CDM对湖南小水电开发速度的影响预测

周仁华 刘红玉 曾光明

(湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙 410082)

CDM对湖南小水电开发速度的影响预测

周仁华 刘红玉 曾光明

(湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙 410082)

通过对湖南省小水电发展现状及存在问题的分析,基于逻辑斯谛增长模型,应用SPSS 13.0软件对小水电装机容量进行预测,研究结果不仅为湖南省小水电CDM项目开发决策提供依据,而且为制定宏观经济政策提供参考。

湖南省;小水电项目;CDM;预测;分析

随着国家对生态环境日益重视,能源结构调整步伐加快,发展水电等清洁可再生的绿色能源摆到了突出位置.水电系统一般将总装机在5万kW以下的水电站和配套电网划为小水电,促进小水电发展是一项可持续发展的能源政策,积极发展小水电,是加快湖南经济社会协调发展的重要目标.要实现这一目标,必须考虑和分析小水电投资开发的潜能和效能.

小水电是可再生能源,但是从长远发展的角度来看,随着开发比例的提高,我们不得不面对小水电资源的减少、开发费用的增加、经济效益的降低等问题,如何解决这些问题,提高小水电项目的竞争力呢?

“京都议定书”的生效,使得温室气体减排得到了越来越多的关注,特别是清洁发展机制(CDM)的快速发展,为小水电CDM项目的开发提供了机遇[1]。

通过对湖南省小水电发展现状及存在问题的分析,基于逻辑斯谛增长模型,应用SPSS 13.0软件对未来小水电装机容量进行预测,研究结果不仅为湖南省小水电CDM项目开发决策提供依据,而且为制定宏观经济政策提供参考。

1 湖南省小水电的发展现状

1.1 资源丰富,开发前景广阔

湖南省位于长江中下游,河网密布,长度在5 km以上的大小河流有5 341条,水能资源丰富.根据湘计[20021461号《关于(湖南省中小水电开发调研报告)的报告》],湘、资、沅、澧四水流域干支流的理论蕴藏量为1 532万kW,已查明可开发量达1 299万kW,式中10万kW以下的小水电可开发量达683万kW.如果考虑四水流域干支流以外的其他水能资源,小水电可开发容量达732万kW,居我国中部地区各省之首,湖南小水电具有广阔的投资开发前景[2]。

1.2 发展迅速,但不平衡

近几年来,随着小水电开发社会化、融资方式市场化,从根本上解决了制约小水电发展的资金短缺问题,部分地区掀起了小水电开发高潮,郴州、永州等地小水电开发势头强劲.目前,郴州市小水电装机达到了57万kW,在建装机20多万kW.永州市的江华、江永和蓝山县目前在建电站装机容量17万kW,总投资7亿多元.邵阳市在建电站73处,装机14万kW.但是,全省发展很不平衡,湘南发展较快,湘西发展较慢,有的地区基本处于停顿状态.

2 湖南省小水电发展存在的问题

2.1 观念制约发展

有些地区思想不够解放,观念比较落后,还有“等、靠、要”思想,不会利用市场融资渠道,仍希望国家投资开发小水电,因而小水电发展受到制约.

2.2 电价与经费问题

小水电上网电价不合理,上网电量得不到保证.开发资金仍不足,信贷渠道不畅,制约了小水电更快发展.缺乏项目资本金,影响了水电开发速度.

2.3 审批、工程把关不严

部分地区对水资源开发未严格按照流域规划进行,审批程序不严,无序开发等现象仍时有发生.有的项目业主盲目追求节省投资,将工程交给一些不具备相应资质的设计、施工单位设计和施工,存在诸多技术和安全问题.有的个体集资兴办的小水电站,建设标准较低,现代化水平不高,安全隐患多.

3 湖南省小水电开发潜力预测与分析

在一定条件下,数量的增长并不是按几何级数无限增长的.即开始增长速度快,随后速度慢直至停止增长(只是就某一值产生波动),这种增长曲线大致呈“S”型,这就是统称的逻辑斯谛(Logistic)增长模型.而小水电的发展正是遵循这样的规律,随着小水电的不断开发,装机容量的增长率不断提高,而后小水电资源开始减少,开发费用不断增加,增长率最终降至零,装机容量达到最大,所以可用逻辑斯谛增长模型进行描述.

