劉 鵬 薛志宏 范 博 王占義

1.中冶西北工程技術(shù)有限公司

2.鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境職業(yè)學(xué)院

3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)

0 引言

溫室氣體是大氣中一些自然生成和人為生成的有機(jī)氣體,它們通過吸收太陽能和從地面反射出去的太陽輻射，阻止地表熱量向外擴(kuò)散，在地表和空氣之間形成一層絕緣層，類似于“溫室”的效果，因此對地面的變暖效應(yīng)也被稱為“溫室效應(yīng)”。CO2、CH4、N2O、HFCS、CF4和SF6是人類活動產(chǎn)生的主要溫室氣體［1-2］。HFCS、CF4和SF6在空氣中少量存在，雖然升溫能力較強(qiáng)但是對溫室效應(yīng)影響較小。國家對溫室氣體定義中，主要的溫室氣體一般為N2O、CO2和CH4［3］。目前，溫室效應(yīng)和氣候變化危機(jī)的主要原因是由于人類活動產(chǎn)生溫室氣體造成，其中化石能源的大量消耗是造成溫室效應(yīng)和氣候變化危機(jī)的重要因素［4］。隨著工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)，大量化石能源如煤炭和石油等被開采，其產(chǎn)生溫室效應(yīng)對生態(tài)系統(tǒng)、社會經(jīng)濟(jì)的破壞作用也逐漸顯現(xiàn)。因此，降低溫室效應(yīng)和應(yīng)對氣候變化的首要與核心任務(wù)就是減緩溫室氣體排放［5］。

電力行業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)的重要能源基礎(chǔ)和社會發(fā)展進(jìn)步的支柱產(chǎn)業(yè)，其消費(fèi)趨勢變化情況對經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r的變化有一定的指示作用［7］。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開電力的供應(yīng)，研究表明我國電力能源的消費(fèi)近20 年間提高了18.2%［7,9］，溫室氣體排放量在電力行業(yè)快速發(fā)展下也不斷增長。電力行業(yè)碳排放早在2017 年就在我國化石能源的碳排放中占比達(dá)到了48.7%［6,10］，因此電力行業(yè)也被列入了我國減排目標(biāo)的重點(diǎn)行業(yè)。所以，探究影響電力行業(yè)溫室氣體排放的主要因素對實(shí)現(xiàn)我國減排目標(biāo)和引導(dǎo)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展有非常積極的作用［8,11-12］。從不同供電方式來看，火電行業(yè)在我國電源結(jié)構(gòu)占據(jù)主導(dǎo)地位，是電力系統(tǒng)內(nèi)部的主要排放單位［13］，早在2017 年其發(fā)電量達(dá)到了全國總發(fā)電量的64.7%［14］。電力行業(yè)溫室氣體排放主要來源有電力消費(fèi)和輸電部門兩個方向，電力消費(fèi)端的能源排放率和火電能耗強(qiáng)度以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時地區(qū)人口等因素對電力行業(yè)溫室氣體排放也有重要意義。同時，電力行業(yè)溫室氣體減排對實(shí)施的碳排放交易權(quán)等政府的政策也有積極的響應(yīng)。綜合上述原因，目前亟須全面研究探討電力行業(yè)溫室氣體排放情況的影響因素，除了發(fā)電部門與輸配部門之外，同時也可以從其他宏觀因素與典型外部政策因素的作用來分析，從而能夠綜合與全面探討電力行業(yè)溫室氣體排放影響因素。

1 溫室氣體排放影響因素

1.1 電源結(jié)構(gòu)與火電能耗強(qiáng)度因素

電力行業(yè)溫室氣體排放最主要影響因素是電源結(jié)構(gòu)與火電能耗強(qiáng)度。在不同地區(qū)，如果清潔能源能夠在該地區(qū)占有較大的份額，那么該地區(qū)由電力行業(yè)所引發(fā)的溫室氣體排放量就會相對減少，而在清潔能源較少的地區(qū)則相反［7］。由于資源分配的限制，以燃煤為主的火力發(fā)電是我國電力消費(fèi)的主要來源，這就導(dǎo)致燃煤發(fā)電過程中向大氣排放的污染物增加［15］。

