周仁華 劉紅玉 曾光明

(湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410082)

CDM對(duì)湖南小水電開發(fā)速度的影響預(yù)測(cè)

周仁華 劉紅玉 曾光明

(湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410082)

通過對(duì)湖南省小水電發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題的分析,基于邏輯斯諦增長(zhǎng)模型,應(yīng)用SPSS 13.0軟件對(duì)小水電裝機(jī)容量進(jìn)行預(yù)測(cè),研究結(jié)果不僅為湖南省小水電CDM項(xiàng)目開發(fā)決策提供依據(jù),而且為制定宏觀經(jīng)濟(jì)政策提供參考。

湖南省;小水電項(xiàng)目;CDM;預(yù)測(cè);分析

隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境日益重視,能源結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快,發(fā)展水電等清潔可再生的綠色能源擺到了突出位置.水電系統(tǒng)一般將總裝機(jī)在5萬kW以下的水電站和配套電網(wǎng)劃為小水電,促進(jìn)小水電發(fā)展是一項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展的能源政策,積極發(fā)展小水電,是加快湖南經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要目標(biāo).要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),必須考慮和分析小水電投資開發(fā)的潛能和效能.

小水電是可再生能源,但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度來看,隨著開發(fā)比例的提高,我們不得不面對(duì)小水電資源的減少、開發(fā)費(fèi)用的增加、經(jīng)濟(jì)效益的降低等問題,如何解決這些問題,提高小水電項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)力呢?

“京都議定書”的生效,使得溫室氣體減排得到了越來越多的關(guān)注,特別是清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)的快速發(fā)展,為小水電CDM項(xiàng)目的開發(fā)提供了機(jī)遇[1]。

通過對(duì)湖南省小水電發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題的分析,基于邏輯斯諦增長(zhǎng)模型,應(yīng)用SPSS 13.0軟件對(duì)未來小水電裝機(jī)容量進(jìn)行預(yù)測(cè),研究結(jié)果不僅為湖南省小水電CDM項(xiàng)目開發(fā)決策提供依據(jù),而且為制定宏觀經(jīng)濟(jì)政策提供參考。

1 湖南省小水電的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 資源豐富,開發(fā)前景廣闊

湖南省位于長(zhǎng)江中下游,河網(wǎng)密布,長(zhǎng)度在5 km以上的大小河流有5 341條,水能資源豐富.根據(jù)湘計(jì)[20021461號(hào)《關(guān)于(湖南省中小水電開發(fā)調(diào)研報(bào)告)的報(bào)告》],湘、資、沅、澧四水流域干支流的理論蘊(yùn)藏量為1 532萬kW,已查明可開發(fā)量達(dá)1 299萬kW,式中10萬kW以下的小水電可開發(fā)量達(dá)683萬kW.如果考慮四水流域干支流以外的其他水能資源,小水電可開發(fā)容量達(dá)732萬kW,居我國(guó)中部地區(qū)各省之首,湖南小水電具有廣闊的投資開發(fā)前景[2]。

1.2 發(fā)展迅速,但不平衡

近幾年來,隨著小水電開發(fā)社會(huì)化、融資方式市場(chǎng)化,從根本上解決了制約小水電發(fā)展的資金短缺問題,部分地區(qū)掀起了小水電開發(fā)高潮,郴州、永州等地小水電開發(fā)勢(shì)頭強(qiáng)勁.目前,郴州市小水電裝機(jī)達(dá)到了57萬kW,在建裝機(jī)20多萬kW.永州市的江華、江永和藍(lán)山縣目前在建電站裝機(jī)容量17萬kW,總投資7億多元.邵陽市在建電站73處,裝機(jī)14萬kW.但是,全省發(fā)展很不平衡,湘南發(fā)展較快,湘西發(fā)展較慢,有的地區(qū)基本處于停頓狀態(tài).

