福建省小水電生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)研究

廖庭庭

(福建省水利水電科學(xué)研究院，福州 350001)

福建省是全國(guó)著名的小水電之鄉(xiāng)和水電農(nóng)村電氣化縣建設(shè)的策源地之一，水電裝機(jī)容量位居全國(guó)第三，水電是我省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要能源，在解決農(nóng)村用電、推動(dòng)地方發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮了十分重要的歷史作用。但因開(kāi)發(fā)較早、功能單一、設(shè)計(jì)理念陳舊，一些水電站在改善流域大生態(tài)的同時(shí)，也影響了局部河段和一些支流的小生態(tài)。

前人對(duì)農(nóng)村小水電電氣化、管理與規(guī)劃提出了要求[1-5]。2014年，以《生態(tài)補(bǔ)償條例》草案的立法解釋為背景，汪勁[6]討論了生態(tài)補(bǔ)償?shù)母拍?。葉舟[7]運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)權(quán)理論及其外部性原理、生態(tài)系統(tǒng)空間牲和柵格模型，并結(jié)合制度經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，提出了制度基礎(chǔ)和多層次的生態(tài)補(bǔ)償政策框架?；诎l(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)的歸納與類比，安果[8]認(rèn)為生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的制度與調(diào)整，應(yīng)圍繞生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的健康、良性以及可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行。

以膠州灣濱海濕地為研究對(duì)象，商慧敏[9]采用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值法和條件價(jià)值法，估算了濱海濕地的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)“環(huán)鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)”的戰(zhàn)略決策，劉海清[10]探討了鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，提出：鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)補(bǔ)償方式主要有政策補(bǔ)償、實(shí)物補(bǔ)償、資金補(bǔ)償、技術(shù)補(bǔ)償、智力補(bǔ)償?shù)?。?duì)于高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)引發(fā)的環(huán)境污染、資源耗竭等環(huán)境負(fù)外部性問(wèn)題，鄧曉紅[11]研究了生態(tài)補(bǔ)償對(duì)象及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)保護(hù)后生態(tài)環(huán)境得到了保護(hù)和改善，張林洪[12]提出了獲益方補(bǔ)償生態(tài)保護(hù)區(qū)的損失計(jì)算方法。通過(guò)對(duì)水電開(kāi)發(fā)的環(huán)境影響分析，曹麗軍[13]設(shè)計(jì)了水電開(kāi)發(fā)的生態(tài)補(bǔ)償方法。王敏[14]運(yùn)用多種資源經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建了水庫(kù)大壩建設(shè)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)模型和生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)模型。

為解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)矛盾，完善福建省生態(tài)運(yùn)行模式，遵循“電調(diào)服從水調(diào)”的原則，優(yōu)化電站運(yùn)行方式，提高綜合利用水平，與當(dāng)?shù)厮Y源承載力、河流生態(tài)環(huán)境保護(hù)相適應(yīng)，保障河道內(nèi)水生態(tài)健康，改進(jìn)發(fā)電調(diào)度方式，推動(dòng)季節(jié)性限制運(yùn)行，探索小水電生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以加快建立生態(tài)電價(jià)長(zhǎng)效機(jī)制。本文首先分析福建省小水電的結(jié)構(gòu)，遂為小水電生態(tài)電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)和指明方向。

1 福建省小水電分布情況

根據(jù)福建省水利廳農(nóng)電處2017年統(tǒng)計(jì)資料顯示，福建省單站裝機(jī)5 萬(wàn)kW(不含)以下的農(nóng)村水電站共6 585 座電站，總裝機(jī)容量7 304.97 萬(wàn)kW，符合流域規(guī)劃電站4 656 座，有核定環(huán)保下泄流量電站3 644 座，減脫水長(zhǎng)度7 508.47 kM，存在用水矛盾電站92座，位于生態(tài)保護(hù)敏感區(qū)電站128座，村集體占股電站1 241 座，村財(cái)收入年均24 331.39 萬(wàn)元。

