蓄滯洪區(qū)新能源設(shè)施建設(shè)風(fēng)險效益研究與思考

孫 乾，丁志宏，劉 鋼

（1.寧夏回族自治區(qū)大柳樹水利樞紐工程前期工作中心，寧夏 銀川 750002；2.中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司規(guī)劃發(fā)展研究院，天津 300222；3.天津大學(xué)管理與經(jīng)濟學(xué)部，天津 300072）

“雙碳”目標(biāo)是我國基于推動構(gòu)建人類命運共同體的責(zé)任擔(dān)當(dāng)和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求而作出的重大戰(zhàn)略決策，彰顯了中國積極應(yīng)對氣候變化、走綠色低碳發(fā)展道路、推動全人類共同發(fā)展的堅定決心，展示了新時代中國的大國形象和大國擔(dān)當(dāng)[1]。

能源是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，化石能源消費也是碳排放的最主要來源，實施碳達峰、碳中和的“雙碳戰(zhàn)略”要求大力發(fā)展新能源、因地制宜開發(fā)新能源、加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計，截至2021年，全國已建、在建水力發(fā)電裝機規(guī)模約393 GW，其中抽水蓄能裝機規(guī)模3.64 GW、光伏并網(wǎng)裝機容量達到306 GW，連續(xù)7 a 穩(wěn)居全球首位，風(fēng)電、光伏發(fā)電量占全國用電量比重達11%左右。我國能源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，能源體系正向低碳化、多元化、多極化和智能化邁進。

蓄滯洪區(qū)主要是指河堤外洪水臨時貯存的低洼地區(qū)及湖泊等，其中多數(shù)蓄滯洪區(qū)在歷史上就是江河洪水淹沒和蓄洪的場所。蓄滯洪區(qū)包括行洪區(qū)、分洪區(qū)、蓄洪區(qū)和滯洪區(qū)。

受限于其功能定位，蓄滯洪區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和社會經(jīng)濟發(fā)展受到一定的政策制約和建設(shè)限制，使其在招商引資、經(jīng)濟發(fā)展等方面處于弱勢地位，發(fā)展相對較慢[2]。以風(fēng)電和光伏發(fā)電設(shè)施為代表的新能源基礎(chǔ)設(shè)施具有綠色、低碳、立體開發(fā)的優(yōu)勢，對于行洪、蓄洪的影響較小。在“雙碳”目標(biāo)牽引下，如何科學(xué)、合理、高效、經(jīng)濟地開發(fā)利用蓄滯洪區(qū)進行新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，實現(xiàn)在一定的可接受風(fēng)險條件下的經(jīng)濟性綠色開發(fā)，是貫徹“綠水青山就是金山銀山”理念，實現(xiàn)綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的一條可以探索的實踐途徑。

1 研究任務(wù)

在蓄滯洪區(qū)內(nèi)建設(shè)新能源基礎(chǔ)設(shè)施具有風(fēng)險和效益雙重性，對此開展風(fēng)險效益分析工作的研究任務(wù)可以概括為以下4項。

1.1 蓄滯洪區(qū)的可利用地塊快速識別

采用層次分析法（AHP）和GIS 疊加分析相結(jié)合的綜合評價方法，在深入了解蓄滯洪區(qū)范圍內(nèi)的風(fēng)能/太陽能資源、土地利用、地形特征等影響因素基礎(chǔ)上，構(gòu)建用于快速篩選風(fēng)電場/光伏電站可利用地塊的宏觀選址綜合評價模型。

1.2 蓄滯洪區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)價值損益評估

在蓄滯洪區(qū)開發(fā)建設(shè)光伏、風(fēng)電等新能源設(shè)施，必將一定程度上改變已有的土地利用方式，從而引起生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能發(fā)生替代損益，需要明確特定服務(wù)的供需狀態(tài)，評估蓄滯洪區(qū)建設(shè)新能源基礎(chǔ)設(shè)施之后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)替代損益。

1.3 蓄滯洪區(qū)的可持續(xù)發(fā)展貢獻評估

重點考慮防洪安全、能源安全、低碳發(fā)展等方面，構(gòu)建蓄滯洪區(qū)的新建新能源基礎(chǔ)設(shè)施對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展水平影響的評價指標(biāo)體系，結(jié)合典型蓄滯洪區(qū)發(fā)展需求，評估蓄滯洪區(qū)新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的生態(tài)承載底線、產(chǎn)業(yè)提升路徑。

1.4 蓄滯洪區(qū)的風(fēng)險損失與效益評估

構(gòu)建在不同洪水深度、歷時、流速淹沒下的光伏、風(fēng)電等新能源設(shè)施產(chǎn)能損失曲線，核算因災(zāi)造成的直接經(jīng)濟損失；核算新能源和傳統(tǒng)能源產(chǎn)品替代產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。定量評估新能源設(shè)施開發(fā)給企業(yè)、地方帶來的經(jīng)濟影響；定量評估在蓄滯洪區(qū)開發(fā)新能源設(shè)施對流域、區(qū)域防洪安全和碳排放產(chǎn)生的影響，評價其環(huán)境影響。

