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减排氢氟碳化物面临哪些机遇和挑战?
作者:胡建信、张剑波  来源:  时间:2013/8/21 20:45:16 浏览:3216次

        作者:胡建信、张剑波

  作者单位:北京大学环境科学与工程学院

 

  控制温室气体、减缓气候变化已成为国际社会关注的热点。氢氟碳化物(HFCs)作为温室气体的重要组成部分,控制其排放有着十分重要的意义。我国作为世界主要的HFCs生产国和消费国,控制HFCs排放面临什么机遇?会遇到哪些难题?

  氢氟碳化物(HFCs)作为淘汰消耗臭氧层物质的替代品,在上世纪80年代末由发达国家率先引入市场,并迅速得到了广泛应用。但由于HFCs对 气候变暖的贡献,早在1997年《京都议定书》就将其纳入受控温室气体之中。然而,随着发达国家对氟氯化碳(CFCs)和氟氯烃(HCFCs)的逐步淘 汰,HFCs在汽车空调、房间空调、工商制冷和泡沫行业被广泛使用,大气HFCs浓度也快速增长。专家预测,假设当前政策技术和相关国际公约不变,到 2050HFCs的消费将达到50亿吨~90亿吨CO2当量水平。因此,采取措施控制HFCs的消费和排放至关重要。

  控制HFCs面临诸多挑战

  目前全球性有效控制HFCs的公约、协议并不存在。如果没有新的限制措施,HFCs的消费量和排放量将持续快速增长。

  HFCs的广泛应用是由于全球实施《蒙特利尔议定书》、淘汰CFCsHCFCs和哈龙等消耗臭氧层物质,逐步采用其作为替代品的结果。 HFCs主要包括:HFC-134aHFC-125HFC-32HFC-245faHFC-152aHFC-227eaHFC-143a,此 外,还有生产HCFC-22产生的副产物HFC-23

  HFCs主要应用领域有各类空调和制冷设备如汽车空调、房间空调器等的制冷剂,泡沫塑料生产过程中使用的发泡剂,各类清洗剂、溶剂和医用气雾剂等。HFCs排放发生在生产制造过程中,但大部分属于延迟排放,即使用和报废时产生排放。

  美国环保局公布的美国温室气体排放清单显示,2010年美国HFCs排放量为1.29亿吨CO2当量,而当年HFCs消费量折合CO2当量超过 3亿吨。与美国相似,欧盟2010HFCs排放量为1.1亿吨CO2当量,而当年HFCs消费量折合CO2当量超过3亿吨。而美国和欧盟的排放计算都没 有包括进口的含HFCs封闭设备的延迟排放。欧盟的排放还未包括副产物HFC-23的排放。我国HFCs消费才刚刚起步,根据北京大学的计算,2010年 我国HFCs排放量在4000万吨CO2当量水平(相当于美国同期的三分之一),但这不包括副产物HFC-23的排放,也不包括出口含HFCs空调制冷设 备到异国的排放。

  然而,由于《京都议定书》并不适合美国、加拿大等发达国家,也没有要求发展中国家制定具体控制时间表,目前全球性有效控制HFCs的公约、协议并不存在。可以预见,如果没有新的限制措施,HFCs的消费量和排放量将持续快速增长。

  美国环保局的报告预测,以HFCs消费量折合为CO2当量计算,2012年,全部发达国家消费近8亿吨,全部发展中国家消费为4.5亿吨。预计 在2033年,发展中国家的消费量将达到15亿吨并超过发达国家的消费水平。而2050年发展中国家的消费量将达到近30亿吨,发达国家也将达到17亿 吨。上述消费量只要不回收并销毁,早晚将排放并产生辐射强迫效应。而作为当前世界主要的HFCs生产国和消费国,我国无疑将成为HFCs的排放大国。

  控制HFCs的国际进展

  面对严峻的局面,国际社会已经开始对HFCs进行控制,如欧盟启动了应对气候变化行动计划

  面对严峻的局面,国际社会已经开始对HFCs进行控制。20006月,欧盟启动了应对气候变化行动计划,欧盟各国纷纷采取各种手段进行 HFCs排放削减和控制,如英国、法国等采取加大温室气体课税、限制使用和制定具体的削减方案,减少和控制HFCsPFCs等物质的生产和消费。随后欧 盟制定了含氟温室气体条例,并从2011年起控制新车型采用HFC-134a

