CDM對湖南小水電開發速度的影響預測

周仁華 劉紅玉 曾光明

(湖南大學環境科學與工程學院,湖南長沙 410082)

CDM對湖南小水電開發速度的影響預測

周仁華 劉紅玉 曾光明

(湖南大學環境科學與工程學院,湖南長沙 410082)

通過對湖南省小水電發展現狀及存在問題的分析,基于邏輯斯諦增長模型,應用SPSS 13.0軟件對小水電裝機容量進行預測,研究結果不僅為湖南省小水電CDM項目開發決策提供依據,而且為制定宏觀經濟政策提供參考。

湖南省;小水電項目;CDM;預測;分析

隨著國家對生態環境日益重視,能源結構調整步伐加快,發展水電等清潔可再生的綠色能源擺到了突出位置.水電系統一般將總裝機在5萬kW以下的水電站和配套電網劃為小水電,促進小水電發展是一項可持續發展的能源政策,積極發展小水電,是加快湖南經濟社會協調發展的重要目標.要實現這一目標,必須考慮和分析小水電投資開發的潛能和效能.

小水電是可再生能源,但是從長遠發展的角度來看,隨著開發比例的提高,我們不得不面對小水電資源的減少、開發費用的增加、經濟效益的降低等問題,如何解決這些問題,提高小水電項目的競爭力呢?

“京都議定書”的生效,使得溫室氣體減排得到了越來越多的關注,特別是清潔發展機制(CDM)的快速發展,為小水電CDM項目的開發提供了機遇[1]。

通過對湖南省小水電發展現狀及存在問題的分析,基于邏輯斯諦增長模型,應用SPSS 13.0軟件對未來小水電裝機容量進行預測,研究結果不僅為湖南省小水電CDM項目開發決策提供依據,而且為制定宏觀經濟政策提供參考。

1 湖南省小水電的發展現狀

1.1 資源豐富,開發前景廣闊

湖南省位于長江中下游,河網密布,長度在5 km以上的大小河流有5 341條,水能資源豐富.根據湘計[20021461號《關于(湖南省中小水電開發調研報告)的報告》],湘、資、沅、澧四水流域干支流的理論蘊藏量為1 532萬kW,已查明可開發量達1 299萬kW,式中10萬kW以下的小水電可開發量達683萬kW.如果考慮四水流域干支流以外的其他水能資源,小水電可開發容量達732萬kW,居我國中部地區各省之首,湖南小水電具有廣闊的投資開發前景[2]。

1.2 發展迅速,但不平衡

近幾年來,隨著小水電開發社會化、融資方式市場化,從根本上解決了制約小水電發展的資金短缺問題,部分地區掀起了小水電開發高潮,郴州、永州等地小水電開發勢頭強勁.目前,郴州市小水電裝機達到了57萬kW,在建裝機20多萬kW.永州市的江華、江永和藍山縣目前在建電站裝機容量17萬kW,總投資7億多元.邵陽市在建電站73處,裝機14萬kW.但是,全省發展很不平衡,湘南發展較快,湘西發展較慢,有的地區基本處于停頓狀態.

2 湖南省小水電發展存在的問題

2.1 觀念制約發展

有些地區思想不夠解放,觀念比較落后,還有“等、靠、要”思想,不會利用市場融資渠道,仍希望國家投資開發小水電,因而小水電發展受到制約.

2.2 電價與經費問題

小水電上網電價不合理,上網電量得不到保證.開發資金仍不足,信貸渠道不暢,制約了小水電更快發展.缺乏項目資本金,影響了水電開發速度.

2.3 審批、工程把關不嚴

部分地區對水資源開發未嚴格按照流域規劃進行,審批程序不嚴,無序開發等現象仍時有發生.有的項目業主盲目追求節省投資,將工程交給一些不具備相應資質的設計、施工單位設計和施工,存在諸多技術和安全問題.有的個體集資興辦的小水電站,建設標準較低,現代化水平不高,安全隱患多.

3 湖南省小水電開發潛力預測與分析

在一定條件下,數量的增長并不是按幾何級數無限增長的.即開始增長速度快,隨后速度慢直至停止增長(只是就某一值產生波動),這種增長曲線大致呈“S”型,這就是統稱的邏輯斯諦(Logistic)增長模型.而小水電的發展正是遵循這樣的規律,隨著小水電的不斷開發,裝機容量的增長率不斷提高,而后小水電資源開始減少,開發費用不斷增加,增長率最終降至零,裝機容量達到最大,所以可用邏輯斯諦增長模型進行描述.

