基于灰色关联度的小水电生态电价核定研究——以丽水市为例

高晨烨，吴位表，吴 瀚

（1.水利部农村电气化研究所，浙江 杭州 310012；2.宁波市水务环境集团有限公司宁波原水有限公司，浙江 宁波 315400；3.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院），浙江 杭州 310017）

1 问题的提出

为促进农村水电可持续发展，部、省、市、县各级主管部门均出台了鼓励电站实施增效扩容改造、开展安全生产标准化创建、落实生态流量、开展绿色小水电创建等方面的激励政策。2016 年财政部、水利部联合发文，对完成农村水电增效扩容改造的电站，按改造后电站装机容量（含生态改造新增容量）给予一次性奖励[1]；福建省对按要求落实最小生态下泄流量的电站分类执行生态电价政策[2]；宁夏回族自治区人民政府对评定为一级安全生产标准化的水电站给予一次性奖励[3]；金华市财政局对九峰、沙畈一级、沙畈二级、金兰、安地等5 座水电站，给予每年生态放水补助资金304.1 万元[4]；余姚市针对小水电新建项目、改建项目、扩建项目、更新改造项目、除险加固项目分别明确了财政补助标准[5]；乐清市对纳入标准化管理创建和符合浙江省、温州市全物业化管理要求的农村水电站，发放一次性补助[6]。

综上所述，各级行政主管部门的激励政策以一次性补贴为主，鼓励农村水电站开展生态机组改造，实施安全生产标准化管理，自主进行生态流量泄放，以促进经济和生态环境协调发展。生态流量泄放减少电站蓄水量，直接影响电站业主发电收入，一次性补贴能缓解业主进行机组改造的压力，但资本回收周期变长的问题依旧存在。本文以浙江省丽水市为例，从农业、旅游业、房地产业、渔业等多个方面出发，通过关联度分析等方法拟构建该地区的电站泄放生态流量补偿动态测算模型，并提供生态电价补差原则，为生态电价的核定提供一定参考。

2 评估指标选定

生态流量泄放产生的生态效益呈多方面，仅从泄放损失水量和泄放设施改造成本等因素测算电价补偿并不全面。电站泄放生态流量最直接的效果是避免厂坝间河段的减脱水现象，保证电站下游的生活、生产和生态环境用水。河道的水源能养护流域中的树木和其他植被，节省育林成本，促进地区林业的发展。生态流量的泄放也使下游农田灌溉取水更加便捷，即使干旱年份也能保障农作物最基本的用水需求，为农业的增产提供必要条件[7]。河道水源也是渔业发展的基本条件之一，生态流量对水产行业收益的增长产生有益效果。良好的生态环境既能节省城镇乡村的环保投入，又能促进城镇乡村旅游业的发展[8]。同时城市河道景观的改变使两岸地产增值[9]，为城市房地产进一步发展创造新的机会。因此，评估指标可选定：林业、农业、渔业、旅游业以及房地产业等5 大类。

3 丽水市水电站生态流量泄放情况分析

获取丽水市水电站多年来生态流量泄放情况是进行关联分析的首要条件。2016 年水利部下发《水利部关于推进绿色小水电发展的指导意见》（水电〔2016〕441 号），提出生态流量核定的具体标准；2018 年水利部、国家发展改革委、生态环境部、国家能源局联合发文开展长江经济带小水电清理整改工作，丽水市率先启动并实施相关工作，采用实时监测、动态视频以及静态图像等方式加强生态流量泄放监管，但具体实施情况无完整统计。因此，本文拟通过分析丽水市年水资源总量、年降水量、年水电发电量、年生态环境用水量之间的关系侧面反映生态流量泄放情况。表1 为丽水市2012—2019 年水电生态流量基础数据表。

