基于碳交易市场的四川水电资源外送补偿研究

陈　强，刘　艳，黄炜斌，陈　勇，马光文

(1.四川大学水利水电学院，四川成都610065；2.国网重庆市电力公司调度控制

中心，重庆400014；3.湖北省路桥集团有限公司，湖北武汉430000)



基于碳交易市场的四川水电资源外送补偿研究

陈强1，刘艳2，黄炜斌1，陈勇3，马光文1

(1.四川大学水利水电学院，四川成都610065；2.国网重庆市电力公司调度控制

中心，重庆400014；3.湖北省路桥集团有限公司，湖北武汉430000)

摘要：四川省作为全国水电清洁能源生产基地，为华中、华东等地区的节能减排做出了巨大贡献，但国家尚未将水电纳入跨省区碳交易，无法体现四川水电低碳的清洁能源价值。梳理四川外送水电纳入跨区域碳市交易的必要性，并利用排放因子法对四川外送水电资源的碳减排价值进行了初步测算，以此量化四川水电的生态和环境补偿。结果表明，仅2014年，四川外送水电在碳交易市场就有超过30亿元的减排收益。

关键词：碳交易市场；水电资源；外送；补偿；四川

四川省水电资源富集，数个大型水电站集中投产，外送通道加速建设投运。2014年，四川水电外送电量达1 116亿kW·h，相比2013年增长了62%。作为清洁水电能源输出地的四川地区，由于地处西部，发展基础差，在外送水电上获益不足，政策形势和利益分配机制还有待完善。根据国家有关政策，全国范围的碳交易市场或将于2016年启动。若将外送水电纳入碳排放交易，四川外送水电给受电地区带来的减排效益补偿可通过碳交易市场进行合理量化，达到双赢的效果。作为送电区，四川既可以将清洁能源作为经济发展的动力，为四川社会发展提供资金支持，又可为华中、华东等受电地区提供清洁、优质的电力资源，有利于中、东部地区减轻减排压力，对推进能源生产与消费革命有着重要作用。

1四川水电外送情况

四川水电电源建设经历了较大发展，近几年新投产的机组使全年枯水期发电能力大大增加。同时，国调直调机组留川电量大幅增加。四川电网枯水期在大幅减少外购电的情况下，电力供应仍十分充裕，火电机组负荷率较低，丰水期水电电量富余进一步加大。随着直流近区水电站的集中投产，按比例留川电量大幅增加，四川电网供需局面已由多年来的“丰余枯缺”变化为“丰余枯不缺”。

丰水期四川水电大量富余，依靠目前已建成的“四交四直”外送通道，总外送承载量约为2 830万kW。其中，交流通道送电能力约370万kW，直流通道送电能力约2 460万kW。已明确通过交流外送的电站或协议送电包括二滩水电站送重庆90万kW、锦屏水电站送重庆200万kW、四川网对网送重庆25万kW。已明确通过直流外送的电站或协议送电包括德宝直流输电线路送西北300万kW，向家坝、锦屏和溪洛渡等水电站分别送华东640万、720万kW和800万kW。截至2015年5月31日，四川清洁水电经锦苏线、向上线、溪浙线3条直流外送通道送华东电网电量突破2 000亿kW·h，创川电外送新高。

2川电外送纳入碳交易市场迎来新契机

2.1清洁水电对促进低碳减排工作有重要贡献

电力工业的碳排放在中国能源相关的碳排放总量中占有举足轻重的地位，影响中国未来碳减排总体目标的实现，对中国是否能实现国际谈判中宣布的减排承诺具有决定性的作用[1]。国家层面已发布相关文件，明确要求对清洁能源要积极消纳，并运用利益补偿机制为其开拓市场空间。水电作为低碳、优质的清洁能源，相比火电能给受电区带来巨大的CO2减排效益。四川有着超过1.6亿kW的水力能源蕴含量，位列全国第二位，技术年发电量7 109亿kW·h，居全国第一。2014年，四川外送电量分别为：华北区域电网37亿kW·h、华东区域电网897亿kW·h、华中区域电网157亿kW·h、西北区域电网25亿kW·h。2015年，四川水电装机预计将占到全国的1/5，达到6 700万～7 000万kW。2020年达到9 000万～9 500万kW。届时，近亿kW装机的水电可节约原煤近1.7亿t，保守估计减少碳排放6.4亿t，极大地减轻了中、东部受电区的减排压力。

