陳　強，劉　艷，黃煒斌，陳　勇，馬光文

(1.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川成都610065；2.國網(wǎng)重慶市電力公司調(diào)度控制

中心，重慶400014；3.湖北省路橋集團(tuán)有限公司，湖北武漢430000)

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基于碳交易市場的四川水電資源外送補償研究

陳強1，劉艷2，黃煒斌1，陳勇3，馬光文1

(1.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川成都610065；2.國網(wǎng)重慶市電力公司調(diào)度控制

中心，重慶400014；3.湖北省路橋集團(tuán)有限公司，湖北武漢430000)

摘要：四川省作為全國水電清潔能源生產(chǎn)基地，為華中、華東等地區(qū)的節(jié)能減排做出了巨大貢獻(xiàn)，但國家尚未將水電納入跨省區(qū)碳交易，無法體現(xiàn)四川水電低碳的清潔能源價值。梳理四川外送水電納入跨區(qū)域碳市交易的必要性，并利用排放因子法對四川外送水電資源的碳減排價值進(jìn)行了初步測算，以此量化四川水電的生態(tài)和環(huán)境補償。結(jié)果表明，僅2014年，四川外送水電在碳交易市場就有超過30億元的減排收益。

關(guān)鍵詞：碳交易市場；水電資源；外送；補償；四川

四川省水電資源富集，數(shù)個大型水電站集中投產(chǎn)，外送通道加速建設(shè)投運。2014年，四川水電外送電量達(dá)1 116億kW·h，相比2013年增長了62%。作為清潔水電能源輸出地的四川地區(qū)，由于地處西部，發(fā)展基礎(chǔ)差，在外送水電上獲益不足，政策形勢和利益分配機(jī)制還有待完善。根據(jù)國家有關(guān)政策，全國范圍的碳交易市場或?qū)⒂?016年啟動。若將外送水電納入碳排放交易，四川外送水電給受電地區(qū)帶來的減排效益補償可通過碳交易市場進(jìn)行合理量化，達(dá)到雙贏的效果。作為送電區(qū)，四川既可以將清潔能源作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動力，為四川社會發(fā)展提供資金支持，又可為華中、華東等受電地區(qū)提供清潔、優(yōu)質(zhì)的電力資源，有利于中、東部地區(qū)減輕減排壓力，對推進(jìn)能源生產(chǎn)與消費革命有著重要作用。

1四川水電外送情況

四川水電電源建設(shè)經(jīng)歷了較大發(fā)展，近幾年新投產(chǎn)的機(jī)組使全年枯水期發(fā)電能力大大增加。同時，國調(diào)直調(diào)機(jī)組留川電量大幅增加。四川電網(wǎng)枯水期在大幅減少外購電的情況下，電力供應(yīng)仍十分充裕，火電機(jī)組負(fù)荷率較低，豐水期水電電量富余進(jìn)一步加大。隨著直流近區(qū)水電站的集中投產(chǎn)，按比例留川電量大幅增加，四川電網(wǎng)供需局面已由多年來的“豐余枯缺”變化為“豐余枯不缺”。

豐水期四川水電大量富余，依靠目前已建成的“四交四直”外送通道，總外送承載量約為2 830萬kW。其中，交流通道送電能力約370萬kW，直流通道送電能力約2 460萬kW。已明確通過交流外送的電站或協(xié)議送電包括二灘水電站送重慶90萬kW、錦屏水電站送重慶200萬kW、四川網(wǎng)對網(wǎng)送重慶25萬kW。已明確通過直流外送的電站或協(xié)議送電包括德寶直流輸電線路送西北300萬kW，向家壩、錦屏和溪洛渡等水電站分別送華東640萬、720萬kW和800萬kW。截至2015年5月31日，四川清潔水電經(jīng)錦蘇線、向上線、溪浙線3條直流外送通道送華東電網(wǎng)電量突破2 000億kW·h，創(chuàng)川電外送新高。

2川電外送納入碳交易市場迎來新契機(jī)

2.1清潔水電對促進(jìn)低碳減排工作有重要貢獻(xiàn)

