“西電東送”環境減排效應研究3

李1,2

(1.廣東省社會科學院現代化發展戰略研究所,廣東廣州 510610;2.中山大學地理科學與規劃學院,廣東廣州 510275)

“西電東送”環境減排效應研究3

(1.廣東省社會科學院現代化發展戰略研究所,廣東廣州 510610;2.中山大學地理科學與規劃學院,廣東廣州 510275)

本研究定量分析了“西電東送”的環境減排效應,依據燃煤火電的各類排放物的排放因子,計算出“西電東送”各類排放物的減排量及其環境價值。其中,對于CO2的減排研究提出了兩種計算方法。從低碳經濟角度,重點評估了“西電東送”累積的CO2減排額在國際碳交易市場上的價值。根據未來電力規劃,對CO2的減排效應進行預測。通過計算“西電東送”CO2減排額,客觀上論證了“西電東送”水電大規模的開發利用已產生了的CO2減排項目,即CDM。伴隨著能源資源的地理空間位移,能源、環境、經濟利益在云南、貴州、廣西、廣東四省區之間重新配置。“西是東送”在其能源地理空間的配置過程中不僅在協調東西部區域發展上發揮作用,而且在能源輸出區、輸入區之間就能源、環境、經濟、社會發展確立了中國式的清潔發展機制。

“西電東送”;環境效應;減排效應

能源的清潔化是世界發展趨勢,建立低碳經濟體系、控制溫室氣體排放、減緩氣候變化已成為中國實施可持續發展戰略的重要組成部分。電力作為一種主要的二次能源,主要通過化石燃料的燃燒轉化而來。《全球能源展望2006》顯示,全球一次能源消耗增長量的近一半是用于發電。預測到2030年,全球發電行業二氧化碳增排量將占全球增長量的一半[1]。提高傳統能源的發電效率、使用清潔能源來改變發電的能源構成,對控制二氧化碳排放有重要意義。在發電領域,開發水電、風電等可再生能源將是解決中國二氧化碳減排的重要途徑。本研究以“西電東送”為案例,試圖分析在西部能源開發利用過程中所產生的環境效應。

1 評估范圍及數據來源

“西電東送”是針對中國能源資源分布不均,利用東西部資源地理空間分布上的差異互補性,為解決東西部能源供需結構矛盾,緩解增長高速發展對能源的大規模需要,而構建的國家重大能源工程。作為國家西部開發標志性工程,“西電東送”將西部的水能資源、煤炭資源以電能的形式通過電網輸送到廣東。“西電東送”的主體為水電,從能源開發與環境保護的角度看,其環境效應主要體現在水電相對于燃煤發電的清潔性上,即大量水電替代了廣東自建火電后的各類污染物尤其是CO2的減放量上。在“西電東送”電力輸送的北、中、南三個通道中,南通道主要是開發云南、貴州、廣西的水能資源和煤炭資源,通過南通道將電力輸送到南方電網供廣東使用。本研究評估的是“西電東送”南通道上由云南、貴州、廣西三省區輸送給廣東的電力所產生的環境效應。

“西電東送”數據由南方電網超高壓輸變電公司提供,包括輸入區的總電量、水電電量及輸出區的水電電量等基礎數據源。

2 “西電東送”送電量及構成

“西電東送”的南通道于1993年開始聯網運行,南方電網已覆蓋五省區,并與香港、澳門相連,東西跨度近2 000公里,電網裝機容量已超過5 000萬kW(不含香港、澳門)。根據歷年南方電網公司統計數據顯示,2004年“西電東送”新開工項目總投資300多億元,總裝機規模800萬kW,500千伏輸電線路3 500多km。“西電東送”南通道向廣東增加送電能力600萬kW,加上之前形成的送電能力,到2004年底向廣東的輸電通道送電能力達到1 150萬kW以上,提前一年完成“十五”確定的向廣東送電1 000萬kW的能力。至2007年底,“西電東送”南部通道共形成“六交四直”主網結構,輸電能力超過1 500萬 kW。

