可再生能源电力外部效益量化及系统评价

任姗,薛惠锋,2

(1.西安理工大学经济与管理学院,陕西西安 710054;2.全国人大环境与资源保护委员会,北京 100034)

可再生能源电力外部效益量化及系统评价

The monetary quantify and systematic evaluation of external benefits of renewable electricity

任姗1,薛惠锋1,2

(1.西安理工大学经济与管理学院,陕西西安 710054;2.全国人大环境与资源保护委员会,北京 100034)

在系统解析可再生能源电力外部效益的基础上,深入探讨了可再生能源发电在能源、环境、经济和社会等系统的贡献,研究有效的方法来货币量化和测量可再生能源发电的外部效益,并构建了可再生能源电力外部效益系统评价指标体系,为制定具有可持续性和成本效益的可再生能源政策提供了有力支持,最后指出可再生能源外部效益量化下一步研究中需要解决的难点问题。

外部效益;量化;评价

当前我国的电力价格形成体系,没有将化石能源的外部性成本考虑在内,所进行的可再生能源相关的成本效益分析,缺乏合理、定量性的评价,从而影响了对可再生能源实际经济性的科学判断。为了制定出具有可持续性和成本效益的可再生能源政策,有必要研究有效的方法来测量可再生能源发电的外部效益,包括对环境、生态和能源等系统的贡献。通过对可再生能源发电的外部效益的分析和评价,还可实现以下几个方面的目的:全面评价可再生能源发展状况,促进可再生能源项目建设;促使各利益相关方增加参与可再生能源投资的兴趣;为可再生能源政策决策者提供科学有效的决策支持;内部化可再生能源项目的外部效益。另外,可再生能源电力外部效益的明确也将给政策制定者提供新的思路,即以整合协同而不是各自为政的方式来制定相应发展目标的政策框架。

1 可再生能源发电外部效益分析及量化

可再生能源发电外部效益主要包括能源效益、环境效益、宏观经济效益和社会效益四部分,各部分组成结构详见图1所示。

1.1 能源效益

1.1.1 提高能源安全度

能源安全指使消费者和国民经济能够稳定、可靠、经济地获得所需能源的状态。现实中,许多因素不同程度地导致能源不安全,导致社会及个人的经济损失。为减小能源安全风险及其损失,需要采取加强资源勘探、分散来源、海外投资、控制运输、增加储备、军事保护、经济援助、政治外交努力等多种措施和投入。化石能源资源耗减影响后代资源可获得性,在现实中也可视为国内资源安全问题。可再生能源具有永续利用、不存在地域资源争夺等优质特性,不但可以实现我国能源供需的多元化,还可降低我国对外能源的依赖度和保证经济持续性发展对能源的内在要求,从而提高我国的能源安全度。可再生能源的使用改善能源安全风险,克服各种负面因素而获得的潜在收益,并没有反映到终端能源消费价格中,构成了外部效益。

图1 可再生能源发电外部效益示意

1.1.2 降低能源运输需求

能源运输量大约占全国各种运输方式总运量的一半,2007年铁路煤炭运量大约占铁路总货运量的49%,铁路石油运量占铁路货运总量的6%,两项合计,占全国铁路货运总量的55%,铁路煤炭运输的增长速度快于石油运输。近年来,虽然中国铁路运输、水路运输及公路运输都实现大幅增长,但是增长速度低于同期煤炭生产和消费的增长速度,煤炭运输仍然是制约煤炭供应的主要因素。随着地区及国家之间的能源贸易量将进一步增大,能源运输需求也相应增大,能源储运设施及运输过程中能源消耗的成本巨大。可再生能源资源分布广泛,适宜就地开发利用,创造了分散的供能市场,减少油、煤、气等化石能源的长途运输和电力传输损失,具有节约运输成本及辅助服务成本的外部效益。

