電力工業減排潛力與機制研究
——以四川為例

王艷紅 羅 洎

電力工業減排潛力與機制研究
——以四川為例

王艷紅 羅 洎

電力工業作為高能耗、高污染和高排放的行業，面臨巨大的節能減排壓力，發展低碳經濟已經成為電力工業可持續發展的首要任務。本文通過計算四川電力工業CO2和SO2排放量，結果表明四川電力工業（火電）的節能減排任務仍然非常艱巨，依據GDP、總發電量、國家電力“十二五”規劃以及四川省電力政策等，設計了3種情景，預測電力工業的減排潛力，以此提出相應的對策建議。

電力工業；減排潛力；減排機制；四川

王艷紅，四川理工學院經濟與管理學院講師；

羅 洎，四川理工學院經濟與管理學院講師，博士。（四川自貢 643000）

作為世界上最大的發展中國家，中國正值工業化快速發展時期，對能源有強勁的需求。在中國“多煤、少氣、缺油”的能源結構中，煤的使用超過能源使用總量的70%，電力工業中煤電比重在75%左右。煤是經濟發展的動力，但也是主要污染物尤其是大氣污染物的主要來源[1]。電力工業是經濟社會發展的基礎性行業，具有投資大、產業鏈長、相關產業融合度高的特點，在生產生活中扮演著十分重要的角色，而以煤電為主的電力工業又是重點的高耗能、高污染、高排放的行業之一。《中國電力行業發展規劃研究報告（2011）》指出，2009年我國電煤消費量約為煤炭消費總量的46%，電力工業 SO2排放占到全國排放總量的42.8%，溫室氣體排放接近全國總量的50%，電力工業節能減排的壓力很大[2]。四川水電資源具備一定優勢，但水電裝機庫容小，以徑流式電站為主，供應出現豐水期富裕、枯水期電力貧乏的供應矛盾。煤電在全省的發電結構中占相當比例，電力工業中的燃煤是污染物排放的主要來源，對資源和環境帶來巨大的影響。電力工業低碳發展的本質，就是在科學發展理念指導下，通過管理創新、技術創新、機制創新、政策創新、產業轉型、新能源開發等多種手段，盡可能地減少能源消耗，減少溫室氣體排放，實現經濟社會可持續發展與生態環境保護的雙贏[3]。

一、文獻綜述

英國于2003年發布的《英國能源的未來：創建低碳經濟》中，首次以官方的形式明確提出發展低碳經濟。當前，有關低碳經濟研究的主要內容有：能源生產、消費與碳排放；經濟發展模式、階段、速度與碳排放；農業生產與碳排放；碳減排的經濟風險分析與減排對策等。電力部門低碳發展的研究，則主要包括碳交易、低碳技術經濟分析、碳稅等方面。如Murphy等提出三種碳交易機制，即排放交易 （ET）、清潔發展機制 （CDM）、聯合實施（JI）機制，并分析了各機制對市場主體自身發展的影響[4]；Grubb等試圖創建一個低碳電力部門，并評估了實現這一目標的主要手段，尋找低碳發電技術可能會增加足量的電力系統[5]；Hauch指出，電力排放交易可進一步降低邊際減排成本，但由于目標不同，減排成本也不同，目前丹麥和挪威的邊際減排成本比瑞典和芬蘭高[6]；Wing利用一般均衡模型，對美國電力部門的碳稅調整幅度進行分析，探討一般均衡效應的技術細節，研究表明自下而上的模型不一定比自上而下的模型產生的減排成本低[7]；Gelmini分析了低碳電力技術在意大利電力工業中的運用情況，和相應的經濟技術的可行性[8]。