2 湖南省小水電發(fā)展存在的問題

2.1 觀念制約發(fā)展

有些地區(qū)思想不夠解放,觀念比較落后,還有“等、靠、要”思想,不會(huì)利用市場(chǎng)融資渠道,仍希望國(guó)家投資開發(fā)小水電,因而小水電發(fā)展受到制約.

2.2 電價(jià)與經(jīng)費(fèi)問題

小水電上網(wǎng)電價(jià)不合理,上網(wǎng)電量得不到保證.開發(fā)資金仍不足,信貸渠道不暢,制約了小水電更快發(fā)展.缺乏項(xiàng)目資本金,影響了水電開發(fā)速度.

2.3 審批、工程把關(guān)不嚴(yán)

部分地區(qū)對(duì)水資源開發(fā)未嚴(yán)格按照流域規(guī)劃進(jìn)行,審批程序不嚴(yán),無序開發(fā)等現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生.有的項(xiàng)目業(yè)主盲目追求節(jié)省投資,將工程交給一些不具備相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)、施工單位設(shè)計(jì)和施工,存在諸多技術(shù)和安全問題.有的個(gè)體集資興辦的小水電站,建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低,現(xiàn)代化水平不高,安全隱患多.

3 湖南省小水電開發(fā)潛力預(yù)測(cè)與分析

在一定條件下,數(shù)量的增長(zhǎng)并不是按幾何級(jí)數(shù)無限增長(zhǎng)的.即開始增長(zhǎng)速度快,隨后速度慢直至停止增長(zhǎng)(只是就某一值產(chǎn)生波動(dòng)),這種增長(zhǎng)曲線大致呈“S”型,這就是統(tǒng)稱的邏輯斯諦(Logistic)增長(zhǎng)模型.而小水電的發(fā)展正是遵循這樣的規(guī)律,隨著小水電的不斷開發(fā),裝機(jī)容量的增長(zhǎng)率不斷提高,而后小水電資源開始減少,開發(fā)費(fèi)用不斷增加,增長(zhǎng)率最終降至零,裝機(jī)容量達(dá)到最大,所以可用邏輯斯諦增長(zhǎng)模型進(jìn)行描述.

3.1 邏輯斯諦增長(zhǎng)模型

邏輯斯諦增長(zhǎng)模型用如下常微分方程進(jìn)行描述:

N0=N|X=0

式中:N(x)表示第x年裝機(jī)容量;N(0)表示基準(zhǔn)年的裝機(jī)容量;K表示當(dāng)前技術(shù)條件下可開發(fā)的總裝機(jī)容量;b是增長(zhǎng)潛力指數(shù)。

如上所述,新建裝機(jī)容量正比于已有裝機(jī)容量,反比于已開發(fā)的資源,應(yīng)用邏輯斯諦增長(zhǎng)模型,不僅可以反應(yīng)技術(shù)對(duì)小水電規(guī)模擴(kuò)大的促進(jìn)作用,而且揭示了開發(fā)與資源之間的制約關(guān)系。

為了簡(jiǎn)化分析,方程(1)中b和K視為常數(shù),于是得到:

表1 湖南省小水電裝機(jī)容量及相關(guān)數(shù)據(jù)

3.2 裝機(jī)容量的預(yù)測(cè)

基于2000年到2007年湖南省小水電裝機(jī)容量的歷史數(shù)據(jù)[3-6](表1)進(jìn)行預(yù)測(cè),2000年為基準(zhǔn)年(x=0),K等于732萬kW。

回歸分析采用SPSS13.0軟件進(jìn)行,得到Ln(K/N(x)-1)與x的回歸方程:

圖1 Ln(K/N(x)-1)與x回歸直線圖

經(jīng)檢驗(yàn):顯著水平α=0.05,自由度為6的單側(cè)t檢驗(yàn)的臨界值是1.94,回歸系數(shù)b的t檢驗(yàn)值為21.032,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1.94,說明x對(duì)Ln(K/N(x)-1)的線性影響是顯著的.Ln(K/N(x)-1)與x的相關(guān)程度為0.99,F檢驗(yàn)值為442.33,F＞F0.99(1,7)=10.59,說明方程總體線性關(guān)系在99%的水平下顯著性成立.回歸方程相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。

