山西电网绿色电力界定标准研究
2024-05-03
来源:乌哈旅游
2012年第4期 山西电网绿色电力界定标准研究 卢永平,潘艳霞 (山西省电力公司 电力交易中心,山西太原030001) 摘要:为促进山西电网发展绿色电力交易市场、提供绿色电力交易的前提条件,提出了适合山西电网实际 的绿色电力界定标准。对国内外绿色电力采用的界定方法和标准进行调研,总结了确保绿色电力可持续发展的相 关开发和运行要求;分析了山西电网绿色能源发展现状与“十二五”绿色能源发展规划,现场调研山西电网绿色电 力运行情况,指出煤层气发电是山西独具特色的一种绿色电力。最后,研究了绿色电力入选的基本原则,提出山西 电网绿色电力界定的总体标准,为山西电网绿色电力交易市场的科学发展奠定了坚实基础。 关键词:山西电网;绿色电力;煤层气发电;界定标准 中图分类号:F426.61 文献标识码:B 0引言 源,一方面为绿色能源高出成本的分摊提供一种 新的思路,另一方面为社会各界参与环境保护事 山西作为煤电大省,不仅要满足本省的电力 业、支持绿色能源的发展提供一个有效的渠道, 需求,还要向周边省市提供电力。据统计,2011年 有助于提高社会公众对绿色能源的认识,增强公 山西用电量达1650.4亿kW·h,外送电量为250亿 众的环境意识和环境保护责任感,为绿色能源可 kW·h;2012年第一季度,山西外送电量已达90.44 持续发展创造一个良好的社会和市场环境I 2_5_。 亿kW·h。山西的燃煤发电需要快速发展,与此同 为确保绿色电力计划支持的是那些对环境 时,面临的环保压力也逐渐增大。燃煤发电过程 能带来真正好处、且有发展潜力的绿色能源,绿 中不仅排放SO:、NO 等空气污染物和大量温室气 色电力的合理界定是首先需要解决的问题 。目 体CO ,而且用水量大,对当地的水资源造成极大 前,国内绿色电力交易机构将绿色电力简单界定 污染,加剧了山西水资源短缺的现状。 为风电、光伏发电、地热发电、生物质能发电和小 为促进山西的能源结构调整,减轻环境保护 水电五类,界定方法过于笼统,尤其对可能产生 的压力,必须开发风电、光伏发电、生物质能发电 污染的小水电和生物质能发电没有详细的技术 等绿色能源,而且山西绿色能源资源丰富,具备 和环境标准;国外电力交易机构对绿色电力的界 逐步增加绿色能源发电比例的条件。近年来,山 定比较具体,有很强的针对性和地域特色,但未 西的绿色能源发电已经形成一定规模,风电、光 必适用于山西电网[8-9]。因此,研究适合山西电网 伏等多个大型绿色能源项目相继并网发电。然 实际的绿色电力界定标准具有重要的现实意义。 而,绿色能源发电成本高、资源分布不均衡,加之 现有电力管理体制不利于绿色能源的跨省交易, 1国内外绿色电力界定方法和标准 电价形成机制不利于绿色能源高出成本的分摊, 使绿色能源发电的增长速度受到限制。 目前,世界上实行绿色电力销售制度的国家 国内外绿色电力市场开发的成功经验提供 有美国、加拿大、日本和欧盟多数国家;2005年, 了一个有益的启示,绿色电力交易可成为推动绿 中国上海开始试行绿色电力自愿认购交易机制 色能源发展的一个新切人点。作为公共政策的一 [1 ̄111。各国绿色电力交易机构都对绿色电力界定 个有效补充,政府通过鼓励电力公司积极开发绿 方法进行了研究,下面分别介绍与分析美国、欧 色电力市场、在全面放开零售电力市场之前率先 盟和中国上海的绿色电力界定方法。 开放绿色电力市场,允许公众自愿购买绿色能 (1) 美国 -201— 2012年第4期 美国的绿色电力市场在世界上处于领先地 作为一个独立的欧洲绿色电力认证中心,负责监 位。迄今为止,已有1/3以上的消费者从垄断电力 督欧盟绿色电力市场。EUGENE认证中心向消费 市场或竞争电力市场中,选择了某种或某几种绿 者提供担保,标有EUGENE标签的电力均来自于 色电力产品。 绿色能源,并以技术文件的形式对绿色电力进行 美国是由一个非营利组织——Green—e自愿 界定。EUGENE界定的绿色电力主要包括:所有的 认证中心,负责监督绿色电力市场,确认绿电提 风力发电、太阳能发电、地热发电;能源作物、沼 供商的绿色电力是否合格,并制定严格的国家标 气、农业和林业废物以及其他有机废物提供的碳 准。