3.1 邏輯斯諦增長模型

邏輯斯諦增長模型用如下常微分方程進行描述:

N0=N|X=0

式中:N(x)表示第x年裝機容量;N(0)表示基準年的裝機容量;K表示當前技術條件下可開發的總裝機容量;b是增長潛力指數。

如上所述,新建裝機容量正比于已有裝機容量,反比于已開發的資源,應用邏輯斯諦增長模型,不僅可以反應技術對小水電規模擴大的促進作用,而且揭示了開發與資源之間的制約關系。

為了簡化分析,方程(1)中b和K視為常數,于是得到:

表1 湖南省小水電裝機容量及相關數據

3.2 裝機容量的預測

基于2000年到2007年湖南省小水電裝機容量的歷史數據[3-6](表1)進行預測,2000年為基準年(x=0),K等于732萬kW。

回歸分析采用SPSS13.0軟件進行,得到Ln(K/N(x)-1)與x的回歸方程:

圖1 Ln(K/N(x)-1)與x回歸直線圖

經檢驗:顯著水平α=0.05,自由度為6的單側t檢驗的臨界值是1.94,回歸系數b的t檢驗值為21.032,遠遠大于1.94,說明x對Ln(K/N(x)-1)的線性影響是顯著的.Ln(K/N(x)-1)與x的相關程度為0.99,F檢驗值為442.33,F＞F0.99(1,7)=10.59,說明方程總體線性關系在99%的水平下顯著性成立.回歸方程相關數據見表2。

表2 回歸方程相關數據

基于以上結果,應用方程(2)得到2000-2030年湖南省小水電預測裝機容量,最終結果見圖2。

圖2 湖南省小水電預測裝機容量(2000-2030)

如圖2所示,2010年總裝機容量為557.86萬kW(占可開發總裝機容量的76.21%),2015年總裝機容量為667.93萬kW(占可開發總裝機容量的91.25%),2030為730.39萬kW。

需要說明的是:小水電項目的發展受到諸多因素的影響,例如:小水電資源總量、電力市場需求、商業競爭等等.文章所采用的邏輯斯諦模型并未考慮電力市場需求和商業競爭兩因素的影響。

4 CDM為湖南省小水電發展帶來機遇

隨著“京都議定書”的生效,CDM將為湖南省小水電發展帶來機遇,促進融資和提高市場競爭力。

4.1 小水電CDM項目開發潛力

2012年以后CDM存在不確定性,這里不考慮這點,根據預測的開發比例(2010年76.21%,2015年91.25%),選取2010-2015年新建小水電為研究對象,進行減排量(CER)的計算。

4.2 減排量(CER)的計算

小水電是一種清潔可再生能源,對于減少二氧化碳等溫室氣體排放具有重要的作用.根據UNFCCC最新公布的“小規模CDM項目簡化模式和程序之附錄B”,該基準線方法學和監測方法學的名稱為:小規模可再生能源發電并網項目方法學AMS-I.D.(第13版).只考慮滿足該方法學要求的小水電項目,做如下假設:

(1)2010-2015年新建小水電裝機容量為110萬k W;

(2)50%新建小水電項目滿足CDM額外性要求,可以成功注冊;

(3)年平均運行3000h;

4.2.1 華中電網電量邊際CO2排放因子(BM)的計算

根據“電力系統排放因子計算工具”第一版,BM可按m個樣本機組排放因子的發電量加權平均求得,公式如下:

式中:EFgrid,BM,y為第y年的BM排放因子(tCO2/MWh),EFm,EL,y為第m個樣本機組在第y年的排放因子(tCO2/MWh),EGm,y為第m個樣本機組在第y年向電網提供的電量(MWh),也即上網電量。

具體步驟和公式如下:

步驟1,計算發電用固體、液體和氣體燃料對應的CO2排放量在總排放量中的比重。

式中:Fi,j,y為第j個省份在第y年的燃料i消耗量(質量或體積單位,對于固體和液體燃料為噸,對于氣體燃料為立方米),NCVi,y為燃料i在第y年的凈熱值(對于固體和液體燃料為GJ/t,對于氣體燃料為GJ/m3);EFCO2,i,j,y為燃料i的排放因子(tCO2/GJ)。

根據《中國能源統計年鑒2007》中數據及公式(5),(6)和(7)計算得:λCoal,y=98.54%,λOil,y=0.12%,λGas,y=1.34%。

步驟2:計算對應的火電排放因子。

式中:EFCoal,Adv,y,EFOil,Adv,y和EFGas,Adv,y分別為商業化最優效率的燃煤、燃油和燃氣發電技術所對應的排放因子.