1.1.3 避免能源价格风险

能源是一个国家经济的基本投入,化石能源价格波动比其他商品价格波动对国民收入产生更大的影响。能源价格波动的实际风险很难预测,但已被证明将造成经济活动下降。国际能源署(IEA)和国际货币基金组织( IMF)多项研究显示,油价上涨将会引起通货膨胀率和失业率提高,并会降低一些金融资产的价值,从而减缓经济增长[1-6]。由于各国的能源进口依赖程度、能源成本占国内生产总值份额、能源部门的其他燃料灵活性份额转移等属性的不同,能源价格变动对各国的经济影响也将不同。可再生能源一个主要的经济优势是它的价格稳定,可以避免能源价格风险。

1.2 环境效益

国际研究项目Extern E[7]深入分析了电力部门的各种燃料和技术的外在影响,研究的结果表明,气候变化和空气污染是最重要的环境成本,而这些影响主要产生于能源生产阶段。可再生能源可以减少化石能源消耗产生的所有重要的外在环境影响,包括气候变化问题、空气污染、意外事故、生态系统破坏、建筑腐蚀、噪音及视觉影响等等。其中,减少大气污染和温室气体排放是可再生能源电力主要的环境效益。

1.2.1 减少大气污染

我国以煤炭为主的能源结构,造成了严重的环境污染。与化石能源相比,可再生能源对环境的污染要小得多。水电、风电、太阳能等几乎没有污染物的排放;生物质能利用不会增加大气中的碳排放量;粉尘、SO2、NOx等地方和区域大气污染物的排放也很少。因此,大力发展可再生能源,可以大量减少对环境的污染或对环境不产生污染,具有极为显著的环境效益。由于传统发电方式环境污染严重,对污染物排放实施罚款,是促使其提高环保性的一种行之有效的手段,也是体现可再生能源发电环境效益的一种良好方式。考虑环境成本后,火力发电需为其污染排放物支付大量的费用,包括污染物的环境价值以及排污罚款,从而使得传统火力发电的发电成本提高;而可再生能源发电由于其优越的环保性,也能够充分体现出环保效益。

1.2.2 减少温室气体排放

全球气候变化及其损害是长期一系列因素的综合结果,其定量评估非常复杂,且存在很大不确定性。我们采用避免成本方法分析由温室气体造成的损害,也就是用减少温室气体排放量的成本估算,作为可再生能源电力温室气体减排的外部效益量值。发电技术中排放的主要温室气体是CO2,其他温室气体可被转换为二氧化碳当量。

根据IPCC评估报告,CO2社会成本估算在2005年平均值为12美元/t CO2。CO2价格取决于一系列因素,包括新技术的发展,世界经济增长和燃油价格的发展趋势。以600MW火力发电为参照基准,比较在同等发电装机容量下各可再生能源发电项目减排的环境效益,计算结果见表1。

表1 可再生能源发电项目的CO2减排效益[12]

1.2.3 减少资源消耗

发展可再生能源在能源利用效率方面也起着极为明显的促进作用,如太阳能、风能的利用对水资源的节约。

1.3 宏观经济效益

1.3.1 经济集聚效益

可再生能源产业是资金技术密集型行业,产业链长,涉及产业多。发展可再生能源产业,不仅可促进本行业的发展,对产业链上其他产业的发展也有极大的提升作用。可再生能源产业这种显著的技术扩散效应和经济乘数效应使得该产业完全有可能成为未来经济发展中的一个主要经济增长点。

1.3.2 技术进步的潜力

技术成熟程度的标志有两个,一是技术的工业化和稳定性;二是开发利用的投入产出和成本效益[5]。根据国际能源署的统计,1970年-2000年间全球一次能源供应年平均增长率为2.1%,而新可再生能源供应的年平均增长率为9.4%,速度上后者是前者的4.5倍[13]。

近年来,可再生能源供应成本有了大幅度降低。随着技术进步和利用规模的不断加大,未来不同可再生能源技术的发电成本还会出现不同程度的显著的降低。预计在2010年-2020年间,大多数可再生能源技术可具有市场竞争力,在2020年以后将会有更快的发展。风电成本在2020年前有再降低20%～40%的潜力,届时风电成本和常规电力相比已经具有竞争性。光伏发电成本较高,目前已降至煤电的5倍,风电的2～3倍,根据美国、日本、欧洲的发展路线图预计,如果没有技术路线的变革,只是考虑转换效率的提高以及市场规模的扩大,可能需要到2020年光伏发电的成本才会有可能接近现在的常规能源发电成本。