國內學者對于電力產業發展低碳經濟的研究，主要是從低碳政策、排放強度、排放影響因素、基于節能減排的發電權交易、減排機制設計等角度展開。王詩樂等綜述了中國電力行業的5類低碳政策，認為隨著電力行業低碳政策的發展，電力行業的碳排放強度會不斷下降，但由于缺乏實施細則和配套標準，低碳政策的執行力較低[9]。路路等總結電力行業低碳減排研究常用的模型和方法，認為要系統地對低碳經濟的理論進行探討，深入研究電力行業節能減排潛力的本質，關注電力技術減排的經濟可行性[10]。王志軒等認為，現行控制火電廠SO2排放的政策還不完善，提出清理修訂現行法規及政策，加快實施SO2在電力行業內的排放總量平衡和排放權交易制度，鼓勵發電企業依法自主選擇治理措施，出臺火電廠 SO2治理優惠政策，規范脫硫產業化發展等建議[11]。陳曉科等分析了電力行業碳排放的結構及其影響因素，建立了基于增量分析法的電力系統碳排放結構辨識與評價方法，并提出了按照碳排放結構評價其低碳化貢獻的方法[12]。吳疆指出，電力行業的產業鏈比較長，一次能源結構、燃燒轉化效率、電廠管理、電網輸送等不同環節均有一定的CO2減排空間，電力行業結構調整的需求與難度越來越高[13]。曾鳴等從并網規則、定價機制、發電容量、基礎設施投資等4個方面，闡述了低碳電力系統所要解決的基本問題；考慮引入清潔電力并網對低碳電力市場設計提出的客觀要求，分析了低碳技術選擇、系統運行、供電可靠性和基礎設施投資等4個方面低碳電力市場設計的關鍵問題；從碳減排限額、并網標準、清潔電力調度、長期性保護價格、輸電網投資等方面作了政策分析，揭示了市場機制與低碳電力政策之間的相互影響作用關系[14]。謝傳勝等根據我國 CO2排放的現狀，預測了2015、2020年我國CO2的允許排放量，測定出電力行業的CO2排放控制目標，并將其分解到不同容量登記的發電機組中[15]。李莉設計了以市場和價格為導向的電力節能減排機制，從產業鏈的角度出發，研究了發電側、供電側和發供側聯合節能減排的設計模型和方法，提出了電力行業進一步挖掘減排潛力的對策[16]。

現有研究對電力工業節能的研究文獻較多，但稀見基于能源結構調整與優化的分析，尤其缺乏系統分析火電、水電和核電等對碳減排的貢獻測度、趨勢預測以及情景分析。基于此，本文從四川電力工業排放情況出發，對電力工業的碳減排趨勢進行情景分析，探討電力工業的減排機制。

二、四川電力工業排放現狀

四川水電資源具備相當的優勢，水能資源理論蘊藏量達1.43億千瓦，占全國的21.2%，但煤電在全省的發電結構中仍占32.51%。四川省電力工業的CO2排放主要來源于燃煤，2006—2010年燃煤排放CO2占排放總量的90%以上，水力發電、燃油發電和燃氣發電排放CO2占比非常小，同期燃煤排放 SO2占排放總量的99%左右[17]。因此，調整火電的能源消費結構，主要是減少燃煤的消耗，減少 CO2和 SO2的排放，以緩解四川省火電工業的巨大減排壓力。

（一）CO2排放

電力工業長期以來都是以煤炭為主要燃料，給資源和環境帶來巨大的壓力。根據《“十二五”主要污染物總量控制規劃》，“十二五”期間四川火電行業需減排SO2的量為22.58萬噸、NOx的量為8.51萬噸。根據IPCC指導目錄和其他方法測算可得到 CO2排放的數據。本文根據發電量、供電煤耗和碳強度3個驅動因子的變化來估算[18]：

CO2＝Q×E×δi（1）

式（1）中CO2為碳排放量；Q為發電量；E為供電煤耗；δi為標準煤的碳排放系數。根據陳詩一[19]采用的各類能源CO2排放系數，選取碳排放系數為2.763千克／千克標煤，計算得到的四川省 “十一五”期間電力工業CO2排放數據見表1。

表1 2006—2010年四川火電污染排放表

（二）SO2排放

《“十二五”主要污染物總量減排核算細則》指出，SO2的排放量采用物料衡算方法進行計算：

式（2）中，E代表核算期第i臺機組SO2排放量；M代表核算期第i臺機組發電（供熱）煤炭（油）消耗量；S代表核算期第i臺機組發電（供熱）煤炭（油）平均硫份；α表示SO2釋放系數，燃煤機組取1.7，燃油機組取2.0；η表示第i臺機組的綜合脫硫效率。

根據《工業企業節能減排主要指標解釋》，標準煤的含硫率為1.2%。《華中區域電力監管報告》顯示，近幾年四川機組脫硫效率平均為90%，最高可到98%，本文選取90%為平均脫硫率，SO2排放量計算結果見表2。

