能源经济学课件：能源健康效应

能源经济学

能源健康效应1目录15.1城市环境健康效应经济评估15.2部门污染物排放对公众健康效应的经济评估15.3边际健康效应的经济损失评估215.1城市环境健康效应经济评估15.1.1环境健康效应15.1.2环境健康效应测度15.1.3中国城市大气环境污染造成的健康效应评估315.1.1环境健康效应公认的大气污染物主要为颗粒物，如TSP（总悬浮颗粒物）、可吸入颗粒物（PM10）、细微颗粒物（PM2.5）、二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）等。煤燃烧后产生的悬浮颗粒物和二氧化硫会成为主要的大气污染物（阚海东等，2002）。关于城市大气污染造成的健康效应研究，以SO2和TSP或者PM10为主。城市人群是大气污染最主要的暴露人群，流行病学研究一般以城市居民作为暴露人群。对大气污染的健康效应开展定量化研究，并评估相关的经济损失，对各项能源环境政策进行相应的成本-收益分析提供重要依据和决策参考。415.1.1环境健康效应5健康效应估算分别估算每种污染物带来的健康危害和经济损失选其高者作为最后的评估结果将不同污染物带来的健康效应相加，作为总的损失。能避免重复计算，但是也会忽略其它污染物带来的损失。不可避免地出现一些重复计算的问题。本章：分别估算PM10和SO2造成的城市居民的健康效应；将其加总作为总的损失。15.1城市环境健康效应经济评估15.1.1环境健康效应15.1.2环境健康效应测度15.1.3中国城市大气环境污染造成的健康效应评估615.1.2环境健康效应测度大气污染物浓度与各种疾病发病率等健康效应之间的关系，即剂量—反应关系（Dose-Response）。本章拟采用世界银行提出的大气污染造成的健康效应指标，包括：

颗粒物导致的过早死亡、呼吸道疾病入院、急诊、大气污

染造成的健康问题而导致的限制活动天数、下呼吸道感染及儿童哮喘、哮喘发作、慢性支气管炎、呼吸道症状；还包括由二氧化硫导致的过早死亡、胸部不适和下呼吸道感染/儿童哮喘。采用由哈佛大学Ho和Jorgenson(2007)在世界银行的研究基础上修正后的剂量—反应关系表达式。715.1.2环境健康效应测度其中，HExhr为r地区由于污染物x（SO2，PM10）导致的h类型的环境健康效应；DRxh

为污染物x的第h种环境健康效应的剂量—反应关系系数；Crx为r地区大气污染物x的浓度；POPr则为r地区的人口数。前提是该城市全部市区人口暴露于这两种污染物的年均浓度下。一种较为粗略的估算：个人暴露水平存在较大的时间和空间差异，不同人群对污染物的敏感程度也有所不同。8(15-1)15.1.2环境健康效应测度环境健康效应的经济损失则通过对每种健康经济损失的估值加总得到：

（15-2）

（15-3）其中，HEVrxh

代表r地区由于污染物x（SO2，PM10）导致的h类型的环境健康效应造成的经济损失，Vxh

表示污染物x导致的h类型的环境健康效应的单位损失估值，THEV表征我国大气污染导致居民健康效应的总经济损失。915.1城市环境健康效应经济评估15.1.1环境健康效应15.1.2环境健康效应测度15.1.3中国城市大气环境污染造成的健康效应评估1015.1.3中国城市大气环境污染造成的健康效应评估

剂量—反应关系和健康效应的系数估值11

剂量—反应关系系数（污染物浓度增加1ug/m3，百万人发生数）

损失估值（人民币/元，2007年价格）

PM10的健康效应

Ho（2007）估算修正后估算过早死亡人数1.95370000413272呼吸道疾病入院次数1217511956急诊235142159受限活动天数575001416下呼吸道感染及儿童哮喘病238089哮喘病例数26082.52.8慢性支气管炎病例数614800053614呼吸道症状病例数1830003.74SO2的健康效应

过早死亡人数1.95370000413272胸部不适病例数100006.27下呼吸道感染及儿童哮喘病56.27大气污染的健康效应和经济损失（113个城市）1215.1.3中国城市大气环境污染造成的健康效应评估