表2 回歸方程相關(guān)數(shù)據(jù)

基于以上結(jié)果,應(yīng)用方程(2)得到2000-2030年湖南省小水電預(yù)測(cè)裝機(jī)容量,最終結(jié)果見圖2。

圖2 湖南省小水電預(yù)測(cè)裝機(jī)容量(2000-2030)

如圖2所示,2010年總裝機(jī)容量為557.86萬kW(占可開發(fā)總裝機(jī)容量的76.21%),2015年總裝機(jī)容量為667.93萬kW(占可開發(fā)總裝機(jī)容量的91.25%),2030為730.39萬kW。

需要說明的是:小水電項(xiàng)目的發(fā)展受到諸多因素的影響,例如:小水電資源總量、電力市場(chǎng)需求、商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)等等.文章所采用的邏輯斯諦模型并未考慮電力市場(chǎng)需求和商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)兩因素的影響。

4 CDM為湖南省小水電發(fā)展帶來機(jī)遇

隨著“京都議定書”的生效,CDM將為湖南省小水電發(fā)展帶來機(jī)遇,促進(jìn)融資和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.1 小水電CDM項(xiàng)目開發(fā)潛力

2012年以后CDM存在不確定性,這里不考慮這點(diǎn),根據(jù)預(yù)測(cè)的開發(fā)比例(2010年76.21%,2015年91.25%),選取2010-2015年新建小水電為研究對(duì)象,進(jìn)行減排量(CER)的計(jì)算。

4.2 減排量(CER)的計(jì)算

小水電是一種清潔可再生能源,對(duì)于減少二氧化碳等溫室氣體排放具有重要的作用.根據(jù)UNFCCC最新公布的“小規(guī)模CDM項(xiàng)目簡(jiǎn)化模式和程序之附錄B”,該基準(zhǔn)線方法學(xué)和監(jiān)測(cè)方法學(xué)的名稱為:小規(guī)模可再生能源發(fā)電并網(wǎng)項(xiàng)目方法學(xué)AMS-I.D.(第13版).只考慮滿足該方法學(xué)要求的小水電項(xiàng)目,做如下假設(shè):

(1)2010-2015年新建小水電裝機(jī)容量為110萬k W;

(2)50%新建小水電項(xiàng)目滿足CDM額外性要求,可以成功注冊(cè);

(3)年平均運(yùn)行3000h;

4.2.1 華中電網(wǎng)電量邊際CO2排放因子(BM)的計(jì)算

根據(jù)“電力系統(tǒng)排放因子計(jì)算工具”第一版,BM可按m個(gè)樣本機(jī)組排放因子的發(fā)電量加權(quán)平均求得,公式如下:

式中:EFgrid,BM,y為第y年的BM排放因子(tCO2/MWh),EFm,EL,y為第m個(gè)樣本機(jī)組在第y年的排放因子(tCO2/MWh),EGm,y為第m個(gè)樣本機(jī)組在第y年向電網(wǎng)提供的電量(MWh),也即上網(wǎng)電量。

具體步驟和公式如下:

步驟1,計(jì)算發(fā)電用固體、液體和氣體燃料對(duì)應(yīng)的CO2排放量在總排放量中的比重。

式中:Fi,j,y為第j個(gè)省份在第y年的燃料i消耗量(質(zhì)量或體積單位,對(duì)于固體和液體燃料為噸,對(duì)于氣體燃料為立方米),NCVi,y為燃料i在第y年的凈熱值(對(duì)于固體和液體燃料為GJ/t,對(duì)于氣體燃料為GJ/m3);EFCO2,i,j,y為燃料i的排放因子(tCO2/GJ)。

根據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2007》中數(shù)據(jù)及公式(5),(6)和(7)計(jì)算得:λCoal,y=98.54%,λOil,y=0.12%,λGas,y=1.34%。

步驟2:計(jì)算對(duì)應(yīng)的火電排放因子。

式中:EFCoal,Adv,y,EFOil,Adv,y和EFGas,Adv,y分別為商業(yè)化最優(yōu)效率的燃煤、燃油和燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)所對(duì)應(yīng)的排放因子.

