“西电东送”环境减排效应研究3

李1,2

(1.广东省社会科学院现代化发展战略研究所,广东广州 510610;2.中山大学地理科学与规划学院,广东广州 510275)

“西电东送”环境减排效应研究3

(1.广东省社会科学院现代化发展战略研究所,广东广州 510610;2.中山大学地理科学与规划学院,广东广州 510275)

本研究定量分析了“西电东送”的环境减排效应,依据燃煤火电的各类排放物的排放因子,计算出“西电东送”各类排放物的减排量及其环境价值。其中,对于CO2的减排研究提出了两种计算方法。从低碳经济角度,重点评估了“西电东送”累积的CO2减排额在国际碳交易市场上的价值。根据未来电力规划,对CO2的减排效应进行预测。通过计算“西电东送”CO2减排额,客观上论证了“西电东送”水电大规模的开发利用已产生了的CO2减排项目,即CDM。伴随着能源资源的地理空间位移,能源、环境、经济利益在云南、贵州、广西、广东四省区之间重新配置。“西是东送”在其能源地理空间的配置过程中不仅在协调东西部区域发展上发挥作用,而且在能源输出区、输入区之间就能源、环境、经济、社会发展确立了中国式的清洁发展机制。

“西电东送”;环境效应;减排效应

能源的清洁化是世界发展趋势,建立低碳经济体系、控制温室气体排放、减缓气候变化已成为中国实施可持续发展战略的重要组成部分。电力作为一种主要的二次能源,主要通过化石燃料的燃烧转化而来。《全球能源展望2006》显示,全球一次能源消耗增长量的近一半是用于发电。预测到2030年,全球发电行业二氧化碳增排量将占全球增长量的一半[1]。提高传统能源的发电效率、使用清洁能源来改变发电的能源构成,对控制二氧化碳排放有重要意义。在发电领域,开发水电、风电等可再生能源将是解决中国二氧化碳减排的重要途径。本研究以“西电东送”为案例,试图分析在西部能源开发利用过程中所产生的环境效应。

1 评估范围及数据来源

“西电东送”是针对中国能源资源分布不均,利用东西部资源地理空间分布上的差异互补性,为解决东西部能源供需结构矛盾,缓解增长高速发展对能源的大规模需要,而构建的国家重大能源工程。作为国家西部开发标志性工程,“西电东送”将西部的水能资源、煤炭资源以电能的形式通过电网输送到广东。“西电东送”的主体为水电,从能源开发与环境保护的角度看,其环境效应主要体现在水电相对于燃煤发电的清洁性上,即大量水电替代了广东自建火电后的各类污染物尤其是CO2的减放量上。在“西电东送”电力输送的北、中、南三个通道中,南通道主要是开发云南、贵州、广西的水能资源和煤炭资源,通过南通道将电力输送到南方电网供广东使用。本研究评估的是“西电东送”南通道上由云南、贵州、广西三省区输送给广东的电力所产生的环境效应。

“西电东送”数据由南方电网超高压输变电公司提供,包括输入区的总电量、水电电量及输出区的水电电量等基础数据源。

2 “西电东送”送电量及构成

“西电东送”的南通道于1993年开始联网运行,南方电网已覆盖五省区,并与香港、澳门相连,东西跨度近2 000公里,电网装机容量已超过5 000万kW(不含香港、澳门)。根据历年南方电网公司统计数据显示,2004年“西电东送”新开工项目总投资300多亿元,总装机规模800万kW,500千伏输电线路3 500多km。“西电东送”南通道向广东增加送电能力600万kW,加上之前形成的送电能力,到2004年底向广东的输电通道送电能力达到1 150万kW以上,提前一年完成“十五”确定的向广东送电1 000万kW的能力。至2007年底,“西电东送”南部通道共形成“六交四直”主网结构,输电能力超过1 500万 kW。

据南方电网公司综合统计简报(2008)显示,“西电东送”南通道的西部电网中,云南电网送广东的电量中水电约占50%-60%,贵州电网送广东水电约占20%-30%,广西电网送广东水电约占50%-60%。1993-2007年,西电东送电量累计达2 942.84亿kWh,其中水电为2 064.08亿kWh,约占总送电量的70.14%。其中来自西部电网的累计电量(受端)为2 697.78亿 kWh,水电为1 888.446亿kWh。

