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核心问题还是在铅蓄电池下游产业链上。由于门槛低、技术含量较低,在利益的驱使下,个体户反而成为废旧铅蓄电池回收的主力军,这也成为整个行业中污染最大的环节。而在这个产业链下游的小冶炼厂又由于冶炼过程中的污染成为众矢之的。
中国电池工业协会理事长韩作和中国电池工业协会综合业务工程师张昱告诉《中国经济和信息化》记者,铅蓄电池回收的无序,是因为铅成为了利益的载体。如何解决回收的无序难题,中国电池工业协会提出,只有通过建立铅资源跟踪系统才能从根源上处理好这个问题。
CEI:铅蓄电池回收行业本身是从个体户发展而来,他们中有些发展成了今天的大型企业,但回收这个环节至今被个体户继续“垄断”着,你如何看这个现象?
韩作樑:铅蓄电池无序回收是因为它是个利益载体——跟地沟油似的,几万个个体户,政府和企业怎么跟他们竞争?如何解决这个问题我们呼吁了很长时间,至今难以见效。无序的原因就是因为没有一个部门来管这个事情,但却也绝不是一个部门就能推动的事情。
CEI:高价买回来的废旧铅蓄电池是不是会变相推动新电池的价格?
韩作樑:新电池是买铅,废电池是卖铅,两个都是利益。所以回收价格越高,铅的价格就越高。由于回收成本高,生产企业为了获利,新产品卖的价格自然也要水涨船高。
CEI:如何打破个体户“垄断”铅蓄电池回收这一环节?
韩作樑:我们现在正准备向国家有关部委打报告,要实行更为有效的“以旧换新”措施来解决这个混乱的局面。
张旻昱:这个是我们协会正在做的一个课题,主要针对国内铅蓄电池解决方案的研究,提出来的技术路线有多种,目的是让无序回收变有序,其中一种方案是“以旧换新”。
同时,我们提出了保证金补偿制度。这个也是为了鼓励“以旧换新”,跟“以旧换新”配套。就是说,针对已有铅蓄电池的消费者就实施“以旧换新”策略,而针对新买消费者,他们就得支付一定的保证金——主要是为了提高小商小贩的违法成本,同时提高消费者主动将废旧电池返还至有序回收体系的个人意愿。
CEI:欧美在处理铅蓄电池回收方面的经验可否借鉴?
张旻昱:小冶炼厂可以通过管理监督取缔掉,但是非法企业就难办了。这一方面需要社会监督,另一方面需要政府制定相关法律,就是要提高他们违法的成本。比如在德国等欧洲国家,只要发现你是非法冶炼的,就会处以高额罚金。这对企业来说是致命的打击。
他们的罚款也不是留给政府,而是给那些做得好的企业以补贴。不仅如此,如果被处罚的企业还要继续生产,就得正式登记,需要进入行业登记系统。进入登记系统后,所有的生产行为都受监控,这种监控甚至到了每公斤铅的价格都能算出来,也知道铅的流向和来源。
CEI:大企业的销售网络是比较健全的,那么回收与销售是否可以对接?
张旻昱:相关政府部门都比较支持企业利用自有销售网络形成整体回收体系,然后通过产业联盟,相当于构建一个大的联合体,可以形成一个逆向物流回收体系。无论从经济和社会意义层面,还是从可操作性方面分析,回收废旧蓄电池,从大企业的销售网络推回去形成一个逆向物流体系是最有可行性的。
CEI:消费者是否也应该自觉承担起相应的责任和义务?
韩作樑:消费者必须承担责任!改革开放以来消费者受益不受益?这个疑问的答案是肯定的,既然消费者是受益者就必须承担责任。在国外,消费者是必须把废旧铅蓄电池交给有资质的回收站点。不仅要交,还要付钱。
当然国家责任更重,环保既是公民的事,更是国家的事。你向企业和纳税人征税了就必须承担起相应的责任。
CEI:信息化手段是否有助于解决这一难题?
张旻昱:当然,对铅蓄电池行业的企业可以通过建立注册机制来统配管理。因为社会各界均注重铅使用和污染问题,所以只要利用这个系统对铅的流向进行追踪,即对每一吨铅从哪儿来到哪儿去,进行系统的跟踪和核查。这个跟踪是对整个产业链的跟踪,从回收企业到冶炼厂,到铅蓄电池生产企业,再到下游使用企业,甚至是消费者。
在德国,生产企业的铅资源有进有出,相关部门通过铅资源进行加减来核对,进货和出货一旦没有对等,企业就会被列入重点监控对象,如果查到问题就会被处以高额罚金。
CEI:国内也迫切需要建立一套行之有效的监控系统?
张旻昱:解决问题之前,是需要花一定时间弄清问题的,大概需要一年左右的时间。现在都知道回收有问题,到底问题出在哪里,什么人在干?到底是什么人在收铅板,又是往什么冶炼厂送?政府光管小商小贩没用,全国那么多人怎么管得过来,就算立法了管也够受的。
所以,现在最迫切需要的是一个流转监控体系,就是把电池生产企业、再生铅企业,最好还能把回收企业纳入到这个体系中,这样就能让所有的铅的来龙去脉搞清楚。且先不说哪家企业做得好,哪家做得不好。先找到哪家企业的铅进货出货是有问题,至少得先知道哪个地方有非法回收的企业存在,然后才能去做。找到了具体的问题症结和关键所在,才能着手采取办法去解决。
今天要介绍给大家的是同洲公司生产的一款USB电视接收棒(下面简称USB棒)-DV5060-TH。USB棒的外包装更像一本书,一个礼品盒。彩色图案设计活灵活现,一目了然。活页内部磁性材料的设计也处理的恰到好处,设计合理、使用方便.整体均使用可回收的纸质材料,也符合现在提倡的环保要求。打开盒盖,我们就会发现各式各样的配件。
天线
天线属于无源天线,既不需要额外增加外部供电的天线,所以这类天线通常是没有增益,即不会将信号做二次放大。装配好的天线高度为15厘米,通体黑色,采用天线鞭与底座分离的方式,使用前须将天线鞭底部旋入底座。底座直径29毫米,内部装有永磁材料,可直接固定在铁制材料表面,体积小,附着力较强,不会被轻易移动。在成型时使用橡胶材料将底座完全包住,所有元件混为一体,即美观有稳定。从底座引出来的导线采用编号为RG174的材料,典型50欧姆阻抗线材(从这点笔者判定天线是50欧姆阻抗),线长3米左右,另一端是一个镀金的SMB接头(),安装时只需将其插在USB棒上面对应的SMB母头上面,使用扣接方式,即将其推到底,端子外壁的卡扣就会“咔”的一下被卡住,这种方式虽不如使用SMA接头固定那麽牢靠,但比起IEC接头还是强了不少。
遥控器
遥控器有26个按键,其中包括“数字键” 、“方向键” 、“模式” 、“暂停” 、“播放” 、“全屏” 、“静音”等等,绝大多数的操作都可以完成。遥控器整体小巧,纤薄时尚做工精细.体积相对于我们家里常用电视遥控器要小,而且要薄的多。面板正面贴有红色、黑色、银色三色印刷的铭板,黑色和银色图案交相辉映,形成较大的反差,文字看起来是一清二楚。铭板采用的是PVC材料,并在上面冲出一些具有一定厚度的凹坑,凹坑具有一定弹性,手按下去,可以产生形变。松手凹坑会弹起来,摸上去的“手感”还不错。凹坑中央均匀涂了一层导电材料,但面积不大。当按键被按下时,只有涂导电材料的地方会接触到下面印制板上面的炭浆印刷的开关。薄遥控器顶端中间有一个梯形凹孔,内部装有红外线发光二极管,随着每一次按键的操作,发光管瞬间进行多次亮灭变化,将电信号转变成光信号发出。遥控器的背面做了“人性化”的处理,设计较为新颖,独到之处令笔者有为钦佩。背面采用阳文方式蚀刻了2个图案,(图案轮廓凸出物体表面而不是凹进去 )第一个是一个打了叉子的脚轮垃圾桶,其下方是一条粗黑实线。这个图案可不是随便印的,它具有极为特殊的意义。伴随着科学技术的不断推陈出新,电子产品的更新换代,导致电子垃圾的数量迅速增长,特别是电视、电脑、手机、音响等产品,含有大量对环境和生物体有毒有害的物质(例如铅,铬,汞及其金属化合物),如果不及时加以处理,后果将难以估量,对这个问题,欧盟制定了相关法令,即防治电子电气废弃物(WEEE Waste Electrical and Electronic Equipment),实现这些废弃物的再利用、再循环使用和其它形式的回收,以减少废弃物的处理。努力改进涉及电子电气设备生命周期的所有操作人员,其中包括制造商、销售商等等。指令于2005年8月13号正式实施,以后欧盟市场销售的所有需要回收和处理的家电和电子产品将必须贴有打叉的垃圾桶图案的特殊标签,以提醒消费者需要将报废电器电子产品作分类处理而不是的一扔了事。另一个图案实际上是一个电池安装示意图,简洁与美观,如何操作一幕了然。上面提过,遥控器很薄,无法装配5号或7号电池,唯一的解决方法是采用更薄的“钮扣”电池。电池盖被设计成一个半园形的卡子,卡子内部中空,可以存放电池。右下部被设计成可以“自锁”的结构。钮扣电池体积较小(直径只有2厘米),很容易被忽略,同时有没有专用的附件袋存放,如果找不到还不太好配,产品在出厂时已将电池预先装好。为了保证足够的电池“寿命”。在电池阳极表面加垫一块透明麦拉片,主要目的将电池阳极和遥控器内部电池插座上面的簧片隔离,达到绝缘的目的,用户在进行遥控操作前,只需要将露出来麦拉片拉出即可使用,电源即可接通,用起来很方便。
USB棒
USB棒和常见的USB设备相比体积大一些,长80毫米,宽32毫米,高16毫米。做的比较大是在于内部元件所致,印制板面积不能减少。但笔者认为这并不是缺点,体积越大就越适合我们的市场需求。由于这款产品市场较为特殊,仅仅定位在我国大陆地区,用户是广大的人民群众。而在人民群众眼里,相同价格的产品体积大一点的商品更容易受到用户的青睐,这是我们的传统观念所决定的。棒的主体是白色的,正反两面均贴有银色带背胶的铭板,正面的印有“DMB-TH移动电视接收棒”字样,文字的左侧开了3个弧形的“窗”,通过他可以看到“棒”的内部,这是干什么用的呢?最初,笔者认为这是透光用的,是为了保证内部的红外线接收块可以正常接收遥控器发出的红外线而设计的。直到“棒”打开后才发现是错误的,其真正的目的可能是为了散热及做电源指示(棒的内部有红色指示灯,一旦接通电源,灯就会被点亮。红光就会透过“窗”,我们就可以查看电源的工作状态),至于红外接收而另有独特设计。“棒”的前端有个“帽子”,也可以称作防尘罩,颜色为橙红色。由于盖子内部的USB插头并没有位于中央位置,偏的很“严重”,所以“帽子”的处理较其它USB设备上面的“帽子”不同,并没有作对称处理,即帽子两端中心对称。
棒的两侧包着“U”型的防护板,主要用来做修饰,遮盖使用。
本体颜色为橙红色,与”帽子”保持一致.护板两侧内壁各装有2个矩形筋,形状和大小都是相同的。
