基于碳交易市場的四川水電資源外送補償研究

陳　強，劉　艷，黃煒斌，陳　勇，馬光文

(1.四川大學水利水電學院，四川成都610065；2.國網重慶市電力公司調度控制

中心，重慶400014；3.湖北省路橋集團有限公司，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

(1.四川大學水利水電學院，四川成都610065；2.國網重慶市電力公司調度控制

中心，重慶400014；3.湖北省路橋集團有限公司，湖北武漢430000)

摘要：四川省作為全國水電清潔能源生產基地，為華中、華東等地區的節能減排做出了巨大貢獻，但國家尚未將水電納入跨省區碳交易，無法體現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行了初步測算，以此量化四川水電的生態和環境補償。結果表明，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，數個大型水電站集中投產，外送通道加速建設投運。2014年，四川水電外送電量達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，由于地處西部，發展基礎差，在外送水電上獲益不足，政策形勢和利益分配機制還有待完善。根據國家有關政策，全國范圍的碳交易市場或將于2016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帶來的減排效益補償可通過碳交易市場進行合理量化，達到雙贏的效果。作為送電區，四川既可以將清潔能源作為經濟發展的動力，為四川社會發展提供資金支持，又可為華中、華東等受電地區提供清潔、優質的電力資源，有利于中、東部地區減輕減排壓力，對推進能源生產與消費革命有著重要作用。

1四川水電外送情況

四川水電電源建設經歷了較大發展，近幾年新投產的機組使全年枯水期發電能力大大增加。同時，國調直調機組留川電量大幅增加。四川電網枯水期在大幅減少外購電的情況下，電力供應仍十分充裕，火電機組負荷率較低，豐水期水電電量富余進一步加大。隨著直流近區水電站的集中投產，按比例留川電量大幅增加，四川電網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、四川網對網送重慶25萬kW。已明確通過直流外送的電站或協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，四川清潔水電經錦蘇線、向上線、溪浙線3條直流外送通道送華東電網電量突破2 000億kW·h，創川電外送新高。

2川電外送納入碳交易市場迎來新契機

2.1清潔水電對促進低碳減排工作有重要貢獻

電力工業的碳排放在中國能源相關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的實現，對中國是否能實現國際談判中宣布的減排承諾具有決定性的作用[1]。國家層面已發布相關文件，明確要求對清潔能源要積極消納，并運用利益補償機制為其開拓市場空間。水電作為低碳、優質的清潔能源，相比火電能給受電區帶來巨大的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，技術年發電量7 109億kW·h，居全國第一。2014年，四川外送電量分別為：華北區域電網37億kW·h、華東區域電網897億kW·h、華中區域電網157億kW·h、西北區域電網25億kW·h。2015年，四川水電裝機預計將占到全國的1/5，達到6 700萬～7 000萬kW。2020年達到9 000萬～9 500萬kW。屆時，近億kW裝機的水電可節約原煤近1.7億t，保守估計減少碳排放6.4億t，極大地減輕了中、東部受電區的減排壓力。

2.2送電區外送水電補償標準難以核定

作為主要的水電送電區，四川外送水電給東部受電地區帶來巨大的碳減排效益，而付出的代價是自身環境壓力越來越大，產生了大量的生態問題和地質災害等環境負效益，這就導致了環境成本的轉移，由受電區轉入了送電區。此外，受地域發展條件的限制，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保護和移民安置成本也使四川外送水電競爭力下降，打擊了川內水電建設的投資熱情。考慮到送電區的環境成本和受電區的減排效益，可通過受電區給予送電區合理的資源環境補償。然而，政策和補償機制的不明確致使補償標準難以核定[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