病例数经济损失（百万元）PM10导致的健康效应过早死亡人数4206917385.96呼吸道疾病入院次数258886506.33急诊5069856804.12受限活动天数124049677819398.06下呼吸道感染及儿童哮喘49619944.34哮喘病例数562646191571.12慢性支气管炎病例数131600570555.92呼吸道症状病例数394801583116316.06PM10导致的健康效应经济损失合计110265.85SO2导致的健康效应过早死亡人数221739163.48胸部不适病例数113707603787.44下呼吸道感染/儿童哮喘病568540.39SO2导致的健康效应经济损失合计9951.31健康经济损失合计136533.21113城市GDP合计11255978.54健康经济损失合计占GDP比重1.21%PM10已成为影响公众健康的最主要的污染物SO2造成的其他健康效应相对较小15.1.3中国城市大气环境污染造成的健康效应评估PM10影响最严重的前五个城市分别为北京、上海、西安、天津和武汉。北京也是113个城市中PM10日平均浓度最高的城市，达到148ug/m3。2007年，北京市由PM10造成的过早死亡数达到3297，约占PM10造成的总过早死亡数的7.8%。SO2影响最为严重的前五个城市则为上海、北京、天津、广州和成都。2007年，SO2给上海造成的过早死亡数为1404，约占SO2造成的过早死亡总数的6.3%。1315.1.3中国城市大气环境污染造成的健康效应评估中国的重要大城市的城市人口是大气污染物最主要的受害者。优化城市区域的能源结构尤其是工业用能结构、提高用能效率、优化产业结构、调整工业布局，限制高能耗高排放产业是有效降低PM10等可吸入颗粒物的重要途径。14各种工业过程（燃煤、冶金、化工、内燃机等）直接排放的超细颗粒物；可吸入颗粒物的主要形成源，也是可吸入颗粒物污染控制的重要对象。大气中二次形成的超细颗粒物与气溶胶等。可吸入颗粒物目录15.1城市环境健康效应经济评估15.2部门污染物排放对公众健康效应的经济评估15.3边际健康效应的经济损失评估1515.2部门污染物排放对公众健康效应的经济评估15.2.1部门污染物排放对公众健康效应的经济评估框架15.2.2吸入因子15.2.3部门污染物排放15.2.4健康效应和经济损失评估15.2.5中国24部门污染物排放对公众健康效应的经济评估1615.2.1部门污染物排放对公众健康效应的经济评估框架基于吸入因子的城市居民环境健康经济损失评估框架17原因：评估具体的能源环境政策的实际效果基于污染物的剂量-反应（dose-response）关系和暴露人群以及各污染物的吸入因子，得到每个部门的健康效应。根据健康效应对应的经济损失，得到各部门能源消费排放造成的公众健康损失，进而得到部门产出的边际健康效应和能源消费边际健康效应。15.2部门污染物排放对公众健康效应的经济评估15.2.1部门污染物排放对公众健康效应的经济评估框架15.2.2吸入因子15.2.3部门污染物排放15.2.4健康效应和经济损失评估15.2.5中国24部门污染物排放对公众健康效应的经济评估1815.2.2吸入因子吸入因子（iF，也被称为暴露效率或暴露因子，exposureefficiency或exposurefactor）指某些特定排放源或某类排放源排放的污染物浓度增加，在暴露时间内，所有暴露人群所吸收的污染物量占总排放量的比例关系，表达式为：

（15-4）对特定的排放源而言，其对应的吸入因子可以表达为(HoandNielsen,2007)：

（15-5）其中，POPd

指区域d处的人口；Cd为d区域的暴露浓度；BR则表示暴露人群的平均呼吸率，通常为20m3/日。EM为特定排放源的总排放量。1915.2.2吸入因子吸入因子能够简单、透明、综合地反应出污染物排放和公众暴露程度之间的关系。吸入因子是一个相对较新的评估工具，但是已经广泛地应用于电厂的环境健康效益评估，工业污染环境影响评估，交通排放的环境健康效应评估以及一些区域性评估。稳健的气象模型表明可以将吸入因子扩展到大范围的健康评估分析中。2015.2部门污染物排放对公众健康效应的经济评估15.2.1部门污染物排放对公众健康效应的经济评估框架15.2.2吸入因子15.2.3部门污染物排放15.2.4健康效应和经济损失评估15.2.5中国24部门污染物排放对公众健康效应的经济评估2115.2.3部门污染物排放部门污染物排放的估算可以利用式(15-6)所示的方法：