表1 丽水市2012—2019 年水电生态流量基础数据表

由于各项指标单位不一致，需先对数据进行标准化处理，去除指标量纲，便于对比和趋势分析。各指标年增长率变化情况见图1，指标标准化后数据对比情况见图2。

图1 指标年增长率关系图

图2 指标数据标准化图

由图1 可见，丽水市水电已开发装机容量自2013 年起无明显增长；总水资源量、年降水量、年水电发电量的变化趋势基本一致。将各指标数据标准化后可见，水资源总量、年降水量、装机平均发电量、年水电发电量变化趋势也基本一致，表明水电站各项用水依照年降水和水资源总量已进行调配。2016 年之后，国家推行增效扩容改造，并逐步出台政策加强电站管理，推进生态流量泄放，丽水市对水电站管理更加科学、有效，使发电用水和生态流量泄放等用水数据变化更加贴近地区年降水量和水资源总量变化量。因此，年降水量在一定程度上反映水电站的各项用水数据。

生态环境需水量是指为了修复、维持或建设生态环境，保证生态水平不下降的最小需水量。显然，在降水量充足的情况下，各类补水措施可相对减少，开展动态生态补水。综上分析，可通过生态环境用水量与年降水量的差值来反映水电站生态流量泄放的具体情况。

4 灰色关联度分析

4.1 广义灰色关联度

邓聚龙[10]在1982 年提出灰色关联度。灰色关联度因能反映数据量少、数据无分布规律的样本之间紧密程度，在数据处理和系统分析中得到广泛应用。李正最[11]基于灰色关联度建立河川长期径流预报模型；田甜[12]运用灰色关联度分析影响投标人中标率的各因素作用程度，并提出降低招标投标社会成本的建议。刘思峰[13]在邓氏灰色关联模型基础上提出广义灰色关联模型，使相关序列进行初值化和均值化后具有序数效应。孙友良[14]等采用离差最大法改进广义灰色关联度中分配系数取值随意性的问题。

广义灰色关联度分析，即计算坐标空间中2 个序列间的几何面积，从而反映指标与参考主体之间关系强弱，分析方法如下：

设系统行为序列

其始点零化像XlD为：

Xi与Xj的灰色绝对关联度εij为：

则Xi与Xj的灰色综合关联度ρij为：

式中：θ值一般取0.5。

4.2 关联度计算结果

丽水市水电站多年生态流量泄放情况作为参考序列，通过丽水市2012—2019 年的统计年鉴获取市区多年林业、农业、渔业、环保、旅游业、房地产业等发展数据作为比较序列。因指标数量级相差较大，本文选取log 函数转换将数据归一化后进行计算，得到各效益指标与生态流量泄放情况的关联度，具体见表2～4。

表2 指标灰色绝对关联度表

表3 指标灰色相对关联度表

由表4 可知，小水电生态流量泄放产生的生态效益所带来的附属价值是多方面的。生态流量泄放与农业、渔业、旅游业、房地产业、林业的发展均有较强的关联性。其中，旅游业的关联度最高。丽水市水量充沛，拥有多个自然保护区，良好的生态促进地区生态旅游的发展，而生态流量泄放政策是保护生态的重要举措，为保障河道水源，涵养流域植被起到积极作用。

表4 指标灰色综合关联度表

丽水市以山地、丘陵地貌为主，城镇、村落多沿河道建设，居民区房屋规划呈狭长型分布于河岸两侧，河道景观对两岸地产和住宅价格具有正向的资本化效应，河道生态直接影响市民的居住环境，居民愿意为获得更好的生产生活环境而支付更高的价格，从而影响房价的变动，与生态流量产生较强的关联。河流不断流，对维护水生生物多样性有至关重要的作用，充沛的水源也是渔业发展的根本保障，因此生态流量与渔业关联度也较高，关联程度与房地产业持平。丽水市耕地面积仅占土地总面积的10%，其中有部分农田、林地沿山坡开垦，引取小型水库和山塘的储水进行灌溉，一定程度上削弱了灌溉用水对河流水的依赖性，因此关联度与旅游业、房地产业和渔业相比略低。