電力工業(yè)的碳排放在中國能源相關(guān)的碳排放總量中占有舉足輕重的地位，影響中國未來碳減排總體目標(biāo)的實現(xiàn)，對中國是否能實現(xiàn)國際談判中宣布的減排承諾具有決定性的作用[1]。國家層面已發(fā)布相關(guān)文件，明確要求對清潔能源要積極消納，并運用利益補償機(jī)制為其開拓市場空間。水電作為低碳、優(yōu)質(zhì)的清潔能源，相比火電能給受電區(qū)帶來巨大的CO2減排效益。四川有著超過1.6億kW的水力能源蘊含量，位列全國第二位，技術(shù)年發(fā)電量7 109億kW·h，居全國第一。2014年，四川外送電量分別為：華北區(qū)域電網(wǎng)37億kW·h、華東區(qū)域電網(wǎng)897億kW·h、華中區(qū)域電網(wǎng)157億kW·h、西北區(qū)域電網(wǎng)25億kW·h。2015年，四川水電裝機(jī)預(yù)計將占到全國的1/5，達(dá)到6 700萬～7 000萬kW。2020年達(dá)到9 000萬～9 500萬kW。屆時，近億kW裝機(jī)的水電可節(jié)約原煤近1.7億t，保守估計減少碳排放6.4億t，極大地減輕了中、東部受電區(qū)的減排壓力。

2.2送電區(qū)外送水電補償標(biāo)準(zhǔn)難以核定

作為主要的水電送電區(qū)，四川外送水電給東部受電地區(qū)帶來巨大的碳減排效益，而付出的代價是自身環(huán)境壓力越來越大，產(chǎn)生了大量的生態(tài)問題和地質(zhì)災(zāi)害等環(huán)境負(fù)效益，這就導(dǎo)致了環(huán)境成本的轉(zhuǎn)移，由受電區(qū)轉(zhuǎn)入了送電區(qū)。此外，受地域發(fā)展條件的限制，四川在外送水電上獲益也大打折扣，再加上日益攀升的生態(tài)保護(hù)和移民安置成本也使四川外送水電競爭力下降，打擊了川內(nèi)水電建設(shè)的投資熱情?？紤]到送電區(qū)的環(huán)境成本和受電區(qū)的減排效益，可通過受電區(qū)給予送電區(qū)合理的資源環(huán)境補償。然而，政策和補償機(jī)制的不明確致使補償標(biāo)準(zhǔn)難以核定[2]，無法合理量化四川外送水電清潔能源的價值。

2.3全國范圍的碳市交易工作加速推進(jìn)

我國的碳交易市場建設(shè)比較晚，國家在2011年批準(zhǔn)碳交易試點，深圳、北京、廣東、重慶等7省市于2013年開始正式進(jìn)行碳交易試點。截至2014年底，7省市累計成交額達(dá)12.6億元，完成超過2 867萬t的碳排放交易量，折合交易均價為44.12元/t[3]。我國已成為繼歐盟之后的第二大碳交易市場，并且有望于2016年建成全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的碳交易市場。2014底，《碳排放權(quán)交易管理暫行辦法》發(fā)布，標(biāo)志著國家將加快全國范圍的碳交易市場建設(shè)。截至2015年上半年，已出臺了相關(guān)政策和核算制度，并上線了國家碳登記系統(tǒng)及建成國家自愿減排交易體系。隨著全國碳交易市場加速建設(shè)，交易流動性的增強，交易品種的豐富，市場規(guī)模的擴(kuò)大，給跨區(qū)域外送水電納入跨省區(qū)碳交易市場帶來了契機(jī)。

3基于跨地區(qū)碳市交易的水電資源外送補償測算

3.1方法選定

就整體而言，受電區(qū)產(chǎn)生的減排效益與送電區(qū)產(chǎn)生的增排效益構(gòu)成了川電外送的減排效益。廣義來講，應(yīng)該考慮水電的碳排放，計算總排放效應(yīng)時應(yīng)減去該部分排放；狹義來講，總減排效應(yīng)等于僅送出水電電量的減排效應(yīng)。

3.1.1簡易算法

假設(shè)水電產(chǎn)生的CO2忽略不計，川電外送的減排量即為受電區(qū)自建火電供應(yīng)相同數(shù)量受電量所帶來的CO2排放量，本文根據(jù)排放因子來計算減排量，計算公式為