（15-6）其中，

表示部门j对于污染物x的排放，其中x

可分别表示为TSP和SO2，污染物排放包括燃烧排放

和工业过程排放

（非燃烧排放）。将能源消费的实物量转化为油当量，过程排放的计算如式：

（15-7）其中，

表示过程排放率，单位为千吨/10亿元和

表示部门j的产出。燃烧排放

则通过式（15-8）计算：

（15-8）其中，

代表化石能源f的排放因子，单位为千吨/10亿吨油当量和

为部门j化石能源f消费量，f分别为用油当量表示的煤炭、石油、天然气。2215.2部门污染物排放对公众健康效应的经济评估15.2.1部门污染物排放对公众健康效应的经济评估框架15.2.2吸入因子15.2.3部门污染物排放15.2.4健康效应和经济损失评估15.2.5中国24部门污染物排放对公众健康效应的经济评估2315.2.4健康效应和经济损失评估通过吸入因子将部门的污染物排放转化为浓度，具体转化计算如式（15-9）所示：

（15-9）其中，

为部门j排放污染物x的浓度，

为部门j排放的污染x的吸入因子，BR则表示暴露人群的平均呼吸率，通常为20m3/日，

为部门j在地区d内排放的污染物x浓度，

为地区d的暴露人口。通过式（15-10）得到污染物x的环境健康效应：

（15-10）其中，HEh,为污染物SO2或PM10导致的h类型的环境健康效应；DRhx为第h种环境健康效应的剂量-反应关系系数；C,x为全国范围内大气污染物x的平均浓度；POP则为全国暴露人口数。2415.2.4健康效应和经济损失评估部门j排放产生的污染物x造成的第h种环境健康效应

如下：

（15-11）一些发展中国家仅监测和记录了当地的SO2和TSP污染情况，PM10排放和TSP排放之间可以用式（15-12）表示：

（15-12）其中，

，

分别为部门j排放污染物PM10和TSP的排放量。由于SO2以及一次颗粒物还会产生反应，形成二次颗粒物，而这些二次颗粒物也会转化为PM10。2515.2.4健康效应和经济损失评估最终的PM10的浓度为：

（15-13）其中，

表示部门j最终排放的PM10的浓度，

代表部门j初始排放PM10的浓度，

代表部门j中二次颗粒物转化成的PM10的浓度。在测算出SO2和PM10的基础上，得出部门j排放导致的所有环境效应的经济损失为：

（15-14）其中，

为污染物x的第h种环境健康效应的经济损失系数。2615.2部门污染物排放对公众健康效应的经济评估15.2.1部门污染物排放对公众健康效应的经济评估框架15.2.2吸入因子15.2.3部门污染物排放15.2.4健康效应和经济损失评估15.2.5中国24部门污染物排放对公众健康效应的经济评估2715.2.5中国24部门污染物排放对公众健康效应的经济评估参考前人研究得到的吸入因子，并利用2007年的城市人口数据对原有的吸入因子进行修正，修正数据如下表所示。修正后的一次和二次污染物的吸入因子28

全域的吸入因子二次颗粒物

TSPSO2SO2/SO4农业1.99E-064.29E-075.69E-06煤炭生产1.36E-052.14E-055.69E-06石油生产1.36E-052.14E-055.69E-06天然气生产1.36E-052.14E-055.69E-06铁矿开采1.36E-052.14E-055.69E-06有色开采1.36E-052.14E-055.69E-06建筑材料1.34E-051.55E-055.69E-06食品加工1.36E-052.14E-055.69E-06纺织业1.36E-052.14E-055.69E-06服装业1.36E-052.14E-055.69E-06木材加工1.36E-052.14E-055.69E-06造纸业1.36E-052.14E-055.69E-06成品油1.36E-052.14E-055.69E-06炼焦业1.36E-052.14E-055.69E-06化学工业1.27E-052.56E-055.69E-06金属加工1.46E-052.34E-055.69E-06机械生产1.36E-052.14E-055.69E-06其他制造业1.46E-052.34E-055.69E-06电力生产5.58E-066.15E-065.69E-06城市燃气1.36E-052.14E-055.69E-06水生产1.36E-052.14E-055.69E-06建筑业7.48E-052.14E-055.69E-06交通运输4.86E-052.14E-055.69E-06服务业4.99E-052.14E-055.69E-06中国24部门SO2和TSP排放、部门产出及能源消费（2007年）2915.2.5中国24部门污染物排放对公众健康效应的经济评估

