福建省小水電生態補償電價研究

廖庭庭

(福建省水利水電科學研究院，福州 350001)

福建省是全國著名的小水電之鄉和水電農村電氣化縣建設的策源地之一，水電裝機容量位居全國第三，水電是我省經濟社會發展的主要能源，在解決農村用電、推動地方發展、改善生態環境等方面發揮了十分重要的歷史作用。但因開發較早、功能單一、設計理念陳舊，一些水電站在改善流域大生態的同時，也影響了局部河段和一些支流的小生態。

前人對農村小水電電氣化、管理與規劃提出了要求[1-5]。2014年，以《生態補償條例》草案的立法解釋為背景，汪勁[6]討論了生態補償的概念。葉舟[7]運用經濟學產權理論及其外部性原理、生態系統空間牲和柵格模型，并結合制度經濟學理論，提出了制度基礎和多層次的生態補償政策框架。基于發達國家經驗的歸納與類比，安果[8]認為生態補償機制的制度與調整，應圍繞生態補償機制的健康、良性以及可持續運轉來進行。

以膠州灣濱海濕地為研究對象，商慧敏[9]采用生態系統服務價值法和條件價值法，估算了濱海濕地的生態補償標準。根據“環鄱陽湖生態經濟區”的戰略決策，劉海清[10]探討了鄱陽湖生態經濟區生態補償機制，提出：鄱陽湖生態經濟區生態補償方式主要有政策補償、實物補償、資金補償、技術補償、智力補償等。對于高環境風險行業引發的環境污染、資源耗竭等環境負外部性問題，鄧曉紅[11]研究了生態補償對象及補償標準。生態保護后生態環境得到了保護和改善，張林洪[12]提出了獲益方補償生態保護區的損失計算方法。通過對水電開發的環境影響分析，曹麗軍[13]設計了水電開發的生態補償方法。王敏[14]運用多種資源經濟價值評價方法，構建了水庫大壩建設的經濟價值與經濟損失評價模型和生態補償標準評價模型。

為解決經濟社會發展和生態環境保護矛盾，完善福建省生態運行模式，遵循“電調服從水調”的原則，優化電站運行方式，提高綜合利用水平，與當地水資源承載力、河流生態環境保護相適應，保障河道內水生態健康，改進發電調度方式，推動季節性限制運行，探索小水電生態補償電價標準，以加快建立生態電價長效機制。本文首先分析福建省小水電的結構，遂為小水電生態電價標準奠定基礎和指明方向。

1 福建省小水電分布情況

根據福建省水利廳農電處2017年統計資料顯示，福建省單站裝機5 萬kW(不含)以下的農村水電站共6 585 座電站，總裝機容量7 304.97 萬kW，符合流域規劃電站4 656 座，有核定環保下泄流量電站3 644 座，減脫水長度7 508.47 kM，存在用水矛盾電站92座，位于生態保護敏感區電站128座，村集體占股電站1 241 座，村財收入年均24 331.39 萬元。

小水電站裝機容量對應的電站數量分布情況如下。表1統計顯示：裝機容量500 kW(含)及以下的小水電站裝機占全省的13.89%，小水電站數量占全省的65.9%，年平均發電量僅占12.72%。裝機容量500 kW(含)及以下的電站數量過半，發電量僅12.72%。裝機容量大于5 000 kW的電站總裝機容量占全省的47.97%，電站數量占全省的3.33%，年平均發電量占全省的50.05%。可以看出：裝機容量小于500 kW(含)的小水電站數量過半，發電量僅達13.89%。

表1 福建省裝機容量分布情況統計表Tab.1 Statistics of installed capacity distribution in Fujian

全省小水電的平均裝機1 109 kW；裝機500 kW以下的小水電站數量占全省小水電總數的65.9%；其分布如圖1所示，可以看出：裝機容量小于200 kW的電站，占全省小水電站數目的34.94%。

圖1 福建省農村小水電站裝機對應電站數量Fig.1 Number of power stations installed in rural small hydropower stations in Fujian

