風力發(fā)電節(jié)能減排分析

張建華 譚萬紅 蔡淑娟 龐麗霞

廣東三海環(huán)保科技有限公司

風力發(fā)電節(jié)能減排分析

張建華 譚萬紅 蔡淑娟 龐麗霞

廣東三海環(huán)保科技有限公司

與煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源相比，風電作為清潔能源，基本實現(xiàn)污染物零排放，環(huán)境效益顯著。但國內(nèi)節(jié)能減排計算方法各異，給排污權(quán)交易造成困擾。筆者結(jié)合實例分析，認為只有將計算方式與發(fā)電量直接掛鉤，才能簡化并規(guī)范其效益分析。

傳統(tǒng)能源；風電；效益

1 引言

風能是一種取之不盡的綠色可再生能源。與傳統(tǒng)化石能源發(fā)電方式相比，風電不產(chǎn)生廢氣、廢水和固體廢棄物，也不產(chǎn)生CO2，環(huán)境效益相當顯著[1]。

由于經(jīng)濟發(fā)展導致環(huán)境惡化，我國日益重視發(fā)展風電等新能源產(chǎn)業(yè)，并允許排污權(quán)交易以改善環(huán)境[2]。排污權(quán)交易是當前受到世界各國關(guān)注的基于市場的環(huán)境經(jīng)濟管理手段之一[3]。

以廣東省為例，省發(fā)改委、環(huán)保廳、財政廳聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于二氧化硫、化學需氧量、氮氧化物和氨氮排污權(quán)有償使用和交易價格的通知》（粵發(fā)改價格[2016]626號），明確SO2、NOX的排污權(quán)初始交易價格，拉開了排污權(quán)交易序幕。但由于國內(nèi)核定節(jié)能、減排量的方式各異，導致計算結(jié)果各異，對風電工程排污權(quán)交易制度形成一定困擾。

本文選取廣東省茂名高州某陸上風電工程作為實例，對風電節(jié)能量及減排量進行分析、計算。

2 工程概況

工程位于廣東省茂名高州市，設(shè)計容量49.5MW，33臺風機，單機容量1.5MW，年有效利用2075h，年理論發(fā)電量約1.027億kW.h。

3 節(jié)能量分析

3.1 節(jié)煤量

節(jié)煤量一般基于發(fā)電量進行計算，目前多數(shù)計算分歧都出現(xiàn)在基數(shù)選擇；當前計算所選擇基數(shù)主要包括發(fā)電煤耗和供電煤耗兩種。

與火力發(fā)電工程不同，風電工程在設(shè)計階段計算理論發(fā)電量的過程中已提前考慮（預估）3-5%廠用電率，因此設(shè)計年理論發(fā)電量實質(zhì)是上網(wǎng)電量；因此，節(jié)能計算基數(shù)應采取供電煤耗而非發(fā)電煤耗。

由于各地供電煤耗存在差異；大型機組與中小型機組存在差異；熱電機組與純凝機組也存在差異；而風電場裝機容量一般遠低于現(xiàn)役火電裝機容量，因此不宜以大中型火電煤耗作為計算依據(jù)。

譬如：2015年全國600MW機組平均供電煤耗315g/kW.h；廣東省平均供電煤耗325g/kW.h；而廣東省火力發(fā)電廠供電煤耗限額規(guī)定，300MW機組供電煤耗限額為335g/kW.h。

結(jié)合本案例，風電場發(fā)電容量僅為49.5MW，無對應容量火力發(fā)電容量機組進行參考；由于廣東地區(qū)經(jīng)濟較發(fā)達，實際投運的火電機組以大容量機組居多，所以其平均供電煤耗并不真實反映風電、光伏、生物質(zhì)等小容量發(fā)電工程的節(jié)能性。

因此筆者認為本例應參考火力發(fā)電廠供電煤耗限額（335g/kW.h）進行計算相對合理。

3.2 節(jié)水量

節(jié)水量可以參考國家、地方相關(guān)機構(gòu)提供的資料，譬如本案例可直接參考中電聯(lián)公布的數(shù)據(jù)：2015年全國火電廠單位耗水量1.4kg/kW.h。