USB棒实际上就是一个二和一的调谐器(带锁相环的降频器再加上信道解码单元),再加上USB转换芯片,后面的MPEG-2/MPEG-4等解码和视频编码都是有计算机内部的CPU去完成。我们常说的调谐器包括Can调谐器和硅芯片调谐器。USB棒中使用的MAX2165属于硅调谐器的范畴,该芯片是美信公司在去年11月份推出的高度集成的一次变频调谐器,适合于DVB-H、移动电视应用。该调谐器集成全部调谐功能,包括RF跟踪滤波器、低噪声放大器(不需要外部增加放大器,可直接接天线使用)、发送抑制陷波器(该设计为滤除830MHz至950MHz频率范围内的干扰信号,允许在具有强蜂窝信号的场合工作。)以及可编程基带低通通道选择滤波器(针对不同的需求,可编程基带通道选择滤波器可设定为7MHz或8MHz。降低带外噪声对信号的影响。不过在实际使用中使用8M就好,毕竟我国使用的是PAL-D的系统)正交混频器、功率检测器、可变增益基带放大器(VGA)、DC偏移消除电路和一个完整的小数分频合成器(小数分频合成器可减少VCO锁定时间,并降低中心相位噪声,免去了极为耗电的相噪降低算法。)。集成了这麽多元件,但芯片却只有5毫米见方,是目前可以看到最小的硅调谐器。该调谐器消耗21mW的功耗,占空比为8%,覆盖470MHz-780MHz (也就是我们常说的UHF频段)信号范围,MAX2165完全符合Nordig(NorDig是北欧的电视和电信公司组成的一个合作组织,该组织针对数字电视制定一系列的标准。目前,欧洲大部分地区已广泛采用,被认为是一个适合整个欧洲的标准)的要求。该芯片采用I²C总线控制兼容串行接口编程。外部AGC控制,可输出I/Q等基带信号。电源的需求较为特殊,即不是常见的5伏或3.3伏,而是较为罕见的2.85伏单电源供电。基准频率使用25MHz,由晶振产生(右图MAX2165右下侧,这种晶振是表贴元件,占的体积小,但性能不错,有频率调节端口,可以做频率细调。)。晶振右边的是一颗红外接收块,遥控器发出的红外线信号透过导光柱直接输入到该元件,在元件内部完成光转电的处理,输出数字信号给后面的处理器使用。接收块的上面有一个黄色的镀金SMB插座,这是与天线上面那个SMB插头相对应的,一旦两个接头铆和在一起,信号就会从天线处下载,并传入MAX2165,通过控制MAX2165将选中的频率变频I.Q两种不同的信号。I,Q信号有了,下一步就是信道解码了。USB棒使用的解码芯片是8GL5,是清华凌汛公司在去年推出的接收方案,首先完全支持中国数字电视地面广播传输标准(GB20600-2006)。可用于单载波和多载波信号地面数字电视接收,支持高清及标清电视和其它多媒体服务的广播传输,适用于各种低功耗、小体积的电视接收终端应用产品。该芯片使用BGA封装,共有144个焊点,尺寸只有10毫米×10毫米见方,但集成了模数转换器ADC和用于时域解交织的存储器。支持4QAM-NR、4QAM、16QAM、32QAM、64QAM调制方式,前向纠错码率0.4,0.6,0.8,保护间隔P420,P595和P945,时间解交织模式M=240,M=720,可以进行自动参数检测更新。出色的单频网性能,卓越的抗多径干扰及多普勒性能。功能如此强大,但功耗较低,正常工作不到300毫瓦,相对于前辈8913来说,无论在体积还是在功耗方面都更为出色。标准的I2C接口控制,支持数字或模拟的IF或IQ信号的输入,可直接与MAX2165输出相连接。输出符合MPEG-2 TS流的SPI传输规范,同时支持同步串行及同步并行输出模式。参考时钟选用30.4MHz,同样也是使用晶振直接提供。核电源使用1.2伏,其它接口电源使用2.5伏。标准的TS流信号产生了,剩下的就是转成USB数据格式了,该USB接口芯片出场了。接口芯片使用的是CY7C68013,属于塞普瑞斯公司的FX2系列产品,是塞普瑞斯公司生产的第一款USB2.0芯片。可提供高达480 Mbps的传输率;内部集成PLL(锁相环),最高可使5l内核工作在48MHz;对外提供两个串口,可以方便地与外部通信;片内拥有8 KB的RAM,可完全满足系统每次传输数据的需要,无需再外接RAM。由于芯片内部没有ROM,一旦USB设备断开与PC的连接,程序代码将无法保存,需要每次在PC机接入USB设备后,重新下载。此外,芯片支持一种“E2PROM引导方式”,即先将固件下载到片外E2PROM中,当每次USB设备通电后,FX2自动将片外E2PROM中的程序读入芯片中。
芯片完全适用于USB2.0,并向下兼容USB1.1。当USB接口接入电脑后,首先进行电脑的设备搜索,从USB端获得设备的VID/PID,以及USB芯片的工作方式;然后电脑机通过得到的VID/PID获取设备的驱动,保证设备的工作。与此同时,USB芯片上电开始,内部的微控制器开始从E2PROM中获取MCU的工作状态、采用的工作模式、数据传输方式、所用到传输方式端点的大小以及传输方向,并对接口器件进行相应芯片寄存器的初始化。实现内容因具体芯片而异,因此确定接口器件后再说明寄存器初始化的方法。芯片内部设有I 2C总线端口,我们上面提到的8GL5和MAX2165由它来控制。参考时钟选用24MHz,电源使用3.3伏。
一、创设问题情境,培养学生质疑能力
问题是学习的动力与起点,贯穿于学习的整个过程。通过问题引导学生产生质疑;通过引导学生发现、提出、分析并解决问题,强化学生的质疑精神与创新能力。问题情境创设要适中、梯度、科学。创设问题情境需遵循以下几点原则:
1.结合背景资料,培养学生质疑能力
以新课改后人教版必修1《第一节 化学实验的基本方法》中“粗盐提纯”的实验为例,可以这样进行教学。
教师启发:同学们做过粗盐提纯的实验吗?
学生们很快地联想:初中化学所学的粗盐提纯的实验,通过溶解—过滤—蒸发结晶,除去粗盐中不溶性泥沙获得食盐。
教师又提问:得到的食盐是纯净物吗?
学生联想:粗盐中含有可溶性和不溶性杂质。
学生回答:不是,其中还有一些易溶于水的杂质。
教师设问:易溶于水的杂质有哪些?又怎样除去呢?……
教师利用学生已学的知识作为背景来创设问题情境,既可以让学生回忆旧知识,又可以将新旧知识联系起来,调动学生学习的积极性,减少对高中化学“难学”“难拿高分”的恐惧心理。
2.基于实验过程,培养学生质疑能力
例如《金属的化学性质》中探究钠与水的反应,教师可以通过演示实验,引导学生观察、概括、设问、答疑。
学生观察后概括:“钠块浮在水面上,变成银白色小球,不断游动,发出嘶嘶的声响,滴有酚酞的水变红了。”
方便记忆,师生一起概括钠与水反应的现象“浮—熔—游—声—红”。
教师提出要求:小组讨论该实验。
学生小组讨论很积极,几乎都是自问自答的形式:
钠块为什么浮在水面上——因为钠的密度比水小。
为什么钠块会熔化成光亮的小球——因为反应要放热,钠的熔点低。
水溶液为什么会变红——钠与水反应生成碱物质。
没有过多的语言讲授,不需要繁琐的知识整理,学生在轻松的氛围中通过观察、思考,提出问题,从而解决问题。在激发学习兴趣的同时,提高学生对新知识的记忆。
3.利用学生疑问,发展学生质疑能力
比如对于钠与水的反应,有学生提出问题:将水改为硫酸铜溶液会看到什么现象?下面讨论更激烈了,最终主要出现两种答案:第一种,由于金属钠活动性比铜强,所以看到钠把铜置换出来了,看到红色沉淀生产;第二种,钠要先与水反应生成氢氧化钠,所以有蓝色沉淀。学生亲自演示实验,得到答案是生成蓝色沉淀。从而更激发他们的质疑精神。
4.提出探究性课题,培养学生质疑能力
比如展开“水污染危害防御策略”的探究活动,提问“如何保护当地水资源”。由学生小组展开水资源污染情况的调查研究,展开污水排放、处理情况的调查。基于此学生根据自己学到的化学知识,制订可行的方案。创设问题情境,鼓励学生产生质疑并实践探究,从而强化学生化学科学精神与能力。
二、拓展学生思维,培养猜想与假设能力
科学探究活动中,对探索问题如不具备充足的知识与事实材料时,就需要凭借学生的知识与能力经验,以假设的形式进行探索。根据已有资料与客观事实作出假设,并对探索的问题假设出一种或多种答案与结论。没有大胆的猜测,就不会有伟大的发现。教师需要善于创设一定条件与氛围,引导学生发散思维。不拘泥于一般思维模式,大胆、科学的猜想与假设,应用已有化学知识与方法,进一步总结、完善与修正知识网络。
引导学生猜想与假设能力的方法如下:
1.运用归纳法提出猜想与假设。通过个别与特殊来总结一般规律和方法。由“盐类水解实验”,通过pH试纸测定NH4Cl、Na2CO3、NaCl等溶液的pH,总结归纳强酸弱碱为酸性,强碱弱酸为碱性,强酸强碱为中性,一句话:谁强显谁性。
2.运用演绎法提出猜想与假设。通过将一般规律运用于特殊范围,以验证原理与规律的适用性。如“勒夏特列原理(平衡移动原理)”中当改变平衡的一个条件时,平衡就会朝着减弱这个改变的方向移动。在FeCl3溶液与KSCN溶液反应呈血红色的实验中,教师引导学生认识,“改变反应物浓度,平衡向着减弱这种改变的方向移动”。通过“增加FeCl3溶液或KSCN溶液的浓度”进行验证,发现溶液变红,证明结论正确。
3.运用类比法提出猜想与假设。类比是根据两个或者是两类对象具有的某些相似属性,推导出某一研究对象可能具有另外对象的属性的方法。如“甲烷”性质学习以后,可以类比推到烷烃同系物的主要反应:在光照条件下与卤素单质的取代反应。从“乙酸乙酯”的性质学习中知道:酯类化合物都可以发生水解反应。只有这样培养学生大胆猜想与假设能力,才能解决更难的高考综合题。
三、利用教学资源,培养学生信息整合的能力
猜想与假设需要经过检验才能证实其真伪。培养学生的科学探究精神,需要重视学生收集与获取信息的能力,以及信息整合与归纳的能力。教师开发各种教学资源,引导学生从实践中观察,在实验中感悟和体会化学的奥秘。引导学生学会收集信息资料,从图书、网络、报纸、社会调查等各方面,收集科学信息,并学会利用信息开展分析与研究实践活动,学会从信息资料、实验结果、调查结果总结出结论。掌握分析与归纳的办法,培养逻辑思维与归纳总结能力。例如,学习“电池与废旧电池”相关知识时,教师可以布置探究性课题“回收处理废旧电池”。引导学生展开小组合作,收集电池的性能、价格、种类与作用的信息,探讨它们的工作原理、生产工艺与回收价值,并查访其 回收方法,制订出可靠的回收利用方案。学习“金属冶炼”相关知识时,展开“金属冶炼化学史”的信息收集,了解金属冶炼的方法与原理,通过查阅资料完成课题。
四、基于认知基础,培养学生设计与实践能力
在吉林市经营、制造电子产品的场所很多,包括:吉林市物华电子、电脑商场,吉林市科贸商城,各大型家电超市(国美电器、苏宁电器、广汇电器、海尔电器等等),吉林市华微电子有限责任公司,永大公司,扬声器公司等等,其生产、经营、销售的电子产品,在其服务期限到期后,大多数电子产品就会变成电子垃圾,或者产品的部分元器件流入经营场所继续服役,因而涉及如何有效处理该产品的问题。还有,通过维修店和回收者到达拆卸者手中的电子废弃物,采用不规范且原始落后的方法进行拆解分类,有价值部分进行简单翻修后再次流入市场销售,大部分作为垃圾随意丢弃。电子废弃物不规范且原始落后的处理方式,不仅造成资源浪费与污染环境严重,而且也对二级消费者带来了安全隐患。
