風力發電節能減排分析

張建華 譚萬紅 蔡淑娟 龐麗霞

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風力發電節能減排分析

張建華 譚萬紅 蔡淑娟 龐麗霞

廣東三海環?？萍加邢薰?/p>

與煤炭、石油等傳統化石能源相比，風電作為清潔能源，基本實現污染物零排放，環境效益顯著。但國內節能減排計算方法各異，給排污權交易造成困擾。筆者結合實例分析，認為只有將計算方式與發電量直接掛鉤，才能簡化并規范其效益分析。

傳統能源；風電；效益

1 引言

風能是一種取之不盡的綠色可再生能源。與傳統化石能源發電方式相比，風電不產生廢氣、廢水和固體廢棄物，也不產生CO2，環境效益相當顯著[1]。

由于經濟發展導致環境惡化，我國日益重視發展風電等新能源產業，并允許排污權交易以改善環境[2]。排污權交易是當前受到世界各國關注的基于市場的環境經濟管理手段之一[3]。

以廣東省為例，省發改委、環保廳、財政廳聯合下發《關于二氧化硫、化學需氧量、氮氧化物和氨氮排污權有償使用和交易價格的通知》（粵發改價格[2016]626號），明確SO2、NOX的排污權初始交易價格，拉開了排污權交易序幕。但由于國內核定節能、減排量的方式各異，導致計算結果各異，對風電工程排污權交易制度形成一定困擾。

本文選取廣東省茂名高州某陸上風電工程作為實例，對風電節能量及減排量進行分析、計算。

2 工程概況

工程位于廣東省茂名高州市，設計容量49.5MW，33臺風機，單機容量1.5MW，年有效利用2075h，年理論發電量約1.027億kW.h。

3 節能量分析

3.1 節煤量

節煤量一般基于發電量進行計算，目前多數計算分歧都出現在基數選擇；當前計算所選擇基數主要包括發電煤耗和供電煤耗兩種。

與火力發電工程不同，風電工程在設計階段計算理論發電量的過程中已提前考慮（預估）3-5%廠用電率，因此設計年理論發電量實質是上網電量；因此，節能計算基數應采取供電煤耗而非發電煤耗。

由于各地供電煤耗存在差異；大型機組與中小型機組存在差異；熱電機組與純凝機組也存在差異；而風電場裝機容量一般遠低于現役火電裝機容量，因此不宜以大中型火電煤耗作為計算依據。

譬如：2015年全國600MW機組平均供電煤耗315g/kW.h；廣東省平均供電煤耗325g/kW.h；而廣東省火力發電廠供電煤耗限額規定，300MW機組供電煤耗限額為335g/kW.h。

結合本案例，風電場發電容量僅為49.5MW，無對應容量火力發電容量機組進行參考；由于廣東地區經濟較發達，實際投運的火電機組以大容量機組居多，所以其平均供電煤耗并不真實反映風電、光伏、生物質等小容量發電工程的節能性。

因此筆者認為本例應參考火力發電廠供電煤耗限額（335g/kW.h）進行計算相對合理。

3.2 節水量

節水量可以參考國家、地方相關機構提供的資料，譬如本案例可直接參考中電聯公布的數據：2015年全國火電廠單位耗水量1.4kg/kW.h。

4 減排量分析

4.1 廢氣減排量

SO2、NOX、煙塵減排量計算有兩種方法：

第一種計算方法是參考國家、地方相關機構提供的資料，本例可直接參考中電聯公布的數據：2015年全國火電廠單位SO2排放量約0.47g/kW.h；單位NOX排放量約0.43g/kW.h；單位煙塵排放量約0.09g/kW.h。

第二種計算方法是根據標煤量反推煙氣量。目前燃燒1t煤炭大約產生的10500 m3，按照0.7的熱值折算系數折算，每燃燒1t標煤大約產生15000m3；結合排放火力發電廠的排放標準：SO2按100mg/m3；NOX按100mg/m3；煙塵按30mg/m3進行計算。

由于第二種方法是通過概算煙氣量，然后通過排放標準進行計算的，可能存在以下兩個方面的問題：

(1)目前燃煤的平均熱值按4900大卡取值不一定科學；

(2)火電廠排放濃度普遍均低于相應排放標準，因此按照排放標準取值會有一定程度的偏大。

鑒于上述原因，筆者認為減排量計算采用第一種方法更為合理。

4.2 廢水減排量

廢水減排量可以參考國家、地方相關機構提供的資料，本案例可直接參考中電聯公布的數據：2015年全國火電廠單位廢水排放量0.07kg/kW.h。

4.3 碳減排

CO2減排量計算有兩種方法：

第一種方法是依照國家發改委應對氣候司定期公布的中國區域電網CO2基準線排放因子進行計算，本案例的風電場位于南方區域，CO2排放系數為0.8959kgCO2/kW.h，計算結果約為9.23萬噸。

第二種方法是依照聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)關于CO2的計算，參照與標煤量熱值相當的焦炭（7000Kcal/Kg）進行計算，查表可得，CO2建議排放系數為3.14Kg?CO2/Kg燃料；依這種方法計算出來的CO2減排量約為10.8萬噸，置信區間為[-10.6%，+11.2%]，即CO2減排量在[9.66萬噸，12.01萬噸]區間范圍內。

因第二種計算方法發布于2006年，迄今許多燃料及燃燒條件均有較大變化，且最終減排量是一個區間范圍，顯然不符合未來的碳排放計量要求；因此筆者建議CO2減排量計算采用第一種方式。

4.4 固廢減排量

由于火力發電廠脫硫產生的石膏用途廣泛，容易銷售，因此較多研究傾向認為石膏是一種電廠的附加資源。實際運營中，大多電廠只是將灰渣作為固體廢棄物看待。

灰渣減排量與燃煤鍋爐燃燒形式及其燃煤的灰分密切相關。根據資料，火電廠每發1KW.h電，大約產生灰渣120-170g；一般經驗按150g/KW.h計算。

5 結論

與火力發電相比，風力發電機組容量小，年利用率相對較低，目前此類項目的節能減排分析、計算缺乏統一原則，給隨后排污權交易造成困擾。

筆者結合傳統的幾種計算節能減排方式進行分析，認為只有將節能減排與發電量直接掛鉤，才能簡化并規范其效益分析。

[1]黃瑩燦,李夢,王燕楠,張榕.風電節能減排環境經濟效益分析[J].中國市場,2014(24):135-139.

[2]陳安國.美國排污權交易的實踐與啟示,經濟論壇[J].2006(16).

[3]房春生,侯春燕,王菊.我國實施排污權交易制度的現狀與出路.中國高?？萍寂c產業化,2006(83).