影響我國電力行業溫室氣體排放的因素

劉 鵬 薛志宏 范 博 王占義

1.中冶西北工程技術有限公司

2.鄂爾多斯生態環境職業學院

3.內蒙古農業大學

0 引言

溫室氣體是大氣中一些自然生成和人為生成的有機氣體,它們通過吸收太陽能和從地面反射出去的太陽輻射，阻止地表熱量向外擴散，在地表和空氣之間形成一層絕緣層，類似于“溫室”的效果，因此對地面的變暖效應也被稱為“溫室效應”。CO2、CH4、N2O、HFCS、CF4和SF6是人類活動產生的主要溫室氣體［1-2］。HFCS、CF4和SF6在空氣中少量存在，雖然升溫能力較強但是對溫室效應影響較小。國家對溫室氣體定義中，主要的溫室氣體一般為N2O、CO2和CH4［3］。目前，溫室效應和氣候變化危機的主要原因是由于人類活動產生溫室氣體造成，其中化石能源的大量消耗是造成溫室效應和氣候變化危機的重要因素［4］。隨著工業發展和城市建設，大量化石能源如煤炭和石油等被開采，其產生溫室效應對生態系統、社會經濟的破壞作用也逐漸顯現。因此，降低溫室效應和應對氣候變化的首要與核心任務就是減緩溫室氣體排放［5］。

電力行業作為我國經濟的重要能源基礎和社會發展進步的支柱產業，其消費趨勢變化情況對經濟發展狀況的變化有一定的指示作用［7］。經濟的發展離不開電力的供應，研究表明我國電力能源的消費近20 年間提高了18.2%［7,9］，溫室氣體排放量在電力行業快速發展下也不斷增長。電力行業碳排放早在2017 年就在我國化石能源的碳排放中占比達到了48.7%［6,10］，因此電力行業也被列入了我國減排目標的重點行業。所以，探究影響電力行業溫室氣體排放的主要因素對實現我國減排目標和引導經濟的健康發展有非常積極的作用［8,11-12］。從不同供電方式來看，火電行業在我國電源結構占據主導地位，是電力系統內部的主要排放單位［13］，早在2017 年其發電量達到了全國總發電量的64.7%［14］。電力行業溫室氣體排放主要來源有電力消費和輸電部門兩個方向，電力消費端的能源排放率和火電能耗強度以及經濟發展，同時地區人口等因素對電力行業溫室氣體排放也有重要意義。同時，電力行業溫室氣體減排對實施的碳排放交易權等政府的政策也有積極的響應。綜合上述原因，目前亟須全面研究探討電力行業溫室氣體排放情況的影響因素，除了發電部門與輸配部門之外，同時也可以從其他宏觀因素與典型外部政策因素的作用來分析，從而能夠綜合與全面探討電力行業溫室氣體排放影響因素。

1 溫室氣體排放影響因素

1.1 電源結構與火電能耗強度因素

電力行業溫室氣體排放最主要影響因素是電源結構與火電能耗強度。在不同地區，如果清潔能源能夠在該地區占有較大的份額，那么該地區由電力行業所引發的溫室氣體排放量就會相對減少，而在清潔能源較少的地區則相反［7］。由于資源分配的限制，以燃煤為主的火力發電是我國電力消費的主要來源，這就導致燃煤發電過程中向大氣排放的污染物增加［15］。

早在2016 年，我國煤炭消費總量中的44.17%用于我國燃煤發電的電力行業，達到16.98 億t［16］。鑒于煤炭燃燒在電力供應中所起的重要作用以及其所造成的大氣污染和溫室氣體排放，所以電力行業對降低我國碳排放強度具有較大潛力［17］，減少電力行業溫室氣體排放的關鍵在于通過調節能源結構減少煤炭在發電過程中的應用。近年來，我國正在積極發展水電、核電、風電、太陽能發電以及其它多種清潔能源發電形式，以便能夠在未來電源結構中減少火力發電或者代替火力發電。當清潔能源在電源結構占比增加時，相當于煤炭等化石能源的消費量在電源結構中占比降低，從而電力行業的溫室氣體排放量也會間接減少。所以，電源結構對于電力行業溫室氣體排放變化有重要影響。

雖然近年來我國積極追求開發新的能源發電來代替部分火力發電以減輕電力行業溫室氣體排放壓力，但由于不同地區資源情況差異，因此我國依然以火力發電為主，清潔能源發電為輔的電能供應結構。一般情況下，天然氣產品與石油制品的溫室氣體排放因子相對煤制品而言較小，因此當火力發電中多使用了燃油發電或燃氣發電時，會使電力行業的溫室氣體排放降低［18-20］。

