山西省電力工業生態足跡研究

摘要:針對電力工業的發帶來的相對突出的環境污染問題，引入生態足跡分析模型，結合電力工業的實際情況，從電力的發、輸、配、售四個環節所占用的生態資源進行綜合考慮，構建了電力消費資源賬戶。在此基礎上，提出電力工業發展生態足跡的量化分析計算模型。以山西省為研究對象，采集電力發展與生態足跡測算有關數據，運用本文提出的量化分析模型，計算出了2000—2008年山西電力生態足跡的結構和變化趨勢。計算結果有效地反映了山西電力工業煤為主的單一能源結構和隨之帶來的污染和排放問題，為科學規劃山西電力工業提供參考。

關鍵詞:電力消費資源賬戶;生態足跡模型;電力生態足跡

中圖分類號:F062.4文獻標識碼:A

Research on Ecological Footprint of Shan Xi Electric Power Industry

Liu Yusheng1，2， Li Xiang1#8224;， Qi JianxunName Namename1

(1. School of Economics and Management， North China Electric Power Unive， Beijing 102206， China;

2 Shanxi Electric Power Company，Taiyuan， Shanxi 030001，China)

Abstract: Along with the development of power industry，there are outstanding problems of pollution. In order to achieve co-ordination with the regional environment， electric power industry should be rationally planed. And so， it is necessary to make quantitative analysis on the relationship between the power development and the repairable capacity of the environment. By introducting the ecological footprint analysis model， based on the reality of power industry， the power consumption of resources accounts and the method to evaluating the whole footpoint were proposed， which considered four aspects， including generation， transmission， distribution， sale of electricity and occupied ecological resources. Taking Shanxi province as an example， the proposed method was applied to analyze the structure and trends of power footpoint from 2000 to 2008. The result reflect the coal-dominated energy structure and the resulting pollution problems，which is consistent with the actual situation and good for Shanxi power industry planning.

Key words: Electricity Consumption Resource Account， Ecological Footprint Model， Electricity Ecological Footprint

我國一次化石能源以煤為主，電力工業發電裝機以煤炭為燃料的火力發電機組占70%以上。煤炭的大量使用，加上尾氣、尾渣處理技術落后且投資不足，由此帶來了非常突出的碳排放、硫排放、酸雨等環境問題，對環境的持續承載能力提出了嚴峻挑戰。山西省是我國煤炭儲藏大省，山西省可利用發電的資源以煤為主，燃煤發電容量占山西發電容量的95.66%。煤炭之害，尤為顯著。

科學地規劃電力工業，使之與區域生態環境協調發展，就必須定量地分析電力發展與環境自我修復能力之間的關系，定量分析電力工業對環境的影響。

生態足跡分析法于20世紀90年代初由加拿大生態經濟學家William E. Rees教授提出[1-2]。該方法目前已被歐盟、WWF等國際機構廣泛采用，成為國際可持續發展度量中的

一個重要方法。目前，生態足跡理論的研究主要分為3個主要方面，分別是生態足跡計算方法的改進[3-6]、生態足跡在不同空間尺度上的研究[7-11]和生態足跡在不同領域內的研究[12-13]?，F有文獻中對電力生態足跡的研究只是考慮了發電部分消耗能源和占用土地的生態足跡，沒有考慮固定資產占用的生態足跡及污染物消納的生態足跡[14]。此外，還有一些研究是將電力作為一種對資源的消費占用的生態足跡或者是將電力本身作為能源消費研究不同空間尺度和不同領域的生態足跡 [15-16]。

本文嘗試對電力工業生態足跡進行整體系統研究分析，考慮電力的發、輸、配、售4個環節消費的資源、占用的資源及消納污染物需要的資源，建立電力消費資源賬戶，并提出電力工業生態足跡計算模型。以山西省為例，計算分析該

省電力工業生態足跡，分析各個子賬戶生態足跡的變化情況，以期為科學規劃山西電力工業提供參考。

1 電力生態足跡分析

1.1電力生態足跡的概念

生態足跡(Ecological footprint， EF)模型通過計算人類為了自身生存而消費自然物質的量，來評價人類對生態系統的影響。任何個人或區域人口的生態足跡，應該是生產這些人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產生的廢棄物所需要的生態生產性土地的面積總和。