3.1 逻辑斯谛增长模型

逻辑斯谛增长模型用如下常微分方程进行描述:

N0=N|X=0

式中:N(x)表示第x年装机容量;N(0)表示基准年的装机容量;K表示当前技术条件下可开发的总装机容量;b是增长潜力指数。

如上所述,新建装机容量正比于已有装机容量,反比于已开发的资源,应用逻辑斯谛增长模型,不仅可以反应技术对小水电规模扩大的促进作用,而且揭示了开发与资源之间的制约关系。

为了简化分析,方程(1)中b和K视为常数,于是得到:

表1 湖南省小水电装机容量及相关数据

3.2 装机容量的预测

基于2000年到2007年湖南省小水电装机容量的历史数据[3-6](表1)进行预测,2000年为基准年(x=0),K等于732万kW。

回归分析采用SPSS13.0软件进行,得到Ln(K/N(x)-1)与x的回归方程:

图1 Ln(K/N(x)-1)与x回归直线图

经检验:显著水平α=0.05,自由度为6的单侧t检验的临界值是1.94,回归系数b的t检验值为21.032,远远大于1.94,说明x对Ln(K/N(x)-1)的线性影响是显著的.Ln(K/N(x)-1)与x的相关程度为0.99,F检验值为442.33,F＞F0.99(1,7)=10.59,说明方程总体线性关系在99%的水平下显著性成立.回归方程相关数据见表2。

表2 回归方程相关数据

基于以上结果,应用方程(2)得到2000-2030年湖南省小水电预测装机容量,最终结果见图2。

图2 湖南省小水电预测装机容量(2000-2030)

如图2所示,2010年总装机容量为557.86万kW(占可开发总装机容量的76.21%),2015年总装机容量为667.93万kW(占可开发总装机容量的91.25%),2030为730.39万kW。

需要说明的是:小水电项目的发展受到诸多因素的影响,例如:小水电资源总量、电力市场需求、商业竞争等等.文章所采用的逻辑斯谛模型并未考虑电力市场需求和商业竞争两因素的影响。

4 CDM为湖南省小水电发展带来机遇

随着“京都议定书”的生效,CDM将为湖南省小水电发展带来机遇,促进融资和提高市场竞争力。

4.1 小水电CDM项目开发潜力

2012年以后CDM存在不确定性,这里不考虑这点,根据预测的开发比例(2010年76.21%,2015年91.25%),选取2010-2015年新建小水电为研究对象,进行减排量(CER)的计算。

4.2 减排量(CER)的计算

小水电是一种清洁可再生能源,对于减少二氧化碳等温室气体排放具有重要的作用.根据UNFCCC最新公布的“小规模CDM项目简化模式和程序之附录B”,该基准线方法学和监测方法学的名称为:小规模可再生能源发电并网项目方法学AMS-I.D.(第13版).只考虑满足该方法学要求的小水电项目,做如下假设:

(1)2010-2015年新建小水电装机容量为110万k W;

(2)50%新建小水电项目满足CDM额外性要求,可以成功注册;

(3)年平均运行3000h;

4.2.1 华中电网电量边际CO2排放因子(BM)的计算

根据“电力系统排放因子计算工具”第一版,BM可按m个样本机组排放因子的发电量加权平均求得,公式如下:

式中:EFgrid,BM,y为第y年的BM排放因子(tCO2/MWh),EFm,EL,y为第m个样本机组在第y年的排放因子(tCO2/MWh),EGm,y为第m个样本机组在第y年向电网提供的电量(MWh),也即上网电量。

具体步骤和公式如下:

步骤1,计算发电用固体、液体和气体燃料对应的CO2排放量在总排放量中的比重。

式中:Fi,j,y为第j个省份在第y年的燃料i消耗量(质量或体积单位,对于固体和液体燃料为吨,对于气体燃料为立方米),NCVi,y为燃料i在第y年的净热值(对于固体和液体燃料为GJ/t,对于气体燃料为GJ/m3);EFCO2,i,j,y为燃料i的排放因子(tCO2/GJ)。

根据《中国能源统计年鉴2007》中数据及公式(5),(6)和(7)计算得:λCoal,y=98.54%,λOil,y=0.12%,λGas,y=1.34%。

步骤2:计算对应的火电排放因子。

式中:EFCoal,Adv,y,EFOil,Adv,y和EFGas,Adv,y分别为商业化最优效率的燃煤、燃油和燃气发电技术所对应的排放因子.

