同時，與水電相比，火電不會遇到枯水期無法發(fā)電或供電能力下降的問題；與風(fēng)電相比，火電的供應(yīng)更加穩(wěn)定，不受風(fēng)速、風(fēng)向等自然條件的影響；與核電相比，火電相對安全，不必?fù)?dān)心核泄漏等安全問題。以石油、煤炭和天然氣等化石能源主導(dǎo)的能源體系極大地推動了人類社會的發(fā)展，使人類從農(nóng)業(yè)文明過渡到工業(yè)文明并不斷進(jìn)步?，F(xiàn)代社會發(fā)展離不開電力，電力行業(yè)對促進(jìn)國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會進(jìn)步起到不可磨滅的作用。我國的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，70%的電力來源于燃煤火電，燃煤發(fā)電是社會發(fā)展的有力保障。

 

　　然而，隨著時間的推移和能源消費量的大幅度增加，傳統(tǒng)化石能源的不可再生性和地域分布不均勻帶來的能源安全問題以及對化石能源的利用所帶來環(huán)境污染等問題也日益突出。化石能源價格的日趨攀升和氣候變化問題不斷推動著新能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，能源轉(zhuǎn)型問題已經(jīng)引起國際社會的廣泛關(guān)注，能源結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的化石能源向新能源轉(zhuǎn)型、由高碳走向低碳是大勢所趨。

 

 

　　在我國把火電作為主要電力來源發(fā)展經(jīng)濟的同時，自然環(huán)境也遭到巨大破壞。世界銀行曾在2007年發(fā)布報告《中國污染成本》（COSTOFPOLLUTIONINCHINA），從多方面描述了我國的環(huán)境污染問題，大氣污染首當(dāng)其沖。我國大氣污染屬于煤煙型污染，以煙塵和酸雨污染的危害最大，并呈現(xiàn)逐步加重的趨勢。造成我國煤煙型污染的主要原因是燃煤火電為主排放的氣態(tài)污染物。燃煤火電排放的氣態(tài)污染物主要包括SO2、NOX、CO2、粉塵顆粒物（PM）等。2010年中國環(huán)境統(tǒng)計年報統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：電力行業(yè)SO2排放量占工業(yè)SO2排放量的52.8%，NOX排放量占65.1%，煙塵排放量占36.2%，分別如圖1、2、3所示。

 

 

　　SO2對人類各個臟器均有損傷；其與植物中的化學(xué)元素發(fā)生反應(yīng)，影響植物的正常生長；另外，SO2可以改變土壤和水體的酸性，形成酸雨。目前我國61.8%的南方城市出現(xiàn)酸雨，酸雨面積占國土總面積的30%，如圖4所示。中國環(huán)境科學(xué)研究院等單位研究表明：我國每年由于SO2導(dǎo)致的經(jīng)濟損失超過1100億元，如果將SO2對材料和建筑物腐蝕的影響考慮在內(nèi)，該損失還會增加。

 

　　NOX對人類以及自然環(huán)境的破壞作用同樣不可小覷，其與空氣中的水氣或水滴反應(yīng)產(chǎn)生硝酸，進(jìn)而形成酸雨或酸霧。2010年環(huán)保部發(fā)布《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》中顯示：實施全面脫硝技術(shù)后，每年可減排NOX477至609萬噸，需要設(shè)備投資461至652億元，年運行費用259至390億元。

 

 

　　CO2作為全球排放量最大的溫室氣體給環(huán)境帶來了極大的損害。CO2溶于海水會提高海水酸度，形成更多碳酸。過量的CO2會引起“溫室效應(yīng)”，造成地球上病蟲害增加，物種減少，海平面上升，氣候反常，海洋風(fēng)暴增多，土地干旱，沙漠化面積增大等問題。

 

 

　　粉塵顆粒物分為大粒徑顆粒物、可吸入顆粒物（PM10）和細(xì)顆粒物（PM2.5）。PM2.5又稱可入肺顆粒物，其含大量有毒有害物質(zhì)，對大氣環(huán)境和人類健康影響巨大。其進(jìn)入肺泡的細(xì)顆粒物可以被迅速吸收、不經(jīng)過肝臟解毒直接進(jìn)入血液循環(huán)分布到全身，從而損害血紅蛋白的送氧能力，使其喪失功能；其中的有害氣體和重金屬等溶解在血液中，對人體造成更大的傷害，例如加重呼吸系統(tǒng)疾病，引起充血性心力衰竭和冠狀動脈等心臟病，如圖5所示；PM2.5還可能成為病毒和細(xì)菌的載體，推動呼吸道傳染病的傳播；另外，世界衛(wèi)生組織2013年的研究表明：PM2.5可以引起肺癌和膀胱癌。在歐盟國家中，PM2.5導(dǎo)致人們的平均壽命減少8.6個月；在我國，二十年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，燒煤的淮河以北，人的平均壽命比淮河以南人群壽命低5.52年。由衛(wèi)星拍攝的我國PM2.5分布狀況如圖6所示。

 

　　燃煤火電發(fā)電的全過程尤其是其排放的各類污染物對環(huán)境承載力產(chǎn)生了一定的影響。環(huán)境承載力是衡量人類社會經(jīng)濟活動與環(huán)境是否協(xié)調(diào)的重要指標(biāo)，是指在一定時期內(nèi)，在維持相對穩(wěn)定的前提下，環(huán)境資源所能容納的人口規(guī)模和經(jīng)濟規(guī)模的大小。由于地球的資源有限，因此環(huán)境承載力也是有限的，人類的所有活動必須在地球環(huán)境承載力的極限之內(nèi)進(jìn)行。但目前不可再生資源的開采將枯竭，并且在利用這些化石能源的工業(yè)進(jìn)程中產(chǎn)生大量污染物。以燃煤火電發(fā)電為例，作為一個整體過程，從煤炭的開采、運輸?shù)诫姀S的燃煤發(fā)電，各個環(huán)節(jié)都會造成環(huán)境污染，這些都是與環(huán)境承載力之間出現(xiàn)沖突的表現(xiàn)。然而在我國電力價格中，煤炭發(fā)電的環(huán)境附加成本并沒有計算在電價中。煤炭發(fā)電的整個生命周期過程中產(chǎn)生的環(huán)境附加成本，尤其是對環(huán)境的污染和對人類健康的影響已經(jīng)成為制約我國社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。只有把環(huán)境成本計算在發(fā)電成本中，各種能源形式的發(fā)電成本相比較才有意義。因此我們有必要計算燃煤火電的環(huán)境成本（記為Ce），其與當(dāng)前燃煤火電成本電價（記為Cp）之和定義為燃煤火電全電價，即燃煤火電完全成本（記為Cc），如式(1)所示：