2.2送电区外送水电补偿标准难以核定

作为主要的水电送电区，四川外送水电给东部受电地区带来巨大的碳减排效益，而付出的代价是自身环境压力越来越大，产生了大量的生态问题和地质灾害等环境负效益，这就导致了环境成本的转移，由受电区转入了送电区。此外，受地域发展条件的限制，四川在外送水电上获益也大打折扣，再加上日益攀升的生态保护和移民安置成本也使四川外送水电竞争力下降，打击了川内水电建设的投资热情。考虑到送电区的环境成本和受电区的减排效益，可通过受电区给予送电区合理的资源环境补偿。然而，政策和补偿机制的不明确致使补偿标准难以核定[2]，无法合理量化四川外送水电清洁能源的价值。

2.3全国范围的碳市交易工作加速推进

我国的碳交易市场建设比较晚，国家在2011年批准碳交易试点，深圳、北京、广东、重庆等7省市于2013年开始正式进行碳交易试点。截至2014年底，7省市累计成交额达12.6亿元，完成超过2 867万t的碳排放交易量，折合交易均价为44.12元/t[3]。我国已成为继欧盟之后的第二大碳交易市场，并且有望于2016年建成全国范围内统一的碳交易市场。2014底，《碳排放权交易管理暂行办法》发布，标志着国家将加快全国范围的碳交易市场建设。截至2015年上半年，已出台了相关政策和核算制度，并上线了国家碳登记系统及建成国家自愿减排交易体系。随着全国碳交易市场加速建设，交易流动性的增强，交易品种的丰富，市场规模的扩大，给跨区域外送水电纳入跨省区碳交易市场带来了契机。

3基于跨地区碳市交易的水电资源外送补偿测算

3.1方法选定

就整体而言，受电区产生的减排效益与送电区产生的增排效益构成了川电外送的减排效益。广义来讲，应该考虑水电的碳排放，计算总排放效应时应减去该部分排放；狭义来讲，总减排效应等于仅送出水电电量的减排效应。

3.1.1简易算法

假设水电产生的CO2忽略不计，川电外送的减排量即为受电区自建火电供应相同数量受电量所带来的CO2排放量，本文根据排放因子来计算减排量，计算公式为

(1)

式中，Y为川电外送CO2减排量；Ai为不同受电区接受的电量；Ei为不同受电区火电排放因子。

3.1.2考虑水电排放的算法

水电在发电生产过程中也会产生一定的碳排放，对环境也有影响。水库蓄水是水电碳排放产生的主要原因[4]。在蓄水过程中，水中各种微生物和植物腐烂会产生CO2、CH4等温室气体。参考欧盟水力发电和燃煤发电CO2排放量之间的比例关系，水电含有的碳排放强度附加值相当于燃煤发电的1/40。考虑四川水电也要产生CO2，将受电区减排量减去四川水电自身的增排量便得到川电外送带来的净减排量，计算公式为

(2)

式中，k为送电区到受电区输电损失率，为6%。

3.2减排量计算

水电项目代替的是电网中的一部分会产生温室气体排放的装机容量和发电量，进而减少了温室气体的排放。因此，界定基准线的基础在于确定水电项目所替代的电网范围。对电网而言，电力项目的并网对其自身产生2种影响：一种为运行边际(Operation Margin，OM)，影响电网发电和运行调度，也称电量边际。另一种为建设边际( Build Margin，BM)，影响电网装机容量的边际部分建设，也称容量边际[5]。国家发展改革委发布了以不同区域电网为单位的基准线排放因子。2014年各电网基准线排放因子见表1。

表1　2014年各电网基准线排放因子　tCO2/MW·h

我国城市自然资源分配不均，电力的调入调出现象在东、西部城市之间尤为普遍，而调动的这部分电力同样也要产生排放量，其主要影响因素在于电力排放因子。由于基础工作的缺乏，适用于我国乃至省市级区域的电力排放因子一直未能确定，以至于早期相当一部分研究都使用了国家发展改革委公布的中国区域电网基准线排放因子。值得注意的是，该因子主要是为清洁发展机制(Clean Development Mechanism，CDM)项目的开发采用相应规则计算得来，用电量边际因子来计算外送电力的碳排放核算并不科学。考虑到采用电量边际因子法计算不同燃料品种的潜在CO2排放因子时取的下限值，取值偏保守，而且没有考虑到CH4和N2O气体的排放，加之忽略了可再生能源和核电对电网的实际影响，近年来国内研究机构和学者开发了其他类型的排放因子或提供了排放因子的计算方法。