由步驟1所得結果和公式(8)得:EFThermal,i,j,y=0.9083 tCO2e/MWh

步驟3:計算電網的BM

式中:CAPThermal,y為接近但不超過現有容量20%的新增總容量,EFThermal,y為新增火電容量。

根據表3中數據及公式(9)得到:EFGrid,BM,y=0.9064×78.95%=0.7156 tCO2e/MWh

表3 華中電網BM計算表格(MW)

4.2.2 華中電網容量邊際CO2排放因子(OM)的計算

式中:EBTotal,y為y年CO2排放總量(tCO2e),EGTotal,y為y年總供電量(MWh)。

表4 華中電網OM計算表格

根據表4中數據及公式(10)可得:EFGrid,OM,y=1.278 tCO2e/MWh

4.2.3 混合邊際容量因子(CM)的計算

計算可得:EFGrid,CM,y=0.997 tCO2e/MWh

4.2.4 減排量(CER)

圖3 湖南省各年減排量預測(2011-2015)

式中:EB(tCO2e)為減排量(tCO2e),EG為上網電量,EFGrid,CM,y:組合邊際(CM)排放因子.綜上所述,根據公式(12),截止2015年,湖南省新建小水電CDM項目可獲得164.5萬tCO2e,各年所獲減排量見圖3.

4.3 核證的減排量(CER)收益將促進湖南省小水電發展基于上述預測,以目前CDM核證減排量(CER)的價格80元/tCO2e為參考,到2015年,湖南省小水電CDM項目可獲得1.316億元收益.

5 結論與建議

通過對未來湖南省小水電裝機容量的預測與分析,發現2010年到2015年是開發小水電項目的黃金時期,應該充分認識并把握CDM帶來的機遇。建議政府主管部門結合目前小水電開發面臨的實際形勢,并根據全省能源開發總體規劃布局,對小水電CDM項目開發活動進行統籌協調,進一步促進全省小水電的快速、有序、均衡、協調發展。

(編輯:劉文政)

[1]呂學都,劉德順.清潔發展機制在中國[M].北京:清華大學出版社,2004.

[2]胡飛明.湖南省水電資源開發現狀及對策研究[J].湖南水利水電,2003,(5):25-28.

[3]湖南省電力公司.湖南省水電投資研究[R].長沙:湖南省電力公司,2002:32-38.

[4]何同國.湖南小水電開發現狀、經驗教訓和問題[J].地方電力管理,2003,(5):32-33.

[5]湖南省水利水電勘測設計研究總院.湖南省水力資源復查[R].長沙:湖南省水利水電勘測設計研究總院,2003:23-25.

[6]中國水力發電年鑒編輯委員會.中國水力發電年鑒[S].北京:中國電力出版社,2007:1052-1080.

AbstractBy analyzing the status and existing problems of developmentof small hydropower project in Hunan Province,using logistic model,and SPSS 13.0 software,installed capacity of small hydropower projectwas predicted.The results not only provide theoretical basis for developing CDM projectof s mall hydropower station in Hunan Province but also provide a reference for the formulation ofmacroeconomic policies.

Key wordsHunan Province;small hydropower project;CDM;predicting;analyzing

Forecast and Analysis of the Development of Small Hydropower of Hunan Province under CDM Project

ZHOU Ren-hua L IU Hong-yu ZENG Guang-m ing
(College of Environmental Science and Engineering,Hunan University,Changsha Hunan 410082,China)

X321

A

1002-2104(2010)03專-0166-04

2010-01-22

周仁華,碩士生,主要研究方向為環境污染治理。

劉紅玉,教授,主要研究方向為固體廢物生物處理及資源化利用,生物表面活性劑開發利用,資源微生物的篩選應用及基因改良,環境毒理及廢水的生物處理。