水电是“西电东送”的主要电源。水电在“西电东送”电力总量中的比例有较大变化,早期水电比例较高(1997-1998年达到100%)。由于贵州电网送广东的电力主要是火电,2003年贵州至广东的几大输变电工程和骨干项目陆续建成投产运营后,水电比例有所下降。2003年,水电比重最低降至60.43%。2004年6月,三峡至广东±500千伏直流输电工程全面投产,与三峡电网同属一个系统的国网亦开始向广东送电,水电比例2004年后开始逐年回升。总体上,水电依然是“西电东送”的主要电源。

3 计算方法

国内有关“西电东送”的研究主要包括技术经济可行性分析、工程项目对当地经济发展的影响、电力开发与环境保护等三大类。其中,比较关注到环境效应的国内学者陈秀山等。其“西电东送”的区域效应研究表明[2]:对输入区广东来说,关闭小火电机组以西电取代之,最为直接的效应就是SO2的减排,对减轻广东的酸雨危害有巨大贡献;若以西电替代广东20万kW以下小火电,大气污染物排放将削减50%。对输出区而言,将产生负面的环境效应。大规模开发水电修建大坝水库可能改变地质构造引发地震;云贵高原属于典型的喀斯特地貌,大量地表水潜入地下导致地表水缺乏。而坑口电站的建设需要消耗大量的地表水资源,令区域水资源更趋紧张;“西电东送”引致高耗能产业向西部聚集,形成新的污染源,导致污染加剧[3]。国内研究较重视燃煤发电的SO2排放问题,在“西电东送”的环境效应分析中没有对排放物进行分类计算,缺乏对“西电东送”减排效应的定量分析。本研究用各类污染物的减排量指标来定量反映“西电东送”的减排效应。

水电相对于燃煤发电,具有清洁性,不产生SO2等污染物,因此“西电东送”能减少SO2、CO2等污染物的排放。根据指标体系研究结果表明,“西电东送”减排效应包含输入区减排效应和输出区的增排效应两个方面,就“西电东送”整体而言,其总的减排效应应该是剔除输出区排放物增排量后的输入区排放物减排量,其数量等同于:西电中的水电那部分电量带来的减排效应。

3.1 简易算法

由于水电不产生SO2等污染物,假设水电也不产生CO2,那么“西电东送”所实现的污染物减排量就等于假设广东自建火电供应同等电量所产生的SO2、CO2等污染物的数量。本研究根据排放因子计算出减排量。计算公式:

Y:“西电东送”实现的污染物减排量

B:假设广东自建火电的发量电,相当于“西电东送”输入区接受的水电总量(受端),等于A×70%,水电占西电的比重为70%

A:“西电东送”输入区接受的电量(受端)

E:各种污染物的排放因子

煤炭发电的污染物主要有烟气中SO2、CO2悬浮颗粒,粉煤灰、渣等。不同火电机组燃用的燃料成分不同,其污染物排放种类数量也不相同。若以燃煤电厂污染物排放量以煤质单位热值为21.2 MJ/kg,硫含量为1%,灰分为15%,静电除尘效率为99%为基准,中国燃煤电厂平均燃烧1吨煤的污染物排放量[4],参见表1。

表1 各类燃煤电厂的排放物的排放因子[4]Tab.1 Emission factorsof various emissions from the coal2fired power plants

3.2 剔除水电排放的算法(仅针对CO2)

考虑到西部水电在建设生产中也释放CO2,在第一种算法的基础上剔除水电产生的CO2排放量得出西部水电替代广东火电的CO2净减排量。将“西电东送”中的水电换成广东自建火电,所产生的CO2的排放量为B×e,再剔除掉西部水电本身所产生的CO2排放量C×eh,就是“西电东送”所实现的CO2净减排量;计算公式如下:

4 减排量及其环境价值

4.1 运用简易法计算减排量

考虑到广东火电厂从2006年开始已全部使用脱硫设备,因此本研究以脱硫燃煤电厂的排放因子为计算标准。根据表1燃煤电厂的排放因子计算出得出水电替代火电的污染物减排量,详见表2。

按脱硫燃煤电厂发电的排放标准,西电从1993-2007年15年间为广东累计污染物SO2,NOx,CO2,CO,TSP,灰,渣减排量分别为80 787.7 t,718 176.0 t,186 068 584.4 t,23 416.7 t,35 899.4 t,9 874 117.6 t,2 692 924.0 t(见表2)。