據南方電網公司綜合統計簡報(2008)顯示,“西電東送”南通道的西部電網中,云南電網送廣東的電量中水電約占50%-60%,貴州電網送廣東水電約占20%-30%,廣西電網送廣東水電約占50%-60%。1993-2007年,西電東送電量累計達2 942.84億kWh,其中水電為2 064.08億kWh,約占總送電量的70.14%。其中來自西部電網的累計電量(受端)為2 697.78億 kWh,水電為1 888.446億kWh。

水電是“西電東送”的主要電源。水電在“西電東送”電力總量中的比例有較大變化,早期水電比例較高(1997-1998年達到100%)。由于貴州電網送廣東的電力主要是火電,2003年貴州至廣東的幾大輸變電工程和骨干項目陸續建成投產運營后,水電比例有所下降。2003年,水電比重最低降至60.43%。2004年6月,三峽至廣東±500千伏直流輸電工程全面投產,與三峽電網同屬一個系統的國網亦開始向廣東送電,水電比例2004年后開始逐年回升。總體上,水電依然是“西電東送”的主要電源。

3 計算方法

國內有關“西電東送”的研究主要包括技術經濟可行性分析、工程項目對當地經濟發展的影響、電力開發與環境保護等三大類。其中,比較關注到環境效應的國內學者陳秀山等。其“西電東送”的區域效應研究表明[2]:對輸入區廣東來說,關閉小火電機組以西電取代之,最為直接的效應就是SO2的減排,對減輕廣東的酸雨危害有巨大貢獻;若以西電替代廣東20萬kW以下小火電,大氣污染物排放將削減50%。對輸出區而言,將產生負面的環境效應。大規模開發水電修建大壩水庫可能改變地質構造引發地震;云貴高原屬于典型的喀斯特地貌,大量地表水潛入地下導致地表水缺乏。而坑口電站的建設需要消耗大量的地表水資源,令區域水資源更趨緊張;“西電東送”引致高耗能產業向西部聚集,形成新的污染源,導致污染加劇[3]。國內研究較重視燃煤發電的SO2排放問題,在“西電東送”的環境效應分析中沒有對排放物進行分類計算,缺乏對“西電東送”減排效應的定量分析。本研究用各類污染物的減排量指標來定量反映“西電東送”的減排效應。

水電相對于燃煤發電,具有清潔性,不產生SO2等污染物,因此“西電東送”能減少SO2、CO2等污染物的排放。根據指標體系研究結果表明,“西電東送”減排效應包含輸入區減排效應和輸出區的增排效應兩個方面,就“西電東送”整體而言,其總的減排效應應該是剔除輸出區排放物增排量后的輸入區排放物減排量,其數量等同于:西電中的水電那部分電量帶來的減排效應。

3.1 簡易算法

由于水電不產生SO2等污染物,假設水電也不產生CO2,那么“西電東送”所實現的污染物減排量就等于假設廣東自建火電供應同等電量所產生的SO2、CO2等污染物的數量。本研究根據排放因子計算出減排量。計算公式:

Y:“西電東送”實現的污染物減排量

B:假設廣東自建火電的發量電,相當于“西電東送”輸入區接受的水電總量(受端),等于A×70%,水電占西電的比重為70%

A:“西電東送”輸入區接受的電量(受端)

E:各種污染物的排放因子

煤炭發電的污染物主要有煙氣中SO2、CO2懸浮顆粒,粉煤灰、渣等。不同火電機組燃用的燃料成分不同,其污染物排放種類數量也不相同。若以燃煤電廠污染物排放量以煤質單位熱值為21.2 MJ/kg,硫含量為1%,灰分為15%,靜電除塵效率為99%為基準,中國燃煤電廠平均燃燒1噸煤的污染物排放量[4],參見表1。

表1 各類燃煤電廠的排放物的排放因子[4]Tab.1 Emission factorsof various emissions from the coal2fired power plants

3.2 剔除水電排放的算法(僅針對CO2)

考慮到西部水電在建設生產中也釋放CO2,在第一種算法的基礎上剔除水電產生的CO2排放量得出西部水電替代廣東火電的CO2凈減排量。將“西電東送”中的水電換成廣東自建火電,所產生的CO2的排放量為B×e,再剔除掉西部水電本身所產生的CO2排放量C×eh,就是“西電東送”所實現的CO2凈減排量;計算公式如下:

4 減排量及其環境價值

4.1 運用簡易法計算減排量

考慮到廣東火電廠從2006年開始已全部使用脫硫設備,因此本研究以脫硫燃煤電廠的排放因子為計算標準。根據表1燃煤電廠的排放因子計算出得出水電替代火電的污染物減排量,詳見表2。

按脫硫燃煤電廠發電的排放標準,西電從1993-2007年15年間為廣東累計污染物SO2,NOx,CO2,CO,TSP,灰,渣減排量分別為80 787.7 t,718 176.0 t,186 068 584.4 t,23 416.7 t,35 899.4 t,9 874 117.6 t,2 692 924.0 t(見表2)。

依據污染物減排的環境價值,折換算為污染物的經濟代價,即為減排的經濟價值。所謂污染物減排的環境價值,是指減排單位污染物所避免“污染經濟損失”的價值量。而環境成本從廣義上說就是企業為避免“污染經濟損失”或者為了等值補償污染物造成的“污染經濟損失”所付出的代價。因此,對于污染物完全排放的企業來說,利用污染物減排的環境價值標準和污染物的排放量可直接求出環境成本;對于采用技術和設備減少污染物排放的企業,其環境成本應該包括減排污染物所增加的費用。如脫硫電廠,其環境成本應是實際排放污染物的費用和脫硫成本之和。中國尚未制定火電行業的污染物折價標準,在參考中國排污總量收費標準(PCS)和美國環境價值標準(U.S.EVS)的基礎上[5],評估出目前中國火電行業各種污染物減排的環境價值標準,見表3。

表2 廣東省“西電東送”水電替代火電的污染物減排量及其經濟價值Tab.2 Emission reductionsof pollutants and its economic value in West2to2East Electricity Transmission

4.2 運用剔除水電排放算法計算減排量(僅針對CO2)

參照歐盟燃煤發電和水力發電的CO2排放量之間的比例關系,火力發電產生的CO2排放量為800 kg·CO2/MWh(以沒有經過洗選的動力煤為標準),水電的CO2排放量為20 kg·CO2/MWh(以大水電項目即大于10 MW為標準),以此得出水電CO2排放因子為火電CO2排放因子的1/40。

國家發改委2006年公布的南方電網CO2排放因子為985.3 g/kwh(OM法)依據引標準,參照歐盟燃煤發電和水電發電的CO2排放因子的比例關系,則水電CO2排放因子為24.63 g/kwh。根據公式(2)可計算出CO2的減排量。

從1993-2007年,廣東接受“西電東送”總電量累計2 697.78億 kWh,其中水電占70%約為1 888.45億 kWh時,按照電網損耗6%計,從輸出區送出的水電總電量累計2 008.99億kWh。“西電東送”所實現的CO2凈減排量為185 868 000.7 t,約1.86億t。可見,剔除水電CO2排放法與簡化法計算結果186 068 584.4 t,約1.86億t兩種算法相差 200 583.7 t,約 20 萬 t。

5 CO2減排實現的碳交易價值

隨著溫室效應的增強,在國際碳交易市場中,CO2的排放權交易價格為0.12元/KG,2009年12月碳交易市場平均價格10-11歐元/t,按2009年年初匯率10.4元/歐元換算,CO2排放權交易價格為0.104-0.114 4元/kg。

不穩定型心絞痛[1]是介于急性心肌梗死、疲勞穩定型心絞痛與猝死的一種臨床表現。具有發病時間持續延長、心絞痛發作次數急劇增加，舌下給藥硝酸甘油時療效不明顯等特點[2]。本文通過對我院收治的不穩定型心絞痛患者66例作為研究對象，采取復方丹參滴丸與曲美他嗪聯合應用治療不穩定型心絞痛，收到了很好的效果，現作如下報道。

對脫硫燃煤電廠來說,一度電產生的CO2的數量及其環境價值與常規燃煤電廠等值,如表3所示。因此無論常規燃煤電廠還是脫硫燃煤電廠,一度電產生的CO2的國際碳交易價值均為:

0.104×985.3/1 000=85.571 408/1 000=0.085元/度=0.102 5元/(kWh)

0.114 4×985.3/1 000=94.1 285 488/10 000.094元/度=0.112 8元/(kWh)

一度火電排放的CO2在國際碳交易中相當于0.102 5元-0.112 8元人民幣,這也是水電相對于火電減排CO2在國際碳交易中相當于0.102 5元-0.112 8元人民幣,即水電相對于火電減排CO2的碳交易價值。

西電中有火電、水電,如果將西電中的水電發電量全部讓廣東自產,按當前廣東省上新機組都要求脫硫電廠的標準來計,產生的SO2,CO2等排放物的環境價值如上表5,其中,西電減排CO2的碳交易價值=一度火電排放CO2的經濟價值×西電每年的水電發電量=(10.25-11.28)×西電每年的水電發電量。1993-2007年間,“西電東送”累計創造CO2低碳經濟價值約為193.57-213.02億人民幣。

6 “西電東送”碳減排效應預測分析

6.1 短期預測(2008-2010年)

2007年,“西電東送”的最大送電能力達1 517萬kW。“十一五”期間,南方電網將繼續擴大“西電東送”規模,規劃西電向廣東新增送電1 150-1 350萬kW,2010年總規模將達到2 240-2 440萬kW,為2007年1.48-1.61倍。預計2010年西電送廣東總電量可達1 213.96億kWh,2007-2010年送電量年均增長15.54%,則2008-2010年3年間西電向廣東新增送電總量將達到3 173.77億kWh。按水電占比70%計算,2008-2010年“西電東送”實現的CO2減排量累計為218 898 000.91 t,約2.19億t;按水電占比60%計算,2008-2010年“西電東送”實現的CO2減排量累計為187 626 900.35 t,約1.88億t。詳見表4。

6.2 長期預測(2011-2020)

廣東省環保局、廣東省發改委能源處提供數據顯示,2020年“西電東送”總規模將達到4 000萬kW,為“十一五”期末年的1.64倍。同樣以送電總規模與送電總量同比增速預測,2020年西電送往廣東總電量將達到1 933.31億kWh,2011-2020年送電量年均增長5.07%,10年間西電向廣東新增送電總量達15 632.19億kWh。由于今后貴州仍將逐步增大“西電東送”比例,貴州送往廣東的電力以火電占優勢。長遠來看,水電在“西電東送”的比例有可能略微下降。由公式Y=B×985.3×100計算,按高方案60%為水電計算,2011-2020年“西電東送”實現的CO2減排量累計為924 143 808.42 t,約9.24億t;按低方案50%計,10年間將累計減排CO2為770 041 679.4 t,約7.7億t。詳見表4。

表4 2008-2020年“西電東送”CO2減排總量預測表(OM法)Tab.4 Forecastof total CO2 emission reductions in West2to2East Electricity Transmission from 2008-2020

7 排放物的地理位移

7.1 污染物轉移

對輸入區而言,環境效應主要體現在污染物的減排效應上,因使用西電,減少自建燃煤電廠占用土地面積,減少SO2、NOX、CO2、CO、TSP、灰、渣以及懸浮顆粒物等火電發電排放物,西電對廣東的環境效應是正效應。

對輸出區而言,環境效應主要體現在污染物的增排效應上。修建火電廠會增加 SO2、NOX、CO2、CO、TSP、灰、渣以及懸浮顆粒物等的發電排放物。從“西電東送”的整體看,燃煤發電的排放不增不減,只是從廣東轉移到輸出區。

貴州的火電比例大,產生的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等大氣污染物較多。2006年貴州全省SO2排放量146.5萬t,單位國民生產總值SO2排放量居全國第一。貴州全省80%以上的城市出現酸雨,40%以上的城市SO2濃度超過國家環境空氣質量二級標準。根據國家環保總局制定的新的SO2排放標準,含硫0.5%以上的燃煤電廠都需要安裝脫硫設施,貴州省所用的電煤含硫量比較高,接近3%[6]。貴州“西電東送”2批共8個火電項目SO2排放總量指標為29.44萬t,超出指標以上的排放量按0.1-0115元/kg的費率收取排污費[7]。目前排污收費遠遠低于脫硫成本,難以籌得足夠的治理資金。火電造成的環境污染,除了大氣污染,還有水污染,灰渣污染,煙塵污染等都需要投入巨額資金治理。這對于西部貧困省份來說,資金壓力大。水電對環境和生態也有影響,這種影響是一個遲緩的過程,當這種遲緩性效應累加起來,就可能對環境造成嚴重的后果。