TSP/万吨SO2/万吨产出（亿元）能源/百万吨标油

燃烧排放过程排放燃烧排放过程排放煤炭石油天然气农业8.160.0013.800.0048935.893.280.030.01煤炭生产9.2013.9116.511.029654.91127.650.210.04石油生产0.710.211.690.406556.652.042.090.37天然气生产0.320.090.770.182978.240.930.960.17铁矿开采1.983.522.932.443622.981.791.410.25有色开采2.621.342.1916.052526.451.590.240.04建筑材料113.30452.64107.0182.4626758.47151.284.650.82食品加工26.951.0142.100.3841861.0811.030.960.17纺织业12.730.1527.500.0925403.9412.960.560.10服装业1.580.042.990.0018866.785.390.370.07木材加工3.682.994.330.2611037.397.100.080.01造纸业23.770.8049.040.4714960.4710.070.170.03成品油7.8317.719.0133.4317915.045.70279.6449.48炼焦业33.193.1217.105.903161.49142.872.770.49化学工业59.8614.02114.9723.6162380.54103.0333.305.89金属加工86.01113.8291.83144.2079218.09162.924.850.86机械生产7.555.759.910.7273864.5520.931.440.25其他制造业1.541.433.100.4285907.038.690.770.14电力生产297.391.191146.900.2231490.01441.318.651.53城市燃气1.410.461.900.691108.299.1613.082.31水生产0.050.000.030.001178.830.160.050.01建筑业5.611.357.310.2162721.747.530.000.00交通运输21.750.0038.510.0031700.118.741.780.32服务业60.180.00102.750.00160685.0024.211.170.2115.2.5中国24部门污染物排放对公众健康效应的经济评估全部门大气污染物排放的健康效应和经济损失（2007年）30

燃烧排放燃烧排放和工业过程排放

病例数损失/亿元病例数损失/亿元PM10导致的健康效应

过早死亡人数161258666.44207298856.71呼吸道疾病入院次数99235819.41127568224.95急诊1943367630.822498209739.62受限活动天数4755048371743.566112640684955.85下呼吸道感染及儿童哮喘19020191.7024450562.18哮喘病例数21567245560.2227724812077.42慢性支气管炎病例数50444862704.5464847143476.70呼吸道症状病例数15133458293625.4219454143394803.99SO2导致的健康效应

过早死亡人数205723850.202700861116.19胸部不适病例数105499136673.06138505429595.92下呼吸道感染/儿童哮喘病5274960.046925270.05PM10导致的健康效应经济损失合计4852.11

6237.42SO2导致的健康效应经济损失

合计923.29

1212.15总计5775.41

7449.57占当年全国GDP比重

2.31%

2.99%健康效应：受各部门排放的大气污染物的影响产生最多的健康效应是PM10带来的呼吸道症状；其次为PM10导致的活动受限天数；SO2和PM10还会造成一定的过早死亡。15.2.5中国24部门污染物排放对公众健康效应的经济评估全部门大气污染物排放的健康效应和经济损失（2007年）31

燃烧排放燃烧排放和工业过程排放

病例数损失/亿元病例数损失/亿元PM10导致的健康效应

过早死亡人数161258666.44207298856.71呼吸道疾病入院次数99235819.41127568224.95急诊1943367630.822498209739.62受限活动天数4755048371743.566112640684955.85下呼吸道感染及儿童哮喘19020191.7024450562.18哮喘病例数21567245560.2227724812077.42慢性支气管炎病例数50444862704.5464847143476.70呼吸道症状病例数15133458293625.4219454143394803.99SO2导致的健康效应

过早死亡人数205723850.202700861116.19胸部不适病例数105499136673.06138505429595.92下呼吸道感染/儿童哮喘病5274960.046925270.05PM10导致的健康效应经济损失合计4852.11

