李京梅 孫晨 劉容子 張平

(1.中國海洋大學經濟學院，山東 青島 266100;2.國家海洋局海洋發(fā)展戰(zhàn)略研究所，北京 100860)

改善能源結構、增加清潔能源的比例、大力發(fā)展可再生能源，已經成為我國能源建設的主要任務。雖然我國已經建立了可再生能源發(fā)展的政策框架，但是我國可再生能源總量發(fā)展目標的制定，都是基于在可再生能源市場內部成本的考慮之上，能源產品的市場形成機制中，沒有將環(huán)境收益考慮在內，從而影響了對可再生能源實際經濟性的判斷，進而會影響可經濟開發(fā)可再生能源總量的確定。我國沿海潮汐能資源豐富，理論潮汐能蘊藏量有30億kW，沿海的潮汐能資源總量可裝機1.1億kW，且潮汐能發(fā)電技術較為完善，完全可以發(fā)展成為沿海地區(qū)生活、生產和國防需要的重要補充能源。2010年11月，國家首批“海洋可再生能源專項資金項目”正式啟動，其中，乳山口4萬kW級潮汐電站站址勘查及預可研項目進入了實施階段，作為首批國家級海洋可再生能源項目，評估乳山口4萬kW級潮汐電站的環(huán)境收益，并納入到潮汐電站的實際經濟性分析中，可為判斷可再生能源項目投資的可行性和成本收益分析提供科學依據。環(huán)境收益是指由于采取了環(huán)境保護措施而取得的收益，包括采取環(huán)境行動過程中獲得的收益、節(jié)省或避免發(fā)生的各種支出以及采取環(huán)境行動中所形成的各種無形收益。使用傳統(tǒng)能源煤炭發(fā)電的環(huán)境成本主要包括燃燒煤炭的資源成本，廢氣排放的環(huán)境成本和溫室氣體的排放成本，和燃煤發(fā)電的資源環(huán)境成本相比較，潮汐發(fā)電資源的環(huán)境收益包括替代的煤炭收益，污染物減排收益和溫室氣體減排收益。目前，國內外已有的研究成果［1－7］還缺乏系統(tǒng)的潮汐能發(fā)電資源環(huán)境經濟效益的實例分析，從而影響了潮汐能項目實際經濟性的科學判斷。潮汐能作為清潔可再生能源之一，其能源替代和溫室氣體減排等環(huán)境收益是其經濟利益的重要組成部分。本文依托乳山口4萬kW級潮汐電站站址勘測及預可研究項目，通過文獻調研和問卷調查，同時使用替代市場法和條件價值法，建立了潮汐電站環(huán)境收益的計算模型，定量評估了該電站環(huán)境收益價值區(qū)間，討論了替代市場法和條件價值法在評估潮汐電站環(huán)境收益的應用可行性，其方法和結論對于今后我國潮汐電站的全面發(fā)展具有重要的意義。

1 研究區(qū)域及數據來源

1.1 研究區(qū)域

乳山市位于山東半島的東南端，地處煙臺、青島、威海三市交匯處，海、陸、空交通均十分方便，區(qū)位優(yōu)勢和資源優(yōu)勢極為突出。2010年乳山GDP達到313.1億元，三次產業(yè)結構調為 8.27%、56.34%、34.94%，年末總人口為57.25萬，城鎮(zhèn)化率達28.19%。已形成擁有黃金冶煉、電子、化工、機械、食品、服裝、玩具、建材等30多個行業(yè)，是中國水產品、水果、花生、絲織品、黃金、花崗巖大理石等主要生產地區(qū)［8］。

乳山市經濟高速發(fā)展的同時，面臨傳統(tǒng)能源需求加劇，能源資源匱乏，電力結構單一的矛盾。據統(tǒng)計，2011－2020年，全行業(yè)用電量的年均增長速度為11.48%，以2010年7.78×108kWh的發(fā)電量為基數，到2020年，發(fā)電量的年缺口為9.74×108kWh。乳山市境內只有一座2×6 MW熱電聯(lián)產電廠，電力供應主要來自威海電廠的遠距離輸送，電網以火電為主，煤炭消費比例高，且常規(guī)能源項目的開發(fā)與環(huán)保、煤、水、油、運輸、土地等資源緊張的矛盾日益突出。