标准首先对绿色电力来源进行界定,Green—e 中性生物质能,没有分类的城市固体垃圾和污水 界定的绿色电力主要包括:所有的风力发电、太 污泥经热化学处理过程发电不能作为绿色电力; 阳能发电、地热发电;没有蓄水大坝的新装机水 保证河流原有生态功能的水力发电,新建或扩建 电,在已有蓄水大坝基础上的新装机水电,其发 的水电项目只有证明它们实际上改善了河流的 电设施必须取得相关认证;技术成熟且近期投入 生态环境才能被授予EUGENE标签;某些国家的 实际应用的海洋能发电;气态、固态和液态的生 绿色电力中可以含有以天然气为燃料的高效热 物质能发电,生物质能燃料可以是木质废料、农 电联产系统生产的电力,但是其比例不能超过 业秸秆、动物粪便、能源作物、废水甲烷和由城市 50%,且必须满足相关排放标准[13l。 固态垃圾转化来的清洁燃料,且城市固态垃圾转 除了EUGENE制定的整体框架外,欧盟各国 化必须采用非燃烧的热处理过程,不能产生任何 的绿色电力发展也各有特点。德国将绿色电力产 污染物,枕木、胶木、塑料、涂有油漆和防腐剂的 品归类,并将高效率的热电联产作为绿色电力, 木质废料不能作为生物质能发电的原料;生物柴 具有重要的启发意义。自日本福岛核电事故后, 油发电,或者生物柴油和石油混合发电,且必须 更多的德国居民开始选择绿色电力产品。目前, 能准确计算生物柴油的发电量;氢燃料电池所供 德国的自愿选择型绿电产品主要分为三类:纯大 电力,且氢必须由绿色能源制取;对于混合发电 型水电、绿色能源与热电联产混合电力和100%绿 的情况,非绿色能源部分在电力生产过程中排放 色能源发电。混合电力产品中应含有50% 80%绿 的废物不能超出系统的平均指数 。 色能源电力,其余为以天然气为燃料的热电联产 为了保证绿色电力的界定效果,Green—e认证 系统生产的电力;100%绿色能源电力产品中,水 中心要求绿电供应商提供的电力产品中至少包 力发电的比例不得超过75%,且必须包含一定比 含50%的绿色能源,并接受一年一度的程序审计 例的新建绿色能源发电。 和监管;另外,所有绿色电力供应商的营销材料 (3)中国上海 需接受一年两次的认证。销售通过绿色电力认证 上海是我国第一个率先探索实施绿电市场 的电力供应商应当遵守电力行为准则,必须完全 机制的城市。2003年9月,上海绿色电力机制示范 公布电力产品中的绿色能源含量和类型,以标准 项目正式启动,经过两年的调查研究,完成了上 形式出示产品价格和合同条款,并保证购买了足 海绿色电力市场机制的初步框架设计。2005年6 够的绿色能源,以满足消费者的需求。 月,为营造全社会关心绿色电力发展的良好氛 (2) 欧盟 围,上海市经济委员会、上海市发展和改革委员 由于欧盟各国的绿色能源自然条件不同,而 会制订并公布了《上海市绿色电力认购营销试行 且各国的产业政策有较大差异,因此绿色电力发 办法》。该办法所称绿色电力是指由风能、太阳能 展的情况也不同。奥地利、瑞典、瑞士、芬兰等利 等绿色能源生产上网的电力。与美国、欧盟对绿 用雨量充沛的条件大力发展小水电,德国大力发 色电力的界定相比,上海对绿色电力的界定比较 展太阳能发电、风电和水力发电,而英国由于石 简单,这主要是因为上海进行交易的绿色电力来 油、天然气储量丰富,绿色电力发展缓慢。为促进 自风力发电和太阳能发电。 欧盟各国发展绿色电力,世界自然基金会与其他 各国对绿色电力范畴的界定既有普遍性,又 环境和消费组织共同成立了“欧洲绿色电力网络 有特殊性。风力发电、太阳能发电和地热发电在 (European Green Electricity Network,EUGENE)”, 发电过程中对环境影响很小,都属于绿色电力的 -202- 2012年第4期 范畴。各国对绿色水电的界定各不相同,美国将 2000MW,发电能力32亿kW·h,占全省自用电量 是否有蓄水大坝作为绿色水电的评价标准,欧盟 的2%。 从对河流生态的影响上进行评价。生物质能资源 (3)生物质能发电 种类较多,而且存在生物质能与常规能源混合燃 山西的生物质资源,主要包括农业生物质资 烧发电,因此界定绿色生物质能发电比较复杂; 源、森林生物质资源以及人畜粪便资源三大类。 美国对绿色生物质能发电的界定最为详细,值得 近年来,山西的生物质能发电发展迅速,目前已 借鉴学习。德国将以天然气为燃料的高效热电联 有6个项目投产发电,总装机容量133MW,另有7 产提供的电力作为一种绿色电力。 个生物质能发电项目已开工在建,总装机容量 162MW,预计今年年底全部完工。截止到2015年, 2 山西电网绿色电力界定标准研究 生物质能发电装机将达到300MW。 (4) 小水电 2.1山西电网绿色能源发展现状与趋势 山西省从1955年开始兴建了第一座洪洞明 目前,山西的绿色能源发电已形成一定规 姜小水电站以来,从无到有,从小到大,经过60年 模,风电、光伏发电、生物质能发电发展最为迅 特别是改革开放30多年来的农村水电电气化县 速,已有多个项目并网发电,带来了巨大的经济 的建设,到2010年1月,已建成小水电站169处,装 效益和社会效应 。 机容量162MW,年均发电3亿kW·h。其中装机 (1)风电 500kW以上的小水电站有69处,装机容量 山西地处黄土高原,山多沟深,地势起伏不 141MW,占全省小水电总装机的86%,为山西省 平,地面气流受地形影响较大,风能资源较为丰 的经济建设发挥了重要作用【l5-垌。 富。根据山西省气候中, ̄2011年编制的《山西省 (5)煤层气发电 风能资源综合评价报告》,山西省风能资源技术 山西是煤层气资源大省,全省煤层气资源量 可开发量为7595MW,占风能资源总储量的13%, 约为10.39万亿立方米,占全国的1/3;其中,山西 因此山西的风力发电开发前景广阔。截止至2012 晋城的煤层气资源最为丰富,达到6.8万亿m ,储 年3月底,山西风电装机容量已经达到 量占山西全省的三分之二、全国的四分之一。除 1313.5MW,位居全国前列。2012年4月3日,根据 储量丰富外,山西煤层气还具有煤层数多、厚度 国家能源局完成核准的“十二五”第二批风电项 大、含气量高、含气质量好、含气饱和度高等特 目规划,全国风电项目总容量为14920MW,其中 点,是适合于发电的优质气源。利用煤层气发电 山西省总容量达到1390MW,占总容量的9.31%, 不仅可以减少煤矿瓦斯爆炸事故,而且发电过程 超过2011年第一批核准的山西风电项目总容量, 中只排放极少量的硫化物、氮化物等空气污染 位居全国第二。 物,具有良好的环境效益,具有绿色能源发电的 (2)光伏发电 特点。山西省煤层气发电产业起步比较早,目前 山西太阳能资源高于同纬度的河北、北京、 已经形成一定规模,装机容量占到全国煤层气发 东北和山西以南各省市,是我国太阳能资源较丰 电现役装机容量的42%,主要集中在晋城和阳泉。 富的地区之一。根据我国太阳能区划数据,山西 截止到201 1年,晋城已建成煤层气发电厂28座, 省年曝辐射量介于5020~6130MJ,m ,折合标准煤 总装机容量达284MW,年发电量约17亿千瓦时, 170—210 kg/m 。2011年12月22日,由山西国际电 成为世界上煤层气发电最集中、装机规模最大的 力集团投资建设的山西平鲁5MW、右玉IOMW两 区域I 。 个光伏电站正式并网发电。该项目属国家首批金 为鼓励煤层气发电产业发展,山西省已制定 太阳示范工程项目,也是山西省首批大型风光互 了《加快省煤层气发电产业发展实施方案》,方案 补光伏发电项目,为山西省大规模推广光伏并网 指出“十二五”期间,山西省将规划煤层气发电项 发电项目提供了借鉴。山西“十二五”发展规划明 目21个,新增装机容量300MW,年新增发电量18 确指出要将山西建成全国太阳能开发利用示范 亿千瓦时。重点发展山西沁水、河东和潞安地区 基地,2015年,太阳能发电装机容量将达到 的煤层气发电项目。到2015年末,全省煤层气发 -203- 电装机总容量达到1000MW,年发电量达到60亿 kw:h以上。山西电力公司也大力支持煤层气发电 项目,积极为煤层气发电项目并网创造条件,对 并网煤层气电厂,积极提供电网接入服务,及时 开展前期工作,加快配套送出工程建设,及时签 订并网调度协议。已累计结算煤层气发电上网电 量35亿kW·h;积极落实煤层气发电项目上网电价 补贴政策,201 1年1月1日,将山西省煤层气发电 机组上网电价由每千瓦时0.38元提高为0.509元; 及时支付煤层气发电上网电费。在山西省政府和 电力公司的推动下,山西煤层气发电将迎来黄金 发展期。 通过以上分析可知,山西境内风电、光伏发 电、生物质能发电和小水电技术管理水平不断提 高,已经形成一定规模,具有一定的市场竞争力; 山西地热水温以20—40℃为主,属于低温地热, 目前暂无地热发电项目;煤层气资源丰富,发展 潜力巨大,是山西电网独具特色的一种绿色能源 形式。 2.2山西电网绿色电力界定方法 山西电网绿色电力市场交易刚刚起步,合理 界定山西电网绿色电力具有重要的现实意义。