1.2 經濟發展因素

較低的火電能耗強度在一些經濟發展較好的地區可以在一定程度上抑制溫室氣體排放［21］。由于大型的火電機組效率較高，在消耗同等煤炭的情況下能夠產生更多的電力資源，而經濟發達地區的大型火電機組占比較高，所以產生較多電力資源的同時能夠減少溫室氣體的排放。相反在一些經濟欠發達的地區，由于大型火電機組占比較低，所以其電力行業溫室氣體排放量也會較大。因此，通過發電技術改良或者提升節能措施也能夠降低火力發電過程中的溫室氣體排放量［22］。經濟活動的擴張能夠擴大我國電力行業溫室氣體的排放規模［23］。一般來說，經濟發展很大程度要依賴于電力供應，要保證經濟發展，就要保證依賴于電力的生產穩定進行，因此經濟活動對電力行業溫室氣體排放有著不可推卸的責任。電力行業消費水平在一定意義上也能夠對經濟發展趨勢起到一定的指向性作用，能夠指示未來經濟發展態勢的變化情況。有研究指出，電力消費越高,其所在地區的經濟情況也越樂觀，并且這種相關關系穩定存在于各個地區［24-27］。張寶山等研究分析，經濟提升的地區電力能源消費較高，而電力消費較高的地區其溫室氣體排放也越高，且各個環節之間存在單向的因果關系［28］。通過環境污染、電力能源消費和經濟增長之間存在的相關關系，研究出電能消費在經濟增長中起的作用，對于電力能源發展戰略和制定節能減排政策有舉足輕重的作用。現階段我國的經濟高速增長依賴于電力能源的大量消耗，我國經濟增長中電力能源占有舉足輕重的作用，想要保持經濟的持續穩定增長就要保證我國電力能源的需求。

1.3 人口因素

人口增加也會對溫室氣體排放起到一定的促進作用，人口較多的地方電力生產更加旺盛，其產生的電力需求也會更多，所以人口流量較大的一些地區電力行業溫室氣體排放也較大，而一些人口自然增長量較低且外流較大的地區有抑制排放增長的作用［29-30］。從這個意義上講，人口變化情況對電力行業溫室氣體排放變化情況有較大影響［31］。

1.4 供用電比率、電力自給率以及單位GDP電耗強度因素

供用電比率、電力自給率以及單位GDP 電耗強度在造成溫室氣體排放因素中所起作用較小，但其在電力行業溫室氣體排放中所起的作用不可忽視［32］。從不同地區來看，一些產業科技發展較好和能夠高效完成經濟結構轉型升級的地區，其單位GDP 電耗強度的減排作用較強。單位GDP 電耗強度的降低需要在減少電力需求方面做大量工作，這就意味在投入相同電力資源的情況下能夠有更高的經濟產出，進而有利于溫室氣體的減排效果。因此，電力行業溫室氣體排放與單位GDP電耗強度也有著密切的相關性［33］。對于一些經濟發展較好的地區以及一些有地理優勢的地區，可以利用本地區天然氣等資源和國家“西氣東輸”等項目資源來淘汰部分燃煤發電廠調整本地區的能源結構，減少電力行業溫室氣體的排放［34］。對于電力自給率的減排作用較強的一些地區通常為電力消費的主要區域，本地區電力供應不足，通過輸配電網利用國家“西電東輸”等項目來滿足本地區電力需求，這樣既滿足了本地區電力需求，同時也將排放間接轉移到電力調出地區。同時，電力不足的、經濟發展較好的地區就會有更大的動力解決電力傳輸過程中的損耗問題，建設并且升級改造電網減少供電損耗，提高供用電比率，因此供用電比率的減排作用較強［19-20］。不同地區間的電力傳輸也會引起溫室氣體排放的轉移情況，從而會影響該地區的電力行業實際排放量的準確性。通常我們以電力自給率為1來衡量本地區電力行業實際排放量，當本地區電力自給率大于1的時候，那就意味著這個地區除了要滿足本地區電力供應并且承擔本地區電力供應所帶來的溫室氣體排放之外，還要承擔向其他地區供應電力并承擔供應電力所帶來的溫室氣體排放壓力。如果某地區的電力自給率小于1，那就意味著本地區電力資源供不應求，需要其它地區的電力供應支援，并且不承擔電力消費所帶來的溫室氣體排放壓力［35］。所以，地區間的電力傳輸過程所產生的溫室氣體排放情況能夠依據電力自給率來衡量。

1.5 實施碳排放權交易制度因素

實施碳排放權交易制度是除了電力行業內部因素與宏觀外部因素以外，能夠抑制電力行業溫室氣體排放增長的重要政策因素［36］。隨著碳排放權交易市場的逐漸成熟，電力行業也會逐漸被列為碳排放權交易市場的范圍內，這就意味著在未來的電力行業溫室氣體的排放因素除了受以上因素的影響以及政府調控政策影響之外，還會受到碳排放權交易市場的調控影響。這樣在多方因素共同調控下有利于促進電力行業的改革，能更有效地完成國家在電力行業的減排目標、促進社會資源優化配置［37-39］。所以，及早研究電力行業對碳排放權交易市場的響應，并作出相關的規劃布局，對電力行業具有現實意義［40］。

2 總結與展望

本文通過查閱大量相關文獻，總結了電力行業產生溫室氣體排放的主要因素。總的來說，溫室氣體排放主要由于我國區域資源不均衡，電源結構不合理導致火電是供電的主要來源。在未來的研究中，減排工作可以著重于優化電源結構，通過不同的模型算法來優化電力供應比例，將更多的清潔能源納入到供電系統，為緩解溫室氣體排放在能源結構方面提供更好的選擇。未來要盡可能地降低火力發電比例，發展新能源發電，通過提升電源組合多樣化水平，降低電力行業溫室氣體的排放。