依据污染物减排的环境价值,折换算为污染物的经济代价,即为减排的经济价值。所谓污染物减排的环境价值,是指减排单位污染物所避免“污染经济损失”的价值量。而环境成本从广义上说就是企业为避免“污染经济损失”或者为了等值补偿污染物造成的“污染经济损失”所付出的代价。因此,对于污染物完全排放的企业来说,利用污染物减排的环境价值标准和污染物的排放量可直接求出环境成本;对于采用技术和设备减少污染物排放的企业,其环境成本应该包括减排污染物所增加的费用。如脱硫电厂,其环境成本应是实际排放污染物的费用和脱硫成本之和。中国尚未制定火电行业的污染物折价标准,在参考中国排污总量收费标准(PCS)和美国环境价值标准(U.S.EVS)的基础上[5],评估出目前中国火电行业各种污染物减排的环境价值标准,见表3。

表2 广东省“西电东送”水电替代火电的污染物减排量及其经济价值Tab.2 Emission reductionsof pollutants and its economic value in West2to2East Electricity Transmission

4.2 运用剔除水电排放算法计算减排量(仅针对CO2)

参照欧盟燃煤发电和水力发电的CO2排放量之间的比例关系,火力发电产生的CO2排放量为800 kg·CO2/MWh(以没有经过洗选的动力煤为标准),水电的CO2排放量为20 kg·CO2/MWh(以大水电项目即大于10 MW为标准),以此得出水电CO2排放因子为火电CO2排放因子的1/40。

国家发改委2006年公布的南方电网CO2排放因子为985.3 g/kwh(OM法)依据引标准,参照欧盟燃煤发电和水电发电的CO2排放因子的比例关系,则水电CO2排放因子为24.63 g/kwh。根据公式(2)可计算出CO2的减排量。

从1993-2007年,广东接受“西电东送”总电量累计2 697.78亿 kWh,其中水电占70%约为1 888.45亿 kWh时,按照电网损耗6%计,从输出区送出的水电总电量累计2 008.99亿kWh。“西电东送”所实现的CO2净减排量为185 868 000.7 t,约1.86亿t。可见,剔除水电CO2排放法与简化法计算结果186 068 584.4 t,约1.86亿t两种算法相差 200 583.7 t,约 20 万 t。

5 CO2减排实现的碳交易价值

随着温室效应的增强,在国际碳交易市场中,CO2的排放权交易价格为0.12元/KG,2009年12月碳交易市场平均价格10-11欧元/t,按2009年年初汇率10.4元/欧元换算,CO2排放权交易价格为0.104-0.114 4元/kg。

不稳定型心绞痛[1]是介于急性心肌梗死、疲劳稳定型心绞痛与猝死的一种临床表现。具有发病时间持续延长、心绞痛发作次数急剧增加，舌下给药硝酸甘油时疗效不明显等特点[2]。本文通过对我院收治的不稳定型心绞痛患者66例作为研究对象，采取复方丹参滴丸与曲美他嗪联合应用治疗不稳定型心绞痛，收到了很好的效果，现作如下报道。

对脱硫燃煤电厂来说,一度电产生的CO2的数量及其环境价值与常规燃煤电厂等值,如表3所示。因此无论常规燃煤电厂还是脱硫燃煤电厂,一度电产生的CO2的国际碳交易价值均为:

0.104×985.3/1 000=85.571 408/1 000=0.085元/度=0.102 5元/(kWh)

0.114 4×985.3/1 000=94.1 285 488/10 000.094元/度=0.112 8元/(kWh)

一度火电排放的CO2在国际碳交易中相当于0.102 5元-0.112 8元人民币,这也是水电相对于火电减排CO2在国际碳交易中相当于0.102 5元-0.112 8元人民币,即水电相对于火电减排CO2的碳交易价值。

西电中有火电、水电,如果将西电中的水电发电量全部让广东自产,按当前广东省上新机组都要求脱硫电厂的标准来计,产生的SO2,CO2等排放物的环境价值如上表5,其中,西电减排CO2的碳交易价值=一度火电排放CO2的经济价值×西电每年的水电发电量=(10.25-11.28)×西电每年的水电发电量。1993-2007年间,“西电东送”累计创造CO2低碳经济价值约为193.57-213.02亿人民币。

6 “西电东送”碳减排效应预测分析

6.1 短期预测(2008-2010年)