早在2016 年，我國煤炭消費(fèi)總量中的44.17%用于我國燃煤發(fā)電的電力行業(yè)，達(dá)到16.98 億t［16］。鑒于煤炭燃燒在電力供應(yīng)中所起的重要作用以及其所造成的大氣污染和溫室氣體排放，所以電力行業(yè)對降低我國碳排放強(qiáng)度具有較大潛力［17］，減少電力行業(yè)溫室氣體排放的關(guān)鍵在于通過調(diào)節(jié)能源結(jié)構(gòu)減少煤炭在發(fā)電過程中的應(yīng)用。近年來，我國正在積極發(fā)展水電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電以及其它多種清潔能源發(fā)電形式，以便能夠在未來電源結(jié)構(gòu)中減少火力發(fā)電或者代替火力發(fā)電。當(dāng)清潔能源在電源結(jié)構(gòu)占比增加時，相當(dāng)于煤炭等化石能源的消費(fèi)量在電源結(jié)構(gòu)中占比降低，從而電力行業(yè)的溫室氣體排放量也會間接減少。所以，電源結(jié)構(gòu)對于電力行業(yè)溫室氣體排放變化有重要影響。

雖然近年來我國積極追求開發(fā)新的能源發(fā)電來代替部分火力發(fā)電以減輕電力行業(yè)溫室氣體排放壓力，但由于不同地區(qū)資源情況差異，因此我國依然以火力發(fā)電為主，清潔能源發(fā)電為輔的電能供應(yīng)結(jié)構(gòu)。一般情況下，天然氣產(chǎn)品與石油制品的溫室氣體排放因子相對煤制品而言較小，因此當(dāng)火力發(fā)電中多使用了燃油發(fā)電或燃?xì)獍l(fā)電時，會使電力行業(yè)的溫室氣體排放降低［18-20］。

1.2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素

較低的火電能耗強(qiáng)度在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的地區(qū)可以在一定程度上抑制溫室氣體排放［21］。由于大型的火電機(jī)組效率較高，在消耗同等煤炭的情況下能夠產(chǎn)生更多的電力資源，而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的大型火電機(jī)組占比較高，所以產(chǎn)生較多電力資源的同時能夠減少溫室氣體的排放。相反在一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)，由于大型火電機(jī)組占比較低，所以其電力行業(yè)溫室氣體排放量也會較大。因此，通過發(fā)電技術(shù)改良或者提升節(jié)能措施也能夠降低火力發(fā)電過程中的溫室氣體排放量［22］。經(jīng)濟(jì)活動的擴(kuò)張能夠擴(kuò)大我國電力行業(yè)溫室氣體的排放規(guī)模［23］。一般來說，經(jīng)濟(jì)發(fā)展很大程度要依賴于電力供應(yīng)，要保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展，就要保證依賴于電力的生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行，因此經(jīng)濟(jì)活動對電力行業(yè)溫室氣體排放有著不可推卸的責(zé)任。電力行業(yè)消費(fèi)水平在一定意義上也能夠?qū)?jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢起到一定的指向性作用，能夠指示未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢的變化情況。有研究指出，電力消費(fèi)越高,其所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)情況也越樂觀，并且這種相關(guān)關(guān)系穩(wěn)定存在于各個地區(qū)［24-27］。張寶山等研究分析，經(jīng)濟(jì)提升的地區(qū)電力能源消費(fèi)較高，而電力消費(fèi)較高的地區(qū)其溫室氣體排放也越高，且各個環(huán)節(jié)之間存在單向的因果關(guān)系［28］。通過環(huán)境污染、電力能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長之間存在的相關(guān)關(guān)系，研究出電能消費(fèi)在經(jīng)濟(jì)增長中起的作用，對于電力能源發(fā)展戰(zhàn)略和制定節(jié)能減排政策有舉足輕重的作用?，F(xiàn)階段我國的經(jīng)濟(jì)高速增長依賴于電力能源的大量消耗，我國經(jīng)濟(jì)增長中電力能源占有舉足輕重的作用，想要保持經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長就要保證我國電力能源的需求。

1.3 人口因素

人口增加也會對溫室氣體排放起到一定的促進(jìn)作用，人口較多的地方電力生產(chǎn)更加旺盛，其產(chǎn)生的電力需求也會更多，所以人口流量較大的一些地區(qū)電力行業(yè)溫室氣體排放也較大，而一些人口自然增長量較低且外流較大的地區(qū)有抑制排放增長的作用［29-30］。從這個意義上講，人口變化情況對電力行業(yè)溫室氣體排放變化情況有較大影響［31］。