2 技術(shù)方法

評價蓄滯洪區(qū)內(nèi)的新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的風(fēng)險和效益是一項具有一定探索性的新工作領(lǐng)域，需要采用多種研究方法，簡述如下。

2.1 多學(xué)科交叉研究方法

蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)損益價值評估研究涉及水文學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟學(xué)、系統(tǒng)工程等學(xué)科領(lǐng)域，故采用多學(xué)科交叉的研究方法。從水文學(xué)、環(huán)境科學(xué)角度，全面系統(tǒng)地分析蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)流的自然變化過程；從生態(tài)經(jīng)濟學(xué)角度，探討供需權(quán)衡下的蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)替代損益價值評估方法；從系統(tǒng)工程角度，構(gòu)建蓄滯洪區(qū)內(nèi)的新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展貢獻的評價技術(shù)。

2.2 數(shù)值模型法

運用水動力模型，模擬不同來水頻率下的蓄滯洪區(qū)的水深、流速、淹沒歷時的時空分布情況。按照水動力模型模擬的維度，水動力模型可以分為一維水動力模型、二維水動力模型以及三維水動力模型。在洪水模擬中，一維水動力模型具有計算效率高、所需要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)少等優(yōu)點，但應(yīng)用范圍較為局限，主要用來模擬計算城市地下管網(wǎng)、河網(wǎng)、街道的洪水演進，但不適用于街道交匯處和廣場等區(qū)域。二維水動力模型則主要用來模擬街道交匯處、廣場、湖泊等具有明顯二維流動特性的區(qū)域。由于在算法實現(xiàn)上的難度以及模擬計算時的工作量等原因，三維水動力模型在常規(guī)洪水模擬中應(yīng)用不甚廣泛。從眾多研究成果中可以看出，在大中空間尺度的面狀區(qū)域地表洪水模擬中主要采用二維水動力模型[3-5]。

2.3 田野實驗法

田野實驗法又叫實地調(diào)研法，屬于社會科學(xué)研究方法，一般在真實環(huán)境中進行，通過設(shè)置不同的干擾參數(shù)，觀察統(tǒng)計各個變量之間的關(guān)系。由于實驗的設(shè)計不僅要考慮自變量與應(yīng)變量，更應(yīng)注意設(shè)置需要控制不變的控制變量，才能更有效地檢測出自變量與應(yīng)變量之間的關(guān)系。最常見的設(shè)計是進行干預(yù)組（隨機指定一些實驗對象來接受專門的處理）和控制組（沒有接受過處理的實驗對象）的劃分和對照。以新能源設(shè)施的光伏板為例，在田野實驗中可將淹沒水深、光伏板的安置高度、角度等作為控制變量，將天氣等環(huán)境因素作為固定變量，統(tǒng)計不同情境下光伏板的產(chǎn)能情況。

2.4 成本收益分析法

成本收益分析法是經(jīng)濟學(xué)中較為普遍的分析方法，該方法的基礎(chǔ)是追求效用最大化，即在經(jīng)濟活動中以最少的投入獲得最大的收益。成本主要指機會成本，在企業(yè)中，指利用一定時間或資源生產(chǎn)一種商品時，從而失去的利用這些時間或資源生產(chǎn)其他最佳替代品的機會。收益即指企業(yè)因此活動而產(chǎn)生的盈利。具體可通過收集傳統(tǒng)能源設(shè)施和新能源設(shè)施的搭建成本、產(chǎn)量和產(chǎn)值等數(shù)據(jù)，分析新能源設(shè)施的機會成本，比較二者產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。

2.5 足跡核算方法

水足跡是指產(chǎn)品生產(chǎn)活動中消耗的水資源量，水足跡評價作為一種分析工具，能夠很好地描述人類活動和水資源短缺間的緊密關(guān)系。具體可采用自下而上的水足跡核算方法，即從新能源設(shè)施的原材料生產(chǎn)和加工為起點，包括能源設(shè)施的裝配、產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸，直至到產(chǎn)品被消費的所有過程中，核算消耗的總水量。生產(chǎn)產(chǎn)品所消耗的總水量即為產(chǎn)品的水足跡。碳足跡指企業(yè)機構(gòu)、活動、產(chǎn)品或個人通過交通運輸、食品生產(chǎn)和消費以及各類生產(chǎn)過程等引起的溫室氣體排放的集合。同水足跡核算一樣，具體可采用自下而上的碳足跡核算方法，核算新能源設(shè)施從原材料制造過程到最終產(chǎn)品消費階段排放的所有二氧化碳量。生產(chǎn)產(chǎn)品所排放的總二氧化碳量即為產(chǎn)品的碳足跡。