随着国家相关法律法规的出台和各类产品回收利用标准的建立,电子废弃物经过科学分类处理后,才能在环保部门的确认下,对没有使用价值的部分进行合理拆卸回收处理。因此,我们对电子废弃物的科学分类、合理拆解处理提出建议如下:
一、分类处理方式
1.按利用情况分类:即按可利用(旧的电子产品,但可利用)、废弃不能利用和制造成品时产生的边角余料等进行分类。可利用的旧电子产品,可以经过整修翻新处理后继续使用,或部分元器件可以反复使用,就没有必要随着电子产品按废弃物处理了,同时节约资源;废弃不能利用和制造成品时产生的边角余料等器件,可以根据不同的分类方法再进行合理的拆解处理。
2.按电子产品的种类进行分类:即按大、小型家用电器,信息技术和远程通讯设备,电子、电器工具,电子玩具,休闲运动设备,各种医疗电子设备等进行分类,这样的好处是:同类产品构成、组装程序情况基本相同,那么在拆解处理时,也可按照组装的情况进行快速有序的拆分。
3.按电子产品组成元器件进行分类:即按电路板、显示器、分立元件、数据线以及电源(电池)等进行分类,由于每种元器件所含金属等物质的情况都不禁相同,自然冶金或提炼的方法也各有差异,因此有必要把相类似需要拆解、提炼的电子废弃物放在一起,这样节省设计方案,省时、省力、高效。
4.按原材料成分分类:即按金属、陶瓷、塑料、橡胶、半导体、复合材料以及各种化学物质等进行分类,虽然电子产品的原材料组成非常复杂,但我们可以根据其构成成分,将其进行宏观归类,这样可以按照不同材料的回收方式进行拆解处理。
二、拆解:按上述分类方式再进行合理拆解,以达到对电子废弃物有效回收处理的目的
可以根据吉林市现有资源的情况,合理回收电子废弃物后,一般采用普遍的物理、化学方法就可以完成大部分拆解过程,物理拆解方法在许多地方都能进行,非常普遍,但对于吉林市这个化工工业非常发达,规模优势非常明显,全国有名的化工城来说,利用化学方法处理电子废弃物的拆解问题,无疑更加具有优势,因此,可以利用我们的优势吸引更多、更广泛的电子废弃物回收部门和临近外省的回收部门与我们合作,建立具有一定规模的电子废弃物有效处理绿色产业链,这在当代电子产业飞速发展的今天,建立这样一个“新兴”产业无疑具有非常重要的历史意义和发展空间。
具体的电子废弃物物理、化学拆解操作方法如何?我们简单介绍如下:
物理拆解方法包括采用手工分解、切割分段、加热分离和机械力粉碎等手段进行拆解的方法。手工分解法,就是通过人工就可以将其分解成电子产品组成元器件的形式,再利用其他进行处理;切割分段法,大型的电器设备可以通过切割分段法将其原材料成分进行分类的方法处理;加热分离法,部分产品是塑料、陶瓷和其它金属通过热容镶嵌在一起的,可以通过该方法进行处理;机械力粉碎法就是将不可人工分解的废旧电缆、数据线、部分元器件和集成元件等通过机械粉碎,分离出部分有机物粉尘,然后进入水浸分离,得到较粗颗粒的金属粉,然后将金属粉熔炼并块、电解分离各种金属。
化学拆解方法主要是利用冶金法、电解法、化学试剂反应法等方法。冶金法,按照成熟的金属提炼方法进行处理;电解法,利用电解方式回收金属;化学试剂反应法就是将线路板、触点等电子废弃物与盐酸、硝酸、硫酸或它们的混合物、氰化物溶液等进行反应,使各种有价值金属进入溶液,通过还原或电解方式回收金属,不溶物则作为固体废弃物,采用掩埋、焚烧等方式进行处理。
在很多电子废弃物拆解过程中,并不是简单单独运用上述某一种方法,而是在拆解过程中灵活应对,视具体情况而定,有时二者密不可分,综合利用效果最佳。
如上述建议能得到很好的应用,吉林市在现有企业基础上就会开辟出一批“新兴”产业,既解决了一些企业的后续可持续发展问题,同时也会解决部分就业压力、资源浪费等摆在政府、企业面前的现实问题。
参考文献:
[1]陈烈强:废旧电子电器设备的资源化与无害化技术[J].环境科学与技术,2005,3:90~92
[2]夏志东:废弃电子电器设备回收利用现状及技术分析 [J].环境科学与技术,2006,8:60~61
白框眼镜、花裤子、头发两边剃光,顶上一丛高高耸起,染得像一朵鸡冠花。初见黄小山,很难把眼前的这个潮人跟环保人士联系在一起。在他的脸上,没有愤世嫉俗和苦大仇深,反倒是整天嘻嘻哈哈的。
柴静采访黄小山后,在博客《混子公民》中写:“见面时还是被他鲜红的裤子给震了一下,上身是鹦哥绿的毛衣,外头套一件蜡黄色羽绒服,这个49岁的男人转了下身:怎么样?像红灯笼吗?”
他是一个懂得享受生活的有钱人,喜欢住别墅,开“林肯领航者”越野,喜欢打高尔夫、养狗、染发、穿成花蝴蝶。这样一位潮人,却在2009年7月和垃圾扯上了关系。
那段时间,他得知家附近要建亚洲最大的垃圾焚烧厂――阿苏卫垃圾焚烧厂。这个消息打破了他的惬意生活,他只觉焚烧垃圾会产生有害化学物质,他脑海里瞬间四个字:污染、贬值。当时仍是律师的他,联合众多业主熬了几个月,撰写出70页的《中国城市环境的生死抉择――垃圾焚烧政策与公共意愿》提案交给政府。或许是这份方案打动了政府官员。
2010年春节后,北京市政府市容委总工程师邀请黄小山参加政府组织的赴日本考察团。而那次行程,完完全全改变了他对垃圾处理的认识。在日本,黄小山看到成熟的垃圾焚烧技术。日本90%的垃圾依靠焚烧,焚烧厂有的就建在市中心。但是焚烧是以垃圾分类为前提的。
1988年,东京都政府实行了一套垃圾分类、回收为基础的垃圾减量化行动,到了2010年,垃圾产生量是1989年峰值的56%。可以砍掉一半垃圾处理厂。
回国后,黄小山不再反对垃圾焚烧,而是决心展开中国式的“垃圾减量”行动。
他荒废了律师工作,每天钻研国内外垃圾处理回收方案,在博客中调侃自己“为垃圾生,为垃圾死,为垃圾奋斗一辈子。”
他了解到,中国的厨余垃圾在垃圾中的比例高达65%-70%。在外国,老百姓垃圾分类投放,政府分类运输,而中国老百姓混合投放,政府混合运输。想要减垃圾总量,就是要把厨余“湿”垃圾分拣出来,提前“拧”干。
2010年10月,他在北京六环自己居住的别墅小区附近,建起了一座大约十多平米的“绿房子”,专门负责周围500户小区居民的垃圾“二次分拣”。
研发“厨余垃圾甩干机”
黄小山发现,全世界都没有处理大量厨余垃圾的技术。于是,在花费14万盖了“绿房子”后,他决定再掏一笔钱,邀请专家搞研发,弄个给垃圾脱水的设备。
研发的过程很纠结。他请来专家,说明设备想达到的效果。第一代设备研发,经历了一次次失败。因为垃圾的物料成分实在太复杂。“西瓜、白菜、这些都能挤出水来。但土豆呢,含水量百分之六十,韭菜含水量百分之七八十,偏偏一滴水都出不来。”黄小山回忆说,“机器遇到的另一个问题是摩擦力不足,厨余垃圾湿湿滑滑,很快就把滚轴塞满了,垃圾在里头空转,出不来,也加不进去。”
此后,黄小山的团队又开发了后几代“垃圾甩干机”,增加凸点和糙面。他记得第三代机器研发完成后,他颇有信心,于是花了血本采用不锈钢材料制作,印上“绿房子”的钢印。机器启动当天,他邀请了几十位好友摆上三桌。“原本打算开个庆功宴,后来弄得跟遗体告别似的。”这代机器又失败了。
2012年9月,黄小山把“绿房子”进行扩展,并搬入第五台“甩干机”。这台机器是他找到唐山一个做了一辈子机械的老师傅设计,3米多长,比第一代的长度增加了一倍。“整台机器十个单位,设计时必须把每个单位的压力都精算出来。”黄小山对师傅的严格要求,终于设计出一代行之有效的机器。
试运行当天,黄小山去市场买了160斤白菜、西瓜、土豆、胡萝卜等,共脱去水分95公斤,脱水率达到60%。
如今,这代机器开工一年,负责周围一小区500户居民的日常垃圾“脱水”。
每天上午,机器开工一小时内就可以完成全部厨余垃圾的干湿分离,排出的污水,直接连通社区的污水处理厂,而脱水后犹如黑泥形状的厨余干垃圾,则被送到化肥厂。黄小山希望在不久将来,将附近一个小区2000户的厨余垃圾业务拿下。目前,项目正在洽淡中。
从第一代机器到第五代,黄小山花费了60多万,“多是朋友价。如果以后开了模具,批量生产,价格会便宜很多。”
黄小山说。目前,黄小山还没有给这台全世界绝无仅有的机器申请专利。
他觉得“第五代”仍显娇贵。目前,黄小山邀请了五六个居民,在机器开工的同时,做前期的垃圾分拣工作,挑出电池、塑料、金属、纸等非厨余垃圾。“希望今后还能在技术上改进。比如第五代机器,在遇到钉子等异物时,会自动停止,未来的机器,将有更多空间对付异物。”
向政府推广“绿房子计划”
有了技术保障,黄小山也有了自信。他确定“绿房子”一定要商业化运营,一间绿房子可处理2000户居民的生活垃圾,未来北京大约需要5000个“绿房子”。他坚信它的价值会得到认同。无论是政府购买服务,还是企业投资,它都会是一个有前景的项目。”为了推动“绿房子”环保项目,黄小山成立了北京绿诗丹环保科技有限公司。
按照《律师法》,律师不能经商,所以他打算放弃律师执照。面对如此巨大的人生改变,黄小山认为值得。从一个反对政府建垃圾焚烧厂的普通市民,转而成为为政府垃圾减量的全职环保人,他乐在其中。他至今仍记得,2009年反对阿苏卫垃圾焚烧厂时,他和小区四五十人站在全国环境博览会门口,举着反对垃圾焚烧的标语。黄小山站在第一排,雨浇得浑身湿透。
后来,黄小山接到北京市政府市容委总工程师王维平的电话,邀请他跟政府考察团去日本。这通电话让黄小山十分兴奋,在绿房子研发过程中,最让他高兴的也是政府的介入。“没有阻力,而是更多支持。”
一开始,黄小山打算把“绿房子”盖好,试运行一段时间,把运营数据向社会公布,以证明“绿房子”的价值。
如果效果好再期待各方介入一起做;如果效果不好,就此销声匿迹。意外的是,政府很认可这个“绿房子计划”,提前介入和黄小山合作,垃圾箱、塑料袋等环节,均由当地政府操作,并最大程度提供各方面物质支持。黄小山住的小区500户,以及周边小区2000户的垃圾分类桶,全部由政府提供。每天上午10点左右,政府派运输车直接将垃圾运到“绿房子”。
关键词:甲醇转化 制氢工艺 问题探讨
氢气在我国多个工业领域内应用广泛,具有密度小,能量高的特点,是未来的新型高能燃料之一,发展前景看好。制氢气的工业方法有许多,如热化学热分解光催化等多种。然而通过甲醇的分解转化制氢气是当前比较成熟和规模较大的一种,下面就结合笔者工作经验围绕着甲醇分解转化制氢气和变压吸附提纯制氢气两种方法浅谈制氢工艺。
一、甲醇转化制氢气的优势阐述
1.甲醇转化制氢气的优势之一是工业项目所需的投资不大,而其间的能耗也不高。天然气等烃类的水蒸汽转化为氢,一般要在高温的条件下进行,所需的加热炉的反应管要使用耐热合金制造,除此之外,还要注意对蒸汽和燃烧空气的预热转化,要注意氢气纯化所使用的热源情况;而通过利用水煤气中变来制造氢气一般要在四百摄氏度至五百摄氏度的高温下进行,而且还须脱硫净化工艺的处理,其间仍要注意副产蒸汽的回收,所以问题多多。而相比来讲,通过甲醇转化制氢气,需要的温度要低许多,一般在二百五十摄氏度至三百摄氏度之间,它不需要注意副蒸气的收集,不需要考虑废热的回收利用。甲醇转化制氢气所用燃料成本不贵,和相同规模的制氢工业设备相比,投资较小,收报较高。