電力生態足跡是指生產滿足區域電力需求的電能所消費或者占用的所有資源和吸納電力生產中產生的廢棄物所需要的生態生產性土地的面積總和。

1.2電力消費資源賬戶

電力工業的發、輸、配、售環節所占用和消耗的資源很多，為了全面詳細地計算電力工業生態足跡，需要建立一個電力消費資源賬戶，該賬戶包含從電力工業運行投入資源、固定資產占用資源到運行污染物消納資源的子賬戶，并且就這些賬戶消費資源的方式予以具體描述。

資源消費賬戶:是指為滿足電力需求，電力工業發、輸、配、售4個環節消費的資源賬戶，包括能源資源、水資源和化學物質(處理電廠用水用)，其中化學物質占用的生態足跡在廢水中體現，所以在資源消費賬戶中只考慮燃料資源和水資源。

固定資產占用資源賬戶:是指為滿足電力需求，電力工業發、輸、配、售4個環節購置的固定資產所占用的資源，包括電廠建設占地、電廠和電網辦公用地、變電站占地、輸電線路和配電線路設施占地及影響地、運煤專線占地。由于本文研究的是電力工業生態足跡，所以不考慮電廠電網設備消費資源的生態足跡(這些足跡由制造工業計算)。

運行污染賬戶:是指電力工業為滿足電力需求，發電時產生的污染物消納需要的資源，包括廢氣消納需要的耕地和草地、廢水凈化需要的化學物質(論文中以凈水稀釋代替)和廢渣填埋需要的耕地。電力消費資源賬戶詳見表1。

1.3 電力生態足跡計算步驟

電力生態足跡計算可以根據電力消費資源賬戶，逐步計算，步驟如下:

1)劃分消費項目，計算各主要消費項目的人均消費量。根據電力消費資源賬戶和各賬戶下消耗資源種類，可以將電力消費資源項目分為運行消耗資源、固定資產占用資源和運行污染物消納資源3大項，各大項可分為水資源消費、土地資源消費和能源消費3類消費項目，計算各類資源消費量。電力工業消費資源量及相應的生態足跡折算地分類見表1。

2)利用全球平均產量數據將各消費量折算為生物生產性土地面積，其中，水資源消耗利用式(1)轉化為水域。

Ai=Ci/Pi. (1)

式中:Ai為第i項消費項目占用的實際生物生產性土地;Ci為第i種資源的消耗量;Pi為世界上第i種資源的平均產量。

能源消費利用式(2)進行轉化:

Ai=Ci×f/MG. (2)

式中:Ai為第i種能源用地;Ci為第i種能源消耗量;f為第i種能源的折算系數;MG為第i種能源消耗量的全球平均能源足跡。

全球各類能源與水資源平均產量見文獻[1]。

3)計算各類生態生產性土地的直接占用面積Ai。

4)通過均衡因子把各類生物生產性土地面積轉換為等價生產力的土地面積，將其匯總、加和計算出生態足跡面積，具體計算公式為:

EF=∑γAi.(3)

式中:EF為電力生態足跡;γ為均衡因子。目前采用的均衡因子有幾類，如William和Wackernagel提出的林地和化石能源用地為1.1，耕地和建筑用地為2.8，草地為0.5，水域為0.2;世界野生動物基金會提出的:森林和化石能源用地為1.8，耕地和建筑用地為3.2，草地為0.4，水域為0.1等。本文采用William和Wackernagel提出的均衡因子[2] 。

2實證分析——山西省2000—2008年電力工業生態足跡分析

2.1 山西省電力發展情況

山西省電力工業以火力發電為主，而煤炭作為一種不可再生資源，存量的絕對減少將制約電力工業的發展。另一方面山西省水資源總量為123.8億m3，僅為全國水資源總量的0.45%，而且山西省地下水已嚴重超采，規劃的燃煤電廠水源配置已不再考慮地下水。此外，目前山西省商品煤平均硫份質量分數為1.03%，其中有30%以上硫份質量分數超過1%。除西南地區高含硫煤比重較高外，出于提高煤炭供應的需要，山西北方大多數礦井已經開始開采含硫量高的煤層，含硫煤燃燒是山西二氧化硫污染和酸雨形成的最主要原因。因此，山西省電力的發展將很大程度上受到資源和環境的約束。