2007年,“西电东送”的最大送电能力达1 517万kW。“十一五”期间,南方电网将继续扩大“西电东送”规模,规划西电向广东新增送电1 150-1 350万kW,2010年总规模将达到2 240-2 440万kW,为2007年1.48-1.61倍。预计2010年西电送广东总电量可达1 213.96亿kWh,2007-2010年送电量年均增长15.54%,则2008-2010年3年间西电向广东新增送电总量将达到3 173.77亿kWh。按水电占比70%计算,2008-2010年“西电东送”实现的CO2减排量累计为218 898 000.91 t,约2.19亿t;按水电占比60%计算,2008-2010年“西电东送”实现的CO2减排量累计为187 626 900.35 t,约1.88亿t。详见表4。

6.2 长期预测(2011-2020)

广东省环保局、广东省发改委能源处提供数据显示,2020年“西电东送”总规模将达到4 000万kW,为“十一五”期末年的1.64倍。同样以送电总规模与送电总量同比增速预测,2020年西电送往广东总电量将达到1 933.31亿kWh,2011-2020年送电量年均增长5.07%,10年间西电向广东新增送电总量达15 632.19亿kWh。由于今后贵州仍将逐步增大“西电东送”比例,贵州送往广东的电力以火电占优势。长远来看,水电在“西电东送”的比例有可能略微下降。由公式Y=B×985.3×100计算,按高方案60%为水电计算,2011-2020年“西电东送”实现的CO2减排量累计为924 143 808.42 t,约9.24亿t;按低方案50%计,10年间将累计减排CO2为770 041 679.4 t,约7.7亿t。详见表4。

表4 2008-2020年“西电东送”CO2减排总量预测表(OM法)Tab.4 Forecastof total CO2 emission reductions in West2to2East Electricity Transmission from 2008-2020

7 排放物的地理位移

7.1 污染物转移

对输入区而言,环境效应主要体现在污染物的减排效应上,因使用西电,减少自建燃煤电厂占用土地面积,减少SO2、NOX、CO2、CO、TSP、灰、渣以及悬浮颗粒物等火电发电排放物,西电对广东的环境效应是正效应。

对输出区而言,环境效应主要体现在污染物的增排效应上。修建火电厂会增加 SO2、NOX、CO2、CO、TSP、灰、渣以及悬浮颗粒物等的发电排放物。从“西电东送”的整体看,燃煤发电的排放不增不减,只是从广东转移到输出区。

贵州的火电比例大,产生的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等大气污染物较多。2006年贵州全省SO2排放量146.5万t,单位国民生产总值SO2排放量居全国第一。贵州全省80%以上的城市出现酸雨,40%以上的城市SO2浓度超过国家环境空气质量二级标准。根据国家环保总局制定的新的SO2排放标准,含硫0.5%以上的燃煤电厂都需要安装脱硫设施,贵州省所用的电煤含硫量比较高,接近3%[6]。贵州“西电东送”2批共8个火电项目SO2排放总量指标为29.44万t,超出指标以上的排放量按0.1-0115元/kg的费率收取排污费[7]。目前排污收费远远低于脱硫成本,难以筹得足够的治理资金。火电造成的环境污染,除了大气污染,还有水污染,灰渣污染,烟尘污染等都需要投入巨额资金治理。这对于西部贫困省份来说,资金压力大。水电对环境和生态也有影响,这种影响是一个迟缓的过程,当这种迟缓性效应累加起来,就可能对环境造成严重的后果。

“西电东送”将清洁能源电力输向东部,在减少输入区生态破坏和环境污染的同时,将污染物的治理压力转移到了输出区。考虑到西部环境容量相对广东珠三角而言,还有一定空间,且火电占西电的比重在缩小,整体减排效应是显著的。

7.2 电力生产给西部带来的负外部性

生态环境负外部性包括资源的耗竭、生态环境的恶化、人居环境的退化等,这些方面的影响难以量化。“西电东送”南部通道的市场是买方垄断的市场,西电价格没有体现火电厂(或水电站)建设、营运产生的生态环境损失、修复成本,造成发展成果与环境负担的失衡。目前国家尚无针对西部特别是贵州环境污染治理的专项转移支付,贵州的西电项目实质上是在以环境代价换取发展的机会。若西电受益区依然没有对西部的环境代价作相应补偿,那么贵州将无法获得足够资金保障环境治理,贵州很难走上可持续发展的良性轨道。

