风力发电节能减排分析

张建华 谭万红 蔡淑娟 庞丽霞

广东三海环保科技有限公司

风力发电节能减排分析

张建华 谭万红 蔡淑娟 庞丽霞

广东三海环保科技有限公司

与煤炭、石油等传统化石能源相比，风电作为清洁能源，基本实现污染物零排放，环境效益显著。但国内节能减排计算方法各异，给排污权交易造成困扰。笔者结合实例分析，认为只有将计算方式与发电量直接挂钩，才能简化并规范其效益分析。

传统能源；风电；效益

1 引言

风能是一种取之不尽的绿色可再生能源。与传统化石能源发电方式相比，风电不产生废气、废水和固体废弃物，也不产生CO2，环境效益相当显著[1]。

由于经济发展导致环境恶化，我国日益重视发展风电等新能源产业，并允许排污权交易以改善环境[2]。排污权交易是当前受到世界各国关注的基于市场的环境经济管理手段之一[3]。

以广东省为例，省发改委、环保厅、财政厅联合下发《关于二氧化硫、化学需氧量、氮氧化物和氨氮排污权有偿使用和交易价格的通知》（粤发改价格[2016]626号），明确SO2、NOX的排污权初始交易价格，拉开了排污权交易序幕。但由于国内核定节能、减排量的方式各异，导致计算结果各异，对风电工程排污权交易制度形成一定困扰。

本文选取广东省茂名高州某陆上风电工程作为实例，对风电节能量及减排量进行分析、计算。

2 工程概况

工程位于广东省茂名高州市，设计容量49.5MW，33台风机，单机容量1.5MW，年有效利用2075h，年理论发电量约1.027亿kW.h。

3 节能量分析

3.1 节煤量

节煤量一般基于发电量进行计算，目前多数计算分歧都出现在基数选择；当前计算所选择基数主要包括发电煤耗和供电煤耗两种。

与火力发电工程不同，风电工程在设计阶段计算理论发电量的过程中已提前考虑（预估）3-5%厂用电率，因此设计年理论发电量实质是上网电量；因此，节能计算基数应采取供电煤耗而非发电煤耗。

由于各地供电煤耗存在差异；大型机组与中小型机组存在差异；热电机组与纯凝机组也存在差异；而风电场装机容量一般远低于现役火电装机容量，因此不宜以大中型火电煤耗作为计算依据。

譬如：2015年全国600MW机组平均供电煤耗315g/kW.h；广东省平均供电煤耗325g/kW.h；而广东省火力发电厂供电煤耗限额规定，300MW机组供电煤耗限额为335g/kW.h。

结合本案例，风电场发电容量仅为49.5MW，无对应容量火力发电容量机组进行参考；由于广东地区经济较发达，实际投运的火电机组以大容量机组居多，所以其平均供电煤耗并不真实反映风电、光伏、生物质等小容量发电工程的节能性。

因此笔者认为本例应参考火力发电厂供电煤耗限额（335g/kW.h）进行计算相对合理。

3.2 节水量

节水量可以参考国家、地方相关机构提供的资料，譬如本案例可直接参考中电联公布的数据：2015年全国火电厂单位耗水量1.4kg/kW.h。

4 减排量分析

4.1 废气减排量

SO2、NOX、烟尘减排量计算有两种方法：

第一种计算方法是参考国家、地方相关机构提供的资料，本例可直接参考中电联公布的数据：2015年全国火电厂单位SO2排放量约0.47g/kW.h；单位NOX排放量约0.43g/kW.h；单位烟尘排放量约0.09g/kW.h。

第二种计算方法是根据标煤量反推烟气量。目前燃烧1t煤炭大约产生的10500 m3，按照0.7的热值折算系数折算，每燃烧1t标煤大约产生15000m3；结合排放火力发电厂的排放标准：SO2按100mg/m3；NOX按100mg/m3；烟尘按30mg/m3进行计算。

由于第二种方法是通过概算烟气量，然后通过排放标准进行计算的，可能存在以下两个方面的问题：

(1)目前燃煤的平均热值按4900大卡取值不一定科学；

(2)火电厂排放浓度普遍均低于相应排放标准，因此按照排放标准取值会有一定程度的偏大。

鉴于上述原因，笔者认为减排量计算采用第一种方法更为合理。

4.2 废水减排量

废水减排量可以参考国家、地方相关机构提供的资料，本案例可直接参考中电联公布的数据：2015年全国火电厂单位废水排放量0.07kg/kW.h。

4.3 碳减排

CO2减排量计算有两种方法：

第一种方法是依照国家发改委应对气候司定期公布的中国区域电网CO2基准线排放因子进行计算，本案例的风电场位于南方区域，CO2排放系数为0.8959kgCO2/kW.h，计算结果约为9.23万吨。

第二种方法是依照联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于CO2的计算，参照与标煤量热值相当的焦炭（7000Kcal/Kg）进行计算，查表可得，CO2建议排放系数为3.14Kg⁃CO2/Kg燃料；依这种方法计算出来的CO2减排量约为10.8万吨，置信区间为[-10.6%，+11.2%]，即CO2减排量在[9.66万吨，12.01万吨]区间范围内。

因第二种计算方法发布于2006年，迄今许多燃料及燃烧条件均有较大变化，且最终减排量是一个区间范围，显然不符合未来的碳排放计量要求；因此笔者建议CO2减排量计算采用第一种方式。

4.4 固废减排量

由于火力发电厂脱硫产生的石膏用途广泛，容易销售，因此较多研究倾向认为石膏是一种电厂的附加资源。实际运营中，大多电厂只是将灰渣作为固体废弃物看待。

灰渣减排量与燃煤锅炉燃烧形式及其燃煤的灰分密切相关。根据资料，火电厂每发1KW.h电，大约产生灰渣120-170g；一般经验按150g/KW.h计算。

5 结论

与火力发电相比，风力发电机组容量小，年利用率相对较低，目前此类项目的节能减排分析、计算缺乏统一原则，给随后排污权交易造成困扰。

笔者结合传统的几种计算节能减排方式进行分析，认为只有将节能减排与发电量直接挂钩，才能简化并规范其效益分析。

[1]黄莹灿,李梦,王燕楠,张榕.风电节能减排环境经济效益分析[J].中国市场,2014(24):135-139.

[2]陈安国.美国排污权交易的实践与启示,经济论坛[J].2006(16).

[3]房春生,侯春燕,王菊.我国实施排污权交易制度的现状与出路.中国高校科技与产业化,2006(83).