3 研究內(nèi)容

3.1 蓄滯洪區(qū)的可利用地塊快速識別

本項任務(wù)的研究內(nèi)容可以分為5個部分，具體如下。

（1）剔除不可利用地塊。借助土地分類數(shù)據(jù)和遙感影像解譯結(jié)果，剔除城市、村莊、耕地、自然保護區(qū)、水系等不允許建立風(fēng)電場或光伏電站的區(qū)域。

（2）建立評價指標(biāo)體系。考慮風(fēng)能/太陽能資源、地形、交通、土地利用和氣象災(zāi)害等影響因素，為每類影響因素選擇合適的定量或定性評價指標(biāo)，并構(gòu)建宏觀選址綜合評價的指標(biāo)體系。

（3）單指標(biāo)適宜性評價。對所有評價指標(biāo)進行適宜性量化處理，將計量單位和數(shù)量級別不同的各個定量和定性指標(biāo)統(tǒng)一到一個量化的指標(biāo)體系中，便于場址評價中進行分析和處理。

（4）層次分析綜合評價模型建立。確定層次分析結(jié)構(gòu)的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，根據(jù)各個指標(biāo)對評價結(jié)果影響的相對重要性，確定指標(biāo)權(quán)重。

（5）空間疊加綜合評價。利用層次分析法將指標(biāo)適宜性進行疊加分析，得到地塊的適宜性綜合評價分數(shù)。

3.2 蓄滯洪區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)價值損益評估

本項任務(wù)的研究內(nèi)容可以分為3個部分，具體如下。

（1）蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量核算技術(shù)。基于聯(lián)合國千年生態(tài)評估分析框架，采用InVEST軟件平臺，在高精度格網(wǎng)下系統(tǒng)評估典型蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（供給、調(diào)節(jié)、文化）的物質(zhì)量規(guī)模。

繪制典型蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)體系的空間譜圖，構(gòu)建蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的熱點與冷點區(qū)域繪制技術(shù)，揭示蓄滯洪區(qū)土地開發(fā)利用與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的互饋關(guān)系。

（2）蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需權(quán)衡分析技術(shù)。考慮到區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需互饋具有非線性、動態(tài)性和不確定性等特點，采用“驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)”的復(fù)雜系統(tǒng)分析模型，分析蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的多主體、多要素、多場景、多目標(biāo)、多過程系統(tǒng)特征，通過田野調(diào)查，辨識蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與經(jīng)濟社會需求之間的復(fù)雜互饋機制。

考慮典型供需場景下的關(guān)鍵控制要素貢獻差異，采用系統(tǒng)動力學(xué)方法，構(gòu)建蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需互饋分析技術(shù)，利用蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求定量評估技術(shù)，辨識蓄滯洪區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的需求結(jié)構(gòu)。

結(jié)合統(tǒng)計資料、遙感遙測數(shù)據(jù)資料，采取空間計量分析方法，從產(chǎn)量、存量、流量3 個方面構(gòu)建典型蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需盈虧權(quán)衡分析模型，從供需平衡角度分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能否滿足經(jīng)濟社會發(fā)展以及生態(tài)系統(tǒng)自我維持需求，揭示蓄滯洪區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展對特定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值偏好。

（3）蓄滯洪區(qū)+光伏的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)替代損益價值評估技術(shù)。綜合運用生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（GEP）核算方法體系，結(jié)合典型蓄滯洪區(qū)對特定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值偏好，構(gòu)建蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需狀態(tài)的價值量化模型。其中，供給服務(wù)主要采用市場價格法評估；支持服務(wù)主要采用替代成本法、邊際收益法評估；文化服務(wù)主要采用支付意愿法評估。

考慮不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間供需狀態(tài)對特定服務(wù)價值偏好的影響，通過問卷分析與模擬計算，設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)替代情境體系，構(gòu)建典型蓄滯洪區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)替代方案集，從服務(wù)替代直接損益、服務(wù)維持機會成本、服務(wù)替代交叉影響等方面評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可替代度，構(gòu)建蓄滯洪區(qū)建設(shè)新能源基礎(chǔ)設(shè)施的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)替代損益價值評估技術(shù)。

3.3 蓄滯洪區(qū)的可持續(xù)發(fā)展貢獻評估

基于聯(lián)合國2030 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)評價體系（SDGs），圍繞經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境3個方面，重點考慮防洪安全、能源安全、低碳發(fā)展等方面因素，構(gòu)建蓄滯洪區(qū)新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展水平影響的評價指標(biāo)體系。

