我國火電生產消費空間格局及碳排放污染轉移研究

黃麗晗+嚴哲倫+鄭惠之+孫燕

摘要：本文通對我國火電生產消費現狀的研究，發現了火電生產消費的空間分離格局以及由此造成的空間碳排放污染轉移情況。將全國31個地區分為火電輸入地區和火電輸出地區，并利用碳的經濟效益，從碳排放角度考慮，對目前國內碳排放污染空間轉移情況進行合理性評價。本文的創新之處在于從環境因素出發，對火電的生產消費情況進行合理性探究。

關鍵詞：火電生產與消費；碳經濟效益；環境

中圖分類號：F061.5 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）013-000-06

一、引言

我國的能源結構決定了我國是以煤電為主要代表的火電電力工業發展模式，在低碳經濟的發展趨勢下，國際煤炭能源研究關注其與其他新型能源的相對分析以及未來發展趨勢（King， Douglas E ，Morgan M Granger，2007），也有部分研究聚焦火電行業的環境污染和公共健康問題（Gohlke Julia M， Thomas Reuben， Woodward Alistair等，2011）。國內更多的是基于我國以火電為主的電力工業現狀的結構技術研究（呂偉業等，2002）、發展戰略研究（王家誠，2004，2006）和產業鏈研究（張明文，2009）（陶長琪等，2006）。

我國火電的生產和消費由于西電東送等戰略的影響形成了較為特殊的差異化分布格局。國內關于火電生產消費空間格局的研究主要集中在格局的演化和影響因素的分析，有不少從省域煤炭消費空間格局演化（陳聞君，佘開勇，2014）、煤炭自滿足率時空格局變化（馬麗，金鳳君，2014）等以煤炭為主的火電能源消費的角度切入的研究，也有學者從電力系統的角度研究碳排放的污染（陳曉科，周天睿等，2012）。

另外，隨著各國對于碳排放的關注日漸增長，國際上對于能源消費中碳排放的研究也逐漸豐富。但目前我國對于能源消費的碳排放測算研究相對滯后，最初的研究點也主要從環境價值標準切入（魏學好，周浩，2003）。近年來才開始引發研究者的關注，研究方法也與國際主流方法相同，主要為IPCC清單法和碳足跡研究法兩種。

也正是由于國內碳排放測算研究的滯后，關于污染轉移的研究也大多數存在著碳排放污染轉移的研究空白（李方一等，2013）。另外，相關的污染補償機制，電價制定的考量（魏學好，2003）以及國內外的碳排放權交易機制（EvaBenz，Stefan Truck，2009；彭江波，2010）仍需要大量探討。

本文試圖通過火電生產消費空間格局的差異化分布與過程中碳排放測算的研究，探討火電生產消費過程中所帶來的污染轉移問題，并進一步探討碳排放權交易機制以及電價中增收碳污染費的可行機制。

二、研究方法與數據資料

方法簡介

通過一系列數據收集，我們發現我國火電的消費和生產在空間上是分離的，那么影響著空間分離的因素都有哪些，具體是什么主導的就成為了我們的研究方向。我們主要運用了IPCC清單法：