4 減排量分析

4.1 廢氣減排量

SO2、NOX、煙塵減排量計算有兩種方法：

第一種計算方法是參考國家、地方相關(guān)機構(gòu)提供的資料，本例可直接參考中電聯(lián)公布的數(shù)據(jù)：2015年全國火電廠單位SO2排放量約0.47g/kW.h；單位NOX排放量約0.43g/kW.h；單位煙塵排放量約0.09g/kW.h。

第二種計算方法是根據(jù)標煤量反推煙氣量。目前燃燒1t煤炭大約產(chǎn)生的10500 m3，按照0.7的熱值折算系數(shù)折算，每燃燒1t標煤大約產(chǎn)生15000m3；結(jié)合排放火力發(fā)電廠的排放標準：SO2按100mg/m3；NOX按100mg/m3；煙塵按30mg/m3進行計算。

由于第二種方法是通過概算煙氣量，然后通過排放標準進行計算的，可能存在以下兩個方面的問題：

(1)目前燃煤的平均熱值按4900大卡取值不一定科學；

(2)火電廠排放濃度普遍均低于相應排放標準，因此按照排放標準取值會有一定程度的偏大。

鑒于上述原因，筆者認為減排量計算采用第一種方法更為合理。

4.2 廢水減排量

廢水減排量可以參考國家、地方相關(guān)機構(gòu)提供的資料，本案例可直接參考中電聯(lián)公布的數(shù)據(jù)：2015年全國火電廠單位廢水排放量0.07kg/kW.h。

4.3 碳減排

CO2減排量計算有兩種方法：

第一種方法是依照國家發(fā)改委應對氣候司定期公布的中國區(qū)域電網(wǎng)CO2基準線排放因子進行計算，本案例的風電場位于南方區(qū)域，CO2排放系數(shù)為0.8959kgCO2/kW.h，計算結(jié)果約為9.23萬噸。

第二種方法是依照聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)關(guān)于CO2的計算，參照與標煤量熱值相當?shù)慕固浚?000Kcal/Kg）進行計算，查表可得，CO2建議排放系數(shù)為3.14Kg?CO2/Kg燃料；依這種方法計算出來的CO2減排量約為10.8萬噸，置信區(qū)間為[-10.6%，+11.2%]，即CO2減排量在[9.66萬噸，12.01萬噸]區(qū)間范圍內(nèi)。

因第二種計算方法發(fā)布于2006年，迄今許多燃料及燃燒條件均有較大變化，且最終減排量是一個區(qū)間范圍，顯然不符合未來的碳排放計量要求；因此筆者建議CO2減排量計算采用第一種方式。

4.4 固廢減排量

由于火力發(fā)電廠脫硫產(chǎn)生的石膏用途廣泛，容易銷售，因此較多研究傾向認為石膏是一種電廠的附加資源。實際運營中，大多電廠只是將灰渣作為固體廢棄物看待。

灰渣減排量與燃煤鍋爐燃燒形式及其燃煤的灰分密切相關(guān)。根據(jù)資料，火電廠每發(fā)1KW.h電，大約產(chǎn)生灰渣120-170g；一般經(jīng)驗按150g/KW.h計算。

5 結(jié)論

與火力發(fā)電相比，風力發(fā)電機組容量小，年利用率相對較低，目前此類項目的節(jié)能減排分析、計算缺乏統(tǒng)一原則，給隨后排污權(quán)交易造成困擾。

筆者結(jié)合傳統(tǒng)的幾種計算節(jié)能減排方式進行分析，認為只有將節(jié)能減排與發(fā)電量直接掛鉤，才能簡化并規(guī)范其效益分析。

[1]黃瑩燦,李夢,王燕楠,張榕.風電節(jié)能減排環(huán)境經(jīng)濟效益分析[J].中國市場,2014(24):135-139.

[2]陳安國.美國排污權(quán)交易的實踐與啟示,經(jīng)濟論壇[J].2006(16).

[3]房春生,侯春燕,王菊.我國實施排污權(quán)交易制度的現(xiàn)狀與出路.中國高校科技與產(chǎn)業(yè)化,2006(83).