在环境日益受到重视的今天，火力发电排放大量的污染物对环境造成了十分严重的危害，为了降低污染物的排放，采用新能源发电是减小污染物排放的一个重要途径.而风力发电[1-2]作为一种高度清洁的能源技术，几乎不产生污染物，比火力发电具有更高的环境价值.所谓污染物的环境价值[3]，是指减排单位量的污染物所避免“污染经济损失”的价值量.国际上广泛采用环境成本对环境价值进行量化，目前国际上评估环境成本的主要方法有3种[4]：①以污染物造成损害的价值作为计量基础;②以污染后果的清除与损坏赔偿补救成本作为计量基础;③以预防污染发生的成本作为计量基础.

由于污染物造成的损失和损坏补救成本都是难以估算的，因此笔者在我国现有排污收费标准和美国环境价值标准的基础上以预防污染发生的代价作为环境成本，对风力发电的环境价值以及风电和火电经济性展开分析研究.

1风力发电的环境价值

1.1 火力发电与风力发电对环境的影响

一般来说，火力发电的污染物主要有S02，NO2，C02，CO，粉煤灰、炉渣和TSP(悬浮颗粒物)等.

燃煤发电的首要污染物SO2排放量计算公式为[5|：Gso2=B·Sar·Kso2·λso2·(1—η)，其中，Gso2为S02排放质量;B为耗煤质量，t;Sar为燃煤收到基含硫质量分数;Kso2为燃煤硫向烟气硫的转化质量分数;λso2为S02与S的物质的量之比，约为2;η为脱硫效率.若取煤炭含硫质量分数SAR=1%，燃煤硫平均转化质量分数为0.9，脱硫效率取为零，即按照没有安装脱硫设备计算，则燃煤电厂的SO2排放率为18 kg.t-1.

对于燃煤发电的第二大污染物NO2使用Kenokazaki等学者采用的多变量回归方法，求得NO2的环境排放率为8 kg.t-1[3].

而对于温室气体C02的排放质量计算为：Gco2=B·Q·E·Kco2·λco2，其中，Kco2为C02的排放质量;B为耗煤质量;Q为煤炭的发热量，MJ·kg-1;E为单位热值下潜在的碳排放量，kg·MJ-1;Kco2为燃料中碳被氧化的质量分数;, λc02为002与C的物质的量之比，约为3.667.根据中国煤炭实测平均数值[5|，煤炭的单位热值Q为21.2 MJ·kg-1;碳的潜在排放量E为24.74 kg·MJ-1;碳的氧化质量分数Kco2为0.9，由以上数据计算得到C02排放率为1 731 kg·t-1.

而对于CO、粉煤灰、炉渣和TsP(悬浮颗粒物)的排放率分别取为0.26，110.00，30.00，0.40kg.t一1[5].

综上所述，燃煤火电厂污染物排放率如表1所示.

表1燃煤火电厂污染物排放

Tab.1 Pollutant eMJssion of coal power plant

对于一座装机容量为500 MW的火电厂，如果年发电为6 000 h，则年发电量约为3×1010 kWh.取煤耗0.32 kg·kWh-1，则年耗煤量约为9.6×10 t.根据表1进行计算可得，该火电厂年排放SO2为17 280 t，NQ为7 680 t，OQ为166万t，cO为250 t，TSP为384 t，粉煤灰为105 600 t，炉渣为28 800 t.如不进行有效控制，排放的污染物将对环境造成严重危害.

而风力发电对环境排放的污染物几乎为零.虽然风力发电对于环境还是有一定不利影响，主要包括噪声污染、电磁辐射以及对植被、土壤、鸟类的影响[6]，但对这些不利因素的影响评价还缺乏相关报道.

1.2污染物环境价值标准

众所周知，环境价值是对环境效益的货币化，而评估其环境价值，首先要评估污染物减排的环境价值标准.

对于SO2的环境价值，通过石灰石一石膏湿法脱硫的治理成本间接获得.我国3家火力发电厂，沙角发电A厂、北京第一热电厂和浙江半山电厂的脱硫成本分别为5 813，5 950和6 394元·t-1[3].其中，浙江半山电厂的脱硫效率达到了98%，高于其他2座电厂的95%，国内相关文献口’4’7-9]一般取S02环境价值为6 000元·t-1，但是6 000元·t-1接近S02的边际治理成本.随着人们对环境的日益关注，继续以6 000元·t-1做为S02的环境价值是不合适的，所以取脱硫效率较高的脱硫成本6 400元·t-1作为SO2的环境价值.