(1)裝機容量與減脫水長度的關系。由圖2，可以看出：①裝機容量小于200 kW(含)的減脫水長度占全省小水電總減脫水長度的26.79%，裝機容量大于200 kW且小于1 000 kW(含)的減脫水長度占全省小水電總減脫水長度的46.81%，裝機容量大于1 000 kW的減脫水長度占全省小水電總減脫水長度的26.40%。②總體看來，減脫水問題主要集中于裝機容量小于500 kW(含)的小水電站。

圖2 小水電站裝機所對應減脫水長度的百分比Fig.2 The percentage of dehydration length corresponding to the installed capacity of small hydropower stations

(2)裝機容量與年平均發電量的關系。為深入了解全省電站的發電效率，本文計算了全省電站的裝機容量與年平均發電量的比值。從表2所示，可以看出：①大體上，裝機容量越大，年平均發電量越多。②裝機小于100 kW(含)的電站，裝機容量占全省的0.82%，年平均發電量占全省的0.71%，該比值為115.49%，其值最大，表明其效率最好；其次是裝機大于100 kW且小于200 kW(含)的電站，裝機容量占全省的3.24%，年平均發電量占全省的2.89%，該比值為112.11%，位于第二；比值最小的是裝機大于5 000 kW的電站，裝機容量占全省的47.97%(其中裝機大于5 000 kW且小于10 000 kW(含)的電站，裝機容量占全省的11.07%，裝機大于10 000 kW的電站，裝機容量占全省的36.90%)，年平均發電量占全省的50.05%(其中裝機大于5 000 kW且小于10 000 kW(含)的電站，年平均發電量占全省的11.55%，裝機大于10 000 kW的電站，年平均發電量占全省的38.50%)，該比值為95.84%，其值最小。③總體上看來，裝機容量越大，其比值呈現減少的趨勢，如圖3所示；最終隨著裝機容量增大，比值趨于穩定，其值為95.84%。

表2 裝機容量與年平均發電量的比值Tab.2 Ratio of installed capacity to annual average power generation

圖3 裝機容量與比值的關系圖Fig.3 Relationship between installed capacity and ratio

2 生態補償電價及計算方法

2005年國家出臺《可再生能源法》，該法律的出臺普遍加快了可再生能源開發的步伐，且法律中的許多條款與小水電行業多年的呼喚及政策建議相吻合，如對可再生能源合理定價。

2019年11月20日，國家發改委正式發布《生態綜合補償試點方案》(簡稱《試點方案》)，將在西藏和四川、云南、甘肅、青海四省藏區，福建、江西、貴州、海南四省，以及我國率先建立跨省流域補償機制的安徽省，選擇50個縣(市、區)開展生態綜合補償試點工作，進一步健全生態保護補償機制。

根據小水電生態補償的兩面性，將生態補償分為“增益補償”和“抑損補償”兩種類型。本次生態補償電價屬“抑損補償”，主要補償小水電因河道生態環境修復而枯水期限制運行的損失。

生態補償電價具體計算過程如下：

(1) 研究對象(電站)年利用小時數為T，近3年發電量為A，引水流量Q，上網電價為V，水頭H，p為引水流量減少百分數，v為上網電價上調百分數。

(2) 電站出力P=KQH。

(3) 年發電用水量=設計流量*發電小時數。

(4) 電站的效率，W1=PV。

(5) 考慮生態下泄的情況下，W2=P(1-p)V(1+v)。

(6) 在保證電站收益不變的情況下，W1=W2。

(7) 最終算出v，即v=1/(1-p)-1。

3 計算驗證

驗證計算方法主要分為水文法、能量法和通用法，其中能量法可分為區劃法和流域法，分別進行介紹。

3.1 水文法

水文法是以水文站流量為基礎數據進行計算生態補償電價。本文以離光澤縣司前水文站較近的霞安電站為研究對象。該水文站位于富屯溪上游，月平均流量5.61 m3/s，來水量年內分配極不均勻，如表3所示。月平均流量最少為12月，其值僅1.30 m3/s；月平均流量最大為5月，其值為11.57 m3/s，是12月月平均流量的10.6倍。其中，4、5、6月3個月的來水量約占全年的53.6%，10月至翌年2月的來水量僅占15.9%。

表3 司前水文站(1971-1992)Tab.3 Siqian Hydrological Station (1971-1992)