2.甲醇转化制氢气的优势之二是所需原料容易取得。作为制造氢气的原料甲醇来讲,其产品质量较好,而成本轻低,使用范围很广,极易取得。因为甲醇原料广,据有关部门统计来看,最近几年,我国的甲醇产量极速上升,速度明显。二千年时还仅为一百九十八万吨,而至笔者截稿,已到一千五百余万吨。由于甲醇原料的纯度高,不用经过脱硫、脱焦油等预处理流程;因此,其生产流程的腐蚀性低,对于设备的影响不大而且要求也低,操作便捷。使用变压吸附制氢产品质量比较好。氢气中的主要杂质除少量惰性气体外,主要是氧气,对于催化加氢生产来讲,由于催化剂主要以还原态存在,所以少量的氧经富集后,除对催化剂本身有不良反应外,随着氧含量的逐渐增高,系统不安全性逐渐增大,需不断排空以降低氧含量,加大了氢气的损耗。甲醇裂解一变压吸附制氢,氢气的纯度几乎可达百分之百。少量杂质主要是二氧化碳与一氧化碳,这些杂质不会对加氢反应和系统安全产生破坏和威胁。
3.甲醇转化制氢气的优势之三是工艺技术比较成熟,其操作流程十分简单。通过甲醇裂解制氢工艺,获取过热蒸汽运用导热油系统,因为甲醇裂解气采用低温裂解,裂解气中不含有附产物,如甲烷、二甲醚和甲酸甲酯等,且过程无污染,可用于燃烧加热导热油,进一步提高了能源的利用,同时还达到了废气无污染排放的目标。除此以外,变压吸附提氢程控阀具有良好的密闭性能快速的启闭速度和调节能力外,还能在频繁动作下,长期可靠运行。由于装置自动化程度高,运行可靠因此装置设置一名操作人员即可保证装置正常运转,从而降低运行费用和生产成本。
4.甲醇转化制氢气的优势之四是甲醇制氢操作灵活,易于控制。如果对于氢气的纯度要求较高,但对氢气的用量不太大,那么在缺乏廉价烃来源的地区或甲醇便宜宜得的地区,通过甲醇制氢工艺比较方便合理。并且操作时灵活多样,工艺流程易于控制。联系相关产业的配置,在气源廉价可得,生产规模较大的情况下,采用其它制氢方法更为经济。
二、甲醇转化制造氢气工艺原理
甲醇裂解制氢的反应原理是甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂,在催化剂的作用下发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢气和二氧化碳。这是一个多组分、多反应的气固催化反应系统转化反应的同时伴随有副产物一氧化碳生成,经过对反应热力学和反应机理的研究,结果表明该转化反应是由两步反应完成的,即甲醇裂解反应和一氧化碳变换反应。甲醇水蒸气转化反应为吸热反应。为节约能耗和物耗,需保证反应在高单程转化率和高选择性下进行,所以一般控制反应温度应高于二百三十摄氏度,而反应的高选择性是由高选择性的专用催化剂和操作工艺参数决定的。
甲醇水蒸汽转化反应为分子增加的反应,一般情况下加压不利于转化反应的正方向进行由于变压吸附技术和后续用户对氢气压力要求,为节约气体压缩流程的电耗,转化气一般可在零点七至二点五兆帕之间,没有参与反应的甲醇经冷却冷凝后部分随反应转化带出,利用甲醇和水的混和液进行水洗回收其中的甲醇,降低原料甲醇的消耗,又可以提高氢气的回收率。
三、改造甲醇合成锻工艺,将制氢驰放气回收方案
本装置采用变压吸附技术(简称PSA)将甲醇驰放气的组份进行分离,最终产品是纯度为96.5%的氢气以其它如富氮气和富碳气等所体。
1.工艺技术分析
从甲醇合成来的压力5.8MPa(G),温度≤40℃的弛放气由管道自界区外送入界内,首先经过调节阀减压到2.4 MPa (G), 然后进入一台气液分离器,将其中的游离液态物分离,再从变压吸附提氢装置吸附塔中一台正处于吸附的吸附塔底部进入,从吸附塔顶出来纯度为96.5%的氢气到后;顺放二、逆放和冲洗出来的解吸气到后工序,顺放三的富氮气到燃气管网。本装置的整个生产过程(吸附与再生)工艺切换过程均通过程控阀门按一定的工艺步序和顺序进行开关来实现的。这样可以将甲醇合成工艺中多余的驰放气回收利用。
2.工艺程序阐述
由于PSA为该装置的关键工序,其步序复杂,现以吸附塔T0101A为例描述主流程的整个工艺步序过程。该流程共有十一步,分别是:吸附、一均降压、二均降压、三均降压、顺放一至三、逆放、冲洗、三均升压、二均升压、一均升压。通过三次均压升压过程后,吸附塔压力已升至接近于吸附压力。这时打开程控阀KV205A和调节阀HV201,用产品氢气将吸附塔T0101A压力升至吸附压力。经这一过程后,吸附塔便完成了整个再生过程,为下一次吸附做好了准备。从工艺步序表可以看到: PSA氢提纯部分的六台吸附塔的工艺步序是完全相同的,只是在各步序的运行时间上依次错开一个吸附时间,这样就实现了始终有一塔处于吸附状态,另外五塔分别处于不同的再生状态,保证了原料气的连续分离与提纯。在原料气组分和温度一定的情况下应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、降低产品纯度,从而提高氢气回收率,提高装置的经济效益。
四、结束语
笔者论述了甲醇制氢的优点,甲醇制氢的工艺原理和变压吸附提纯的工艺流程。经过研究可以明显看到,通过甲醇的转化制氢其成本较低、氢气的纯度较高,且整个工艺流程中的操作相对简便,自动化程度较高,可以说是当前最有效的制氢工艺。希望本文笔者的阐述能为制氢工艺的发展起到积极推动作用。
参考文献
[1]彭昂;kW级燃料电池热电联产系统中天然气重整制氢体系的研究[D];华南理工大学;2011年.
[2]李大成;镍—钌系烃类蒸汽转化催化剂的基础研究[D];中国石油大学;2007年.
关键词:资源税;税制改革;计价征收;影响
国务院《关于2010年深化经济体制改革重点工作的意见》确定了2010年九大重点改革任务,其中一项就是要求深化财税体制改革,出台资源税改革方案,完善企业所得税和消费税制度。这一举措将极大地推动资源节约型、环境友好型社会的建设,有效提高资源开采使用效率、降低社会成本、促进环境改善,实现经济社会的可持续发展。
一、资源税改革的主要内容
资源税改革主要包括三项内容,即扩大资源税的覆盖范围、提高资源税税率、改变资源税计征方式。
首先,进一步扩大资源税的范围,对开发、利用应税自然资源的中外纳税人统一征税。资源税涉及的内容不仅包括自然资源,还包括了以自然资源为基础开发产生的能源。征税范围将涉及石油、煤炭、天然气、矿产、盐、土地、森林、草原、滩涂、地热、水、电等能源和资源。
其次,逐步提高资源税税负水平。结合资源产品价格调整和收费制度改革,适时取消不适当的减免税,提高资源税税率,调节资源开采企业的资源级差收入。
最后,完善资源税计征方式。改革“从量定额”征税为“从价定率”征税。从量征收的方式不仅不能反映价格波动,还导致资源收益分配不合理,而从价征收的方式可以有效改变这一现状,并实现私人成本和社会成本之间的平衡。
二、资源税改革对企业等微观主体的影响
1.加大企业经营运作成本
资源税税制改革无疑将加大资源类生产企业的营运成本,尤其是资源开采企业和资源、能源消耗大户。因为按照从价计征,其资源税可能比原来按从量计征高出很多,财政部财科所一份关于资源税的研究报告建议,资源税改为从价定率征收后,具体税率应为销售价格的5%~15%。提高资源税还将提升下游产品的制造成本,减少下游产品的利润空间,降低相关产业的投资收益率。这将迫使企业对产品进行更新换代,加大技术创新力度、改进生产流程,实施循环生产和清洁生产,从而进一步规范企业的资源开发和使用行为,有利于节约资源和保护环境。
2.促进人们生活方式的转变
资源税实施价外征税,通过税负传导,必然提高资源类产品如煤电油气的价格,加大居民或消费者的生活成本,使消费者成为资源税税负增加的重要承担者。这将对人们的资源消费行为产生较大影响,有效遏制严重破坏生态环境的生活方式,促进人们节约用电、合理用水,引导更加节能、环保的消费行为和健康的生活方式。
三、资源税改革的宏观影响
1.增加财政收入,缩小地区差异
资源税改革有利于增加国家税源,因为资源税征税范围和力度都将增加,不仅对企业也对消费者征税,所以税源将会大幅度提高,且税收收入与资源价格上涨同步增长,有利于增加财政收入。此外,除了海洋、石油外,大部分资源存量在中西部地区,而资源的利用主要在东部地区,资源税的改革能够增加地方的财政收入,有利于中西部和东部地区的财富转移,从而缩小地区差异。
2.转变经济增长方式,推动“两型社会”建设
资源税税制改革后,资源和能源依赖型企业的营运成本增加,这将有效抑制高耗能行业的过快增长,有效转变“高投入、高耗能、高污染”的粗放型经济增长方式。中国是一个资源总量大国,但又是一个人均资源小国,无论是不可再生资源还是可再生资源都相对短缺,与其他一些发展较快的国家相比而言,中国的资源供需矛盾更加突出,资源的稀缺性更为严重,资源税税率提高后,可以很好地调控中国资源开采浪费的现状,使资源得到合理的开采,避免过度开采导致的非可持续发展。资源税改革后,包括企业和消费者在内的整个社会都会自觉主动地关心节能环保问题,从而极大地推动“资源节约型、环境友好型”社会的建设。
四、完善资源税税制改革的建议
资源税的改革是一个艰难的多方博弈过程,可谓“牵一发而动全身”。因为资源从“无价”到“有价”,从近乎免费使用到有偿使用,这一变动过程牵涉到许多重大利益关需要重新调整。新的资源税制度的推出仍然面临着很多困难,为此,笔者提出以下建议:
1.综合考量,逐步实施
资源税改革的两个重要变化就是计征方式改为“从价计征”和提高资源税税率,这将给资源相关企业造成较大的压力,增加其运营成本,甚至超出部分企业的承受能力,造成企业破产、工人失业等不良后果,增加社会不稳定因素。为此,相关部门在设计资源税改革具体细节时,尽可能综合考虑各种因素,统一设计和考量,逐步实施,以保证各相关行业和企业持续发展的能力。
2.合理设计税率和确定计征方式
本着实现价值目标和符合本国国情相统一的原则,科学合理地进行税率设计,使其既能实现资源开采的外部成本内部化,又不至于负担过高影响纳税企业的高品质发展。首先,要全面提高资源税的税率,并形成与市场相联系的浮动的资源税率,体现税收的弹性调节作用;其次,税率设计还要考虑资源对生态环境可持续影响,对不可再生资源、非替代资源、稀缺性资源要课以重税,以限制掠夺性开采。再次,资源税率的确定要使资源开采企业形成一定的成本意识,把企业的盈利模式转移到强化管理、提高资源开采率和资源深加工上来,而不是像过去一样单纯的靠扩大产量来增加利润总额。另外,对不同性质的资源分别采用不同的计征方式,如,对部分价格变化比较频繁、幅度比较大的应税产品,如,煤炭、石油、矿产品等直接实施“从价计征”,而对价格相对比较稳定,变化不太频繁的资源,如水、电等可先行实施“从量计征”,再逐步实施“从价计征”。