小水電站裝機(jī)容量對(duì)應(yīng)的電站數(shù)量分布情況如下。表1統(tǒng)計(jì)顯示：裝機(jī)容量500 kW(含)及以下的小水電站裝機(jī)占全省的13.89%，小水電站數(shù)量占全省的65.9%，年平均發(fā)電量?jī)H占12.72%。裝機(jī)容量500 kW(含)及以下的電站數(shù)量過(guò)半，發(fā)電量?jī)H12.72%。裝機(jī)容量大于5 000 kW的電站總裝機(jī)容量占全省的47.97%，電站數(shù)量占全省的3.33%，年平均發(fā)電量占全省的50.05%?？梢钥闯觯貉b機(jī)容量小于500 kW(含)的小水電站數(shù)量過(guò)半，發(fā)電量?jī)H達(dá)13.89%。

表1 福建省裝機(jī)容量分布情況統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistics of installed capacity distribution in Fujian

全省小水電的平均裝機(jī)1 109 kW；裝機(jī)500 kW以下的小水電站數(shù)量占全省小水電總數(shù)的65.9%；其分布如圖1所示，可以看出：裝機(jī)容量小于200 kW的電站，占全省小水電站數(shù)目的34.94%。

圖1 福建省農(nóng)村小水電站裝機(jī)對(duì)應(yīng)電站數(shù)量Fig.1 Number of power stations installed in rural small hydropower stations in Fujian

(1)裝機(jī)容量與減脫水長(zhǎng)度的關(guān)系。由圖2，可以看出：①裝機(jī)容量小于200 kW(含)的減脫水長(zhǎng)度占全省小水電總減脫水長(zhǎng)度的26.79%，裝機(jī)容量大于200 kW且小于1 000 kW(含)的減脫水長(zhǎng)度占全省小水電總減脫水長(zhǎng)度的46.81%，裝機(jī)容量大于1 000 kW的減脫水長(zhǎng)度占全省小水電總減脫水長(zhǎng)度的26.40%。②總體看來(lái)，減脫水問(wèn)題主要集中于裝機(jī)容量小于500 kW(含)的小水電站。

圖2 小水電站裝機(jī)所對(duì)應(yīng)減脫水長(zhǎng)度的百分比Fig.2 The percentage of dehydration length corresponding to the installed capacity of small hydropower stations

(2)裝機(jī)容量與年平均發(fā)電量的關(guān)系。為深入了解全省電站的發(fā)電效率，本文計(jì)算了全省電站的裝機(jī)容量與年平均發(fā)電量的比值。從表2所示，可以看出：①大體上，裝機(jī)容量越大，年平均發(fā)電量越多。②裝機(jī)小于100 kW(含)的電站，裝機(jī)容量占全省的0.82%，年平均發(fā)電量占全省的0.71%，該比值為115.49%，其值最大，表明其效率最好；其次是裝機(jī)大于100 kW且小于200 kW(含)的電站，裝機(jī)容量占全省的3.24%，年平均發(fā)電量占全省的2.89%，該比值為112.11%，位于第二；比值最小的是裝機(jī)大于5 000 kW的電站，裝機(jī)容量占全省的47.97%(其中裝機(jī)大于5 000 kW且小于10 000 kW(含)的電站，裝機(jī)容量占全省的11.07%，裝機(jī)大于10 000 kW的電站，裝機(jī)容量占全省的36.90%)，年平均發(fā)電量占全省的50.05%(其中裝機(jī)大于5 000 kW且小于10 000 kW(含)的電站，年平均發(fā)電量占全省的11.55%，裝機(jī)大于10 000 kW的電站，年平均發(fā)電量占全省的38.50%)，該比值為95.84%，其值最小。③總體上看來(lái)，裝機(jī)容量越大，其比值呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，如圖3所示；最終隨著裝機(jī)容量增大，比值趨于穩(wěn)定，其值為95.84%。

表2 裝機(jī)容量與年平均發(fā)電量的比值Tab.2 Ratio of installed capacity to annual average power generation

圖3 裝機(jī)容量與比值的關(guān)系圖Fig.3 Relationship between installed capacity and ratio

2 生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)及計(jì)算方法

2005年國(guó)家出臺(tái)《可再生能源法》，該法律的出臺(tái)普遍加快了可再生能源開(kāi)發(fā)的步伐，且法律中的許多條款與小水電行業(yè)多年的呼喚及政策建議相吻合，如對(duì)可再生能源合理定價(jià)。

