地理视角下能源空间配置:西电东送环境效应分析

6.2　“西电东送”环境效应分析

环境效应主要集中在排放物的减排效应以及对输出区生态破坏可能性上。对于输出区而言，修建水库大坝引起对地质生态的破坏，指标体系中用水库大坝的坍塌频率来表示地质灾害频发程度，来反映“西电东送”对输出区的生态影响，目前尚未发生水库大坝坍塌事件，但不能由此忽略这项指标。考虑到地质灾害发生的不确定性和未来风险性，对这项指标的研究采用定性方法进行分析，不做定量研究。本研究主要对减排效应进行定量分析。

6.2.1　西电东送南通道的总量及构成

“西电东送”的南通道于1993年开始联网运行，电网覆盖五省区，东西跨度近2000公里。随着贵广300万千瓦直流输电工程于2004年竣工投产，西部大开发重点项目——西电东送工程南部电网通道全面建成，到2004年底向广东的输电通道送电能力达到1150万千瓦以上，提前近一年时间实现了“十五”期间向广东新增1000万千瓦输电能力的目标(徐京跃，2004)。至2007年底，“西电东送”南部通道共形成“六交四直”主网结构，输电能力超过1500万千瓦。

在珠江流域“西电东送”南通道的西部电网中，云南电网送广东的电量中水电占50%—60%，贵州电网送广东水电占20%—30%，广西电网送广东水电占50%—60%。1993—2007年，西电送粤电量累计达2942.84亿千瓦时，其中水电为2064.08亿千瓦时，约占总送电量的70.14%(赵细康、王丽娟，2008)。其中来自西部电网的累计电量(受端)为2697.78亿千瓦时，水电为1888.446亿千瓦时(南方电网公司综合统计简报，2008)。总体上，水电依然是西电送粤的主要电源。

西电送粤数据由南方电网超高压输变电公司提供，包括输入区的总电量、水电电量及输出区的水电电量等基础数据源。

表6－1　1993－2007年“西电东送”历年送电量　　(单位:亿千瓦时)

Tab.6－1　Power of“West-to-East electricity transmission”since 1993

数据来源:南方电网公司，2008

备注:表中的k为输出区到输入区的输电损失率，按6%计算

图6－1　“西电东送”输出区输入区水电总量示意图

(数据来源:南方电网超高压输变电公司，2008;图片来源:自绘)

Fig.6－1　The total Hydropower Output area and input area of“West-to-East electricity transmission”

6.2.2　计算方法

陈秀山、宋洁尘(2005)曾分析“西电东送”的区域效应，其研究表明:对输入区广东来说，关闭小火电机组以西电取代之，最为直接的效应就是SO₂的减排，对减轻广东的酸雨危害有巨大贡献;若以西电替代广东20万千瓦以下小火电，大气污染物排放将削减50%。对输出区而言，将产生负面的环境效应。大规模开发水电修建大坝水库可能改变地质构造引发地震;云贵高原属于典型的喀斯特地貌，大量地表水潜入地下导致地表水缺乏。而坑口电站的建设需要消耗大量的地表水资源，令区域水资源更趋紧张;“西电东送”引致高耗能产业向西部聚集，形成新的污染源，导致污染加剧。赵细康、王丽娟(2008)开展了“西电东送”CO₂减排效应的定量研究。在上述研究基础上，本研究对火电排放物进行分类计算，用各类污染物的减排量指标来定量反映“西电东送”的减排效应。

水电相对于燃煤发电，具有清洁性，不产生SO₂等污染物，因此“西电东送”能减少SO₂、CO₂等污染物的排放。根据本研究指标体系分析表明，“西电东送”减排效应包含输入区减排效应和输出区的增排效应两个方面，就“西电东送”整体而言，其总的减排效应应该是剔除输出区排放物增排量后的输入区排放物减排量，其数量等同于西电中的水电那部分电量带来的减排效应。

(1)简易算法

由于水电不产生SO₂等污染物，假设水电也不产生CO₂，那么“西电东送”所实现的污染物减排量就等于假设广东自建火电供应同等电量所产生的SO₂、CO₂等污染物的数量。本研究根据排放因子计算出减排量。计算公式:

Y= B* E

Y= 70%* A* E

Y:“西电东送”实现的污染物减排量

B:假设广东自建火电的发量电，相当于西电送粤输入区接受的水电总量(受端)，等于A* 70%，水电占西电的比重为70%

A:西电送粤输入区接受的电量(受端)