乳山灣潮汐能資源豐富，早在20世紀70年代建立了全國第二大潮汐發(fā)電站——白沙口潮汐電站。新建潮汐電站的站址擬定在乳山口灣，琵琶島附近。乳山口灣呈“V”字型，面積109.9 km2，西部長約8 km，寬約2 km，東部長約13 km，寬約3 km，灣口寬度不足800 m，海灣內高潮位時海面面積約50 km2，平均潮差約2.50 m，擬建造單庫單向式潮汐電站，初步估算裝機規(guī)模在4×104kW左右，年發(fā)電量約1.03×108kWh。

1.2 數據來源

本文替代成本法中部分數據來源于相關文獻的研究成果，條件價值法數據來自2011年7月筆者實施的問卷調查及《乳山市統(tǒng)計年鑒》。

2 替代市場法估算的潮汐電站環(huán)境收益

替代市場法是近年來廣泛使用的環(huán)境資源價值評估方法之一。它是在某種資源未形成交易市場也無交易價格，但可以替代該種資源的其他資源已經形成交易市場和市場價格的情況下，根據替代資源的市場價格來評估此種資源的價值［9］。在進行潮汐電站的環(huán)境價值評估時，由于潮汐能沒有交易市場和市場價格，我們可以根據潮汐電站的發(fā)電總量，按相同發(fā)電量的火力發(fā)電廠的環(huán)境成本來估算潮汐能的環(huán)境收益。環(huán)境收益(TB)包括替代的煤炭收益(B1)，污染物減排收益(B2)和溫室氣體減排收益(B3)。

2.1 替代煤炭收益

由于潮汐能發(fā)電相對于火力發(fā)電來說節(jié)約了煤炭資源，所以火力發(fā)電的煤炭成本可以作為評估潮汐電站環(huán)境收益的一部分，該部分收益可以采用直接市場評估法計算得到。

替代煤炭收益的計算公式為:

其中:PC為每千克標準煤的價格(元/t);QC為每年節(jié)約的標煤量(tce)

對于電煤價格，本文采用秦皇島電煤價格作為參考。根據國家電力監(jiān)管委員會發(fā)布的《電力監(jiān)管年度報告2010》，電煤(5500 kCal/kg)價格大致在675－805元/t(未含稅)，折算成標煤(7000 kCal/kg)價格PC為859－1025元/tce，取其平均值為942元/tce。據初步估算乳山口潮汐電站裝機規(guī)模為4×104kW，年發(fā)電量約1.03×108kWh，同時根據《電力監(jiān)管年度報告(2010)》，2010年全國平均供電煤耗為標準煤335 gce/kWh，故預計節(jié)約煤炭能源QC為34505 tce。則依據公式(1)估算的乳山口潮汐電站替代的煤炭收益(B1)為3250萬元/a。

2.2 污染物減排收益

潮汐發(fā)電的污染物減排收益表現為替代的火力發(fā)電直接環(huán)境成本，即燃煤電廠所排放的大氣污染物對社會產生的環(huán)境損害成本。一般來說，火力發(fā)電的污染物主要有SO2、NOx、CO2、CO、粉煤灰、爐渣和 TSP(懸浮顆粒物)等。其中SO2是常規(guī)火力電廠的首要污染物，是形成酸雨的主要因素，其次是NOx。

由于很難直接獲取評估火力發(fā)電環(huán)境成本所需的劑量－反應方面的數據，所以常常以防護費用等來間接評估污染物環(huán)境成本。對于污染物完全排放的火電廠來說，利用污染物的環(huán)境價值標準和污染物的排放量可直接求出環(huán)境成本。所謂污染物的環(huán)境價值標準，是指減排單位的污染物所避免“污染經濟損失”的價值量［10］。本文參考相關文獻［11－15］的研究結果，歸納總結火電行業(yè)各污染物的環(huán)境價值標準如表1所示。對于采用技術和設備減少污染物排放的火電廠，其環(huán)境成本應該包括減排污染物所增加的費用。如脫硫電廠，其環(huán)境成本應是實際排放污染物的費用和脫硫成本之和，利用(2)式［11］計算。