对电量边际因子计算方法进行参数修正[6]，取潜在CO2排放因子的缺省值，同时针对CH4和N2O气体，增加相应的缺省排放因子。修正的火电温室气体排放因子计算公式如下

E火电 =∑i(FCi·NCVi·EFCO2,i)EG+

(3)

式中，E火电为修正的火电排放因子；FCi为电力系统燃料i的消耗量；NCVi为燃料i的热值；EFCO2，i、EFCH4，i、EFN2O，i分别为燃料i发电时CO2、CH4、N2O的缺省排放因子；25、298分别为CH4、N2O的全球变暖潜值是CO2的25倍和298倍；EG为该电力系统供电网电量。

经计算，得到修正后的火电排放因子E火电。修正的火电排放因子与电量边际排放因子比较见表2。

表2火电排放因子与电量边际排放因子比较

tCO2/MW·h

四川水电主要送往华东、西北、华中、华北和重庆地区，重庆属于华中电网。根据2014年四川外送电量，结合公式(1)、(2)，采用表2中的修正火电排放因子，计算相应受电区减排量，计算结果见表3。

表3　不同受电区减排量　t

3.3四川外送水电补偿效益测算

随着全球CO2过度排放所带来的环境后果越来越严重，越来越多的国家开始注重CO2等温室气体减排，世界各国开始推行碳排放交易机制。要确定CO2减排效益，先要确定交易单价。碳交易价格不是一成不变的，受多种外界因素的影响而不断动态调整。本文选取2014年全国7个碳交易市场交易均价的平均值作为计算CO2减排效益时的单价。

根据表3的数据，可以测算得出四川水电外送受电区的碳交易价值，从而得出四川水电外送每度电获得的碳交易补偿额。四川外送水电减排价值及补偿见表4。按四川水电每年外送1 000亿kW·h测算，四川外送水电每年最低可获得碳交易补偿37.5亿元。

表4四川外送水电减排价值及补偿

电网名称简单算法考虑水电排放算法减排价值/亿元减排补偿/元·(kW·h)-1减排价值/亿元减排补偿/元·(kW·h)-1华北区域电网1.87180.05061.82200.0492华东区域电网32.97840.036832.10130.0358华中区域电网6.96360.04446.77840.0432西北区域电网1.13950.04561.10920.0444合计42.95320.038541.81080.0375

4结语

本文针对四川水电资源外送而现有的资源、生态补偿机制还不够完善，无法体现水电作为清洁能源的低碳价值这一现状，提出将外送水电纳入跨区域碳排放交易的设想，并运用修正的火电排放因子法测算四川外送水电碳减排价值，得出四川外送水电每度电最低能得到0.037 5元的碳减排补偿。四川外送水电的低碳价值经碳交易市场合理量化后，为送电区的资源和生态补偿提供了参考，以促进送电区的可持续发展。

参考文献：

[1]孙德栋. 基于碳交易市场下的火电机组低碳电力成本效益分析[J]. 水电能源科学， 2013， 31(1)： 207- 210．

[2]董海京， 洪尚群， 叶文虎. 云南水电生态化的生态补偿[J]. 水电能源科学， 2005， 23(3)： 41- 43．

[3]张曦， 朴丽静. 全国七省市碳交易试点研究[J]. 中国船检， 2015， 17(1)： 107- 109．

[4]陈小燕， 戴会超， 蒋定国， 等. 水库温室气体排放过程中若干问题的研究[J]. 水电能源科学， 2009， 27(5)： 37- 39．

[5]霍现军. 清洁发展机制(CDM)在中国风力发电场的应用[D]. 北京： 华北电力大学， 2006．

[6]侯萍， 王洪涛， 张浩， 等. 用于组织和产品碳足迹的中国电力温室气体排放因子[J]. 中国环境科学， 2012， 32(6)： 961- 967．

(责任编辑杨健)

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

中图分类号：F062.2

文献标识码：A

文章编号：0559- 9342(2016)01- 0078- 03

作者简介：陈强(1991—)，男，重庆人，硕士研究生，研究方向为水利电力经济管理；黄炜斌(通讯作者)．

基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2013CB036406- 4)；中国清洁发展机制基金赠款项目(2013114)；国家科技支撑计划(2008BAB29B09)；国家自然科学基金重点资助项目(50539140)；美国能源基金会“中国可持续能源”(G- 0610- 08581)

收稿日期：2015- 09- 14