①計算各省區輸出/輸入電量：

y電 = 地區發電總量 – 地區用電總量

②計算各省區輸出電量中由于火力發電產生的碳排放量：

E發電 = y電 * 輸出地火電占總發電量百分比（%） * EF電

③測算各省區火力發電的碳經濟效益和實際碳經濟效益：

碳經濟效益Y1=GDP/火電發電的碳排放量=GDP/（火電發電量* EF電）

實際碳經濟效益Y2=GDP/火電用電的碳排放量=GDP/（火電用電量* EF電）

三、實證計算分析

1.計算各省區輸出/輸入電量

根據各地區的總發電量、總用電量以及火電發電量，可以計算得到

（1）火電發電量/總發電量=火電占比

（2）火電占比*（總發電量-總用電量）=火電輸出/輸入量。

如果得到的數值為負，那么該地區用電量大于發電量。反之則發電量大于用電量。數值越趨近于零，則說明該地區發電量與用電量趨于平衡，基本保持了電力能源的自給自足。

上表為2008、2013年我國各地區火電輸出/輸入量情況分析：

數據來源：《2009年中國電力年鑒》、《2014年中國電力年鑒》

表3-1中，火電輸出/輸入量中正值表示輸出量，負值表示輸入量。從表中我們可以發現，2008、2013年火電輸入最大的地區都是江蘇省，表明該地區電力消費能力遠遠大于本地區產電能力，排在全國首位。其次是廣東、山東，這兩個地區都屬于我國東部經濟發達的地區。另外，3個直轄市北京、天津和上海以及河北省、浙江省、遼寧省對于電力的消費需求也遠遠超過了本地區的供電能力，需要其他地區予以供電。內蒙區、山西省的火電輸出量最大，這兩個地區也是我國的主要產煤基地，不僅承擔滿足本地區的電力消費，還向外輸送，承擔了其他省份的電力消費需求。

上述表明了我國火電的生產和消費存在著地域空間的分離，火電的生產主要集中在煤炭等資源豐富而經濟欠發達地區，如內蒙區、山西省；火電的消費主要集中在經濟較發達的東部地區，如廣東、上海、北京等。

圖1、2、3、4分別展示的是我國2008、2010、2012、2013年各地區的火電輸出輸入情況，可以發現，從2008年到2013年，我國的火電生產消費的空間分離格局日趨明顯，大體上看，中部煤炭等資源豐富而經濟欠發達的省份越來越多地成為火電輸出的地區，東部沿海經濟發達的省份則作為火電的主要輸入區域。其中，西部內陸省份新疆、西藏 、青海三省則逐漸的演變成了火電輸入地區，形成了愈加明顯的有中部地區火電生產向東西部火電輸送消費的分離格局。這種格局的演變也反映了各個地區能源結構的轉型過程。

2.測算各省區輸出/輸入電量中火電產生的碳排放量及環境成本

為確定基準線碳排放因子，我們采用國家發改委發布的《中國區域電網基準線排放因子》里的電網邊界劃分方法以及公布的排放因子數值，如下表：

表3-2中OM為電量邊際排放因子的加權平均值；BM為容量邊際排放因子。根據本文需要，我們采用EFgrid，OM，y計算各省區輸出/輸入電量中火電產生的碳排放量。通過2008年至2013年的數據分析，可以得到各地區火電的碳排放轉移量，如表3-3所示：

可以看出，無論是碳經濟效益還是實際碳經濟效益，各地區都是隨著技術進步和時間發展逐漸提高的。而對于火電輸入地區，由于考慮了轉移出去的碳排放量，實際碳經濟效益會比碳經濟效益低，反過來說，對于火電輸出地區，實際碳排放量就會比碳經濟效益高。

僅僅從減少碳排放的角度來看，應該由碳經濟效益高的地區生產火電向碳經濟效益低的地區輸送火電。對結果分析可以看出，北京、湖南、重慶、上海這些碳經濟效益高的地區作為輸入地區是不合理的，甘肅、貴州、內蒙古、山西、寧夏這些碳經濟效益低的地區作為輸出地區同樣是不合理的。四川、云南、湖北這些碳經濟效益高的地區作為輸出地區是合理的，而河南、河北、新疆這些碳經濟效益低的地區作為輸入地區是合理的。

四、結論

1.提高火電行業生產效率，降低CO2等非理想產出

資源稟賦與技術水平同時影響火力發電效率。資源稟賦的結構決定了各省市區的發電結構，進而影響效率值。各省市區應充分發揮資源稟賦的優勢以期獲得更大的效益。對于煤炭資源豐富的地區，可借鑒山西、內蒙古等省份的經驗，就地建設坑口電廠，由向外輸煤轉為輸電，節省運輸費用。通過煤電聯營獲得完整產業鏈以降低風險，對于穩定電力供應、減少中間費用也有所幫助。而對于廣東、黑龍江等富油省份可大力建設燃油電廠，四川、陜西、新疆等天然氣資源充裕省份可建設燃氣電廠以減少火電行業的碳排放。在技術水平上，可以引進新技術減少發電過程的浪費，關閉功率小、效率低的機組，建設大型坑口電廠。技術水平的提高，還可以有效促進該地區資源優勢的有效利用。