2019年11月20日，國(guó)家發(fā)改委正式發(fā)布《生態(tài)綜合補(bǔ)償試點(diǎn)方案》(簡(jiǎn)稱《試點(diǎn)方案》)，將在西藏和四川、云南、甘肅、青海四省藏區(qū)，福建、江西、貴州、海南四省，以及我國(guó)率先建立跨省流域補(bǔ)償機(jī)制的安徽省，選擇50個(gè)縣(市、區(qū))開(kāi)展生態(tài)綜合補(bǔ)償試點(diǎn)工作，進(jìn)一步健全生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制。

根據(jù)小水電生態(tài)補(bǔ)償?shù)膬擅嫘裕瑢⑸鷳B(tài)補(bǔ)償分為“增益補(bǔ)償”和“抑損補(bǔ)償”兩種類型。本次生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)屬“抑損補(bǔ)償”，主要補(bǔ)償小水電因河道生態(tài)環(huán)境修復(fù)而枯水期限制運(yùn)行的損失。

生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)具體計(jì)算過(guò)程如下：

(1) 研究對(duì)象(電站)年利用小時(shí)數(shù)為T，近3年發(fā)電量為A，引水流量Q，上網(wǎng)電價(jià)為V，水頭H，p為引水流量減少百分?jǐn)?shù)，v為上網(wǎng)電價(jià)上調(diào)百分?jǐn)?shù)。

(2) 電站出力P=KQH。

(3) 年發(fā)電用水量=設(shè)計(jì)流量*發(fā)電小時(shí)數(shù)。

(4) 電站的效率，W1=PV。

(5) 考慮生態(tài)下泄的情況下，W2=P(1-p)V(1+v)。

(6) 在保證電站收益不變的情況下，W1=W2。

(7) 最終算出v，即v=1/(1-p)-1。

3 計(jì)算驗(yàn)證

驗(yàn)證計(jì)算方法主要分為水文法、能量法和通用法，其中能量法可分為區(qū)劃法和流域法，分別進(jìn)行介紹。

3.1 水文法

水文法是以水文站流量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)。本文以離光澤縣司前水文站較近的霞安電站為研究對(duì)象。該水文站位于富屯溪上游，月平均流量5.61 m3/s，來(lái)水量年內(nèi)分配極不均勻，如表3所示。月平均流量最少為12月，其值僅1.30 m3/s；月平均流量最大為5月，其值為11.57 m3/s，是12月月平均流量的10.6倍。其中，4、5、6月3個(gè)月的來(lái)水量約占全年的53.6%，10月至翌年2月的來(lái)水量?jī)H占15.9%。

表3 司前水文站(1971-1992)Tab.3 Siqian Hydrological Station (1971-1992)

按生態(tài)流量取多年平均流量的10%，即司前水文站的生態(tài)流量為0.56 m3/s。因豐水期來(lái)水量較多，不用再考慮下泄生態(tài)流量。主要考慮引水式電站枯水期壩下斷流，并忽略豐水期下泄流量，司前水文站處水電站的引水流量，如表4所示。

表4 司前水文站處電站引水流量Tab.4 Diversion flow of power station at Siqian Hydrological Station

抽取霞安電站為研究對(duì)象，其壩上集雨面積90 km2，近3年平均發(fā)電量266 萬(wàn)kWh；其裝機(jī)500 kW，上網(wǎng)電價(jià)0.328 元/kWh。從未考慮生態(tài)流量的多年平均流量5.66 m3/s降至考慮生態(tài)流量5.33 m3/s，司前水文站處水電站引水流量減少5.8%。

在年利用小時(shí)數(shù)不變的情況下，若下放生態(tài)流量，全年電量將減少5.8%；為補(bǔ)償因下放生態(tài)流量造成發(fā)電量減少的損失，故生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)是上網(wǎng)價(jià)的6.2%。

3.2 能量法

能量法分為以行政區(qū)域?yàn)橹鞯膮^(qū)劃法和以流域梯級(jí)電站為主的流域法2種計(jì)算方法。

(1)區(qū)劃法。以順昌縣選取80座引水式電站為研究對(duì)象，根據(jù)四年(2013-2016年)各月發(fā)電量，若1-2月限制發(fā)電的情境下，引水式電站生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)估算與裝機(jī)的關(guān)系，如圖4所示。