3.与其他配套措施相结合
围绕资源税的改革将会牵涉到许多重大利益关系需要重新调整,改革时需要发挥配套政策的协调作用。
首先,要完善税收优惠政策。将回采率或资源开采后污染的处理情况与资源税税负水平相联系,制定鼓励回收利用的优惠政策,促进节能减排;对引进耗能少、污染小的先进设备和用于循环生产、清洁生产的设备实行优惠政策(如采用加速折旧、退税等);对于用于节约资源和能源、环境保护方面的支出,在计算所得税时进行优惠扣除;建立和并逐步推行资源耗竭补贴制度。
其次,尽快设立环境税,完善中国的环境税收体系。欧美国家征收的环境税有:(1)对排放污染所征收的税,如二氧化碳税、水污染税、化学品税;(2)对高耗能、高耗材行为征收的税,如油税、旧轮胎税、饮料容器税、电池税;(3)为减少自然资源开采、保护自然资源与生态资源而征收的税,如:开采税、地下水税、森林税、土壤保护税;
(4)对城市环境和居住环境造成污染的行为征税,如:噪音税、拥挤税、垃圾税;(5)对农村或农业污染所征收的税,如:超额粪便税、化肥税、农药税;(6)为防止核污染而开征的税,主要有铀税。与发达国家相比,中国在环境与资源保护方面虽然也采取了一些税收措施,但比较零散且在整个税收体系中所占比重较小,无法充分起到调节作用,也无法满足环境保护所需资金。所以,中国应尽快设立环境税,完善环境税收体系,使能源资源的产品价格体现环境成本,理顺稀缺资源的价格,从而降低资源的消耗速度,促进生产和消费向可持续方向发展。
最后,要完善税收管理体制,理顺地方和中央的责权利关系。自然资源归国家所有,而中国现行的资源税作为地方税种,在管理体制上是由地税征收、地方独占资源税收入,这与资源税设置的目的相违背。从公平分配的角度出发,资源税管理体制改革的方向应当是“国税征收,税收共享”。地方政府要有效监督各类资源的储量和计税情况,并和国家有关部门一起制定完善资源税税负标准,中央应赋予地方政府一定的权利,在一定范围内上下浮动税率。
参考文献:
[1]商艺.资源税改革——绿色税收的崭新一页[J].当代经济,2008,(6):124-125.
[2]林伯强.资源税约束垄断性收入[J].经营管理者,2008,(2):84.
Abstract:
With the development of urban rail transit construction, the requirements of energy conservation and emission reduction have been increased. In terms of the service conditions for regenerative braking energy absorbing devices at home and abroad, this paper analyses the advantages and shortcomings of different kinds of these devices. It also highlights a type of regenerative braking energy absorption device, which inverting feedback to medium voltage, and discuss the setting and economy of regenerative braking energy absorbing device in Chengdu Metro Line 10. Finally, it looks forward to the application prospects for regenerative braking energy absorption device in the industry of metro rail, the effective energy-saving measures will as a reference for the future rail transit.
关键词:再生制动;逆变至中压型;轨道交通;节能减排
1.概述
轨道交通作为一种大运量、高密度的交通工具,它在城市公共交通中扮演着越来越重要的角色,其列车运行具有站间运行距离短、运行速度较高、起动及制动频繁等特点。目前轨道交通普遍采用的VVVF动车组列车,其制动一般为电制动(再生制动、电阻制动)和空气制动两级制动,运行中以再生制动和电阻制动为主,空气制动为辅。
传统的列车电阻制动做法是将制动电阻装设在车辆底部,当再生电阻不再起作用时采用空气制动。传统的列车电阻制动产生的大量热量散发在地铁隧道内,在大运量、高密度的运行条件下,使地铁洞体的温升加剧,增加了环控系统的压力。
随着科技的进步和技术的发展,人们在节约能源、减少排放、环境保护方面意识逐渐增强,在全球倡导节能、低碳的今天,城市轨道交通中的再生制动能量回收利用问题得到了全世界轨道交通界的广泛关注。在城市轨道交通系统中,对有效利用城市轨道电动车组再生制动所产生的电能以减少城市轨道交通运营的用电量,同时改善城市轨道交通公共场所的环境以消除对城市环境和人民身体的影响是非常重要的。因此在牵引供电系统中装设电能吸收装置对再生制动所产生的电能进行吸收、储存和再利用是必要的,人们在这方面进行了有益的探索。
2.再生制动能量吸收装置技术发展现状
目前再生制动能量吸收装置类型主要分三大类,即消耗型(主要包括电阻耗能型)、储能型(主要包括电容、电池、飞轮)和回馈型(低压回馈型和中压回馈型)。较常用的有电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型和逆变回馈型四种方式。其主要工作原理是:当处于再生制动工况的列车产生的制动能量不能完全被其它车辆和本车的用电设备吸收时,牵引网电压将很快上升,网压上升到一定程度后,牵引变电所中设置的再生能量吸收装置投入工作,吸收掉多余的再生电流,使车辆再生电流持续稳定,以最大限度地发挥再生制动性能。几种再生制动能量吸收装置接线方式如下:
2.1电阻耗能型
电阻耗能型再生能量吸收装置主要采用多相IGBT斩波器和吸收电阻配合的恒压吸收方式,根据再生制动时直流母线电压的变化状态调节斩波器的占空比,从而改变吸收功率,将直流电压恒定在某一设定值的范围内,并将制动能量消耗在吸收电阻上。该装置控制简单和直观,可以取消(或减少)列车电阻制动装置,降低车辆投资,提高列车动力性能;能够降低隧道温度、减少闸瓦制动对闸瓦的消耗和闸瓦制动粉尘、净化隧道环境,国内有比较成熟产品制造,价格较低;判断是否有再生能量需要吸收的判断条件完善,不会引起误判,造成电能的额外消耗。
但是该装置对再生能量不能有效利用;电阻散热导致环境温度上升,设置在地下变电所内时,电阻柜需单独放置,需设置相应的通风动力装置,增加相应的投资。
2.2电容储能型
电容储能型再生能量吸收装置主要采用IGBT逆变器将列车的再生制动能量吸收到大容量电容器组中,当供电区间内有列车起动、加速需要取流时,该装置将所储存的电能释放出去并进行再利用。
电容储能装置具有储能(储存车辆再生能量)和稳压(稳定牵引网电压)两种工作模式。两种工作模式可以相互切换。该技术有效利用了列车制动时再生能量,节能效益好;直接接在牵引网或变电所正负母线间,再生能量直接在直流系统内转换,对系统不会造成影响;该装置为静态电容储能装置,维护和元器件更换较为方便。装置的缺点是目前国内无成功的运行经验,国外产品价格较高;电容发生故障时,装置无法继续正常工作。
2.3飞轮储能型
该产品对变电所直流空载电压、母线电压的跟踪判断,确定是否有列车在再生制动且再生能量不能完全被本车辅助设备和相邻车辆吸收,当判断变电所附近列车有再生能量需要吸收时,飞轮加速转动,储存能量;当判断变电所附近有列车启动牵引用电时,飞轮转速降低,作为发电设备向牵引网反馈电能。该产品除具有电能吸收功能外还具有稳压功能,该技术有效利用了列车制动时再生能量,具有节能效益;直接接在牵引网与回流轨间或变电所正负母线间,再生能量直接在直流系统内转换,对系统不会造成影响。但是飞轮毕竟是高速转动机械产品,尽管采用了真空环境和特殊轴类制造技术,但难免担心其使用寿命是否能满足要求,维护维修是否方便。国内外成熟产品极少,投资经济性差。
2.4逆变回馈型
逆变回馈型再生能量吸收装置主要采用电力电子器件构成大功率三相逆变器,该逆变器的直流侧与牵引变电所中的整流器直流母线相联,其交流进线接到交流电网上;当再生制动使直流电压超过规定值时,逆变器启动并从直流母线吸收电流,将再生直流电能逆变成工频交流电回馈至交流电网。
逆变回馈型装置与其他类型装置相比,其充分利用了列车再生制动能量,提高了再生能量的利用率,节能效果好;其能量直接回馈到中压环网或车站AC 0.4kV电网,不需要配置储能元件;对环境温度影响小,在室内安装的情况下采用此方案有较大的优势。
目前逆变回馈型再生制动能量吸收装置主要有两种类型:逆变+电阻型、逆变至中压网络型,
逆变至中压网络型装置从节能、电能质量、环控投资的角度而言均较逆变+电阻型更优。
2.5 几种再生制动能量吸收装置方案比较
目前在国内地铁上应用的较多的几种方案为电阻耗能型、逆变+电阻型和逆变至中压网络型几种,超级电容和飞轮储能型因技术上不成熟基本上没应用实例,几种再生装置的优缺点如下表所示
从上表可以看出,采用逆变至中压型再生制动能量吸收装置从节能效果、技术成熟度上均有明显的优势,是地铁供电系统节能的发展趋势。
3. 成都市地铁10号线一期工程再生制动能量吸收装置设置
成都市地铁10号线一期线路长 ,全为地下线。共设地下车站6座,平均站间距 ,最大站间距 (华兴站~金花站);最小站间距 (空港一站~空港二站)。在华兴站附近设置控制中心及主变点所各一处,在金花站设置线上检修库一座。
10号线一期工程采用标准A型车,4M2T,初、近、远期均采用6辆编组,设计最高行车速度 。
初期一个交路,太平园站―空港二站;近、远期开行太平园站―花桥站小交路、全线大交路套跑。
成都轨道交通10号线一期工程供电系统采用集中 两级供电方式;全线共设置华兴主变电所1座、牵引降压混合变电所5座、车站降压变电所1座、区间跟随式变电所2座、线上检修库跟随式变电所1座、控制中心降压变电所1座;轨道交通车辆采用 架空接触网受电方式。
3.1制动能量估算
3.1.1基础条件
车辆型号:A型车
车辆编组:初、近、远期采用6辆编组
最高速度:
旅行速度:初期大站快车 ;站站停列车 ;近远期站站停列车