我國的碳交易市場建設比較晚，國家在2011年批準碳交易試點，深圳、北京、廣東、重慶等7省市于2013年開始正式進行碳交易試點。截至2014年底，7省市累計成交額達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年建成全國范圍內統一的碳交易市場。2014底，《碳排放權交易管理暫行辦法》發布，標志著國家將加快全國范圍的碳交易市場建設。截至2015年上半年，已出臺了相關政策和核算制度，并上線了國家碳登記系統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，交易流動性的增強，交易品種的豐富，市場規模的擴大，給跨區域外送水電納入跨省區碳交易市場帶來了契機。

3基于跨地區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，受電區產生的減排效益與送電區產生的增排效益構成了川電外送的減排效益。廣義來講，應該考慮水電的碳排放，計算總排放效應時應減去該部分排放；狹義來講，總減排效應等于僅送出水電電量的減排效應。

3.1.1簡易算法

假設水電產生的CO2忽略不計，川電外送的減排量即為受電區自建火電供應相同數量受電量所帶來的CO2排放量，本文根據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為不同受電區接受的電量；Ei為不同受電區火電排放因子。

3.1.2考慮水電排放的算法

水電在發電生產過程中也會產生一定的碳排放，對環境也有影響。水庫蓄水是水電碳排放產生的主要原因[4]。在蓄水過程中，水中各種微生物和植物腐爛會產生CO2、CH4等溫室氣體。參考歐盟水力發電和燃煤發電CO2排放量之間的比例關系，水電含有的碳排放強度附加值相當于燃煤發電的1/40。考慮四川水電也要產生CO2，將受電區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為送電區到受電區輸電損失率，為6%。

3.2減排量計算

水電項目代替的是電網中的一部分會產生溫室氣體排放的裝機容量和發電量，進而減少了溫室氣體的排放。因此，界定基準線的基礎在于確定水電項目所替代的電網范圍。對電網而言，電力項目的并網對其自身產生2種影響：一種為運行邊際(Operation Margin，OM)，影響電網發電和運行調度，也稱電量邊際。另一種為建設邊際( Build Margin，BM)，影響電網裝機容量的邊際部分建設，也稱容量邊際[5]。國家發展改革委發布了以不同區域電網為單位的基準線排放因子。2014年各電網基準線排放因子見表1。

表1　2014年各電網基準線排放因子　tCO2/MW·h

我國城市自然資源分配不均，電力的調入調出現象在東、西部城市之間尤為普遍，而調動的這部分電力同樣也要產生排放量，其主要影響因素在于電力排放因子。由于基礎工作的缺乏，適用于我國乃至省市級區域的電力排放因子一直未能確定，以至于早期相當一部分研究都使用了國家發展改革委公布的中國區域電網基準線排放因子。值得注意的是，該因子主要是為清潔發展機制(Clean Development Mechanism，CDM)項目的開發采用相應規則計算得來，用電量邊際因子來計算外送電力的碳排放核算并不科學。考慮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的實際影響，近年來國內研究機構和學者開發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行參數修正[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為該電力系統供電網電量。

經計算，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，重慶屬于華中電網。根據2014年四川外送電量，結合公式(1)、(2)，采用表2中的修正火電排放因子，計算相應受電區減排量，計算結果見表3。

表3　不同受電區減排量　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境后果越來越嚴重，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調整。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。

根據表3的數據，可以測算得出四川水電外送受電區的碳交易價值，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華北區域電網1.87180.05061.82200.0492華東區域電網32.97840.036832.10130.0358華中區域電網6.96360.04446.77840.0432西北區域電網1.13950.04561.10920.0444合計42.95320.038541.81080.0375

4結語

本文針對四川水電資源外送而現有的資源、生態補償機制還不夠完善，無法體現水電作為清潔能源的低碳價值這一現狀，提出將外送水電納入跨區域碳排放交易的設想，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碳交易市場合理量化后，為送電區的資源和生態補償提供了參考，以促進送電區的可持續發展。

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(責任編輯楊健)

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

文獻標識碼：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濟管理；黃煒斌(通訊作者)．

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

收稿日期：2015- 09- 14