式中:C表示脫硫電廠的環(huán)境成本(元);Vei為第i項污染物的環(huán)境價值標準(元/kg);n為污染物總數;Qi表示第i項污染物的排放量(kg);V是為了減排污染物的所付出的成本費用(元)，如脫硫設備成本。

污染物排放量Qi計算公式為:

其中:Qi為第i項污染物年排放量(t/a);E為年發(fā)電量(kWh/a);η為燃煤發(fā)電單位標準煤耗(tce/kWh);q1為單位標煤的熱值(kJ/kg);q2為中國燃煤電廠平均煤炭熱值(kJ/kg);ai為第i種污染物的排放率(kg/t)。

本文中，潮汐電站預計年發(fā)電量E為1.03×108kWh，η取 3.35×10－4tce/kWh，單位標煤熱值 q1為 29306 kJ/kg(在現有文獻中，由于對標準煤的原用單位kcal是哪種規(guī)定條件下測定的，各行各部門理解不一致，故各文獻中標準煤在國際單位制下采用的數值不同，諸如:29307.6 kJ/kg，29271 kJ/kg，29306 kJ/kg，我國把熱值29306 kJ/kg定為標準煤)，中國煤炭實測平均熱值q2為21200 kJ/kg［16］，第 i種污染物的排放率 ai見表 1，根據式(3)計算得火力發(fā)電各污染物年排放量(見表1)，相對于火力發(fā)電，該排放量即為潮汐電站每年的污染物減排量。

表1 各污染物環(huán)境價值標準和減排量Tab.1 Environmental value standard and emissions of pollutants

因此，由上述環(huán)境價值標準(Vei)、污染物年排放量的計算結果，可以根據式(2)求得火力發(fā)電直接環(huán)境成本，即潮汐電站的污染物減排收益。對于常規(guī)火力發(fā)電廠而言，其脫硫成本為0，即V等于0，故潮汐電站的污染物減排收益(B2)為1249.90萬元/a，單位環(huán)境收益為0.1213元/kWh(表2)。對于脫煤火電廠，我國已投運煙氣脫硫機組中90%以上采用石灰石——石膏濕法煙氣脫硫工藝，安裝脫硫設施后，脫硫電廠的脫硫成本為0.03－0.04元/kWh ，取其大值 0.04 元［10］，脫硫率按 90%計算，年發(fā)電量為1.03×108kWh，根據式(2)計算得潮汐電站污染物減排收益(B2)為1198.30萬元/a，發(fā)電單位環(huán)境收益為0.1163 元/kWh。

2.3 溫室氣體減排收益

按照《京都議定書》的要求，2012年之前發(fā)達國家和發(fā)展中國家對氣候變化承擔共同但有區(qū)別的責任。2009年我國在國際上做出了非化石能源滿足2020年15%能源需求的政治承諾，正式提出2020年單位GDP CO2排放強度降低40%－50%的定量目標。潮汐能發(fā)電作為可再生能源發(fā)電技術是溫室氣體減排的重要技術手段。因而，對其未來發(fā)展目標的分析和判斷，有必要將對溫室氣體減排的貢獻作為一項重要原則加以考慮。自《京都議定書》生效之后，發(fā)展中國家可以通過清潔發(fā)展機制(CDM)與發(fā)達國家進行碳排放交易。因此，碳交易的市場價格可作為溫室氣體減排收益的計算標準。