车辆重量:4M2T AW0下228T、AW2下310T、AW3下340T
制动加速度:
辅助电源容量:
辅助电源功率因素:0.85
齿轮效率:0.975
电机效率:0.93
逆变器效率: 0.98
3.1.2机车特性
机车处于电制动模式时,机车系统控制牵引逆变器提供电制动力,此时牵引电机工作与发电机模式,将制动能量转变为电能回馈给直流接触网,如不能被相邻机车完全吸收,则会造成直流接触网电压升高,可能会影响到牵引系统正常运行。
机车在实际运行时,可以控制电机运转于恒转矩模式、恒功率模式及自然特性模式。各模式下制动力的大小可以根据牵引电机的制动曲线得出。
图3.1-1牵引电机制动示意图
图中从最高速度 实施制动开始到 范围为自然特性, 到 内为恒功率控制, 到制动停止速度内为恒力矩控制。可以看到在恒力矩及恒功率模式下制动力最大且恒定,在自然特性下制动力随速度增加逐渐减小,整个速度下在恒功率状态电制动功率最大。
3.1.3电制动功率
以上述资料为例,在最恶劣情况下,即在坡度处制动时,为保证制动加速度恒定,此时电制动力还需克服坡度重力分量,可得这种工况下最大电制动力(AW3):
电制动功率:
式中各项符号含义如下:
为列车齿轮、牵引电机及牵引逆变器回馈效率,取三部分效率之积。即 ;
为电制动力;
为列车制动瞬时速度;
为常态消耗,包含机车运行阻力及辅助变流器消耗等,即 。
从列车制动特性来看,在 恒功率特性区间内制动功率最大,可得最大电制动功率为
考虑30‰的坡度影响,车辆的附加阻力为:
此时最大电制动功率为:
从以上计算分析可得知,列车制动时产生很大的回馈能量,这些能量除去被后续车辆吸收外,还残留在供电系统中,造成接触网网压升高,影响供电系统绝缘性能,并造成极大的浪费,从节能和供电系统运行安全的角度出发,设置再生制动能量吸收装置是十分必要的。
3.2再生制动能量吸收装置容量选择
3.2.1线路传输功率
各站点能量被再生制动能量吸收装置吸收的多少,主要取决于线路阻抗,即线路距离。成都市地铁10号线一期工程的线路阻抗为:
接触网电阻为: (刚性);
走行轨电阻为: 。
因此,可得出线路阻抗为 ,全线路共设6个车站,其中两个为端头站,4个为中间站,各站站间距和线路电阻如下表所示:
再生制动能量吸收装置的吸收阈值可设为 ,考虑气动抱闸阈值 ,确保裕量,设为 ,因此可得出机车制动能量传送的压降为 ,则根据站间距不同能量传送情况如表3.2-2所示。
3.2.2各站点吸收功率
根据上述数据,按初期各区间同时开行一辆列车考虑,各站点吸收功率情况如下:
1)太平园站制动
机车在太平园站制动,太平园站位于10号线一期的起始站,因此制动能量只能往单方向流动,相比机车在中间站制动能量吸收会更严酷,相邻簇锦站距离为 。机车制动时能量为 ,其将被太平园站和簇锦站所设的再生制动能量吸收装置吸收,根据线路电阻,在压降 下,可计算出传输至相邻站簇锦站的最大电流以及最大功率分别为 和 ,假设设置的再生制动能量吸收装置容量为 ,则两站可吸收的最大功率为 ,大于机车制动能量,能够将制动能量全部吸收,如下图3.2-1所示。
图3.2-1 太平园站制动能量走向图
2)簇锦站制动
机车在簇锦站制动,相邻太平园站,距离为 ,另一方向相邻华兴站,相距 。
由于机车在非线路两端制动,其能量将被本站和相邻的其它两站再生制动能量吸收装置吸收。
根据线路电阻,在压降 下,可计算出能量传输至太平园站的最大电流 以及最大功率 ,传输至华兴站的最大电流 以及最大功率 。
机车制动时能量为 ,在簇锦站制动时,能量同时可被簇锦站以及相邻两站的再生制动能量吸收装置吸收,同样考虑再生制动能量吸收装置容量为 ,可吸收总的功率为 ,大于机车制动能量,能够将制动能量全部吸收,如下图3.2-2所示。
图3.2-2簇锦站制动能量走向图
(3)华兴站制动
机车在华兴站制动,相邻簇锦站,距离为 ,另一方向相邻金花站,相距 。
由于机车在非线路两端制动,其能量将被本站和相邻的其它两站再生制动能量吸收装置吸收。
根据线路电阻,在压降 下,可计算出能量传输至簇锦站的最大电流 以及最大功率 ,传输至金花站的最大电流 以及最大功率 。
机车制动时能量为 ,在华兴站制动时,能量同时可被华兴站以及相邻两站的再生制动能量吸收装置吸收,同样考虑再生制动能量吸收装置容量为 ,可吸收总的功率为 ,大于机车制动能量,能够将制动能量全部吸收,如下图3.2-3所示。
图3.2-3华兴站制动能量走向图
(4)金花站制动
机车在金花站制动,相邻华兴站,距离为 ,另一方向相邻空港一站,相距 。
由于机车在非线路两端制动,其能量将被本站和相邻的其它两站再生制动能量吸收装置吸收。
根据线路电阻,在压降 下,可计算出能量传输至华兴站的最大电流 以及最大功率 ,传输至空港一站的最大电流 以及最大功率 。
机车制动时能量为 ,在金花站制动时,能量同时可被金花站以及相邻两站的再生制动能量吸收装置吸收,同样考虑再生制动能量吸收装置容量为 ,可吸收总的功率为 ,大于机车制动能量,能够将制动能量全部吸收,如下图3.2-4所示。
图3.2-4金花站制动能量走向图
(5)空港一站制动
机车在空港一站制动,空港一站虽然是线路中间站,但是相邻空港二站站无再生制动能量吸收装置,因此制动能量只能往单方向流动,相比机车在中间站制动能量吸收会更严酷,相邻金花站距离为 。
根据线路电阻,在压降 下,可计算出能量传输至金花站的最大电流 以及最大功率 。
机车制动时能量为 ,在空港一站制动时,能量同时可被空港一站以及相邻的金花站的再生制动能量吸收装置吸收,同样考虑再生制动能量吸收装置容量为 ,可吸收总的功率为 ,大于机车制动能量,能够将制动能量全部吸收,如下图3.2-5所示。
图3.2-5空港一站制动能量走向图
(6)空港二站制动
机车在空港二站制动,空港二站不但为起始站而且无再生制动能量吸收装置,因此制动能量只能往单方向流动,相比机车在太平园站制动能量吸收会更严酷,相邻空港一站距离为 ,其能量只能被空港一站吸收。
根据线路电阻,在压降 下,可计算出能量传输至空港一站的最大电流 以及最大功率 。
机车制动时能量为 ,在空港二站制动时,能量部分被空港一站的再生制动能量吸收装置吸收,考虑再生制动能量吸收装置容量为 ,可吸收总的功率为 ,空港一站将不能完全吸收列车在空港二站制动时产生的再生能量,此时空港二站的直流电压可达 。因此,机车在空港二站制动时,制动站点的电压会略高于气动抱闸阈值,气动抱闸会轻微启动。如下图3.2-6所示。
图3.2-6空港二站制动能量走向图
各站制动情况下各站再生制动能量吸收装置吸收的制动能量汇总如下:
3.2.3各站点再生制动能量吸收装置容量选择
考虑到投资和近远期列车开行对数,根据以上计算和分析,各站点再生制动能量吸收装置容量选择如下表:
注:目前国内再生制动能量吸收装置均具一定的过载能力。
(1)线路条件的影响
1)平直线路
若轨道交通线路为平直线路段,以上选择容量完全满足。
2)有坡度的线路
考虑坡度影响时尚应增加坡度影响带来的制动力,则制动力为:
由式中可知:除去正常制动力外。列车尚需克服坡度影响所需的制动力为 。则列车制动时反馈的能量需增加 。
考虑到再生制动能量吸收装置具备一定的过载能力,在线路坡度不大的情况下上述选择的容量是能满足要求的,对于坡度较大的情况下,端头站会带有闸瓦制动作为辅助手段。
(2)行车密度的影响
在线路投运的初期,列车密度不是很大,可忽略邻近列车对再生制动能量吸收装置的吸收,认为再生制动能量吸收装置吸收了全部能量。
全线并网后,机车制动能量能被线路上其余机车相互吸收,并且随着发车密度增加,机车间相互吸收作用逐渐增强,因此无需按单车最恶劣制动情况考虑。
从各地地铁公司调研数据来看,线路正式运营后,随着发车密度增加,仅 能量无法被相邻机车吸收。从而得出回馈的再生制动能量为: 。那么以上所选容量完全满足要求。
3.2.4经济性
根据牵引供电计算,每对车从太平园站至空港二站方向行驶产生的再生制动能量被装置吸收的能量约为 ,从空港二站至太平园站方向行驶产生的再生制动能量被装置吸收的能量约为 。按成都市地铁10号线一期工程初近期列车开行对数(初期为运行12小时/天, 5对车/h;近期运行14h/天,12对/h)。按制动时间内装置自身损耗能量20.25 kW/h考虑,初期每年节约电能约146.73万度,节约电费约117.4万元,近期每年节约电能约410.84万度,节约电费约328.67万元(电费按0.8元/度考虑)。按每套装置340万(含辅助设施)的单价考虑,设备成本回收年限约为 年。大约7~8年能收回成本。若取消车载制动电阻(6节4动2拖A型车,车载电阻造价约60万),那么6年左右就能收回成本。
4.结论与展望
随着国内各城市轨道交通建设的大规模推进,轨道交通牵引供电系统的节能减排日益重要,从保障轨道交通安全运行和节能减排的要求出发,结合上述分析,随着技术上的成熟,使用再生制动能量吸收装置无疑是符合国家节能减排政策的。另外回馈至中压型再生制动能量吸收装置除去节电效果外,在闲暇时段还能实现SVG功能,并能对钢轨电位起到降低的功效。因此在轨道交通牵引供电系统设置再生制动能量吸收装置有着明显的节能减排的效能和发展前景。
参考文献
1. 李珞;重庆单轨交通再生制动能量地面吸收装置的应用[J];现代城市轨道交通;2005年04期
[关键词]汽车;税收;政策
[中图分类号] F810.422[文献标识码] A [文章编号] 1673-0461(2010)02-0085-09
随着我国经济的快速增长以及城市化进程的加快,汽车工业得到了迅猛发展,人们对于汽车的消费需求也越来越大,而且这种需求的增长已呈加速态势。当人们在尽情地享用现代工业文明的产物――汽车带来的便利与舒适时,殊不知汽车已成为环境过度污染和能源过度消耗的“罪魁祸首”。正是因为能源和污染问题已经成为制约我国经济发展的重要瓶颈,为了建设节约型社会,实现经济的可持续发展,我国政府提出了“节能减排”的目标。税收政策作为政府促进“节能减排”的重要手段,有能力也有义务发挥积极的调控作用,已是世界上众多国家尤其是发达国家不争的共识。因此,发达国家针对汽车使用的税收政策都无疑承担着利用其杠杆效应来进行“节能减排”的光荣使命。所以,通过对发达国家汽车税收制度的剖析,我们可以进一步明确我国汽车税费政策优化改革的方向和步骤。
一、发达国家汽车税收制度
1.美国汽车税收制度