2.2 山西省電力生態足跡計算

2.2.1 數據來源

1)調查數據:電力消費資源賬戶下各種資源的消費量，主要是通過調查山西省各類型電廠的單位發電量資源消耗及污染排放乘以相應的發電量計算得到。固定資產占用賬戶的資源消耗是根據發、輸、配、售4個環節的各類型變量及其資源占用能力及其數目相乘得到。

2)標準數據:包括林地草地對廢氣的吸收能力，世界單位化石燃料生產土地面積的平均發熱量、均衡因子等，數據來源于相關研究文獻。

2.2.2 計算結果

根據2.3中的電力生態足跡計算步驟，本文計算山西省電力生態足跡見表4。

2.3 山西省電力工業生態足跡分析

2000—2008年山西省電力生態足跡及其各子賬戶生態足跡的變化如圖1所示。根據計算可知，山西省的電力生態足跡在2000—2007年之間增長很快，到2008增長減緩，這與山西省經濟發展的水平一致，2008年前經濟快速發展，電力需求旺盛，到了2008年，金融危機的影響凸顯，使得電力需求減緩。電力生態足跡與資源消費賬戶和運行污染賬戶的生態足跡變化趨勢一致，可知電力的發展必然引起資源消費的增加和污染排放的增加。因此，要滿足經濟發展的需要，必須提高資源利用率和控制污染排放，才能減少電力生態足跡的增加。

圖1 電力生態足跡及其子賬戶生態足跡

Fig.1 Power footpoint and trends of sub-accounts

分析各個子賬戶2000—2008年間生態足跡占電力生態足跡平均比例情況，其中，對電力生態足跡貢獻最大的是資源消費賬戶和運行污染賬戶生態足跡，固定資產占用資源賬戶生態足跡比例很小。從中可以折射出，在山西電力工業發展長期以煤為主的結構約束下，山西電力工業對環境的影響主要是由于煤炭的生產、使用和廢棄物處理環節中產生的環境污染和破壞。

各子賬戶占電力生態足跡比例變化見表2。由表2可知，資源消費賬戶和運行污染賬戶生態足跡比例變化趨勢一致，而與固定資產占用資源賬戶生態足跡比例變化趨勢互補。這是因為電力需求旺盛時，資源消費賬戶和污染排放賬戶生態足跡會增加，但是固定資產占用資源賬戶的足跡變化不大。這時，資源消費賬戶和污染排放賬戶生態足跡比例會增加，而固定資產占用資源賬戶生態足跡比例會相對變小。反之亦然。同時，各子賬戶所占比重變化平緩，結構相對穩定，說明山西省電力工業煤炭污染問題依然沒有得到有效的解決。

3結論與展望

本文構建了電力消費資源賬戶，比較全面地考慮了電力工業發展消費和占用的資源以及電力工業運行污染排放消納需要的資源。在計算了山西省電力生態足跡后，分析了電力消費資源賬戶各個子賬戶生態足跡與電力生態足跡的關系，發現電力工業的發展必然會增加資源消費賬戶生態足跡和運行污染賬戶生態足跡。由此可知，電力的發展必然會加重資源和環境的壓力，受資源和環境的約束也必然會增加。因此山西省電力發展必須引進先進技術，轉變電力發展方式，發展大煤電、大水電、大核電和特高壓交直流輸電，保障山西省的資源和環境安全。其中以建設大型坑口電站為契機，優化煤電布局，加快發展特高壓輸電，實施輸電輸煤并舉，對于增強能源供給的安全性、清潔性、經濟性和可靠性，意義尤為重大。

未來的研究會考慮計算電力工業能夠分攤的生態承載力，以研究電力工業發展的生態可持續性。對電力生態足跡和生態承載力建模預測，為未來的電力規劃提供參考。

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