(1)

式中，Y為川電外送CO2減排量；Ai為不同受電區(qū)接受的電量；Ei為不同受電區(qū)火電排放因子。

3.1.2考慮水電排放的算法

水電在發(fā)電生產(chǎn)過程中也會產(chǎn)生一定的碳排放，對環(huán)境也有影響。水庫蓄水是水電碳排放產(chǎn)生的主要原因[4]。在蓄水過程中，水中各種微生物和植物腐爛會產(chǎn)生CO2、CH4等溫室氣體。參考?xì)W盟水力發(fā)電和燃煤發(fā)電CO2排放量之間的比例關(guān)系，水電含有的碳排放強度附加值相當(dāng)于燃煤發(fā)電的1/40。考慮四川水電也要產(chǎn)生CO2，將受電區(qū)減排量減去四川水電自身的增排量便得到川電外送帶來的凈減排量，計算公式為

(2)

式中，k為送電區(qū)到受電區(qū)輸電損失率，為6%。

3.2減排量計算

水電項目代替的是電網(wǎng)中的一部分會產(chǎn)生溫室氣體排放的裝機(jī)容量和發(fā)電量，進(jìn)而減少了溫室氣體的排放。因此，界定基準(zhǔn)線的基礎(chǔ)在于確定水電項目所替代的電網(wǎng)范圍。對電網(wǎng)而言，電力項目的并網(wǎng)對其自身產(chǎn)生2種影響：一種為運行邊際(Operation Margin，OM)，影響電網(wǎng)發(fā)電和運行調(diào)度，也稱電量邊際。另一種為建設(shè)邊際( Build Margin，BM)，影響電網(wǎng)裝機(jī)容量的邊際部分建設(shè)，也稱容量邊際[5]。國家發(fā)展改革委發(fā)布了以不同區(qū)域電網(wǎng)為單位的基準(zhǔn)線排放因子。2014年各電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子見表1。

表1　2014年各電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子　tCO2/MW·h

我國城市自然資源分配不均，電力的調(diào)入調(diào)出現(xiàn)象在東、西部城市之間尤為普遍，而調(diào)動的這部分電力同樣也要產(chǎn)生排放量，其主要影響因素在于電力排放因子。由于基礎(chǔ)工作的缺乏，適用于我國乃至省市級區(qū)域的電力排放因子一直未能確定，以至于早期相當(dāng)一部分研究都使用了國家發(fā)展改革委公布的中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子。值得注意的是，該因子主要是為清潔發(fā)展機(jī)制(Clean Development Mechanism，CDM)項目的開發(fā)采用相應(yīng)規(guī)則計算得來，用電量邊際因子來計算外送電力的碳排放核算并不科學(xué)?？紤]到采用電量邊際因子法計算不同燃料品種的潛在CO2排放因子時取的下限值，取值偏保守，而且沒有考慮到CH4和N2O氣體的排放，加之忽略了可再生能源和核電對電網(wǎng)的實際影響，近年來國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者開發(fā)了其他類型的排放因子或提供了排放因子的計算方法。

對電量邊際因子計算方法進(jìn)行參數(shù)修正[6]，取潛在CO2排放因子的缺省值，同時針對CH4和N2O氣體，增加相應(yīng)的缺省排放因子。修正的火電溫室氣體排放因子計算公式如下

E火電 =∑i(FCi·NCVi·EFCO2,i)EG+

(3)

式中，E火電為修正的火電排放因子；FCi為電力系統(tǒng)燃料i的消耗量；NCVi為燃料i的熱值；EFCO2，i、EFCH4，i、EFN2O，i分別為燃料i發(fā)電時CO2、CH4、N2O的缺省排放因子；25、298分別為CH4、N2O的全球變暖潛值是CO2的25倍和298倍；EG為該電力系統(tǒng)供電網(wǎng)電量。

經(jīng)計算，得到修正后的火電排放因子E火電。修正的火電排放因子與電量邊際排放因子比較見表2。

表2火電排放因子與電量邊際排放因子比較

tCO2/MW·h

四川水電主要送往華東、西北、華中、華北和重慶地區(qū)，重慶屬于華中電網(wǎng)。根據(jù)2014年四川外送電量，結(jié)合公式(1)、(2)，采用表2中的修正火電排放因子，計算相應(yīng)受電區(qū)減排量，計算結(jié)果見表3。