8 结论与分析

“西电东送”的减排效应显著,体现在两方面:一是减少SO2、NOX污染物排放。二是减少CO2温室气体排放。本研究采用两种方案来核算CO2的减排量,一为假设水电不排放CO2,此为简化方法;二是剔除输出区水电的CO2排放量,此为剔除法。前者认为:“西电东送”实现的污染物减排量Y等于西电中的水电替代广东火电减少的污染物排放量。从1993-2007年,广东接受“西电东送”总电量累计2 697.78亿kWh,其中水电占70%,约为1 888.45亿千瓦时 ,15 年间 ,西电累计减少 SO2、NOx、CO2、CO、TSP、灰、渣等污染物的排放量分别为80 787.7 t、718 176.0 t、186 068 584.4 t、35 899.4 t、9 874 117.6 t、2 692 924.0 t,用此方法计算出的CO2减排量约为1.86亿t。用剔除法计算可知,按照电网损耗6%计,从输出区送出的水电总电量累计2 008.99亿kWh。“西电东送”实现的CO2净减排量为186 068 584.4 t,约1.86亿t两种算法相差200 583.7 t,约20万t。

随着温室效应的增强,CO2减排量成为一种资源商品。本研究得出:在1993-2007年间,“西电东送”累计创造的CO2排放权的经济价值约为193.57-213.02亿元人民币。西电作为清洁能源,对广东有积极的环境效应。减少广东原有小火电数量,有价格竞争力的西电输入迫使广东小火电退出市场。减少SO2的排放。随着环境质量的改善,环保成本得以降低,提高了区域环境容量,为区域产业结构升级,经济发展提供良好的环境基础。

在火电排放物中,国家环境标准、地方政府以及公众长期以来关注SO2等气体排放。由于CO2对人体没严重危害,加之《京都协议书》确定的CO2减排任务主要针对发达国家,中国还无需承担减排CO2责任,因此,无论从政府监测、排放的控制,还是理论研究上,一直对CO2的排放问题关注不够。随着CO2等温室气体排放增多,引起的全球气候变化日益受到国际社会关注,作为全球最大的CO2排放国,中国承担起遏制全球气候变化的共同责任。本研究从低碳经济角度,强调了“西电东送”这一能源工程的减排效应,依据国际碳交易市场上的经济价值和未来电力规划,对CO2的减排效应进行分析预测。通过计算“西电东送”CO2减排额,客观上论证了“西电东送”水电大规模的开发使用已产生了的CO2减排项目,即CDM,而其能源地理空间的配置过程不仅协调东西部区域协调发展,而且在能源输出区、输入区之间就能源、环境、经济、社会发展确立了中国式清发展机制,即将污染从环境容量较小、治理成本昂贵的地区转移到环境容量较大,生产力相对落后、治理成本较低的地区,伴随污染的转移,东部得到了能源、西部以环境和能源换取了发展的机会,包含资本、管理、技术等转移。

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Study on Environmental Effects of Em ission Reduction in West2to2East Electricity Transm ission

LI Yang1,2
(1.Institute of Modern Development Strategy,Gass,Guangzhou Guangdong 510610,China;2.School of Geographical Science and Planning,Sun Yat2sen University,Guangzhou Guangdong 510275,China)

This research analyzes quantitatively the environmental effect of the West2to2East Electricity Transmission Project.It quantifies the reduced pollutants,including of total emission of CO2,SO2,NOx and TSP as a result of using hydroelectricity instead of thermal electrcity generationmethod.The value of environmental improvementof reduced SO2,NOx and TSP isalso evaluated.Itoffers two calculating formulas based on CO2emission ratio.In the caseof theWest2to2East Electricity Transmission Project,for example,the formula gives us the information of accumulative CO2emission reduction and economic value.This clean energy hasa positive environmental effect in Guangdong and decreases the emission from thermal electricity.The West2to2East electricity transmission is an indigenously developed clean energy development mechanism in China.TheWest2to2East Electricity Transmission Project plays a significant role notonly in relocating the energy,environmental effect and economic benefits,but also in coordinating the economic development between the Eastand theWestof China.It can be a rolemodel for the developing countries and regionswhich strive to lower the carbon emission.These regions can benefit accumulatively by electricity transmission.

West2to2East electricity transmission;environmental effect;emission reduction

F062.2

A

1002-2104(2010)09-0036-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.09.007

2010-04-16

李,博士,研究员,主要研究方向为现代化理论、可持续发展理论与实践。

3本研究得到广东省科技厅软科学重点引导项目(No.2007B070900061)、广州市哲学社会科学发展“十一五”规划课题(No.08Y29)资助。

(编辑:刘文政)