结 合国内外绿色电力界定方法,针对山西电网特 点,提出了山西电网绿色电力界定方法。 风力发电、太阳能发电和地热发电过程中基 本不产生任何对环境有害的排放物,因此所提供 的电力都是绿色电力。近年来,山西的风力发电 和太阳能发电发展迅速,将成为主要的绿色电力 产品。由于山西地热资源属于低温地热,暂时没 有地热发电项目。 山西小水电资源丰富,开发潜力大,虽然已 经开发的小水电有169处,但是仍然面临开发不足 的现状,这主要是由于上网电价低、建设资金不足 造成的。而且,大部分电站发电设备技术落后,效 率低 ,制造质量差,机组完好率不高,安全生产隐 患多[18J。针对以上问题,山西制定了一系列加快建 设小水电的措施,将小水电作为绿色电力销售是 使山西小水电走出困境的一个有效办法。目前, 山西小水电站主要为径流式,以是否有蓄水大坝 作为绿色水电评价标准显然是不合理的,因此可 以借鉴瑞士绿色水电界定方法,以管理计划和河 流生态完整性来界定绿色水电f 91;另外,为促进小 水电采用新技术,提高效率,应该限期整改老水 -204- 2012年第4期 电站,新建的小水电站应该采用对环境影响较小 的发电设施,如发电设施采用管道式涡轮机。 山西生物质能资源丰富,生物质能发电发展 迅速,是发展潜力较大的绿色电力产品。但是生 物质能发电形式较多,必须对每种形式进行严格 界定,山西电网绿色生物质能发电主要包括以下 内容:由农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃 物、动物粪便、能源作物、垃圾填埋和废水污泥转 化成的气态、固态和液态的生物质能发电,所提 供的电力属于绿色电力。利用城市固态垃圾转化 来的清洁燃料发电也可以作为绿色电力,转化之 前,城市固态垃圾必须经过分类处理,不能包含 塑料和其他可回收利用垃圾。城市固态垃圾转化 必须采用非燃烧的热处理过程,不能产生任何污 染物。枕木、胶木、涂有油漆和防腐剂的木质废弃 物不能作为生物质能发电的原料。生物柴油发 电,或者生物柴油和石油混合发电也可以提供绿 色电力产品,但是必须能准确计算生物柴油的发 电量。生物质与非绿色能源混合燃烧发电,非绿 色能源部分在电力生产过程中排放的废物不超 出系统平均指数,并且发电设备能测量或计算生 物质能提供的电量,由生物质部分生产的电力可 以作为绿色电力。所有形式的生物质能发电必须 满足相关排放标准。 德国将高效率、以天然气为燃料的热电联产 提供的电力作为绿色电力销售,对山西电网有重 要启示意义。山西煤层气资源兼具储量大和品质 优的特点,而且同传统燃煤发电相比,煤层气燃 烧发电几乎不排放硫化物等空气污染物。目前, 国内外未将煤层气发电界定为绿色电力,本文从 山西电网的特点出发,创新界定了绿色煤层气发 电标准。目前国内外缺乏绿色煤层气发电气质的 标准,因此本文借鉴了GB17820—1999 ̄天然气》中 相关规定。提供绿色电力的煤层气的高位发热量 应大于31.4MJ/m ,较高的甲烷含量,硫化氢、氧气 等气体含量不足以对输送管道造成腐蚀,总硫含 量低,其燃烧产生的二氧化硫对环境影响很小, 二氧化碳含量较低。煤层气发电设备必须具有较 高效率,如采用燃气轮机发电机组加余热锅炉带 蒸汽轮机联合发电『删。对于采用煤层气和煤混烧 发电,发电过程中排放的污染物必须满足相关国 家标准,且不能超过山西燃煤机组排放的平均水 平,应能准确地计量煤层气发电量,机组发电效 2012年第4期 率应高于纯煤层气发电效率。对于煤层气与其它 Proceedings,2003,1:1一 7. 绿色能源混合发电,能准确地计量煤层气发电 [5] 刘纪平,王惠英.上海绿色电力之路的思考 量,系统应具有较高的发电效率。 [J].上海电力,2007(3):290—293. 综上所述,山西的绿色电力产品主要来源于 [6] Rahman,S.Green power:what is it nad where 风力发电、太阳能发电、生物质能发电、小水电和 can we ifnd it[J].Power and Energy Magazine, 煤层气发电。 IEEE。2003,1(1):30—37. [7] 徐文文.绿色电力与绿色能源的法学范畴 3结语 [J].金卡工程·经济与法,2011(4):5—6. [8] 李凯,王秋菲,许波.美国、欧盟、中国绿色产 界定绿色电力标准是绿色电力进行市场交 业政策分析比较[J].中国软科学,2006(2):5 4-60. 