  200912月,美国《清洁空气法》增加了有关HFCs作为温室气体的内容,这为美国政府对HFCs等温室气体采取进一步控制措施提供了法律和行政管理依据。

  201065日,美国、加拿大和墨西哥三国联合发布了一项削减和替代HFCs的提议,提出扩大《蒙特利尔议定书》的化学品控制范围,将HFCs从《京都议定书》的控制转移到《蒙特利尔议定书》,以应对气候变化。

  我国HFCs减排形势

  按照《蒙特利尔议定书》,我国将从2013年开始冻结和淘汰HCFCs,必将驱动HFCs的消费和排放快速增长。

  按照《蒙特利尔议定书》,我国将从2013年开始冻结和淘汰HCFCs,必将驱动HFCs的消费和排放快速增长。尽管我国在淘汰HCFCs活动 中的替代技术选择尽量避免采用HFCs,但是由于其它替代技术的可获得性或者安全性等问题,HFCs仍可能被广泛用于替代HCFCs,这也加大了我国控制 HFCs的难度。

  HFC-134a主要用作汽车空调与工商制冷行业的制冷剂和医用喷雾剂。目前,汽车行业是最大的HFC-134a消费行业。2010年后,我国 的汽车产销量稳居世界第一。随着我国经济的飞速发展,汽车年生产量将持续增长。预计到2015HFC-134a消费量将达到5万吨,折合0.7亿吨 CO2当量,排放量达到3.5万吨,约为0.5亿吨CO2当量;到2020HFC-134a消费量将达到8万吨,折合1亿吨CO2当量,排放量为0.8 亿吨CO2当量。鉴于2020年后汽车维修需求的增加,HFC-134a排放量将加速上涨。而2050HFC-134a消费量预计将进一步增长,由于保 有量的维修需求,随着保有量的增大,未来HFC-134a需求就像滚雪球式快速增长。

  HFC-410A是用HFC-125HFC-32混合配制而成,用于房间空调器和工商制冷等领域。我国的房间空调产销量居世界首位,产出量占世界总量的75%。据预计,2015年房间空调器国内需求量超过5900万台。结合《蒙特利尔议定书》中HCFCs的淘汰进程,假设我国房间空调器行业以 HFC-410A完全替代HCFC-22,预测表明,2015HFC-410A的总需求量为33000吨,2020HFC-410A的总需求量 81000吨,而2050年将倍增。如果采用R-290等环境友好替代技术和替代品,可以避免或者减少HFC-410A的需求。但面临的挑战是如何降低使 用碳氢工质的安全风险等问题。

  HFC-23作为HCFC-22生产中的副产物,如果没有控制措施,每年HFC-23排放量将超过万吨水平,折合CO2当量超过亿吨水平。

  我国政府于2002年正式批准加入《京都议定书》。作为一个负责任的大国,我国政府在2009年宣布到2020年将单位国内生产总值(GDP)CO2排放比2005年减少40%~45%。面对这一目标,如何减排、减排的成本如何、谁来减排等问题成为关注的焦点。

  HFCs的控制管理也成为一个重要话题。2005年我国的HFCs行业才处于起步阶段。然而2005年之后HFCs的消费水平保持年20%以上的速度增长。从环境浓度的角度看,2005年之后,大气HFCs浓度水平年增长速度超过任何其它温室气体,这一环境浓度变化更加证实了控制HFCs排放的 环境保护需求。

  如何选择合适的替代品以避免HFCs消费的快速增长,对我国来说既是机遇,又是挑战。

  我国HFCs减排潜力很大

  将HFCs气体减排纳入国家减排温室气体的整体战略中,其对推进国家水平的温室气体减排将做出重要贡献。

  我国HFCs最大的减排潜力在于:采用技术改造减少HFC-23的产生,逐步焚烧处置HFC-23以减少排放;逐步替代汽车空调使用的HFC- 134a;在淘汰HCFCs过程中尽力避免使用HFCs。由于我国和发达国家技术和经济水平的差异,除HFC-23之外,我国HFCs的减排潜力主要在 2020年之后。