由步骤1所得结果和公式(8)得:EFThermal,i,j,y=0.9083 tCO2e/MWh

步骤3:计算电网的BM

式中:CAPThermal,y为接近但不超过现有容量20%的新增总容量,EFThermal,y为新增火电容量。

根据表3中数据及公式(9)得到:EFGrid,BM,y=0.9064×78.95%=0.7156 tCO2e/MWh

表3 华中电网BM计算表格(MW)

4.2.2 华中电网容量边际CO2排放因子(OM)的计算

式中:EBTotal,y为y年CO2排放总量(tCO2e),EGTotal,y为y年总供电量(MWh)。

表4 华中电网OM计算表格

根据表4中数据及公式(10)可得:EFGrid,OM,y=1.278 tCO2e/MWh

4.2.3 混合边际容量因子(CM)的计算

计算可得:EFGrid,CM,y=0.997 tCO2e/MWh

4.2.4 减排量(CER)

图3 湖南省各年减排量预测(2011-2015)

式中:EB(tCO2e)为减排量(tCO2e),EG为上网电量,EFGrid,CM,y:组合边际(CM)排放因子.综上所述,根据公式(12),截止2015年,湖南省新建小水电CDM项目可获得164.5万tCO2e,各年所获减排量见图3.

4.3 核证的减排量(CER)收益将促进湖南省小水电发展基于上述预测,以目前CDM核证减排量(CER)的价格80元/tCO2e为参考,到2015年,湖南省小水电CDM项目可获得1.316亿元收益.

5 结论与建议

通过对未来湖南省小水电装机容量的预测与分析,发现2010年到2015年是开发小水电项目的黄金时期,应该充分认识并把握CDM带来的机遇。建议政府主管部门结合目前小水电开发面临的实际形势,并根据全省能源开发总体规划布局,对小水电CDM项目开发活动进行统筹协调,进一步促进全省小水电的快速、有序、均衡、协调发展。

(编辑:刘文政)

[1]吕学都,刘德顺.清洁发展机制在中国[M].北京:清华大学出版社,2004.

[2]胡飞明.湖南省水电资源开发现状及对策研究[J].湖南水利水电,2003,(5):25-28.

[3]湖南省电力公司.湖南省水电投资研究[R].长沙:湖南省电力公司,2002:32-38.

[4]何同国.湖南小水电开发现状、经验教训和问题[J].地方电力管理,2003,(5):32-33.

[5]湖南省水利水电勘测设计研究总院.湖南省水力资源复查[R].长沙:湖南省水利水电勘测设计研究总院,2003:23-25.

[6]中国水力发电年鉴编辑委员会.中国水力发电年鉴[S].北京:中国电力出版社,2007:1052-1080.

AbstractBy analyzing the status and existing problems of developmentof small hydropower project in Hunan Province,using logistic model,and SPSS 13.0 software,installed capacity of small hydropower projectwas predicted.The results not only provide theoretical basis for developing CDM projectof s mall hydropower station in Hunan Province but also provide a reference for the formulation ofmacroeconomic policies.

Key wordsHunan Province;small hydropower project;CDM;predicting;analyzing

Forecast and Analysis of the Development of Small Hydropower of Hunan Province under CDM Project

ZHOU Ren-hua L IU Hong-yu ZENG Guang-m ing
(College of Environmental Science and Engineering,Hunan University,Changsha Hunan 410082,China)

X321

A

1002-2104(2010)03专-0166-04

2010-01-22

周仁华,硕士生,主要研究方向为环境污染治理。

刘红玉,教授,主要研究方向为固体废物生物处理及资源化利用,生物表面活性剂开发利用,资源微生物的筛选应用及基因改良,环境毒理及废水的生物处理。