1.3.3 增加财政收入

可再生能源发电运行使用的发电设施建造材料和劳动力等一些行业,通常通过间接和引致作用来直接影响经济。宾夕法尼亚的一项研究发现,如果使可再生能源增加到2025年电力总需求量的10%,其对就业、收入、经济总量的影响将大大高于在同一时间由化石燃料带来的预期影响。

1.4 社会效益

1.4.1 增加就业机会

可再生能源技术对就业产生积极影响一般有两个[15]:一是可再生能源技术是劳动力密集型,可以创造更多的就业机会;二是创造就业岗位大多位于农村地区,有利于减少农村劳动力向城市迁移。

就业影响的量化通常是通过对工资总额的变化进行评估。一些研究者往往在工资这个属性值的基础上对创造的就业进行价值评定。但是,在某些情况下,刺激农村就业的模式可能将产生消极的经济成果,因为农村工资一般低于城市工资。由于这个原因,很难使用诸如投入产出模型或其他经济合理性为基础的方法计算得出农村就业创造价值的量化方法。农村创造就业机会更多的是一种社会/政治目标。令人关注的是社会愿意支付多少去支持来自可再生能源技术创造农村就业机会,可采用替代成本法来量化,即对其他可选择的农村创造就业的政策的成本效益的评估。

1.4.2 减少健康损失

环境经济分析表明,空气污染最大的外部成本是对健康的影响。可再生能源使用可降低因化石能源造成的环境污染而引发的发病及死亡,并减少相关医疗成本支出和因病导致的生产力及经济损失。在这里重点对大气污染导致的健康损失进行分析和量化。鉴于健康效益量化的关键问题并未有公认的解决途径,在这里引用欧盟的CAFE(Clean Air For Europe)项目计算研究得出的健康损害的成本。

2 外部效益系统评价指标体系

可再生能源发电外部效益的评价指标体系应涵盖能源、环境、经济、社会等多个领域,并力求与这些领域中的已有统计指标或统计口径保持一致,以便于将评价结果与其他数据进行比较评估(见表2)。其中,外部效益量化需要使用市场的和非市场的计量技术,如替代成本法、市场价格法、支付意愿法等等。基于不同角度的计量方法,外部效益量化的价值将不同(见表2)。

表2 可再生能源电力外部效益系统评价指标体系

3 结语

可再生能源电力具有广泛的外部效益,其发展应得到政策的有力支持,尤其是价格政策在内的经济政策的扶持。本文分析了可再生能源电力的能源、环境和经济等系统的贡献,研究有效的方法来测量可再生能源发电的外部效益,并建立可再生能源电力外部效益指标体系,为制定出具有可持续性和成本效益的可再生能源政策提供了有力支持。可再生能源外部效益量化研究中下一步需要重点解决的难点问题是:可再生能源电力外部效益涉及范围广泛,因此在研究过程中需要仔细考虑其范围界定;国际一些研究机构已有对可再生能源效益量化的相关研究,提供一些经验、方法和理论,但目前还并未有占主导地位的方法和工具集;权威性数据的有限是可再生能源外部效益量化的主要障碍,相应的数据支持可以提高可再生能源外部效益量化数据的准确度,能够更加有效的为政策制定提供支持。

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X32

B

1674-8069(2010)04-007-04

2010-05-19;

2010-06-21

任姗(1986-),女,陕西省西安市人,西安理工大学硕士研究生,研究方向为能源系统工程及区域经济。Email:renshan7384@sohu.com

美国能源基金会支持项目中国可再生能源电价机制研究(G090711304)

Abstract:Based on the systematic analysis of externalbenefits of renewable electricity,the contribution of renewable energy in the energy,environm ental,econom ic and social system were discussed.The effective ways were described to quantify and measure the external benefits.Furthermore,the evaluat ion index system of the external benefits of renewable powerwas established,which provided a support to develop sustainable and cost-effective renewable energy policy.Finally,itwas concluded that a num ber of key and difficult problem s need to resolve for quantify the external benefits of renewable energy in the next step.

Key words:external benefits;monetary quantify;evaluation