E:各种污染物的排放因子

煤炭发电的污染物主要有烟气中SO₂、CO₂悬浮颗粒，粉煤灰、渣等。不同火电机组燃用的燃料成分不同，其污染物排放种类数量也不相同。若以燃煤电厂污染物排放量以煤质单位热值为21.2MJ/kg，硫含量为1%，灰分为15%，静电除尘效率为99%为基准，中国燃煤电厂平均燃烧1吨煤的污染物排放量见表6－2。

表6－2　各类燃煤电厂的排放物的排放因子

Tab.6－2　emission factors of types of emissions from coal－fired power plant

续上表

初始资料来源:许汝文、田雁冰(2004); CO₂排入因子以中国电网基准线OM法为基准

(2)原子量法CO₂排放的算法(仅针对CO₂)

能源的种类很多，所含的热量也各不相同，为了便于相互对比和在总量上进行研究，中国把每公斤含热7000大卡(29306千焦)的定为标准煤，也称标煤。含碳能源存在资源碳排放约束问题。不同机构关于电力的CO₂的排放因子也不同，本研究采取CO₂与C之间的相对原子质量换算出发一度火电所产生的CO₂的排放量，即使用碳元素与CO₂之间的原子量计算出CO₂的排放因子。

表6－3　电力的CO₂排放因子　　(单位: kg－C/kHz)

Tab.6－3　CO₂ emission factor of electricity

资料来源:汪刚、冯霄(2006)

在煤炭、石油、天然气中，煤的含碳量最高，每吨标准煤含碳量是0.68吨，排放2.5吨二氧化碳(迟福林，2010)。假设一吨标准煤中的碳元素燃烧后全部转化为CO₂，按CO₂分子构成可知:

CO₂/C=Y/X

Y=( CO₂)* X/C

碳原子的相对原子质量是12，氧原子的相对原子质量为16，

Y=(12+16* 2)* X/12

Y= 44* X/12

X——标准煤中含碳量

Y——标准煤中所含的碳燃烧后转换成的CO₂量

Z——发一度电会产生的CO₂量

已知每吨标准煤含碳量是0.68吨，则:

Y= 44* 0.68/12=2.493吨

国家发改委提供的数据是火电厂平均每千瓦时供电煤耗由2000年的392克标准煤降到360克标准煤，2020年达到320克标准煤。即一吨标准煤可以发3000千瓦时(3000度)的电。工业锅炉每燃烧一吨标准煤，就产生CO₂ 2620公斤。按一吨标准煤可以发电3000千瓦时，因此发一度电可产生CO₂为Z= Y/3000。

Y=(12+16* 2)* X/12* 3000=44* X/12

Z= Y/3000=44* X/12* 3000=44* 0.68/12* 3000

= 0.000831吨=0.831kg

6.2.3　减排量及其环境价值(www.chuimin.cn)

(1)运用简易法计算减排量

考虑到广东火电厂从2006年开始已全部使用脱硫设备，因此本研究以脱硫燃煤电厂的排放因子为计算标准。根据表6－3燃煤电厂的排放因子计算出得出水电替代火电的污染物减排量，图6－3显示，在7种污染物CO₂减排量最大，详见表6－4。

按脱硫燃煤电厂发电的排放标准，西电从1993—2007年15年间为广东累计污染物SO₂、NO_x、CO₂、CO、TSP、灰、渣减排量分别为80787.7吨、718176.0吨、186068584.4吨、23416.7吨、35899.4

图6－2　1993—2007年“西电东送”输入区各类污染物的减排总量

(资料来源:南方电网超高压输变电公司，2008;图片来源:自绘)

Fig.6－2　Total emission reduction of all kinds of pollutants of input area of“West-to-East electricity transmission”during 1993－2007

依据污染物减排的环境价值，折换算为污染物的经济代价，即为减排的经济价值。所谓污染物减排的环境价值，是指减排单位污染物所避免“污染经济损失”的价值量。而环境成本从广义上说就是企业为避免“污染经济损失”或者为了等值补偿污染物造成的“污染经济损失”所付出的代价(王正平，2000)。因此，对于污染物完全排放的企业来说，利用污染物减排的环境价值标准和污染物的排放量可直接求出环境成本;对于采用技术和设备减少污染物排放的企业，其环境成本应该包括减排污染物所增加的费用。对于脱硫电厂，其环境成本应是实际排放污染物的费用和脱硫成本之和。中国尚未制定火电行业的污染物折价标准，在参考中国排污总量收费标准(PCS)和美国环境价值标准(U.S.EVS)的基础上(魏学好、周浩，2003)，评估出目前中国火电行业各种污染物减排的环境价值标准，见下表6－5。

表6－5　燃煤电厂的排放物及其环境成本

Tab.6－5　Emissions and environmental costs of coal－fired power plant

数据来源:参考中国排污总量收费标准(PCS)和美国环境价值标准(U.S.EVS); CO₂排入因子以中国电网基准线OM法为基准;魏学好、周浩(2003)