而控制火電廠大氣污染物和溫室氣體的排放，是我國各省市區都需要高度重視的問題。將高新技術廣泛運用到減排等方面。政府鼓勵企業積極借鑒和引進國外先進技術，并給予資金方面的支持。從生產環節提高生產效率，從熱交換熱傳導等各個方面提高轉化效率，減少排放。控制投入燃料的品質，引進新技術降低燃料消耗、提高燃料利用率，從而減少有害氣體的排放，降低二氧化碳等非理想產出。

2.大力發展新能源，降低對火電的依賴

以青海省為例，青海省2008-2012年的總發電量不斷上升，說明它在電力建設方面有著非常大的貢獻，而同時火電在總發電量中的占比卻逐年降低。根據統計數據，青海省擁有豐富的水能資源，有水電站壩址178處，總裝機容量2166萬千瓦，在國內居第5位。同時風能資源豐富，部分地區年平均風速4米/秒以上，青南高原中、西部，柴達木盆地以及青海湖周圍和海南臺地南部地區，全年風能可用時間在5000小時以上。通過利用豐富的水利和風能資源發電，使得對火電的依賴逐步降低，碳排放自然也會降低。新能源的利用還處于一個初始階段，未來核能的大力應用也將極大緩解經濟發達地區逐年增加的用電需求。

3.建立健全碳排放權分配制度

健全的碳排放權分配制度，不僅僅要做好碳預算，還要做好碳排放權的初次分配。目前，碳排放權分配的主要原則有五個：①依產值分配的原則；②均等分配原則；③成本有效性原則；④市場交易原則；⑤折衷原則。但是這五項原則，都是各具優缺點，沒有完全完美的一個原則可以達到各方面的和諧，達到帕累托最優解。

基于此，為了達到給予發展中國家應有的發展空間以實現工業化，符合公平，共同的但有區別的責任，以及可持續發展的原則“一個標準，兩個趨同”的國際目標，也即一是趨同年（2100年）各國的人均碳排放相同，二是1990年到趨同年各國積累的人均碳排放相等，要在中國建立一個符合國情的碳排放權交易分配制度，最大的原則是依照公平原則來分配，因為不同的碳排放權分配原則會產生顯著的利益分配和公司市場價值，所以要求中國環保部門再確定總量指標分配的時候，應該根據環境容量，經濟發展情況和減排目標來適時調整。除了這些之外，環保部門還應該動態地根據環保保護總量目標進行落實，依照市場情況調整每一年的配置指標。但是，在初次分配的基礎上，我們可以考慮政府剩余一部分碳排放權，在市場上以拍賣的方式競價出售，這種做法不僅僅可以在一開始的時候就以較少的免費分配權對地方和企業起到約束作用，還可以使得拍賣部分的分配權物盡其用，增加政府收入，也就是做到“一種產權，兩種分配”。

4.建立碳排放權交易機制

根據對文獻的研究以及資料的整合，針對碳排放權交易市場的現狀，結合我國的國情，借鑒國外的成功經驗，我們提出以下幾點建議。

（1）最重要的問題也是第一點需要解決的問題就是我們缺少規范性的碳排放權交易所。美國的碳排放權交易體系中芝加哥氣候交易所是北美地區唯一一個交易6種溫室氣體的綜合碳交易體系，其項目也遍布歐美以及亞洲的地區。而我國建立了多個環境權益交易平臺，但是政府仍然處于主導地位，價格很不穩定，信息也不公開透明。只有在規范統一的市場機制下，才能最大程度整合資源，發揮交易機制的重要作用。雖然說規范性的碳排放權交易所非常重要，但是建立過程需要循序漸進。無論是對于國家還是對于企業和政府，這都是一個機遇和挑戰。所以在前期的研究和調查中要準備完善，充分考慮當前的國情和經濟發展態勢，避免長期挑戰大于機遇。

（2）建立市場化金融機制以及推出符合市場的金融產品。借鑒歐美地區的經驗，我們可以不斷創新金融產品，將碳排放權與期貨、期權的交易相結合。我們也不要局限于只減排CO2，可以借鑒芝加哥氣候交易所的經驗，將六種溫室氣體都納入減排對象。

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作者簡介：黃麗晗（1993-），女，福建人，本科，華南理工大學經濟與貿易學院，經濟學。