表2 2006—2010年四川火電能源消耗及SO2排放表

（三）四川省火電排放情況分析

根據表 1和表 2的數據，可以得到圖 1所示的2006—2010年四川省火電SO2和CO2排放情況，其中2006—2008年CO2和SO2排放呈下降趨勢，且2008年達到最低點，下降的原因可能是火電采取了一定的技術改造，關停小火電等措施，也可能與2008年“5·12”地震以及國際金融危機有關。2008—2009年SO2排放又開始增長，2009—2010年SO2排放下降，說明電力工業脫硫效果已經取得成效；2008—2010年CO2排放持續增長，一方面可能與災后重建有一定的關系，另一方面也可能是隨著火電的發展，節能減排工作存在一定的反復。總體看來，2006—2010年四川省火電SO2排放大致呈現下降的趨勢，而CO2排放呈現增長的趨勢。可以認為，四川省火電的節能減排工作已經取得了一定的成效，但是節能減排工作還會出現反復。因此，火電的節能減排任務仍然非常艱巨，必須采取有效措施控制和減少CO2和SO2等的排放。

圖1 2006—2010年四川省火電CO2和SO2排放

三、四川電力工業減排潛力情景分析

要實現四川省 “十二五”單位 GDP二氧化碳排放（GDP碳強度）比2010年下降17.5%、二氧化硫排放比2010年降低 9.0%的目標，需要通過火力發電技術創新，調整與優化電力工業結構，推動能源生產和利用方式變革，大力提高非化石能源和低碳清潔能源的比重等途徑，來挖掘電力工業節能減排的潛力，在為確保和實現經濟社會發展目標提供經濟、安全、高效、清潔的可持續能源的同時，實現能源節約、結構優化、污染減排和應對氣候變化的局面。

（一）情景設計

表3 情景設置

根據四川省電力工業的技術和政策情況，設定3個情景（表3）。一是基準情景，考慮四川省當前主要政策及規劃下的情景；二是考慮技術進步情景，優先考慮新型發電技術提高發電廠效率；三是考慮增加可再生能源的比重，即能源結構優化情景。本文以2010年為基準年，時間跨度為5年進行四川電力工業的情景分析。假定3種情景在基準年的發電結構及基本參數比例相同，其后從基準情景、技術進步到能源結構優化情景，對提高火電效率、引進先進發電技術、發展可再生能源、天然氣發電及核電等方面的力度逐漸加強。

《四川省國民經濟和社會發展第十二個五年規劃》指出，“十二五”期間，GDP年均增長率為12%，預測到2015年四川省GDP將達到30000億元。根據《四川省能源“十二五”發展規劃》，要大力優先發展水電，優化火電發展，到2015年全省用電量可達到2800億千瓦時，供電煤耗為345克／千瓦時。依據2010—2015經濟增長速度和電力增長速度維持不變的情景，構建2010—2020年電能結構情景預測，見表4。其中，四川省電力交易（輸入與輸出電量）占比很小，此處忽略不計。

（二）火電減排潛力

火電工業二氧化碳的排放量可以采用式（1）計算，其結果與基準情景下的結果進行比較，即可得到不同情景下的減排潛力（碳強度下降百分比），結果如表5所示。

按照《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》（國發〔2011〕41號）的要求，四川省“十二五”單位GDP二氧化碳排放（GDP碳強度）需比2010年下降17.5%。由表5可知，2015年在基準情景下，火電比例為33.0%時，GDP碳強度比2010年下降10.6%，無法達到四川省和國家的減排要求；在技術進步情景下，火電比例為30.5%時，GDP碳強度比2010年下降17.3%，基本能達到四川省和國家的減排要求；在能源結構優化情景下，GDP碳強度完全符合四川省和國家的減排要求。在三種情景下，2020年火電工業GDP碳強度下降60.7% ～79.3%，對實現 2020年單位 GDP二氧化碳強度比 2005年下降45%的目標，有極大的促進作用。

因此，四川省要對電力工業發展做好中長期規劃，對電力工業實施政策上的扶持，尤其是對節能減排項目要大力扶持。電力工業也要進行技術創新，調整能源結構，這樣才能緩解2010—2020年巨大的減排壓力，有利于實現遠期的節能減排目標。對于國家來說，要對四川電力工業發展實行政策傾斜，加大技術投入，加大扶持四川電力工業的重大項目以及重點項目的力度，在促進四川省電力工業發展的同時，也可以緩解巨大的減排壓力。