从表6－6知，1993—2007年“西电东送”水电替代火电的污染物减排量换算成经济价值(元)合计分别是: SO₂为4.84亿元，NO_x为57.44亿元，CO₂为42.80亿元。

2．运用原子量法计算减排量(仅针对CO₂)

表6－7　1993—2007年“西电东送”历年送电量及CO₂减排量

Tab.6－7　Total Power transmitted in“West-to-East electricity transmission”and CO₂ emission reduction since 1993

数据来源:南方电网公司，2008

一度电可产生CO₂为Z

Z= Y/3000=(12+ 16* 2)* X/12* 3000=44* X/12

Z= Y/3000=44* X/12* 3000=44* 0.68/12* 3000

= 0.000831吨=0.831kg

M= B* Z= B* 0.831kg

表6－7指示，从1993—2007年，广东接受“西电东送”总电量累计2697.78亿千瓦时，其中水电占70%约为1888.45亿千瓦时。“西电东送”所实现的CO₂净减排量为156930195吨，约1.57亿吨。可见，原子量法CO₂排放法与简化法计算结果186068584.4吨，约1.86亿吨，两种算法相差2900万吨。

6.2.4　CO₂减排实现的碳交易价值

据调查(东航国际金融，2010)，在国际碳交易市场中，CO₂的排放权交易价格以2009年12月碳交易市场平均价格10—11欧元/吨来计，按2009年年初汇率10.4元人民币/欧元换算，CO₂排放权交易价格为0.104—0.1144元/千克。

对脱硫燃煤电厂来说，一度电产生的CO₂的数量及其环境价值与常规燃煤电厂等值，如表6－2—3所示。因此无论常规燃煤电厂还是脱硫燃煤电厂，一度电产生的CO₂的国际碳交易价值均为:

0.104* 985.3/1000= 85.571408/1000= 0.085元/度= 0.1025元/(KW·h)

0.1144* 985.3/1000= 94.1285488/10000.094元/度= 0.1128元/(KW·h)

一度火电排放的CO₂在国际碳交易中相当于0.1025—0.1128元人民币，这也是水电相对于火电减排CO₂在国际碳交易中相当于0.1025—0.1128元人民币，即水电相对于火电减排CO₂的碳交易价值。

西电中有火电、水电，如果将西电中的水电发电量全部让广东自产，按当前广东省上新机组都要求脱硫电厂的标准来计，产生的SO₂、CO₂等排放物的环境价值如上表5，其中，西电减排CO₂的碳交易价值=一度火电排放CO₂的经济价值*西电每年的水电发电量=(10.25—11.28)*西电每年的水电发电量。1993—2007年间，“西电东送”累计创造CO₂低碳经济价值为193.57亿—213.02亿人民币，参见表6－8。

表6－8　1993—2007年“西电东送”累计减排CO₂的低碳经济价值

Tab.6－8　The value of a low carbon economy of CO₂ emission reduction in“West-to-East electricity transmission”since 1993

数据来源:南方电网公司，2008;国家发改委，2006

6.2.5　排放物的地理位移

(1)污染物转移

对输入区而言，环境效应主要体现在污染物的减排效应上，因使用西电，减少自建燃煤电厂占用土地面积，减少SO₂、NO_X、CO₂、CO、TSP、灰、渣以及悬浮颗粒物等火电发电排放物，西电对广东的环境效应是正效应。

对输出区而言，环境效应主要体现在污染物的增排效应上。修建火电厂会增加SO₂、NO_X、CO₂、CO、TSP、灰、渣以及悬浮颗粒物等的发电排放物。从“西电东送”的整体看，燃煤发电的排放不增不减，只是从广东转移到输出区。

“西电东送”中贵州的火电所占比重较水电大。2006年贵州单位国民生产总值SO₂排放量居全国第一，同年全省SO₂排放量146. 5万吨，全省80%以上的城市出现酸雨，40%以上的城市SO₂浓度超过国家环境空气质量二级标准。贵州省所用的电煤含硫量大部分为3%，根据国家环保总局制定的SO₂排放标准，含硫0. 5%以上的燃煤电厂必须安装脱硫设施(邵晖，2008)。贵州“西电东送”早期前2批共8个火电项目SO₂排放总量指标为29.44万吨，超出指标以上的排放量按国家规定必须以0.1—0.15元/千克的费率收取排污费(张韬，2009)。由于排污费低于脱硫成本，企业脱硫环保动力不足。火电排放物不仅引起大气污染，还会产生水污染，灰渣污染，烟尘污染等，这些环境污染需要投入大量治理资金，这对于欠发达地区来说不堪重负。水电对生态的影响更具有滞后性、隐敝性，当这种迟缓性效应累加起来，势必对生态环境造成严重的后果。