中國作為目前碳交易市場最大的供應方，對于應用高效技術或由經驗豐富的開發(fā)方主持的項目，通常的碳交易價格在C=10/t-C=12/t，略欠成熟的項目交易價格也在C=8/t-C=10/t［17］。以此為基準，假設溫室氣體排放成本按照C=10/t計算，按2011年歐元對人民幣匯率計算約90元/t。根據乳山口潮汐電站年發(fā)電量1.03×108kWh的目標，CO2年減排量為82566t/a，可得CO2減排的碳交易收益(B3)為743萬元/a。

綜上，相對于常規(guī)火力發(fā)電廠，潮汐電站環(huán)境收益TB=B1+B2+B3=5242.90萬元/a;相對于脫硫燃煤電廠，潮汐電站環(huán)境收益為5191.30萬元/a。截至2010年底，全國已投運煙氣脫硫機組約占全國煤電機組容量的86%，故取5191.30萬元/a為乳山4萬千瓦級潮汐電站的環(huán)境收益。

表2 潮汐電站污染物減排收益Tab.2 Environmental benefit of tidal power plant

3 條件價值法估算的潮汐電站環(huán)境收益

條件價值評估法，又稱意愿調查法(Contingent Valuation Method，CVM)，是近年來國外生態(tài)經濟學和環(huán)境經濟學中應用最廣泛的評估公共物品價值的標準方法。CVM的經濟學基礎是效用價值論，利用效用最大化原理，推導公眾對環(huán)境資源的支付意愿(Willingness to pay，WTP)，以獲得并無市場價值的環(huán)境資源的經濟價值［18－19］。

3.1 CVM問卷設計

CVM的數據來源于問卷調查或訪談。本實例環(huán)境收益的問卷內容包括以下幾個方面:第一部分，介紹了潮汐能的基本知識。第二部分是詢問受訪者對潮汐電站的認識與態(tài)度。第三部分，受訪者對潮汐電站環(huán)境效益的最大支付意愿調查(WTP)。最后一部分是受訪者的年齡、性別、受教育程度、收入等社會經濟信息。本研究采用的是支付卡式誘導技術，即要求被訪者在一系列的投標值中選取支付意愿。

3.2 樣本特征

問卷調查人員經過了先期培訓，調查時間為2011年7月5日－8日，問卷發(fā)放地點為乳山市城區(qū)和站址附近村莊。被調查者均為乳山市當地居民，其社會經濟特征統(tǒng)計結果見表3。問卷發(fā)放采用當場發(fā)卷填寫、當場收回的形式，每份問卷持續(xù)時間為20分鐘左右，這樣可以使被調查者與調查人員有充分的交流，保證回收問卷的有效性。在站址附近旗桿石村、劉家莊村，考慮到村民的文化水平，調查采用了問答形式進行。本次調查共發(fā)放問卷293份，通過對回收問卷的檢查、統(tǒng)計，剔除漏填、亂填、無效、前后不一致的問卷，得到有效問卷 271份，問卷有效率為92.49%。

3.3 公眾對潮汐電站的認知與態(tài)度

人的行為通常受其意識影響，被訪者對潮汐能可再生能源環(huán)境收益的認識與態(tài)度將會決定其對環(huán)境收益的定價意愿。問卷主要從以下幾個方面調查了公眾對潮汐電站的認知與態(tài)度:是否了解潮汐能、是否支持乳山市建設潮汐電站、對潮汐電站的社會效益、經濟效益、環(huán)境效益的認識等。

從公眾對潮汐能的認知程度來看，70.73%的人對潮汐能表示了解。在對待乳山市發(fā)展潮汐能的態(tài)度上，持贊同態(tài)度的共占73.07%(其中“非常有必要”為16.43%，“有必要”為56.64%)，占絕大多數;在開展乳山口4萬千瓦級潮汐電站建設工程項目的態(tài)度上，表示支持的在問卷中也占絕大多數(其中，“強烈支持”19.72%，“支持”53.17%)。這表明，大多數乳山市民支持乳山口4萬千瓦級潮汐電站的建設。