易的基础和前提,山西已经形成了对绿色电力的 19j Huimin Yan,Yue Yuan,Kejun Qian.Study Oil 实际需求,开发绿色电力市场交易机制迫在眉 the marketingmode ofgreen power[J]. 睫,但是目前却缺乏适合于山西电网的绿色电力 Universities Power Engineering Conference, 界定标准。为了促进山西绿色电力市场交易的发 2007:745-748. 展,抓住绿色电力环境友好和可持续发展的特 【10 J Chifeng Chen,Minglone Liou,Chungming 点,针对山西电网绿色电力界定标准进行研究。 Liu.Preliminary feasibility sasessment ofgreen 首先介绍了美国、欧盟和中国上海对绿色电力的 electricity in TaiwanlJ].Global change and 界定标准,分析了绿色电力界定标准的普遍性和 sustainable development,2008,2(1):1—13. 特殊性,为提出山西电网绿色电力界定标准提供 [1 1]马金文.浅谈我国绿色电力发展之路[J]. 参考。然后分析了山西电网绿色能源发电现状与 决策探索,201l(3):23—2 趋势,对山西绿色能源发电项目进行调研,得出 l 12j Green.e Energy National Standard[S J.San 山西电网的绿色产品主要来源于风力发电、太阳 Francisco,Centerfor Resource Solutions,201 1. 能发电、生物质能发电、小水电和煤层气发电。最 1 13]Eugene Stnadard Technical Document[S]. 后提出了山西电网绿色电力界定标准,创新性地 The European Green Electricity Network,2007. 将煤层气作为绿色电力的来源,并提出了具体的 [14]张来福,翟晓慧.山西省开发可再生能源的 现状及前景EJ].山西电力,2009(4):6—9. 技术和环境指标。界定山西电网绿色电力标准将 [15]曹麟,刘家宏,秦大庸,桑学锋,王明娜, 成为山西开发绿色电力交易市场的前奏,研究工 刘淼.基于区域水资源承载力的山西生态 作具有很强的参考意义和指导价值,将为促进山 小水电建设[J].中国水能及电气化,2011 西电网绿色电力发展作出贡献。 (6):l一7. (基金项目:国家自然科学基金项目(51007053)) 1 16 J Schwartz,F.HI Small hydro sa rgeen power lJj.EICClimateChangeTechnology,2006:1-6. 参考文献: [17]霍喜福.关于山西煤层气发电价格的调查 [1]尹春涛,张戈军.绿色电力市场模式研究及 [J].中国能源,2008(2):39—41. 北京绿色电力市场初步调查报告ER 3.北京: [18]张君.山西省乡村小水电站建设与管理综 北京天恒可持续发展研究所,2001. 述[J].山西水利,2009(5):53—54. [2 J Barr,R.C.Green powe ̄a renewable energy [19]傅振邦,何善根.瑞士绿色水电评价和认证 resources marketing plan[J].Energy Conversion 方法[J].中国三峡建设,2003(9):21—23. Engineering Conference,1997(3):1803-1808. [20] 白红彬,杨俊辉.煤层气发电设备的比较与 13 J Begovic,M.Green power.:status and perspectives 分析[J].中国煤层气,2007,4(2):30—32. [Jj.Proceedings oftheIEEE,2001,89(12):17 收稿日期:2012—07—25 34—1743 作者简介:卢永平(1964一),男,高级工程师,硕 [4 J Gagliardi。A.Plnaning of power systems nad 士,从事电力市场规划计划管理工作;潘艳霞 green power market lJ].Power Tech Conference (1971-),女,博士,从事电力市场规划及研究工作。 一205—