由步驟1所得結(jié)果和公式(8)得:EFThermal,i,j,y=0.9083 tCO2e/MWh

步驟3:計(jì)算電網(wǎng)的BM

式中:CAPThermal,y為接近但不超過現(xiàn)有容量20%的新增總?cè)萘?EFThermal,y為新增火電容量。

根據(jù)表3中數(shù)據(jù)及公式(9)得到:EFGrid,BM,y=0.9064×78.95%=0.7156 tCO2e/MWh

表3 華中電網(wǎng)BM計(jì)算表格(MW)

4.2.2 華中電網(wǎng)容量邊際CO2排放因子(OM)的計(jì)算

式中:EBTotal,y為y年CO2排放總量(tCO2e),EGTotal,y為y年總供電量(MWh)。

表4 華中電網(wǎng)OM計(jì)算表格

根據(jù)表4中數(shù)據(jù)及公式(10)可得:EFGrid,OM,y=1.278 tCO2e/MWh

4.2.3 混合邊際容量因子(CM)的計(jì)算

計(jì)算可得:EFGrid,CM,y=0.997 tCO2e/MWh

4.2.4 減排量(CER)

圖3 湖南省各年減排量預(yù)測(cè)(2011-2015)

式中:EB(tCO2e)為減排量(tCO2e),EG為上網(wǎng)電量,EFGrid,CM,y:組合邊際(CM)排放因子.綜上所述,根據(jù)公式(12),截止2015年,湖南省新建小水電CDM項(xiàng)目可獲得164.5萬tCO2e,各年所獲減排量見圖3.

4.3 核證的減排量(CER)收益將促進(jìn)湖南省小水電發(fā)展基于上述預(yù)測(cè),以目前CDM核證減排量(CER)的價(jià)格80元/tCO2e為參考,到2015年,湖南省小水電CDM項(xiàng)目可獲得1.316億元收益.

5 結(jié)論與建議

通過對(duì)未來湖南省小水電裝機(jī)容量的預(yù)測(cè)與分析,發(fā)現(xiàn)2010年到2015年是開發(fā)小水電項(xiàng)目的黃金時(shí)期,應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)并把握CDM帶來的機(jī)遇。建議政府主管部門結(jié)合目前小水電開發(fā)面臨的實(shí)際形勢(shì),并根據(jù)全省能源開發(fā)總體規(guī)劃布局,對(duì)小水電CDM項(xiàng)目開發(fā)活動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào),進(jìn)一步促進(jìn)全省小水電的快速、有序、均衡、協(xié)調(diào)發(fā)展。

(編輯:劉文政)

[1]呂學(xué)都,劉德順.清潔發(fā)展機(jī)制在中國(guó)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[2]胡飛明.湖南省水電資源開發(fā)現(xiàn)狀及對(duì)策研究[J].湖南水利水電,2003,(5):25-28.

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[5]湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院.湖南省水力資源復(fù)查[R].長(zhǎng)沙:湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院,2003:23-25.

[6]中國(guó)水力發(fā)電年鑒編輯委員會(huì).中國(guó)水力發(fā)電年鑒[S].北京:中國(guó)電力出版社,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專-0166-04

2010-01-22

周仁華,碩士生,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境污染治理。

劉紅玉,教授,主要研究方向?yàn)楣腆w廢物生物處理及資源化利用,生物表面活性劑開發(fā)利用,資源微生物的篩選應(yīng)用及基因改良,環(huán)境毒理及廢水的生物處理。