5 生态电价核定与补偿原则

5.1 生态电价核定

小水电泄放生态流量，其发电损失与地区降水量直接相关。年降水充沛时，地区生态用水相对充足，电站除发电用水外，有足够水量进行生态流量泄放；年降水较少时，电站上游来水量下降，下游河道更迫切需要电站蓄水的反哺。因此，年降水变化量在进行生态电价核定时可作参考。

关联度表示指标与参考主体的关联性，也可理解为指标对参考主体的影响程度。求得每个指标对参考主体的影响力后，再根据其在所有指标中所占的关联度权重ωi[15]，即可得到各指标对评估整体的贡献量Qi，即指标i所产生的电价调整量。Qi的取值仅与指标关联度有关，计算时可将各指标贡献量之和视为常数Q总，而Q总的数值又将随着每年数据的增加和更新不断改变，实现生态电价的动态变化。

设地区年降水量对比上一年变化量为S，水电站电价为E，则生态电价E生态为：

其中关联度权重ωi为：

本文以丽水市为例计算生态电价。各指标的关联度权重计算结果见表5。

表5 指标关联度权重表

丽水市2016—2018 年降水量连年下降，下降量分别为3.2%，20.7%，6.9%，根据式（8）可计算得电价上调量分别为2.25%，14.36%，4.76%。丽水市小水电并网电价现为峰电0.568 元/（kW·h），谷电0.228 元/（kW·h），则2016—2018 年的生态电价分别为峰电0.583，0.652，0.597 元/（kW·h）；谷电0.233，0.261，0.239 元/（kW·h）。

5.2 补偿原则

根据地区相应长序列的降雨量数据，按照一定保障率选取丰水年、平水年和枯水年作为3 个代表年，当所求年份降雨量小于平水年年降雨量且大于枯水年年降雨量时，认为是干旱年份；当所求年份降雨量小于枯水年年降雨量时，认为是大旱年份；当所求年份降雨量大于平水年年降雨量时，均可认为是雨量丰沛年份。相应补偿原则有干旱年份补偿、同等时长补偿、等量退偿等原则。

5.2.1 干旱年份补偿

干旱年份，多数水电站配套水库库容较小，蓄水调度能力较弱，年水电发电量下降，为确保下游河道生态，仍需保持一定泄放量，此时需考虑对电站损失提供一定生态补偿。

5.2.2 同等时长补偿

遭遇大旱年份，部分小水电站仅能保持基本的生态流量泄放，无发电能力，则其相应补偿时间应自干旱预警结束之后，电站有一定发电能力时起算。补偿时长应与应急部门发布的预警维持时间等同。

5.2.3 等量退偿

若当年降水充沛，可用水资源量充足，则可选择适当下调当年电站并网电价。若有小水电未按照要求泄放生态流量，则下调其当月电价，作为电站违规对其下游生态变化的补偿。

6 结语

生态流量政策落实不仅可以依靠强监管的方式，也可以通过补偿奖励达到电站业主自觉泄放、乐于泄放的目标。采用灰色关联度分析地区各项经济指标发展情况侧面反映电站泄放生态流量产生的生态效益的思路可行；以年降水量为参照基准求取电价调整量的方式基本实现生态电价的动态核定，案例分析结果较为合理。由于本文计算数据多来自于丽水市历年统计年鉴，以全市为参照进行关联度分析，求取的电价调整量仅为平均水平，与每个电站的实际情况可能存在一定出入。可以县、乡镇为单位进行相关指标的关联度计算，采用电站所在地关联雨量测站年降水数据进行生态电价动态核定，使电价调整更加精确，更符合每个电站实际。

浙江省物价局于2014 年6 月30 日发布浙价资〔2014〕150 号文规范了小水电并网电价，电价略高于全国平均水平，若按照本文所述生态电价核定方法，可能会导致电价进一步提高。鉴于此，适当调整浙江省小水电并网电价，采用生态电价政策形式时，既能够减轻财政压力，又能奖惩并举，促进小水电生态流量泄放政策实施；保证小水电健康发展的同时，达到生态保护的目标，实现电站与政府共赢。