  汽车空调行业HFC-134a的淘汰可采用HFO-1234yfCO2等替代技术,预计到2020年当年减排量约4700万吨CO2当量。但2050年可实现减排相当于1亿吨CO2当量。但目前可获得的替代技术将提高汽车空调的生产成本。

  根据《蒙特利尔议定书》中HCFCs的淘汰进程,我国房间空调器行业从2013年起将逐步淘汰HCFC-22,假设HFC-410A逐步替代 HCFC-22,并用HC-290HFC-32逐步替代HFC-410A。预测表明,2020年当年的减排量可达3400万吨CO2当量。2050年可 实现减排量约相当于1亿吨CO2当量。实现减排尽管成本不高,但是技术的安全性是目前面临的最大问题,实现减排的不确定性非常高。

  自2006年起,我国已陆续实施了11个削减HFC-23排放的清洁发展机制项目。截至20101231日,上述项目实际销毁HFC-23 2.4万吨;折合3.5亿吨CO2当量。但2012年后这些项目将到期,如果没有资金支持,企业由于失去经济激励可能停止焚烧处理HFC- 23HFC-23的实际排放量将迅速增加。为减少排放,企业可采取HCFC-22生产技术改造,降低副产物HFC-23的含量,或采取焚烧处置技术。如果在其他来源的资金支持下,维持现有焚烧设备运行,预计在2020年,至少可焚烧5611HFC-23,其年减排量可达8300万吨CO2当量。基于现有HFC-23CDM项目,减排HFC-23的费用低于其它HFCs物质。

  总之,在今后一段时间内,HFCs的减排具有很大潜力。

  减排HFCs面临的机遇

  HFCs是最佳优先减排温室气体之一,具有相对完备的履约机制,并且能促进节能减排与技术创新。

  从国际角度看,国际社会对HFCs消费的控制,也为这些行业的技术创新带来了机遇。减排HFCs面临以下机遇:

  HFCs是最佳优先减排温室气体之一。为积极应对全球气候变化,我国政府提出了2020年将单位GDP温室气体排放减少40%~45%的目标。在完成国家对温室气体减排目标的行动中,非CO2气体排放控制能够在温室气体减排中发挥重大作用。例如德国占12%的非CO2气体减排完成了总减排量的 32%。我国也可以用较小的减排成本,优先减排含氟类温室气体,实现国家的减排承诺。

  具有相对完备的履约机制。美国、加拿大等国提出建立清洁联盟,共同控制黑炭、甲烷、HFCs等非CO2温室气体。北美三国提出将HFCs控制列 入《蒙特利尔议定书》控制目标。一方面,这是一个巨大的压力。在目前没有更适宜的替代品的情况下,提出控制HFCs无疑加大了HCFCs的淘汰难度;但从 另一方面讲,对发展中国家也是一个机遇。现在HFCs等温室气体的淘汰中,缺乏有效的资金机制支持。发展中国家面临资金、技术等巨大困难。而《蒙特利尔议 定书》下的多边基金机制是一个有效并成功运行的机制,是体现共同但有区别的责任原则的典范。如果将HFCs控制纳入《蒙特利尔议定书》控制范围,无疑为HFCs的减排提供了有效的基金机制和技术援助机制。

  现有控制耗损臭氧层物质的政策管理体系是最适合控制管理HFCs的体系,其体现在以下4方面:(1)CFCsHCFCs等耗损臭氧层物质到 温室气体HFCs均是氟化工行业的产品,绝大部分生产和消费CFCsHCFCs的企业,也是生产和消费HFCs的企业,也就是说被管理对象基本不变(初 步估计80%企业参与过淘汰ODS的行动)(2)HFCs消费应用的行业、产品,基本上是CFCsHCFCs消费应用行业和产品;所涉及的产品技术、 标准均是相近的。从管理机构、专业到专家,绝大部分是相同的。(3)CFCsHCFCsHFCs其实均是化学品,其产生的问题均是环境问题,是环境保护部门的职责。(4)现有的控制耗损臭氧层物质的政策管理体系历经20余年的发展,建立了从部门、协会、企业、专家、公众到国际机构参与的机制,已经培养了大批人才,具备了良好的基础,有条件在短时间内启动对HFCs等含氟温室气体的管制。