6237.42SO2导致的健康效应经济损失

合计923.29

1212.15总计5775.41

7449.57占当年全国GDP比重

2.31%

2.99%经济损失：2007年，只考虑燃烧排放情况下，各部门污染物排放带来的城市居民健康效应造成的经济损失约占当年全国GDP的2.31%；慢性支气管炎造成的健康经济损失最高，其次为过早死亡人数；如果加上工业过程排放，部门污染物排放带来的健康效应的总经济损失约占当年全国GDP的2.99%。环境形势依然严峻，需要采取更为切实有效的减排行为，降低各类污染物排放，改善环境，提供公众健康水平，实现真正的可持续发展和科学发展。目录15.1城市环境健康效应经济评估15.2部门污染物排放对公众健康效应的经济评估15.3边际健康效应的经济损失评估3215.3边际健康效应的经济损失评估15.3.1部门边际健康效应的经济损失评估15.3.2能源边际健康效应的经济损失评估15.3.3中国边际健康效应的经济损失评估3315.3.1部门边际健康效应的经济损失评估部门边际健康经济损失（MarginalDamage）：部门j排放的污染物x的边际健康损失效应

是指部门j最后一单位产出所造成的健康损失(Ho和Jorgenson，2007)。结合吸入因子的概念和（15-6）可知，部门j的边际排放率等于其平均排放率。因此，其对应的污染物x的边际健康经济损失可以表示为式（15-15）：

（15-15）

部门j总的边际健康经济损失

为其排放的所有污染物的边际

健康经济损失之和：（15-16）在计算各部门的边际健康经济损失时不包括过程排放，只包括能源消费产生的燃烧排放。3415.3边际健康效应的经济损失评估15.3.1部门边际健康效应的经济损失评估15.3.2能源边际健康效应的经济损失评估15.3.3中国边际健康效应的经济损失评估3515.3.2能源边际健康效应的经济损失评估能源边际健康效应的经济损失的计算如式（15-17）所示。各类型一次能源的平均边际健康经济损失则是各部门对应的能源边际健康经济损失的平均。

（15-17）其中，MDFfj是指j部门单位能源f消费造成的环境健康经济损失，MDXjx为部门j排放的污染物x的边际健康损失效应，

代表化石能源f的排放因子，单位为千吨/10亿吨油当量，

为能源f的折油当量系数。3615.3边际健康效应的经济损失评估15.3.1部门边际健康效应的经济损失评估15.3.2能源边际健康效应的经济损失评估15.3.3中国边际健康效应的经济损失评估3715.3.3中国边际健康效应的经济损失评估各部门排放造成的健康经济损失比重（2007年）38电热生产部门污染物排放造成的健康经济损失最大；服务业也是污染物排放大户，其排放带来的健康损失仅次于电热生产部门；决策部门在调整产业结构时需要综合考察相关部门的综合经济和社会效益，有所取舍。对服务业中能耗较高的部门开展技改，提高能源效率，降低污染物排放。其他传统的高能耗高排放部门带来的健康经济损失造成也基本都在损失最大的10个部门中。总的边际健康经济损失最大的十个部门（2007年）其次为建筑材料，对应的边际健康经济损失约为0.13，即生产1元的建筑材料，带来的环境健康经济损失约为0.13元。39电热生产部门的边际健康经济损失最大，约为0.14，意味着电热生产部门每生产1元的电热，就会带来约0.14元的健康经济损失。15.3.3中国边际健康效应的经济损失评估各部门对应的PM10和SO2及总的边际健康经济损失（2007年）40

MDPM10（元/元）MDSO2（元/元）MDO（元/元）部门j造成的总损失（亿元）占全部损失比重农业5.23E-045.30E-065.29E-0425.850.45%煤炭生产4.91E-031.61E-036.51E-0362.811.09%石油生产6.61E-042.41E-049.02E-045.910.10%天然气生产6.67E-042.44E-049.10E-042.710.05%铁矿开采2.52E-037.59E-043.28E-0311.890.21%有色开采3.67E-038.14E-044.49E-0311.340.20%建筑材料1.09E-011.89E-021.28E-01492.298.52%食品加工3.07E-039.46E-044.01E-03167.662.90%纺织业2.91E-031.02E-033.93E-0399.041.71%服装业4.64E-041.55E-046.19E-0411.190.19%木材加工1.38E-033.70E-041.75E-0319.200.33%造