表3 被調查者的社會經濟特征Tab.3 Social and economic features of respondents

對于潮汐電站的經濟效益，超過一半的被調查者認為該項目建設對乳山市經濟發(fā)展有利，另有20.14%認為“很有利”;此外，有過半的被調查者認為該項目建設會對當地產生“明顯”或“很明顯”的社會效益，主要是拉動經濟增長和促進就業(yè)。有近50%的被調查者認為該項目建設會對當地產生“很明顯”或“明顯”的環(huán)境效益。對進一步識別產生的環(huán)境效益，有57.61%的被調查者認為可以替代傳統(tǒng)能源，此外還有觀點認為可以改善空氣質量，以及乳山市以發(fā)展生態(tài)城市為目標，開發(fā)清潔能源有助于提升城市形象。

3.4 支付意愿分布

本次調查所采用的支付卡法通過以下詢問方式詢問被訪者對潮汐電站環(huán)境收益的支付意愿。核心問題是:“如果您有機會獲得環(huán)境收益，最多愿意支付多少人民幣?”。在271份有效問卷中，根據調查結果繪制出被調查者在各個投標點上投標人數頻率分布圖(圖1)，支付率(即有效問卷中非零支付意愿的百分比)為84.67%。從圖中可以看出，15.33%的被訪者選擇了“0”支付，其中對于能源的“0”支付占15.33%，由于調查均采用了面訪的形式，及時追問了不愿意支付的原因主要有:收入約束、認為應由政府負責、環(huán)境變化對自己影響小、對支付意愿調查不感興趣、認為環(huán)境改善達不到預期效果等。

圖1 乳山市潮汐電站環(huán)境收益支付意愿值分布Fig.1 Distribution of WTP bids in environmental benefit of tidal power plant in Rushan

能源收益投標額前五位的為 100、2、200、50和 500元，分別占 27.74%、9.12% 、8.76%、8.03%和6.93% ，共占60.58%?？諝赓|量改善投標額為100、10、200、2和50元的分別占 18.55%、10.91%、9.09% 、8.36%和7.64%，共占54.55%。各類投標額中，投標額中數量最多的都是100元，且除去“0”支付外，各投標額標額較均勻地分布在以100元為中心的兩側，分布較為合理。

3.5 支付意愿計算

在CVM研究中，由于支付意愿(WTP)作為因變量是受限變量，其取值為0的占有一定比例，而在有連續(xù)的因變量觀察值時，采用Tobit模型比采用較為常見的多項Logit模型(或嵌套多項Logit模型)，結果估算更有效，所以本文采用了較為先進的Tobit估計方法。在Tobit模型計算的過程中采用相應軟件進行分析計算，結果見表4。

根據Tobit支付意愿價值模型進行模擬的第i個受訪者支付意愿的期望值為E(yi)，計算得公眾對潮汐電站各類環(huán)境收益的人均支付意愿(WTP)分別為242.7元、250.04元(見表4)。以2010年乳山市年末總人口572482人作為總體，乘以各類環(huán)境收益的支付率得到支付范圍，能源收益、空氣質量改善的支付范圍分別為484721及476706人。進一步計算得出公眾的總支付意愿為:

式中:TB'為總環(huán)境收益，B'1為能源收益，B'2為空氣質量改善收益。

綜上，潮汐電站總環(huán)境收益為23683.72萬元，因此，在不考慮折舊的情況下，如果按電站運行20年計算，每年的環(huán)境收益為1184.19萬元。

3.6 支付意愿影響因素分析

在使用Tobit模型進行回歸時，選擇的解釋變量包括性別、年齡、文化程度、月均收入等指標，本文采用虛擬變量賦值的方法構造變量數據，比簡單的數字賦值更客觀，回歸結果見表5。

