随着世界化石能源的日益匮乏和人类对能源需求的不断增加，加上传统化石能源电力生产过程中的环境污染，人类不得不努力寻找可以补充或替代煤炭、石油、天然气这类常规能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色可再生能源，与传统化石能源相比，不会产生任何有害气体、废水和固体颗粒物，环境效益相当显著。当人们用已经发展一百多年的火电厂技术与新发展起来的风电技术相比较时，总是看到其发电间歇、波动的不足，看到政府的价格补贴，得出风电成本高于火电的结论。然而当燃煤火电达到一定规模时，燃煤火电的度电成本中原本可以忽略不计的“环境成本”就变成一个不得不计量的“附加成本”。本文试图从这个角度出发，分析燃煤火电发电过程中的各种“环境成本”，把它附加到传统意义上的燃煤火电成本电价上。以此为基础把燃煤火电与风电进行成本比较，得到一个与传统概念相反的结论：燃煤火电的“完全成本”远高于风电。

 

 

 

　　1882年，我国第一座火力发电厂建立，距今已有132年历史。火力发电技术成熟，初期投资小，建设周期短，目前成本较低，并且对地理环境要求不高，不受季节和气候的影响。同时，与水电相比，火电不会遇到枯水期无法发电或供电能力下降的问题；与风电相比，火电的供应更加稳定，不受风速、风向等自然条件的影响；与核电相比，火电相对安全，不必担心核泄漏等安全问题。以石油、煤炭和天然气等化石能源主导的能源体系极大地推动了人类社会的发展，使人类从农业文明过渡到工业文明并不断进步。现代社会发展离不开电力，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到不可磨灭的作用。我国的能源结构以煤炭为主，70%的电力来源于燃煤火电，燃煤发电是社会发展的有力保障。

 

　　然而，随着时间的推移和能源消费量的大幅度增加，传统化石能源的不可再生性和地域分布不均匀带来的能源安全问题以及对化石能源的利用所带来环境污染等问题也日益突出。化石能源价格的日趋攀升和气候变化问题不断推动着新能源技术和产业的发展，能源转型问题已经引起国际社会的广泛关注，能源结构由传统的化石能源向新能源转型、由高碳走向低碳是大势所趋。

 

 

　　在我国把火电作为主要电力来源发展经济的同时，自然环境也遭到巨大破坏。世界银行曾在2007年发布报告《中国污染成本》（COSTOFPOLLUTIONINCHINA），从多方面描述了我国的环境污染问题，大气污染首当其冲。我国大气污染属于煤烟型污染，以烟尘和酸雨污染的危害最大，并呈现逐步加重的趋势。造成我国煤烟型污染的主要原因是燃煤火电为主排放的气态污染物。燃煤火电排放的气态污染物主要包括SO2、NOX、CO2、粉尘颗粒物（PM）等。2010年中国环境统计年报统计数据表明：电力行业SO2排放量占工业SO2排放量的52.8%，NOX排放量占65.1%，烟尘排放量占36.2%，分别如图1、2、3所示。

 

 

　　SO2对人类各个脏器均有损伤；其与植物中的化学元素发生反应，影响植物的正常生长；另外，SO2可以改变土壤和水体的酸性，形成酸雨。目前我国61.8%的南方城市出现酸雨，酸雨面积占国土总面积的30%，如图4所示。中国环境科学研究院等单位研究表明：我国每年由于SO2导致的经济损失超过1100亿元，如果将SO2对材料和建筑物腐蚀的影响考虑在内，该损失还会增加。

 

　　NOX对人类以及自然环境的破坏作用同样不可小觑，其与空气中的水气或水滴反应产生硝酸，进而形成酸雨或酸雾。2010年环保部发布《火电厂氮氧化物防治技术政策》中显示：实施全面脱硝技术后，每年可减排NOX477至609万吨，需要设备投资461至652亿元，年运行费用259至390亿元。

 

 

　　CO2作为全球排放量最大的温室气体给环境带来了极大的损害。CO2溶于海水会提高海水酸度，形成更多碳酸。过量的CO2会引起“温室效应”，造成地球上病虫害增加，物种减少，海平面上升，气候反常，海洋风暴增多，土地干旱，沙漠化面积增大等问题。

 

 

　　粉尘颗粒物分为大粒径颗粒物、可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）。PM2.5又称可入肺颗粒物，其含大量有毒有害物质，对大气环境和人类健康影响巨大。其进入肺泡的细颗粒物可以被迅速吸收、不经过肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身，从而损害血红蛋白的送氧能力，使其丧失功能；其中的有害气体和重金属等溶解在血液中，对人体造成更大的伤害，例如加重呼吸系统疾病，引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏病，如图5所示；PM2.5还可能成为病毒和细菌的载体，推动呼吸道传染病的传播；另外，世界卫生组织2013年的研究表明：PM2.5可以引起肺癌和膀胱癌。在欧盟国家中，PM2.5导致人们的平均寿命减少8.6个月；在我国，二十年的统计数据显示，烧煤的淮河以北，人的平均寿命比淮河以南人群寿命低5.52年。由卫星拍摄的我国PM2.5分布状况如图6所示。

 

　　燃煤火电发电的全过程尤其是其排放的各类污染物对环境承载力产生了一定的影响。环境承载力是衡量人类社会经济活动与环境是否协调的重要指标，是指在一定时期内，在维持相对稳定的前提下，环境资源所能容纳的人口规模和经济规模的大小。由于地球的资源有限，因此环境承载力也是有限的，人类的所有活动必须在地球环境承载力的极限之内进行。但目前不可再生资源的开采将枯竭，并且在利用这些化石能源的工业进程中产生大量污染物。以燃煤火电发电为例，作为一个整体过程，从煤炭的开采、运输到电厂的燃煤发电，各个环节都会造成环境污染，这些都是与环境承载力之间出现冲突的表现。然而在我国电力价格中，煤炭发电的环境附加成本并没有计算在电价中。煤炭发电的整个生命周期过程中产生的环境附加成本，尤其是对环境的污染和对人类健康的影响已经成为制约我国社会可持续发展的重要因素。只有把环境成本计算在发电成本中，各种能源形式的发电成本相比较才有意义。因此我们有必要计算燃煤火电的环境成本（记为Ce），其与当前燃煤火电成本电价（记为Cp）之和定义为燃煤火电全电价，即燃煤火电完全成本（记为Cc），如式(1)所示：