  可以促进节能减排与技术创新。HFCs应用技术多与制冷、保温的能量相关技术有关。控制HFCs的使用,无疑对相关技术的创新提出了新的要求,对提高产品的能源效率提出了更高的要求。其对节能减排,提高能效是一个促进,从而可以推进技术进步、产品更新,促进国际间的合作。因此,减排HFCs不仅 仅是直接减排温室气体,对保护资源和生态环境也是一个机遇。

  我国的能源效率和工业化水平及技术落后于发达国家,在替代品、替代技术的开发上也不占优势。对于HFCs的应用,发达国家在技术上比我们更成熟 和先进。控制HFCs的使用,对我国企业来讲,是与发达国家站在了同一个起点上,有利于追赶国际先进水平。我们可以实现跨越式的淘汰步骤,在2013年开 始淘汰HCFCs的行动中,尽量选择非HFCs类替代品和替代技术,从而避免二次淘汰,在产品和技术上占据更高的制高点,促进替代技术的进步。

  减排HFCs面临的难题

  对HFCs需求高导致其排放量过快增长;替代技术存在局限性;减排技术研究投入不足;面对国际社会的压力。

  在国际社会应对全球气候变化的行动中,作为温室气体排放大国和快速发展的新兴经济体,我国也面临巨大的压力。

  HFCs需求高,其排放量过快增长。我国受工业发展水平的限制,工业过程和能量相关技术产品的能耗水平较高,平均能耗是发达国家的2~3倍;节 能减排技术与世界先进水平差距大。为减少HFCs的排放,迫切需要开发新的技术,如密封技术等,迫切需要提高相关产品的能效水平。由于HFCs的应用领域 多与能量相关技术产品有关,如制冷设备等,因此在淘汰HFCs的使用时,还必须考虑产品的能耗改善,即产品的间接排放问题。这对我国的节能技术提出了新的需求和挑战。

  从2000年至今,我国HCFCsHFCs排放量的年均增长率分别达到25%35%。随着我国对HCFCs物质的逐步淘汰,HFCs物质作 为替代品,在很长的一段时期内其消费都将迅速增长,其占含氟温室气体排放总量的比例也将逐渐增加,对温室气体排放的贡献将日益增大。

  HFCs替代技术存在局限性。我国淘汰控制在用含氟温室气体面临着巨大困难。按照《蒙特利尔议定书》要求,我国将首先淘汰控制HCFCs的生产 和消费。由于含氟温室气体类物质的特性,如无毒、无味、不可燃等,要选择技术上可行、又满足环境和安全要求的替代品十分困难。即使有一些满足上述条件的替代品,也基本上被发达国家企业注册专利并受到保护。选择专利保护技术显然成本高昂。因此,替代技术的不足是限制我国淘汰控制含氟温室气体使用和排放的最重 要障碍之一。我国对替代品技术的开发和应用滞后,而针对替代HFCs产品的技术研究和应用还没有启动。

  减排技术研究投入不足。在经济快速发展的同时,我国企业存在的最大风险是研究开发投入不足,缺乏资金支持,企业研发能力不强。面对国际市场的激烈竞争,与发达国家相比,如何找到合适的替代品,如何不被环境壁垒所困而丢失市场,对我国企业是一个很大的考验。

  面对国际社会的压力。当前,我国已成为HFCS主要的生产国和消费国。美国、加拿大等国倡导成立清洁联盟,共同控制HFCS等的排放,对我国是一个压力。同时,北美一些国家提议将HFCS纳入《蒙特利尔议定书》控制目标,对我国淘汰HCFCs增加了难度。

 

 

 

文章发表:

《中国环境报》
2013813日:电子版下载链接

《气候变化动态》2013年第30期(总第298期)


文章转载:

中国碳汇网:
http://www.forestry.gov.cn/thw/1807/content-622130.html

中国知网学问版:http://xuewen.cnki.net/CCND-CHJB201308130022.html

凤凰网公益版:http://gongyi.ifeng.com/gundong/detail_2013_08/13/28553034_0.shtml

 

 
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