“西电东送”将清洁能源电力输向东部，在减少输入区生态破坏和环境污染的同时，将污染物的治理压力转移到了输出区。考虑到西部环境容量相对广东珠三角而言，还有一定空间，且火电占西电的比重在缩小，整体减排效应是显著的。

表6－9　广西贵州污染治理投资额　　(单位:亿元)

Tab.6－9　Investment of pollution control of Guangxi and Guizhou

数据来源:广西统计年鉴2008、云南统计年鉴2008

(2)电力生产给西部带来的负外部性

生态环境负外部性包括资源的耗竭、生态环境的恶化、人居环境的退化等，这些方面的影响难以量化。西电价格没有体现火电厂(或水电站)建设、营运产生的生态环境损失、修复成本，造成发展成果与环境负担的失衡。目前国家尚无针对西部的特别是贵州环境污染、生态破坏设列专项转移支付，以贵州为代表的西部省(区)兴建大量电源项目，实质上是在以环境代价换取发展的机会。“西电东送”南部通道的市场是买方垄断的市场，能源输入区广东占据谈判优势，在资本、信息、技术等方面输出区西部三省(区)处于弱势地位，且西部省(区)间未能对共同利益达成同盟，省(区)间存在恶性低价竞争、产业同质化等隐患，若西电受益区不主动承担对西部的环境代价作相应补偿，那么西部省(省)尤其是贵州将无法获得足够资金完成环境治理的重任，西部最终也无法走上经济环境能源共赢、可持续发展的良性轨道。

6.2.6　结论

“西电东送”的减排效应显著，体现在两方面:一是减少SO₂、NO_x污染物排放。二是减少CO₂温室气体排放。本研究采用两种方法计算CO₂的减排量，一为简化方法:假设水电不排放CO₂;二为剔除水电法:扣除掉输出区水电的CO₂排放量。从前者分析知“西电东送”实现的污染物减排量Y等于西电中的水电替代广东火电减少的污染物排放量。从1993—2007年，广东接受“西电东送”总电量累计2697.78亿千瓦时，其中水电占70%，约为1888.45亿千瓦时，15年间，西电累计减少SO₂、NO_x、CO₂、CO、TSP、灰、渣等污染物的排放量分别为80787.7吨、718176.0吨、186068584.4吨、35899.4吨、9874117.6吨、2692924.0吨，用此方法即简化法计算出的CO₂减排量约为1.86亿吨。原子量法CO₂排放法“西电东送”从1993—2007年间所实现的CO₂净减排量约为1.57亿吨，两种算法相差2900万吨。

随着温室效应的增强，CO₂减排量成为一种资源商品。本研究指示，在1993—2007年间，“西电东送”累计创造的CO₂排放权的经济价值为193.57亿—213.02亿亿人民币。“西电东磅”中的水电作为清洁能源，对广东有积极的环境效应。首先减少了广东自建燃煤电厂，其次加快淘汰广东原有的低效益小火电，有价格竞争力的西电在一定程度上排挤广东小火电退出市场，最终实现了SO₂等污染物的减排。随着环境质量的改善，广东节约了环保成本，提高了区域环境容量，为区域产业结构升级，经济发展提供良好的环境基础。

在火电排放物中，国家环境标准、地方政府以及公众长期以来关注SO₂等气体排放。由于CO₂对人体没严重危害，加之《京都协议书》确定的CO₂减排任务主要针对发达国家，中国还无需承担减排CO₂责任，因此，无论从政府监测、排放的控制，还是理论研究上，一直对CO₂的排放问题关注不够。随着CO₂等温室气体排放增多，引起的全球气候变化日益受到国际社会关注，作为全球最大的CO₂排放国，中国承担起遏制全球气候变化的共同责任。本研究从低碳经济角度，强调了“西电东送”这一能源工程的减排效应，依据国际碳交易市场上的经济价值和未来电力规划，对CO₂的减排效应进行分析预测。通过计算“西电东送”CO₂减排额，客观上论证了“西电东送”水电大规模的开发使用已产生了的CO₂减排项目，即CDM，而其能源地理空间的配置过程不仅协调东西部区域协调发展，而且在能源输出区、输入区之间就能源、环境、经济、社会发展确立了中国式清发展机制，即将污染从环境容量较小、治理成本昂贵的地区转移到环境容量较大，生产力相对落后、治理成本较低的地区，伴随污染的转移，东部得到了能源、西部以环境和能源换取了发展的机会，包含资本、管理、技术等转移。