美国的汽车相关税收体系错综复杂,主要包括以下几个层面:进口关税、汽车生产的税收优惠、消费者的购车优惠以及替代燃料及基础设施建设的税收优惠。美国联邦政府和50个州都有权对汽车和油品征税。为了加倍提高燃油的经济性,美国政府早在1978年就出台了强制性的汽车燃油效率标准(CAFE标准)法案,为汽车税收提供了政策背景。该法案规定,乘用车的油耗限值为27.5mpg(27.5英里/加仑,相当于8.55升/100公里)。2007年,美国的能源独立与安全法EISA(Energy Independence and Security Act)更是要求:到2020年,将乘用车和轻型货车的平均油耗水平提高到30mpg。而奥巴马国家法案(Obama National Program)于2009年5月宣布:不仅要将该油耗目标提前到2016年实现,而且各州必须服从和执行该法案,以避免出现各州各自为政、单独出台法规的混乱局面。①很显然,美国政府已清楚地认识到,汽车燃油效率标准(CAFE)必须成为更加全面的能源及气候政策体系的一部分,该政策体系应全面考虑汽车、油品和消费者行为三大因素。从1975年至1984年间,CAFE的实施使美国汽车燃料经济性提高了将近一倍。仅2000年,由于CAFE标准的实施,美国就节约了1.9亿吨的原油和920亿美元的费用。目前具体来说,美国汽车进口环节的税费主要是指美国政府在汽车进口时征收的关税和其他费用,对于大多数进口商品,都是从价征收的。对于不能按照FTA(FREE TRADE AGREEMENT)自由贸易协定免除关税的商品,征收的关税和费用如下,关税方面,乘用车为2.5%;货车为25%,其他费用方面,海关处理费为0.21%(海关处理费按照整批货物总价值来征收,最高可征收485美元);港口使用费为0.125%。美国汽车生产的税收优惠主要是指由于投资先进能源所给予的生产税收优惠提高到30%,包括插电式汽车的生产。这项税收优惠已包含在复苏与振兴法案(ARRA)中。尽管美国联邦政府给予企业研发投资的税收优惠可以激发企业对新技术开发的投入,但令人遗憾的是,目前美国的汽车公司大都在亏损中经营,很难甚至是根本不可能从这些税收优惠中获益。而新技术则在研发与市场接受之间面临“死亡之谷”。第一个车型年及销量的增长对于降低新技术的成本至关重要。虽然消费者可以从日后节省的燃油成本中得到回报,但大多数消费者仍对产品的价格固执己见。税收优惠是鼓励早期购买者的重要手段,能够部分地抵消先进技术车辆的成本增加。目前,美国政府大力推行的投资达30亿美元的奖励“车辆报废(cash for clunker)”项目可以说是卓有成效。虽然这个方案严格来说算不上是税收优惠项目,但却体现了针对消费者的优惠对引导购车行为的作用。消费者的购车优惠主要包括,在2005年12月31日后购买或开始使用的混合动力车可抵扣最高3,400美元的联邦所得税;在2005年12月31日后购买或开始运营的清洁柴油车可抵扣最高3,400美元的联邦所得税,但该税收优惠将会在某一制造商生产了60,000台符合优惠条件汽车后逐步淡出;对于电池容量在4至16千瓦时的插电式混合动力汽车,给予最低2,500美元,最高7,500美元的优惠(电池容量每增加一千瓦,优惠则递增417美元);在2005年1月1日至2010年12月31日购买压缩天然气汽车(CNG)――替代燃料汽车可抵扣最高4,000美元的联邦所得税。油品与基础设施的税收优惠主要包括:将对每加仑燃料征收18.4美分的联邦燃油税作为公路信托基金,用于维修道路;对替代燃料(掺烧乙醇)给予每加仑4美分的税收减免。②美国的燃油税比世界其他国家的相对要低。但燃油税是刺激消费者购买燃油经济性好的汽车的最经济有效的方法。目前,美国的“油老虎”税只是影响到燃油经济性水平未达到22.5mpg的轿车(综合工况)――占全美汽车销量极少的份额,而占据了美国轻型车54%市场份额的SUV车尚处于豁免之列。美国政府现在正研究将“油老虎”税扩展到SUV车,进而使其从原来只影响少数车的税种转变为针对大多数燃油经济性水平低的新车的普遍税。毫无疑问,由此而引起的油价的变化必然会影响汽车消费者选择的方方面面:汽车的排放、保养、行驶里程和驾驶习惯等等。
美国政府在汽车税收政策的制定或修改方面,已形成了以下共识:促进交通能源的多样性能够帮助社会实现加强能源安全和减缓气候变化的国家目标;虽然有些税收优惠政策针对的是某些特定的技术,但从总体而言,美国整体的税收政策应本着技术中性的原则;税收政策是能够加速先进汽车、替代燃料及其基础设施引入的有力工具;消费者的理解和参与,对于将先进汽车引入市场是非常必要的,而合理的税收政策则将可以起到关键的作用。
2.德国汽车税收制度
德国汽车相关税收制度较为复杂,主要有:汽车税收(包括对汽车所有权和使用权征税;根据排放等级、燃料类型和二氧化碳排放量确定税率;车辆购置增值税)、燃料税收(包括对汽油、柴油和天然气适用不同的税率以及燃料增值税)以及基础设施占用等几个方面。汽车相关税费收入,在德国联邦预算中,是继增值税和工薪税之后的第三大收入来源,约占10%。德国汽车相关税费(不含车辆购置增值税)主要包括:燃料税、车辆所有权年度税、燃料增值税和商用卡车通行费。以2008年为例,德国汽车相关税费收入达526亿欧元,其中卡车通行费(不含系统成本)27.43亿欧元;燃料增值税65.59亿欧元;车辆所有权税88.50亿欧元;燃油税345.21亿欧元③。其构成变化大致如下图。
由上图,我们不难看出,燃料税是汽车相关税费收入的最主要来源,约占65.5%。燃料税收入得益于相对稳定的固定税率,其税率根据燃料类型确定,是固定的。我们可以通过了解德国燃料价格的构成,来分析研究燃料税收的特点。以德国2009年6月的燃料价格(单位:欧元)为例:表1. 德国2009年6月燃料价格表单位:欧元
很显然,在德国,除了燃料净价外,消费者还需支付增值税以及燃料税。而燃料税几乎占据燃料价格的1/2。同汽油相比,柴油的税率相对较低,天然气的税率则更低。柴油的低税率得益于政府支持商用车辆发展的一般原则。但在现实状况中,柴油的优势已部分为较高的所有权税率所抵消。燃油税的差异对现有乘用车的类型产生了影响。这可以从2009年1月德国已登记的乘用车保有量的构成反映出来,乘用车的总数约为4,100万辆,其中柴油乘用车为10,290,288辆,约占25%;汽车乘用车为30,639,015辆,约占74%;使用天然气和其他燃料的乘用车各为306,402辆和85,466辆,其所占比重几乎可以忽略不计④。可以看出,柴油乘用车占有较高的比重与其较低的燃油税率是密切相关的。
至于车辆所有权税,则出现了一些变化。原有的乘用车所有权税(2013年以前有效)是根据发动机排量和排放等级征收,每100ccm及其以下部分的发动机排量税率,如下图表所示。表2. 德国2013年以前乘用车所有权税表
相对于柴油车,目前欧Ⅲ及以上排量汽油车的税率约低56%,这样较高的柴油车税率在一定程度上就抵消了柴油燃料税的低税率优势。而现有的乘用车所有权税(2009年7月1日起新登记车辆实施)则是根据发动机排量和二氧化碳排放量征收。其具体规定如下:基础税方面,每100ccm及其以下部分的发动机排量税率为,汽油:2.0欧元;柴油:9.5欧元,二氧化碳税方面,免税界线的规定如下,自2009年开始为120g CO2/km;自2012年开始为110g CO2/km;自2014年开始为95g CO2/km。超出免税界线,则采用线性累进税率,即2欧元/g CO2/km。很明显,现有的乘用车所有权税规定于2009、2012和2014年分三个步骤,强化了以二氧化碳排放量为计税基础的制度,并从2009年开始采用导入系统,到2013年使全部现有车辆均纳入制度管辖范围。我们可以通过根据排放等级确定的年度所有权税与以二氧化碳排放量为基础的制度的对比,探寻出德国汽车税收制度发展变化的特点。表3.德国年度所有权对比――汽油乘用车
通过对比,我们可以发现,修订后的税收制度对发动机排量较小的汽油乘用车更为有利,大排量的汽油乘用车则要缴纳更多的税款;而柴油乘用车因针对其发动机排量的低税率而收益。
在德国,商用车辆(包括卡车、公共汽车、长途客车和厢式货车)所有权税是按照重量、排放等级以及噪声类别计税的。其每200kg及其以下部分的税率如表5所示: 表5.德国年度所有权税对比――商用车
可以看出,在商用车辆的税费中,其年度所有权税非常微小,几乎可以忽略不计。这表明德国政府已经把商用车辆看作是国民经济的生产要素。但商用车通行费在其税费中则占有较大的比重。德国商用车通行费是按照汽车轴数、排放等级和行驶里程数计算的(自2000年开始生效),如表6、表7所示。表6.按照商用车轴数计征的通行费
德国商用车每年商用车通行费总金额可达33亿欧元(不含系统成本),其系统成本相当高,2008年为6亿欧元,而且实施动态收费制度,最近的通行费金额已经提高。按照规定,来自商用车通行费的净收入全部用于基础设施建设投资,其中公路约占51%;铁路和水路约占49%。从德国商用车通行费的计征规定可以看出,根据现有(新)标准征收的通行费要比原有标准高出许多,低排放等级的商用车辆的通行费增幅最大,排放标准低于欧Ⅲ的车辆每年需要缴纳的通行费要高出很多。按照商用车排放标准征收商用车通行费的制度巩固了商用车向环境友好车辆发展的趋势。这可以从商用车保有量的变化反映出来⑤(如表8所示)。表8.不同排放标准商用车辆保有量的比例
通过以上分析,我们可以看出德国车辆税收制度的主要通用准则包括以下几个方面:
(1)制度标准化和有效性。即要在联邦级别上来建立制度,规范制度,并且要易于管理,易于实施,清晰透明。
(2)一致性和稳定性。即征税要平等,要建立长期导向的制度基础。
(3)车辆保有量整合。即逐步淘汰原有税收制度,新车立刻实施与二氧化碳排放量相关的制度。
(4)技术中立。即无市场扭曲,具有明确期限的鼓励措施。
(5)使用付费的原则。即按行驶里程支付税费。
(6)成本回收原则。即确保联邦预算水平,不会因经济和社会原因导致流动性负担过重。
因此,德国政府在汽车税收制度的改革和完善方面得出了这样的结论,即遵循汽车税收制度设计的主要准则;汽车税收制度绝对不可以阻碍经济的发展;将汽车税收的重点放在汽车的使用上而不是购置上;燃料税似乎与车辆的实际使用关系最为密切;汽车税收制度必须融合到一个综合的税收战略之内;必须根据各种运输方式的显著效能特征支持其发展。在整个汽车运输业内采取系统方法是确保效率的根本。
3.日本汽车税收制度
日本的汽车税收约占日本总体税收的10%。以2008年为例,日本汽车用户的税金负担高达约8万亿日元(如表9所示⑥)。表9. 日本汽车税收站总体税收的比例
日本的汽车税收有多达9个税种构成,涵盖了汽车的购置(购买)阶段、保有阶段和行驶阶段。具体来说,在购置阶段,主要有汽车购置税和消费税两种。其中,汽车购置税规定,乘用车按照购买价格的5%征收;而商用车和微型汽车(排气量在660cc以下)则按照购买价格的3%征收。消费税规定,按照汽车购买价格的5%征收。在保有阶段,主要包括汽车税和微型汽车税两种。其中,汽车税规定,乘用车根据排气量课税;商用车则根据装载量课税,具体分别如表10、表11所示。表10. 乘用车汽车税
