影响我国电力行业温室气体排放的因素

刘 鹏 薛志宏 范 博 王占义

1.中冶西北工程技术有限公司

2.鄂尔多斯生态环境职业学院

3.内蒙古农业大学

0 引言

温室气体是大气中一些自然生成和人为生成的有机气体,它们通过吸收太阳能和从地面反射出去的太阳辐射，阻止地表热量向外扩散，在地表和空气之间形成一层绝缘层，类似于“温室”的效果，因此对地面的变暖效应也被称为“温室效应”。CO2、CH4、N2O、HFCS、CF4和SF6是人类活动产生的主要温室气体［1-2］。HFCS、CF4和SF6在空气中少量存在，虽然升温能力较强但是对温室效应影响较小。国家对温室气体定义中，主要的温室气体一般为N2O、CO2和CH4［3］。目前，温室效应和气候变化危机的主要原因是由于人类活动产生温室气体造成，其中化石能源的大量消耗是造成温室效应和气候变化危机的重要因素［4］。随着工业发展和城市建设，大量化石能源如煤炭和石油等被开采，其产生温室效应对生态系统、社会经济的破坏作用也逐渐显现。因此，降低温室效应和应对气候变化的首要与核心任务就是减缓温室气体排放［5］。

电力行业作为我国经济的重要能源基础和社会发展进步的支柱产业，其消费趋势变化情况对经济发展状况的变化有一定的指示作用［7］。经济的发展离不开电力的供应，研究表明我国电力能源的消费近20 年间提高了18.2%［7,9］，温室气体排放量在电力行业快速发展下也不断增长。电力行业碳排放早在2017 年就在我国化石能源的碳排放中占比达到了48.7%［6,10］，因此电力行业也被列入了我国减排目标的重点行业。所以，探究影响电力行业温室气体排放的主要因素对实现我国减排目标和引导经济的健康发展有非常积极的作用［8,11-12］。从不同供电方式来看，火电行业在我国电源结构占据主导地位，是电力系统内部的主要排放单位［13］，早在2017 年其发电量达到了全国总发电量的64.7%［14］。电力行业温室气体排放主要来源有电力消费和输电部门两个方向，电力消费端的能源排放率和火电能耗强度以及经济发展，同时地区人口等因素对电力行业温室气体排放也有重要意义。同时，电力行业温室气体减排对实施的碳排放交易权等政府的政策也有积极的响应。综合上述原因，目前亟须全面研究探讨电力行业温室气体排放情况的影响因素，除了发电部门与输配部门之外，同时也可以从其他宏观因素与典型外部政策因素的作用来分析，从而能够综合与全面探讨电力行业温室气体排放影响因素。

1 温室气体排放影响因素

1.1 电源结构与火电能耗强度因素

电力行业温室气体排放最主要影响因素是电源结构与火电能耗强度。在不同地区，如果清洁能源能够在该地区占有较大的份额，那么该地区由电力行业所引发的温室气体排放量就会相对减少，而在清洁能源较少的地区则相反［7］。由于资源分配的限制，以燃煤为主的火力发电是我国电力消费的主要来源，这就导致燃煤发电过程中向大气排放的污染物增加［15］。

早在2016 年，我国煤炭消费总量中的44.17%用于我国燃煤发电的电力行业，达到16.98 亿t［16］。鉴于煤炭燃烧在电力供应中所起的重要作用以及其所造成的大气污染和温室气体排放，所以电力行业对降低我国碳排放强度具有较大潜力［17］，减少电力行业温室气体排放的关键在于通过调节能源结构减少煤炭在发电过程中的应用。近年来，我国正在积极发展水电、核电、风电、太阳能发电以及其它多种清洁能源发电形式，以便能够在未来电源结构中减少火力发电或者代替火力发电。当清洁能源在电源结构占比增加时，相当于煤炭等化石能源的消费量在电源结构中占比降低，从而电力行业的温室气体排放量也会间接减少。所以，电源结构对于电力行业温室气体排放变化有重要影响。

虽然近年来我国积极追求开发新的能源发电来代替部分火力发电以减轻电力行业温室气体排放压力，但由于不同地区资源情况差异，因此我国依然以火力发电为主，清洁能源发电为辅的电能供应结构。一般情况下，天然气产品与石油制品的温室气体排放因子相对煤制品而言较小，因此当火力发电中多使用了燃油发电或燃气发电时，会使电力行业的温室气体排放降低［18-20］。