表4 2010—2020年電能結構情景預測

表5 四川省火電工業CO2排放量預測及減排潛力

四、電力工業的減排機制

電力工業低碳發展問題涉及政府、行業、市場等主體，電力工業發展低碳經濟必須以政府為主導、以電力企業為主體、以節能減排為主題，強調政府積極引導、企業主動參與，進而實現產業部門節約能源、提高能源效率、獲取經濟環境社會效益、推動地區之間的均衡發展和代際之間的公平。本文借鑒曾紹倫[20]設計的鹽化產業低碳發展機制，對電力工業低碳發展機制進行設計。

（一）與政府有關的電力低碳發展機制

政府在電力工業低碳發展過程中主要扮演制度供給者和創新激勵者的角色[21][22]。政府部門首先要做好電力建設規劃和電網規劃，保證電力建設和電力市場健康發展。其次，政府部門應該完善脫硫、脫硝的相關技術規范，完善相關經濟政策，全面跟蹤有關發電企業脫硫治理工作進度，引導脫硫、脫硝、固體廢棄物綜合利用產業化、規模化發展。再次，政府有關部門要嚴格執行電力市場準入管理職能，對市場主體資格進行嚴格審核。而且，政府相關部門應該及時公布市場交易信息，協調電力企業生產經營過程中存在的問題，開展電力交易和市場秩序的評價工作，以此規范電力市場秩序。另外，政府相關部門要因地制宜，調整電價水平，例如合理制定脫硫電價、脫硝電價、可再生能源電價，協調電價政策，國家應該考慮出臺脫硝裝備投入上網電網加價政策或其他方面的激勵政策。

（二）市場機制

電力工業低碳發展需要充分運用市場機制來推動，開展發電權交易、排放權交易。2009年，我國首次實現了跨省發電權交易，根據2010年及 “十一五”電力企業節能減排情況通報，截至2010年底，國家電網公司經營區域內各單位（除西藏）全部開展發電權交易工作，經營區域內累計完成發電權交易電量4383億千瓦時，相當于節約標煤4026萬噸，減排二氧化碳10466萬噸、二氧化硫116萬噸。2010、2011年四川省沒有開展發電權交易。四川省電力工業相關部門要完善脫硫電價補償機制，進一步明確關停小火電機組的補償機制，規范關停機組電量轉讓及交易行為，完善二氧化硫排污權交易政策，利用市場機制充分發揮四川水電、火電的互濟作用，節約化石燃料，減少污染排放。電力工業要建立競爭型的電力市場，充分體現市場經濟原則，明確排放權交易與現行法律、法規的關系，鼓勵工業大用戶積極參與電力市場競爭。此外，四川省電力工業也要充分挖掘自身潛力，開發自愿減排項目，為今后碳排放權交易市場積累經驗，奠定技術和規則基礎。

（三）電力行業低碳發展機制

在行業內打造產業集群，形成以煤炭、電力工業為主導，以煤化工和煤—電—高載能產業為后盾，以天然氣、可再生能源發電為補充的產業鏈。建設生態工業園區、發展循環經濟、推行能效標桿管理、推進能源結構調整，構建電力工業低碳發展的競標機制、集群機制、協調機制和認證機制，加大電力工業對四川經濟發展的支撐能力。電力工業按生產環節可分為燃料、發電、輸電、配電和用戶等部分，只有各部系統、協作、協調發展才能有效地促進電力工業低碳發展。在燃料供應環節，四川電力工業應該大力配備水電機，提高電煤質量，改造或更換大型燃煤機組，如增加60萬千瓦機組的占比，降低燃煤機組供電、發電煤耗，擴大天然氣和可再生能源發電裝機容量，增加余熱、尾氣等資源綜合利用機組。通過燃料環節，提高清潔能源裝機容量，增加清潔能源機組的發電量，有效地促進電力工業的低碳發展。在發電環節，應積極關停小火電機組，降低工廠用電率，利用技術創新，改造發電機組，加快脫硫、脫硝機組的配置，減少發電產生的S02、CO2和煙塵等污染物的排放，實現節約能源、減少酸雨形成，減低環境污染。在輸電和配電環節，四川省電力工業應優化水電、火電調度，減少機組開停的次數，提高機組負荷率，研究降低線損的辦法，強化網架結構，加強電力外送通道建設，合理安排電網系統運行方式。在用戶環節，對企業用電要限制高耗能企業發展，降低能源消耗，并加大宣傳教育力度，提高用戶節約用電、節約能源的自覺性。