微型汽车税规定,微型乘用车每年计征7,200日元;微型商用车每年计征3,000日元。汽车重量税是根据车辆的重量课税的,具体规定如表12。 表12.汽车重量税
在汽车行驶阶段,政府还征收挥发油税、地方挥发油税、轻油交易税和石油天然气税。其中,挥发油税为每公升汽油征收48.6日元;地方挥发油税为每公升汽油征收5.2日元;轻油交易税为每公升轻油征收32.1日元;石油天然气税为每公斤液化石油气(LPG)征收17.5日元⑦。
很显然,日本的汽车税收不仅复杂而且繁重,纳税人只要保有车辆,即使不行驶,亦需缴纳高额税金。2008年,日本汽车税收各税种收入大致如表13所示。表13.日本2008年汽车税收构成表
在日本汽车税收中,有6项税目是为确保满足道路修缮财源而设的,分别是汽车购置税(商用车及微型汽车除外,税率为3%)、汽车重量税(税率为2,500日元/0.5吨)、挥发油税(税率为24.3日元/公升)、地方挥发油税(税率为4.4日元/公升)、轻油交易税(税率为15.0日元/公升)和石油天然气税(税率为17.5日元/公斤)。但是,日本政府可以根据须紧急修缮道路的资金需要,在上述基本税率上外加暂时税率的“暂定税率”进行征收,并且该情形已持续了30年以上,所以上述六项税目的现行税率分别为,汽车购置税5%、汽车重量税6,300日元/0.5吨、挥发油税48.6日元/公升、地方挥发油税5.2日元/公升、轻油交易税为32.1日元/公升、石油天然气税17.5日元/公斤。
为了贯彻保护环境的政策,日本政府针对环保型汽车的汽车重量税及汽车购置税采取了一定的减免措施(实施期限分别是:2009年4月1日-2012年4月30日和2009年4月1日~2012年3月31日),⑧如表14所示。表14.日本对环保型汽车税收优惠表
此外,日本政府还大力推行购买环保对应车的补贴制度(实施期限为2009年4月10日~2010年3月31日),详见表15所示。
目前,日本政府对汽车税收制度改革的基本设想是,简化及减轻复杂且繁重的汽车相关税收,即根据“简化、减免、环保”的宗旨,将现行的9种税目的税收体系简化为购置、保有和行驶阶段各为一种税目的税收体系。
二、我国汽车税收制度
我国的汽车税收制度主要包括两个方面:对汽车产品计征的税收;对原油、燃气、成品油计征的税收,涉及到的税种如表16所示。表16.我国汽车税收的相关税种表
在对汽车产品征税方面,目前,我国汽车税收收入(不含增值税)约占税收总收入的比重为 2.8%,以2008年为例,税收总收入为54,203亿元;而汽车税收收入为1,502亿元,其中,消费税(汽车)368亿元;车辆购置税990亿元;车船税144亿元。⑨
消费税(汽车)的征税范围覆盖了乘用车和中轻型商用客车。因为近10几年来,我国的汽车保有量一直在高速增长,汽车对环境的影响越来越大。所以,对汽车征收消费税是按照“大排量多负税、小排量少负税”的原则,分别设置高低不同的税率,以体现其促进环境保护的征收目的。这可以从我国汽车产品消费税税率的变迁反映出来。表17.我国汽车消费税税率及其变化
我国的车辆购置税是由车辆购置附加费“费改税”转变而来的,是对单位和个人购置并自用应税车辆征收的一种特定行为目的税。其收入主要用于国道、省道干线公路建设。其征收范围要比消费税大,包括各类汽车、摩托车、电车、挂车、农用运输车,税基就是应税车辆的销售额。其基本税率为10%(其中1.6升以下乘用车于2009年1月20日~12月31日期间减按5%征收)。应纳税额=计税价格×税率。
我国车船税是按年度征收的一种财产税,于2007年由以前的车船使用牌照税和车船使用税合并而来,并在税额幅度上进行了调整,即大型、中型和小型客车的加权平均税额提高一倍,每年税额幅度都以660元为最高限,如表18所示。 表18. 我国车船税表
在对原油、燃油、成品油征税方面,政府于2009年1月1日取消了养路费等收费,提高了成品油消费税税额(详见下表)。其征税范围涉及到汽油、柴油、石脑油、溶剂油、油、燃料油、航空煤油。新增成品油消费税连同由此增加的增值税、城建税和教育费附加具有专项用途作为筹集交通基础设施养护、建设资金。表19.我国成品油消费税及其变化表
至于资源税,我国政府规定,对原油的征税幅度为8元~30元/吨;对天然气的征税幅度为2元~15元/千立方米。而有关增值税方面,政府规定,原油、人造原油和成品油的税率为17%;石油液化气、天然气和棕榈油的税率则为13%。
三、我国现行汽车税费制度的评议及优化建议
1.我国现行汽车税费制度的评议
(1)汽车税制结构的合理性和科学性缺失
发达国家将汽车税收分为3个阶段,即购置阶段、保有阶段、使用阶段。汽车购置阶段的税费是车主为获得新车合法拥有权所必须支付的费用。汽车购置阶段税费对汽车需求影响最大,因此发达国家都通过调整汽车购置阶段的税费标准来达到鼓励汽车工业发展的目的。其在汽车购买阶段设置税费的一个共同特点是普遍把汽车与其它商品同等看待,征收相同的税种,采用相同税率。汽车保有阶段的税费是车主只要还拥有汽车, 无论使用与否都必须按月或年缴纳的费用。对汽车保有阶段税费的征收,最初更多是出于对车辆日常管理业务费用的需要,目前发达国家利用这一杠杆来达到鼓励省油、清洁汽车的保有。汽车使用阶段的税费是车主在使用汽车时要付出的费用,如燃油税等。国外汽车税收的重头在燃油税,我国的情况正好是倒过来的,在车辆购置阶段所交的税款所占比例很大, 由于这样的税收政策,虽然油价在不断上涨,仍然有很多购车者通常只考虑购买的一次成本,所以很难起到靠税收来调节消费和使用的效果,汽车税收的合理性和科学性也就无从谈起。
(2)尚未建立以油耗/CO2排放为基础的汽车税费体系
目前欧洲国家的乘用车税收均逐步把CO2排放或者油耗作为全部或者部分的汽车税收征收基础,而我国乘用车的消费税主要以排量分档征收。虽然消费税通过对乘用车按排量大小分别适用不同税率,拉大了不同排量乘用车的税率差距,加大了大排量和能耗高乘用车的税收负担,相对减少了小排量车的负担,但尚未直接与油耗挂钩,因此促进节能减排的力度有限。而车辆购置税统一按车价的10%征收(1.6排量及其以下的乘用车暂停征收),也未能有效发挥引导节能减排的作用。
(3)汽车使用收费项目繁多不利于汽车消费
我国的养路费原来是地方政府征收的,用于公路养护,改为燃油税之后,就成为国税,地方所需要的养路费用需要中央拨给。现在所有的汽车税收(增值税、消费税、车船税、购置税)都是国税,税是中央收了,事还要地方来干,所以,地方政府不得不在公路收费上打算盘,对汽车使用征收诸多收费,部分地方甚至存在对汽车乱收费的现象。如成品油税费改革虽已取消养路费,但具有养路费性质的每月固定缴纳的通行费仍未被取消,而且收费站点多,收费标准高。地方诸多收费影响汽车消费环境,与当前国家扩大内需的国策相悖。
2.我国汽车税费政策的优化建议
促进汽车税费政策优化应把握以下两个原则,第一,调整汽车产业结构和消费结构原则。汽车税费政策应使汽车产业结构向节约能源的方向调整,并引导节能型汽车的消费,形成合理的消费结构。第二,促进汽车产业可持续发展原则。促进节能的税收政策, 不能以抑制汽车产业的发展为代价,必须使汽车产业走上可持续发展的道路。尤其是要对汽车节能产品的研发、生产等予以税收和财政上的支持。遵循这两项原则,我国汽车税费政策的优化应采取以下步骤:
(1)改革汽车税收结构,降低汽车购置环节税负,适当提高汽车使用环节税负。降低汽车购置环节税负,可以有效地促进汽车市场的长期稳定发展,发挥汽车消费在带动国民经济增长中的作用。而提高汽车使用环节的税负,则有利于推动车主理性消费。目前我国的汽车税收体制存在购买和保有阶段税率比重过高、使用阶段税赋过轻的问题。为达到“鼓励消费,限制使用”的政策目标,可考虑适当调整汽车税费结构,降低生产阶段的税收比重,提高保有阶段的税收比重,使汽车税收体系形成一个前松后紧的体系。
(2)尽快出台与油耗挂钩的奖罚税政策,逐步引入以油耗/CO2排放为基础的汽车税费政策体系。借鉴国外经验,与我国国情相结合,积极研究并逐步引入汽车主要税种与油耗/CO2排放直接挂钩的征收方式。在汽车的购置环节,鉴于消费者对于税率比较敏感,所以建议参照美国“油老虎税”的做法,对购买达到燃油经济性限值标准汽车的消费者,直接减免车购税;对购买未达到经济性限值标准的消费者,则加征车购置税,以期在销售环节中抑制非节能性汽车的消费,鼓励节能汽车的消费与使用。同时,在汽车的保有环节,调整现行消费税的税率水平,提高大排气量轿车的消费税税率,适当降低小排气量汽车税率, 对节能减排效益明显的新能源汽车实施零税率的消费税政策。
(3)出台促进新能源汽车发展的税费政策,重视汽车使用环节的税收消费替代效用。所谓的税收的消费替代是指税收对消费者选择商品的影响,当政府对新能源汽车免税后,会引起新能源汽车的相对价格下降,从而导致消费者在消费时尽量减少对价格高的非新能源汽车的购买量, 相应地增加价格相对较低的新能源汽车的购买量。从社会的供给、需求角度看,消费者的需求直接影响着生产者的生产决策,生产者为了满足消费者的需求会相应改变商品种类的生产。可见政府的汽车税收政策的变化影响着汽车消费者需求的变化,也从另一个方面影响着汽车的生产结构。
综上所述,我们要促进汽车产业的持续发展,实现节能减排的目标,就必须要运用政府这一“有形之手”去牵动市场这一“无形之手”,使市场主体――企业既有节能动力,又有减排能力。不容置疑,我国的汽车税费政策,不仅是政府的“有形之手”,也会成为政府的“有力之手”,在实现我国经济可持续发展的进程中,能对我国汽车产业的飞跃和发展施以有力的“一掌”。
[注 释]
①美国汽车制造商协会(AAM)。
②美国汽车制造商协会(AAM)。
③德国联邦统计局。
④德国联邦统计局。
⑤德国联邦统计局。
⑥日本财务省。
⑦日本汽车工业协会(JAMA)。
⑧日本汽车工业协会(JAMA)。
⑨中国汽车技术研究中心。
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Using for Reference the Automobile Taxation System of Developed Countries to Optimize China’s Automobile Taxation Policy
Yu Wen1,Fang Zhong2
(1.The Ministry of Science and Technology, Beijing 100862,China;2.Tsinghua University,Beijing 100084,China)