“西電東送”將清潔能源電力輸向東部,在減少輸入區生態破壞和環境污染的同時,將污染物的治理壓力轉移到了輸出區。考慮到西部環境容量相對廣東珠三角而言,還有一定空間,且火電占西電的比重在縮小,整體減排效應是顯著的。

7.2 電力生產給西部帶來的負外部性

生態環境負外部性包括資源的耗竭、生態環境的惡化、人居環境的退化等,這些方面的影響難以量化。“西電東送”南部通道的市場是買方壟斷的市場,西電價格沒有體現火電廠(或水電站)建設、營運產生的生態環境損失、修復成本,造成發展成果與環境負擔的失衡。目前國家尚無針對西部特別是貴州環境污染治理的專項轉移支付,貴州的西電項目實質上是在以環境代價換取發展的機會。若西電受益區依然沒有對西部的環境代價作相應補償,那么貴州將無法獲得足夠資金保障環境治理,貴州很難走上可持續發展的良性軌道。

8 結論與分析

“西電東送”的減排效應顯著,體現在兩方面:一是減少SO2、NOX污染物排放。二是減少CO2溫室氣體排放。本研究采用兩種方案來核算CO2的減排量,一為假設水電不排放CO2,此為簡化方法;二是剔除輸出區水電的CO2排放量,此為剔除法。前者認為:“西電東送”實現的污染物減排量Y等于西電中的水電替代廣東火電減少的污染物排放量。從1993-2007年,廣東接受“西電東送”總電量累計2 697.78億kWh,其中水電占70%,約為1 888.45億千瓦時 ,15 年間 ,西電累計減少 SO2、NOx、CO2、CO、TSP、灰、渣等污染物的排放量分別為80 787.7 t、718 176.0 t、186 068 584.4 t、35 899.4 t、9 874 117.6 t、2 692 924.0 t,用此方法計算出的CO2減排量約為1.86億t。用剔除法計算可知,按照電網損耗6%計,從輸出區送出的水電總電量累計2 008.99億kWh。“西電東送”實現的CO2凈減排量為186 068 584.4 t,約1.86億t兩種算法相差200 583.7 t,約20萬t。

隨著溫室效應的增強,CO2減排量成為一種資源商品。本研究得出:在1993-2007年間,“西電東送”累計創造的CO2排放權的經濟價值約為193.57-213.02億元人民幣。西電作為清潔能源,對廣東有積極的環境效應。減少廣東原有小火電數量,有價格競爭力的西電輸入迫使廣東小火電退出市場。減少SO2的排放。隨著環境質量的改善,環保成本得以降低,提高了區域環境容量,為區域產業結構升級,經濟發展提供良好的環境基礎。

在火電排放物中,國家環境標準、地方政府以及公眾長期以來關注SO2等氣體排放。由于CO2對人體沒嚴重危害,加之《京都協議書》確定的CO2減排任務主要針對發達國家,中國還無需承擔減排CO2責任,因此,無論從政府監測、排放的控制,還是理論研究上,一直對CO2的排放問題關注不夠。隨著CO2等溫室氣體排放增多,引起的全球氣候變化日益受到國際社會關注,作為全球最大的CO2排放國,中國承擔起遏制全球氣候變化的共同責任。本研究從低碳經濟角度,強調了“西電東送”這一能源工程的減排效應,依據國際碳交易市場上的經濟價值和未來電力規劃,對CO2的減排效應進行分析預測。通過計算“西電東送”CO2減排額,客觀上論證了“西電東送”水電大規模的開發使用已產生了的CO2減排項目,即CDM,而其能源地理空間的配置過程不僅協調東西部區域協調發展,而且在能源輸出區、輸入區之間就能源、環境、經濟、社會發展確立了中國式清發展機制,即將污染從環境容量較小、治理成本昂貴的地區轉移到環境容量較大,生產力相對落后、治理成本較低的地區,伴隨污染的轉移,東部得到了能源、西部以環境和能源換取了發展的機會,包含資本、管理、技術等轉移。

References)

[1]IEA.全球能源展望2006:綜述和結論[R].OECD/IEA2006,3.[IEA.Eenergy of world 2006:conclution.[R].OECD/IEA 2006,3.]