從變量顯著性的角度分析潮汐電站環(huán)境收益的影響因素。在5%的顯著性水平下，年齡和受教育程度對公眾的支付意愿具有顯著性影響，回歸系數的符號為正。這說明年齡越大，閱歷越豐富，公眾對環(huán)境問題的主觀感受越深刻，其愿意支付金額越大;受教育程度越高，公眾對潮汐電站環(huán)境收益認知程度越高，支付意愿也越高。從回歸結果來看，被調查者的性別對于其支付意愿并沒有顯著影響，且回歸結果中收入這一變量的影響也不顯著，即對支付意愿沒有顯著影響，并且對于空氣質量而言，收入這一變量的符號為負，與預期結果相反?？赡茉蛴卸?CVM方法本身存在“假想偏差”，即回答者對假想市場問題的回答與對真實市場的反映不一樣，由于并不要求被調查者進行實際支付，所以被調查者在填寫時并沒有充分考慮自身收入情況;其次，被調查者在填寫有關收入情況時，存在抗拒心理，并沒有填寫真實的收入水平，從而導致回歸結果出現偏差。

另一方面，從表4可以看出，對能源收益的支付率為84.67%，略高于對空氣質量改善的支付率。結合公眾認知程度分析，對于該項目建成后對地方所產生的環(huán)境效益，57.61%的受訪者選擇“替代傳統(tǒng)能源”，有15.58%的受訪者選擇“空氣質量改善”，這再次說明受訪者對于潮汐能的清潔能源屬性認識較為深刻。另一方面，受訪者對于潮汐電站帶來空氣質量改善的平均支付意愿較高，為250.04元/人。因為空氣質量的改善與公眾關系最密切，他們的主觀感受也最深，所以在有支付意愿的人群中支付意愿較高。但是，對于能源和空氣質量改善的支付意愿和支付率的差別很小，并沒有隨支付內容的不同而產生明顯差異，而是隨個人的特征產生較大的差異。

4 結論與討論

(1)潮汐能是一種清潔的可再生能源，替代傳統(tǒng)煤碳等石化能源的使用，可以減少二氧化硫等大氣污染物的排放，提高空氣質量，因而潮汐能具有環(huán)境收益。由于這種收益是通過非市場性物品的數量和整體功能變化來影響人們福利的，因而環(huán)境收益的界定和計量也是整體和復雜的。

表5 乳山市公眾對潮汐電站環(huán)境收益支付意愿的Tobit模型變量說明Tab.5 Coefficient explanation of Tobit model of WTP for Rushan tidal power plant

(2)由替代市場法估算的擬建乳山口4萬千瓦級潮汐電站的環(huán)境收益為5191.30萬元/a，在條件價值法下，運用Tobit模型估算的結果為1184.19萬元/a，因而本研究估算的該潮汐電站的環(huán)境收益區(qū)間為1184.19萬元/a－5191.3萬元/a。該結論對于判斷可再生能源項目投資的可行性和成本收益提供科學依據。

(3)上述結論將CVM的評估結果成為乳山口潮汐電站環(huán)境收益的下限。原因在于CVM是通過要求被調查者表征支付意愿來驗證其有效需求，盡管問卷明確提醒被調查者不做實際支付，但是由于部分被調查者對調查存在警惕心理，故意隱瞞了自己的真實支付意愿;一部分被調查者認為改善環(huán)境質量的費用“應由其他人來支付”，因此在陳述他們的支付意愿時往往低估了環(huán)境改善所帶來的福利增加的價值。另外，替代市場法的環(huán)境收益中包含了CDM收益，而CVM中被調查者對這部分收益的認知有限，在考慮其支付意愿時并未納入其中，故結果偏小。

(4)替代市場法的估算值5191.30萬元/a成為環(huán)境收益的上限，原因在于替代市場法的估算結果除了包括CDM收益外，同時本文所采用的環(huán)境價值標準實際上是使用防護費用法間接評估出來的，由于環(huán)境損害的分類和治理存在一定的重復，該方法的評估結果可能高估環(huán)境收益。

(5)環(huán)境價值評估法在應用方面仍存在大量的局限性，這直接導致評估結果的差異。但是，無論如何，本研究針對潮汐電站的環(huán)境收益評估進行了初步探索，同時使用兩種方法，給出了乳山口潮汐電站環(huán)境收益的存在區(qū)間。該估計值只是一種粗略的近似值，其準確性有待于進一步驗證，環(huán)境價值評估的方法也需要在實踐中進一步探索完善。

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