采用系統(tǒng)動力學(xué)模型，構(gòu)建區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的動態(tài)預(yù)測評價模型，結(jié)合典型蓄滯洪區(qū)發(fā)展需求，評估蓄滯洪區(qū)建設(shè)新能源基礎(chǔ)設(shè)施的生態(tài)承載底線、產(chǎn)業(yè)提升路徑的合理性。

3.4 蓄滯洪區(qū)的風(fēng)險損失與效益評估

本項任務(wù)的研究內(nèi)容可以分為3個部分，具體如下。

（1）災(zāi)害對新能源設(shè)施的直接影響評價。洪澇災(zāi)害是蓄滯洪區(qū)范圍內(nèi)最為頻繁發(fā)生的災(zāi)害，也是造成該區(qū)域內(nèi)光伏、風(fēng)電等新能源設(shè)施直接損失的主要災(zāi)害。災(zāi)害對新能源設(shè)施的影響主要表現(xiàn)為產(chǎn)能損失，即新能源設(shè)施因災(zāi)害事件而導(dǎo)致產(chǎn)能下降或停止生產(chǎn)從而引發(fā)的損失風(fēng)險。為了衡量洪災(zāi)和新能源設(shè)施產(chǎn)能之間的關(guān)系，具體可通過田野實驗和數(shù)值模擬，結(jié)合主管部門、建設(shè)單位、行業(yè)專家的實踐經(jīng)驗和集體意見，收集不同水淹深度下、不同設(shè)置情景的新能源設(shè)施產(chǎn)能數(shù)據(jù)和信息，構(gòu)建在不同洪水深度淹沒下光伏、風(fēng)電等新能源設(shè)施產(chǎn)能的損失曲線，核算因災(zāi)造成的直接經(jīng)濟損失，定量評估新能源設(shè)施在洪澇災(zāi)害中產(chǎn)生的直接風(fēng)險。

（2）新能源設(shè)施開發(fā)的經(jīng)濟影響評價。新能源設(shè)施開發(fā)的經(jīng)濟影響主要指因新能源設(shè)施的生產(chǎn)和服務(wù)活動而給企業(yè)、當(dāng)?shù)丶爸苓厧淼慕?jīng)濟效益。當(dāng)企業(yè)在本地的生產(chǎn)量無法滿足本地用戶需求量時，企業(yè)需從外部調(diào)入產(chǎn)品以平衡供需市場，此時，新能源設(shè)施的產(chǎn)品可以用來替代企業(yè)從外部調(diào)入的產(chǎn)品量。當(dāng)企業(yè)在本地的生產(chǎn)已經(jīng)可以滿足本地市場時，新能源設(shè)施的產(chǎn)品可以用來代替本地傳統(tǒng)能源設(shè)施產(chǎn)品，也可以用來出口到其他地區(qū)，極大地推進本地的經(jīng)濟發(fā)展。具體可采用成本收益分析方法，通過比較單位產(chǎn)量或價值內(nèi)傳統(tǒng)能源設(shè)施和新能源設(shè)施的生產(chǎn)、外部調(diào)入和調(diào)出成本，核算新能源和傳統(tǒng)能源產(chǎn)品替代產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，定量評估新能源設(shè)施開發(fā)給企業(yè)、當(dāng)?shù)丶爸苓厧淼慕?jīng)濟影響。

（3）新能源設(shè)施開發(fā)的環(huán)境影響評價。新能源設(shè)施與傳統(tǒng)能源設(shè)施相比，在環(huán)境方面有著極為顯著的積極影響，尤其是在節(jié)約用水和減少碳排放方面。基于水足跡和碳足跡的理念，定量評估新能源設(shè)施開發(fā)對水資源和碳排放產(chǎn)生的影響。具體可通過收集傳統(tǒng)能源設(shè)施和新能源設(shè)施的生命周期數(shù)據(jù)，核算同一產(chǎn)品不同生產(chǎn)方式引發(fā)的水足跡和碳足跡，定量評估新能源設(shè)施開發(fā)在產(chǎn)品和企業(yè)層面、蓄滯洪區(qū)層面所引發(fā)的環(huán)境影響。

4 結(jié)語

蓄滯洪區(qū)作為流域防洪工程體系的重要組成部分，在承擔(dān)防洪減災(zāi)任務(wù)的同時，也承擔(dān)了發(fā)展滯后的損失。結(jié)合新形勢、新任務(wù)，因地制宜地在蓄滯洪區(qū)內(nèi)適度建設(shè)以光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電為代表的新能源基礎(chǔ)設(shè)施，在不影響防洪安全的前提下，由建設(shè)主體承擔(dān)風(fēng)險損失、創(chuàng)造相應(yīng)的生態(tài)價值、經(jīng)濟效益是實現(xiàn)蓄滯洪區(qū)綠色低碳、高質(zhì)量發(fā)展的一條可行途徑。本文所述的研究內(nèi)容是對開展此項工作的技術(shù)思考。