1.4 供用電比率、電力自給率以及單位GDP電耗強(qiáng)度因素

供用電比率、電力自給率以及單位GDP 電耗強(qiáng)度在造成溫室氣體排放因素中所起作用較小，但其在電力行業(yè)溫室氣體排放中所起的作用不可忽視［32］。從不同地區(qū)來看，一些產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展較好和能夠高效完成經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的地區(qū)，其單位GDP 電耗強(qiáng)度的減排作用較強(qiáng)。單位GDP 電耗強(qiáng)度的降低需要在減少電力需求方面做大量工作，這就意味在投入相同電力資源的情況下能夠有更高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，進(jìn)而有利于溫室氣體的減排效果。因此，電力行業(yè)溫室氣體排放與單位GDP電耗強(qiáng)度也有著密切的相關(guān)性［33］。對于一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的地區(qū)以及一些有地理優(yōu)勢的地區(qū)，可以利用本地區(qū)天然氣等資源和國家“西氣東輸”等項(xiàng)目資源來淘汰部分燃煤發(fā)電廠調(diào)整本地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)，減少電力行業(yè)溫室氣體的排放［34］。對于電力自給率的減排作用較強(qiáng)的一些地區(qū)通常為電力消費(fèi)的主要區(qū)域，本地區(qū)電力供應(yīng)不足，通過輸配電網(wǎng)利用國家“西電東輸”等項(xiàng)目來滿足本地區(qū)電力需求，這樣既滿足了本地區(qū)電力需求，同時也將排放間接轉(zhuǎn)移到電力調(diào)出地區(qū)。同時，電力不足的、經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的地區(qū)就會有更大的動力解決電力傳輸過程中的損耗問題，建設(shè)并且升級改造電網(wǎng)減少供電損耗，提高供用電比率，因此供用電比率的減排作用較強(qiáng)［19-20］。不同地區(qū)間的電力傳輸也會引起溫室氣體排放的轉(zhuǎn)移情況，從而會影響該地區(qū)的電力行業(yè)實(shí)際排放量的準(zhǔn)確性。通常我們以電力自給率為1來衡量本地區(qū)電力行業(yè)實(shí)際排放量，當(dāng)本地區(qū)電力自給率大于1的時候，那就意味著這個地區(qū)除了要滿足本地區(qū)電力供應(yīng)并且承擔(dān)本地區(qū)電力供應(yīng)所帶來的溫室氣體排放之外，還要承擔(dān)向其他地區(qū)供應(yīng)電力并承擔(dān)供應(yīng)電力所帶來的溫室氣體排放壓力。如果某地區(qū)的電力自給率小于1，那就意味著本地區(qū)電力資源供不應(yīng)求，需要其它地區(qū)的電力供應(yīng)支援，并且不承擔(dān)電力消費(fèi)所帶來的溫室氣體排放壓力［35］。所以，地區(qū)間的電力傳輸過程所產(chǎn)生的溫室氣體排放情況能夠依據(jù)電力自給率來衡量。

1.5 實(shí)施碳排放權(quán)交易制度因素

實(shí)施碳排放權(quán)交易制度是除了電力行業(yè)內(nèi)部因素與宏觀外部因素以外，能夠抑制電力行業(yè)溫室氣體排放增長的重要政策因素［36］。隨著碳排放權(quán)交易市場的逐漸成熟，電力行業(yè)也會逐漸被列為碳排放權(quán)交易市場的范圍內(nèi)，這就意味著在未來的電力行業(yè)溫室氣體的排放因素除了受以上因素的影響以及政府調(diào)控政策影響之外，還會受到碳排放權(quán)交易市場的調(diào)控影響。這樣在多方因素共同調(diào)控下有利于促進(jìn)電力行業(yè)的改革，能更有效地完成國家在電力行業(yè)的減排目標(biāo)、促進(jìn)社會資源優(yōu)化配置［37-39］。所以，及早研究電力行業(yè)對碳排放權(quán)交易市場的響應(yīng)，并作出相關(guān)的規(guī)劃布局，對電力行業(yè)具有現(xiàn)實(shí)意義［40］。

2 總結(jié)與展望

本文通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)了電力行業(yè)產(chǎn)生溫室氣體排放的主要因素。總的來說，溫室氣體排放主要由于我國區(qū)域資源不均衡，電源結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致火電是供電的主要來源。在未來的研究中，減排工作可以著重于優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，通過不同的模型算法來優(yōu)化電力供應(yīng)比例，將更多的清潔能源納入到供電系統(tǒng)，為緩解溫室氣體排放在能源結(jié)構(gòu)方面提供更好的選擇。未來要盡可能地降低火力發(fā)電比例，發(fā)展新能源發(fā)電，通過提升電源組合多樣化水平，降低電力行業(yè)溫室氣體的排放。