表3　不同受電區(qū)減排量　t

3.3四川外送水電補償效益測算

隨著全球CO2過度排放所帶來的環(huán)境后果越來越嚴(yán)重，越來越多的國家開始注重CO2等溫室氣體減排，世界各國開始推行碳排放交易機(jī)制。要確定CO2減排效益，先要確定交易單價。碳交易價格不是一成不變的，受多種外界因素的影響而不斷動態(tài)調(diào)整。本文選取2014年全國7個碳交易市場交易均價的平均值作為計算CO2減排效益時的單價。

根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，可以測算得出四川水電外送受電區(qū)的碳交易價值，從而得出四川水電外送每度電獲得的碳交易補償額。四川外送水電減排價值及補償見表4。按四川水電每年外送1 000億kW·h測算，四川外送水電每年最低可獲得碳交易補償37.5億元。

表4四川外送水電減排價值及補償

電網(wǎng)名稱簡單算法考慮水電排放算法減排價值/億元減排補償/元·(kW·h)-1減排價值/億元減排補償/元·(kW·h)-1華北區(qū)域電網(wǎng)1.87180.05061.82200.0492華東區(qū)域電網(wǎng)32.97840.036832.10130.0358華中區(qū)域電網(wǎng)6.96360.04446.77840.0432西北區(qū)域電網(wǎng)1.13950.04561.10920.0444合計42.95320.038541.81080.0375

4結(jié)語

本文針對四川水電資源外送而現(xiàn)有的資源、生態(tài)補償機(jī)制還不夠完善，無法體現(xiàn)水電作為清潔能源的低碳價值這一現(xiàn)狀，提出將外送水電納入跨區(qū)域碳排放交易的設(shè)想，并運用修正的火電排放因子法測算四川外送水電碳減排價值，得出四川外送水電每度電最低能得到0.037 5元的碳減排補償。四川外送水電的低碳價值經(jīng)碳交易市場合理量化后，為送電區(qū)的資源和生態(tài)補償提供了參考，以促進(jìn)送電區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

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(責(zé)任編輯楊健)

Study on the Compensation of Sichuan’s Hydropower Resources Inter-provincial Transmission Based on Carbon Trading Market

CHEN Qiang1, LIU Yan2, HUANG Weibin1, CHEN Yong3, MA Guangwen1

(1. College of Water Resources and Hydropower, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan, China;2. Dispatch Control Center, State Grid Chongqing Electric Power Corporation, Chongqing 400014, China;3. Hubei Road and Bridge Group Co., Ltd., Wuhan 430000, Hubei, China)

Abstract:As a national clean energy production base of hydropower resources, Sichuan Province makes a great contribution on energy conservation for central and east China. But the central government doesn’t put the hydropower into inter-provincial carbon trading market, so the value of a low-carbon and clean energy of hydropower resources in Sichuan cannot be reflected. The necessity of bringing Sichuan hydropower in cross-regional carbon trading market is analyzed and the value of carbon emission reduction of Sichuan’s hydropower resources inter-provincial transmission is estimated by using Emission Factors Method. It shows that Sichuan can earn more than 3 billion Yuan of revenue in carbon trading market in 2014, which can quantify the ecological and environmental compensation value of hydropower resources inter-provincial transmission in Sichuan．

Key Words:carbon emission trading market; hydropower resources; inter-provincial transmission; compensation; Sichuan

中圖分類號：F062.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0559- 9342(2016)01- 0078- 03

作者簡介：陳強(1991—)，男，重慶人，碩士研究生，研究方向為水利電力經(jīng)濟(jì)管理；黃煒斌(通訊作者)．

基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)資助項目(2013CB036406- 4)；中國清潔發(fā)展機(jī)制基金贈款項目(2013114)；國家科技支撐計劃(2008BAB29B09)；國家自然科學(xué)基金重點資助項目(50539140)；美國能源基金會“中國可持續(xù)能源”(G- 0610- 08581)

收稿日期：2015- 09- 14