圖4 引水式電站生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)與裝機(jī)的關(guān)系Fig.4 Relation between ecological compensation electricity price and installed capacity of diversion power station

對(duì)于引水式電站，考慮90%置信區(qū)間，以裝機(jī)容量570 kW的下坑水電站為基準(zhǔn)，其1-2月發(fā)電量占全年發(fā)電量的15.74%。若考慮下坑電站1-2月不發(fā)電，生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)是上網(wǎng)電價(jià)的18.7%。對(duì)于順昌縣全部電站來(lái)說(shuō)，1-2月發(fā)電量占全年發(fā)電量13.11%。若全部電站均限制性運(yùn)行，且保證全縣引水式水電站經(jīng)濟(jì)效益不受損的情況下，生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)是上網(wǎng)電價(jià)的15.1%。

(2)流域法。三港溪一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)電站同屬梅溪流域，其近3年平均發(fā)電量為464、502、597 萬(wàn)kWh；以其裝機(jī)容量滿發(fā)，計(jì)算其年利用小時(shí)數(shù)分別是4 419.05、3 984.13和4 975.00 h，如表5所示。對(duì)于三港溪一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)電站，年利用小時(shí)數(shù)達(dá)185.81，占全年的50.91%。

表5 三港溪一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)電站年利用小時(shí)數(shù)Tab.5 Annual utilization hours of Sangangxi first-,second- and third-level power stations

表6給出了兩個(gè)限制運(yùn)行情境(10月至翌年3月和12月至翌年1月)下，生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)計(jì)算成果。從表6可以看出：若12月至翌年1月限制運(yùn)行，生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)是上網(wǎng)電價(jià)的6.5%。

表6 生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)計(jì)算表Tab.6 Calculation of ecological compensation price

3.3 通用法

通用法主要以全省降雨數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算全省生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)。如圖5所示，若枯水期10月至翌年2月小水電限制運(yùn)行，期間降雨占全年的30%，故生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)約是上網(wǎng)電價(jià)的42.9%。

圖5 福建省各月降雨百分比分配圖Fig.5 Distribution of monthly rainfall percentage in Fujian

每kWh以0.3元計(jì)算。因每個(gè)月降雨不等，對(duì)于不同的月份限制運(yùn)行，生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)概算，如表7所示。當(dāng)以12-1月枯水期限制小水電站不發(fā)電時(shí)，生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)是上網(wǎng)電價(jià)的12.50%。

表7 不同月份限制運(yùn)行對(duì)應(yīng)的生態(tài)補(bǔ)償電價(jià) %Tab.7 Ecological compensation electricity price for restricted operation in different months

3.4 小 結(jié)

在假設(shè)各水電站入庫(kù)流量過(guò)程、自身調(diào)度和水能利用率等方面無(wú)差異的前提下，本小章闡述了水文法、能量法和通用法等3種生態(tài)補(bǔ)償電價(jià)計(jì)算方法。若小水電站附近建有水文站，建議采用水文法。若批量小小水電進(jìn)行生態(tài)修復(fù)改建，可根據(jù)電站的地理位置選用區(qū)劃法或流域法。此外，有近三年逐日發(fā)電數(shù)據(jù)的小水電站，也建議采用能量法。對(duì)于無(wú)水文和無(wú)發(fā)電量的電站，建議采用通用法。

4 總 結(jié)

在政府、企業(yè)、職工、環(huán)保督察各方的博弈中，歷史與現(xiàn)實(shí)、責(zé)任與使命、利益與情懷相互交織，要做好全省生態(tài)修復(fù)工作，需要深入實(shí)際調(diào)查研究，以事實(shí)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為依據(jù)，優(yōu)先采用水文法。對(duì)于有發(fā)電數(shù)據(jù)的小水電，采用能量法。對(duì)于“無(wú)水文數(shù)據(jù)和無(wú)發(fā)電數(shù)據(jù)”的電站，建議采用通用法?？傊?，選用水文法、能量法和通用法中的一種計(jì)算方法，計(jì)算補(bǔ)償電價(jià)，探索提出科學(xué)合理的生態(tài)補(bǔ)償方案。

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