[2]陳秀山.“西電東送”工程區域效應評價[M].北京:中國電力出版社,2007:126-189.[Chen Xiuzhan.Reginal effect of West2to2East electricity transmission[M].Beijin:electricity Press in China,2007:126-189.]

[3]丁曉玲,宋潔塵.析“西電東送”背景下區域環境利益分配的扭曲[J].重慶工商大學學報:西部論壇,2005,15(4):18-22.[Ding Xiaoling,Song Jiecheng.Study of the regional environmental benefits distribution problem under the background of the West2East Power Transmission[J].Journal of Chongqing Institute of Commerce,2005,15(4):18-22.]

[4]許汝文,田雁冰.發電廠的環境成本分析[J].內蒙古環境保護[J].2004,16(4):24-27.[Xu Wuwen,Tian Yanbing.The Environmental Cost Analysis of Power Generation Plant[J].pollution of neimengu,2004,16(4):24-27.]

[5]魏學好,周浩.中國火力發展行業減排污染物的環境價值標準估算[J].環境科學研究,2003,16(1):53-56.[Wei Xuehao,Zhou Hao.Evaluating the Environmental Value Schedule of Pollutant s Mitigated in China Thermal Power Industry [J]. Research of Environmental Sciences,2003,16(1):53-56.]

[6]邵暉.“西電東送”對西部經濟發展影響研究[J].貴州大學學報:社會科學版,2008,26(3):62-65.[Shao Hui.Study on effect of West2to2East electricity Transmission[J].Journal of Gui Zhou University.2008,26(3):62-65.]

[7]張韜.對貴州實施“西電東送”的績效預測[J].貴州大學學報:社會科學版,2009,(3):22-26.[Zhang Dao.Performance Analysis of the Implementation of Guizhou’s“West2to2East Power Transmission[J].Journal of Gui Zhou University.2008,(3):22-26.]

Study on Environmental Effects of Em ission Reduction in West2to2East Electricity Transm ission

LI Yang1,2
(1.Institute of Modern Development Strategy,Gass,Guangzhou Guangdong 510610,China;2.School of Geographical Science and Planning,Sun Yat2sen University,Guangzhou Guangdong 510275,China)

This research analyzes quantitatively the environmental effect of the West2to2East Electricity Transmission Project.It quantifies the reduced pollutants,including of total emission of CO2,SO2,NOx and TSP as a result of using hydroelectricity instead of thermal electrcity generationmethod.The value of environmental improvementof reduced SO2,NOx and TSP isalso evaluated.Itoffers two calculating formulas based on CO2emission ratio.In the caseof theWest2to2East Electricity Transmission Project,for example,the formula gives us the information of accumulative CO2emission reduction and economic value.This clean energy hasa positive environmental effect in Guangdong and decreases the emission from thermal electricity.The West2to2East electricity transmission is an indigenously developed clean energy development mechanism in China.TheWest2to2East Electricity Transmission Project plays a significant role notonly in relocating the energy,environmental effect and economic benefits,but also in coordinating the economic development between the Eastand theWestof China.It can be a rolemodel for the developing countries and regionswhich strive to lower the carbon emission.These regions can benefit accumulatively by electricity transmission.

West2to2East electricity transmission;environmental effect;emission reduction

F062.2

A

1002-2104(2010)09-0036-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.09.007

2010-04-16

李,博士,研究員,主要研究方向為現代化理論、可持續發展理論與實踐。

3本研究得到廣東省科技廳軟科學重點引導項目(No.2007B070900061)、廣州市哲學社會科學發展“十一五”規劃課題(No.08Y29)資助。

(編輯:劉文政)