1.2 经济发展因素

较低的火电能耗强度在一些经济发展较好的地区可以在一定程度上抑制温室气体排放［21］。由于大型的火电机组效率较高，在消耗同等煤炭的情况下能够产生更多的电力资源，而经济发达地区的大型火电机组占比较高，所以产生较多电力资源的同时能够减少温室气体的排放。相反在一些经济欠发达的地区，由于大型火电机组占比较低，所以其电力行业温室气体排放量也会较大。因此，通过发电技术改良或者提升节能措施也能够降低火力发电过程中的温室气体排放量［22］。经济活动的扩张能够扩大我国电力行业温室气体的排放规模［23］。一般来说，经济发展很大程度要依赖于电力供应，要保证经济发展，就要保证依赖于电力的生产稳定进行，因此经济活动对电力行业温室气体排放有着不可推卸的责任。电力行业消费水平在一定意义上也能够对经济发展趋势起到一定的指向性作用，能够指示未来经济发展态势的变化情况。有研究指出，电力消费越高,其所在地区的经济情况也越乐观，并且这种相关关系稳定存在于各个地区［24-27］。张宝山等研究分析，经济提升的地区电力能源消费较高，而电力消费较高的地区其温室气体排放也越高，且各个环节之间存在单向的因果关系［28］。通过环境污染、电力能源消费和经济增长之间存在的相关关系，研究出电能消费在经济增长中起的作用，对于电力能源发展战略和制定节能减排政策有举足轻重的作用。现阶段我国的经济高速增长依赖于电力能源的大量消耗，我国经济增长中电力能源占有举足轻重的作用，想要保持经济的持续稳定增长就要保证我国电力能源的需求。

1.3 人口因素

人口增加也会对温室气体排放起到一定的促进作用，人口较多的地方电力生产更加旺盛，其产生的电力需求也会更多，所以人口流量较大的一些地区电力行业温室气体排放也较大，而一些人口自然增长量较低且外流较大的地区有抑制排放增长的作用［29-30］。从这个意义上讲，人口变化情况对电力行业温室气体排放变化情况有较大影响［31］。

1.4 供用电比率、电力自给率以及单位GDP电耗强度因素

供用电比率、电力自给率以及单位GDP 电耗强度在造成温室气体排放因素中所起作用较小，但其在电力行业温室气体排放中所起的作用不可忽视［32］。从不同地区来看，一些产业科技发展较好和能够高效完成经济结构转型升级的地区，其单位GDP 电耗强度的减排作用较强。单位GDP 电耗强度的降低需要在减少电力需求方面做大量工作，这就意味在投入相同电力资源的情况下能够有更高的经济产出，进而有利于温室气体的减排效果。因此，电力行业温室气体排放与单位GDP电耗强度也有着密切的相关性［33］。对于一些经济发展较好的地区以及一些有地理优势的地区，可以利用本地区天然气等资源和国家“西气东输”等项目资源来淘汰部分燃煤发电厂调整本地区的能源结构，减少电力行业温室气体的排放［34］。对于电力自给率的减排作用较强的一些地区通常为电力消费的主要区域，本地区电力供应不足，通过输配电网利用国家“西电东输”等项目来满足本地区电力需求，这样既满足了本地区电力需求，同时也将排放间接转移到电力调出地区。同时，电力不足的、经济发展较好的地区就会有更大的动力解决电力传输过程中的损耗问题，建设并且升级改造电网减少供电损耗，提高供用电比率，因此供用电比率的减排作用较强［19-20］。不同地区间的电力传输也会引起温室气体排放的转移情况，从而会影响该地区的电力行业实际排放量的准确性。通常我们以电力自给率为1来衡量本地区电力行业实际排放量，当本地区电力自给率大于1的时候，那就意味着这个地区除了要满足本地区电力供应并且承担本地区电力供应所带来的温室气体排放之外，还要承担向其他地区供应电力并承担供应电力所带来的温室气体排放压力。如果某地区的电力自给率小于1，那就意味着本地区电力资源供不应求，需要其它地区的电力供应支援，并且不承担电力消费所带来的温室气体排放压力［35］。所以，地区间的电力传输过程所产生的温室气体排放情况能够依据电力自给率来衡量。

1.5 实施碳排放权交易制度因素

实施碳排放权交易制度是除了电力行业内部因素与宏观外部因素以外，能够抑制电力行业温室气体排放增长的重要政策因素［36］。随着碳排放权交易市场的逐渐成熟，电力行业也会逐渐被列为碳排放权交易市场的范围内，这就意味着在未来的电力行业温室气体的排放因素除了受以上因素的影响以及政府调控政策影响之外，还会受到碳排放权交易市场的调控影响。这样在多方因素共同调控下有利于促进电力行业的改革，能更有效地完成国家在电力行业的减排目标、促进社会资源优化配置［37-39］。所以，及早研究电力行业对碳排放权交易市场的响应，并作出相关的规划布局，对电力行业具有现实意义［40］。

2 总结与展望

本文通过查阅大量相关文献，总结了电力行业产生温室气体排放的主要因素。总的来说，温室气体排放主要由于我国区域资源不均衡，电源结构不合理导致火电是供电的主要来源。在未来的研究中，减排工作可以着重于优化电源结构，通过不同的模型算法来优化电力供应比例，将更多的清洁能源纳入到供电系统，为缓解温室气体排放在能源结构方面提供更好的选择。未来要尽可能地降低火力发电比例，发展新能源发电，通过提升电源组合多样化水平，降低电力行业温室气体的排放。