按生態流量取多年平均流量的10%，即司前水文站的生態流量為0.56 m3/s。因豐水期來水量較多，不用再考慮下泄生態流量。主要考慮引水式電站枯水期壩下斷流，并忽略豐水期下泄流量，司前水文站處水電站的引水流量，如表4所示。

表4 司前水文站處電站引水流量Tab.4 Diversion flow of power station at Siqian Hydrological Station

抽取霞安電站為研究對象，其壩上集雨面積90 km2，近3年平均發電量266 萬kWh；其裝機500 kW，上網電價0.328 元/kWh。從未考慮生態流量的多年平均流量5.66 m3/s降至考慮生態流量5.33 m3/s，司前水文站處水電站引水流量減少5.8%。

在年利用小時數不變的情況下，若下放生態流量，全年電量將減少5.8%；為補償因下放生態流量造成發電量減少的損失，故生態補償電價是上網價的6.2%。

3.2 能量法

能量法分為以行政區域為主的區劃法和以流域梯級電站為主的流域法2種計算方法。

(1)區劃法。以順昌縣選取80座引水式電站為研究對象，根據四年(2013-2016年)各月發電量，若1-2月限制發電的情境下，引水式電站生態補償電價估算與裝機的關系，如圖4所示。

圖4 引水式電站生態補償電價與裝機的關系Fig.4 Relation between ecological compensation electricity price and installed capacity of diversion power station

對于引水式電站，考慮90%置信區間，以裝機容量570 kW的下坑水電站為基準，其1-2月發電量占全年發電量的15.74%。若考慮下坑電站1-2月不發電，生態補償電價是上網電價的18.7%。對于順昌縣全部電站來說，1-2月發電量占全年發電量13.11%。若全部電站均限制性運行，且保證全縣引水式水電站經濟效益不受損的情況下，生態補償電價是上網電價的15.1%。

(2)流域法。三港溪一級、二級和三級電站同屬梅溪流域，其近3年平均發電量為464、502、597 萬kWh；以其裝機容量滿發，計算其年利用小時數分別是4 419.05、3 984.13和4 975.00 h，如表5所示。對于三港溪一級、二級和三級電站，年利用小時數達185.81，占全年的50.91%。

表5 三港溪一級、二級和三級電站年利用小時數Tab.5 Annual utilization hours of Sangangxi first-,second- and third-level power stations

表6給出了兩個限制運行情境(10月至翌年3月和12月至翌年1月)下，生態補償電價計算成果。從表6可以看出：若12月至翌年1月限制運行，生態補償電價是上網電價的6.5%。

表6 生態補償電價計算表Tab.6 Calculation of ecological compensation price

3.3 通用法

通用法主要以全省降雨數據為基礎，計算全省生態補償電價。如圖5所示，若枯水期10月至翌年2月小水電限制運行，期間降雨占全年的30%，故生態補償電價約是上網電價的42.9%。

圖5 福建省各月降雨百分比分配圖Fig.5 Distribution of monthly rainfall percentage in Fujian

每kWh以0.3元計算。因每個月降雨不等，對于不同的月份限制運行，生態補償電價概算，如表7所示。當以12-1月枯水期限制小水電站不發電時，生態補償電價是上網電價的12.50%。

表7 不同月份限制運行對應的生態補償電價 %Tab.7 Ecological compensation electricity price for restricted operation in different months

3.4 小 結

在假設各水電站入庫流量過程、自身調度和水能利用率等方面無差異的前提下，本小章闡述了水文法、能量法和通用法等3種生態補償電價計算方法。若小水電站附近建有水文站，建議采用水文法。若批量小小水電進行生態修復改建，可根據電站的地理位置選用區劃法或流域法。此外，有近三年逐日發電數據的小水電站，也建議采用能量法。對于無水文和無發電量的電站，建議采用通用法。

4 總 結

在政府、企業、職工、環保督察各方的博弈中，歷史與現實、責任與使命、利益與情懷相互交織，要做好全省生態修復工作，需要深入實際調查研究，以事實、實時數據為依據，優先采用水文法。對于有發電數據的小水電，采用能量法。對于“無水文數據和無發電數據”的電站，建議采用通用法。總之，選用水文法、能量法和通用法中的一種計算方法，計算補償電價，探索提出科學合理的生態補償方案。

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