（四）電力企業低碳發展機制

電力企業應高度重視電力低碳發展的工作，認真學習國家節能減排政策、法規，探索建立企業低碳發展的長效機制。構建激勵機制、創新機制和協作機制，以挖掘節能減排潛力為出發點，在企業內部建立節能減排的激勵與自律機制，推進清潔生產和循環經濟，加強上下游企業的協作，以技術創新、管理創新，提高電力生產過程的能源利用和轉化效率，推進企業的節能減排工作。

[1]潘家華.金融危機、經濟發展與節能減排——中國溫室氣體減排的長遠挑戰[J].江西社會科學,2009, (7).

[2]中國電力企業聯合會.中國電力行業發展規劃研究報告（2011）[M].北京:中國水利水電出版社, 2011.

[3]吳輝.低碳經濟背景下的新能源技術經濟范式研究[J].四川理工學院學報(社會科學版),2011,(3).

[4]Murphy JJ,Stranlund JK.A Laboratory Investigation of Compliance Behavior Under Tradable Emissions Rights:Implications for Targeted Enforcement.Environmental Economics and Management,2007，Vol.53.

[5]Grubb MJ,Jamasb T,Pollitt MG.Delivering a Low Carbon Electricity System:Technologies,Economics and Policy.Cambridge University Press,2008.

[6]Hauch J.Electricity Trade and CO2Emission Reductions in the Nordic Countries.Energy Economics,2003, (5).

[7]Wing IS.The Synthesis of Bottom－up and Topdown Approaches toClimate PolicyModeling: Electric Power Technologies and the Cost of Limiting US CO2Emissions.Energy Policy,2006,(18).

[8]Gelmini A,Benini M,Borgarello M.Assessment of the Actions to Reduce CO2Emissions in the Italian Power System.Proceeding of the 5th International Conference on European Electricity Market,2008.

[9]王詩樂.中國電力行業低碳政策及其社會經濟影響分析[J].中國人口·資源與環境,2010,(5).

[10]路路,郭秀銳.電力行業低碳減排對策的研究進展[J].環境科學與技術,2010,(12).

[11]王志軒,潘荔,彭俊.電力行業二氧化硫排放控制現狀、費用及對策分析[J].環境科學研究,2005,(4).

[12]陳曉科,等.電力系統的碳排放結構分解與低碳目標貢獻分析[J].電力系統自動化,2012,(2).

[13]吳疆.電力行業CO2減排幾種統計評價指標的對比分析[J].中國統計,2012,(3).

[14]曾鳴,等.低碳電力市場設計及政策分析[J].電力系統自動化,2011,(24).

[15]謝傳勝,等.中國電力行業碳排放配額分配——基于排放績效[J].技術經濟,2011,(11).

[16]李莉.電力產業節能減排機制設計模型與方法研究[D].北京:華北電力大學,2011.

[17]王艷紅,羅洎.基于低碳發展的電能結構調整與優化[J].四川理工學院學報(社會科學版),2013,(2).

[18]蔣金荷.中國碳排放量測算及影響因素分析[J].資源科學,2011,(4).

[19]陳詩一.能源消耗、二氧化碳排放與中國工業的可持續發展[J].經濟研究,2009,(4).

[20]曾紹倫.鹽化產業發展低碳經濟的機制研究——以自貢市為例[J].四川理工學院學報(社會科學版),2012,(5).

[21]陶蘊芳,尚濤.國際低碳經濟發展中的政府行為與我國的策略選擇[J].江西社會科學,2011,(6).

[22]鄭寧.我國行政指導激勵機制的現狀、問題及對策[J].四川理工學院學報(社會科學版),2011,(3).

【責任編輯：陳保林】

F407.61

A

1004－518X（2013）05－0087－06

四川省教育廳重點項目 “基于低碳經濟視角的四川電能結構調整與優化研究”（09SA023）、四川省哲學社會科學重點研究基地四川石油天然氣發展研究中心課題 “天然氣發電產業低碳發展的機制與對策研究”（川油氣科SKB09－07）