NO2的环境价值高达8 000元·t-1，原因在于NO2是造成光化学烟雾的主要因素，而且它产生的温室效应大约是C02的200-1300倍.C0环境价值取为1 000元·t-1Is].

对于C02的环境价值，虽然在总量排污收费标准中没有此收费项，但由于CQ对全球气候变暖造成的影响，以及其在火电厂污染物排放中占据的极大份额，因此有理由对它的环境价值进行评估.尽管国际上以20美元·t_1作为碳排放的环境价值，但这一价格相对于中国来说显然太高.所以，在这里引入美国环境价值标准，由于这个标准体系提供了各项污染物之间的环境价值比，故可以通过其他污染物的环境价值来推算出C02的环境价值[3].美国环境价值标准中S02和C02的环境价值分别为1.938，0.024美元.kg-1，其比值为80.75：1.00时，我国S0z环境价值为6 400元·t-1，则可以计算得到CQ的环境价值为80元·t-1;当采用NO2与C02的环境价值比348.80：1.00时，推算得CQ的环境价值为23元·t-1;当采用∞与C02的环境价值比34.88：1.00，推算得C02的环境价值为29元·t-1;虽然有很多文献I-3-4,7-9]采用最低的23元·t-1作为CQ在中国的环境价值，但是随着社会对环境关注程度的提高，继续采取最低标准显然是不太合适的，因此采用3项估算值的平均值44元·t-1来作为C02的环境价值.

对于TSP(悬浮颗粒物)、粉煤灰和炉渣，即使在实现了资源化利用之后，仍然有40%左右的不可利用率.参考我国总量排污收费标准中固体废物及危险废物排污费征收标准细则，TSP排污费为550元.t-1，粉煤灰排污费为30元·t-1，炉渣排污费为25元·t-1.然而据有关专家估计，中国每年由于环境污染和环境资源的破坏所造成的损失至少为2 000亿元，约占同期GDP的2.5%;按照现有的排污费标准测算，每年收取的排污费仅500亿元，仅占环境损失的25%.也就是说，排污收费对污染损失的补偿度只有25%.因而，以4倍排污费的价格来确定TSP、灰和渣的环境价值，分别为2 200，120，100元·t-1.

由此，总结得到关于火力发电污染物环境价值标准见表2.

表2火力发电污染物环境价值标准

Tab.2 Environmental value schedule 0111 total eMJssion of coal power

1.3风力发电的环境价值分析

评估风力发电的环境价值是相对火力发电而言的，以风力发电3 X 1010 kWh作为计算对象(相当于煤耗O.32 kg.kWhq装机容量为500 MW的火电厂年发电量)，结合表2计算得到风力发电对火力发电的环境效益如表3所示，通过各种污染物的年排放量和环境价值标准，计算得到SO2，N0。，C0z的环境价值分别为0.036 864，0.020 480，0.024 367元·kWh-1，三者占所有污染物环境价值的绝大部分.风力发电的总环境价值为0.087 300元·kWh-1.

表3风力发电对火力发电的环境价值标准

Tab.3 Environmental value schedule of wind power in comparison with coaI power

2风力发电的经济性分析

2.1风力发电实际成本状况分析

为了计算风力发电的发电成本，采用某风力发电厂的工程数据进行分析.该工程资本金按20%计，商业银行贷款80%，工程建设期贷款年利率为6.12%，偿还期为7年.风电场的年运行成本为其初投资的3%;风力发电机的折旧按12.5年计算.

根据风电场风速、风向资料，利用国际通用的风资源评估软件WASP 8.1，计算得到10台风机理论年发电量为4.408 X 10^7 kWh，平均单机发电量为4.408×10^6 kWh.考虑到风机利用率、功率曲线修正、尾流影响、场内能量损耗、控制及湍流、盐雾及污染等因素对发电量的影响，推求得风电场的上网电量为3.312 X 10^7 kWh，平均单机年发电量为3.312 X10^6 kWh，风电场装机利用为2 208 h.

该项目计算期取23年，其中建设期为1年，生产期为22年.该工程部分经济指标参见表4.

表4某风力发电厂工程经济指标

Tab.4 EconoMJc index of wind power plant

单位度电运行成本参考德国、西班牙、英国和丹麦的风电场在整个试用期里的运行和维护费用，大致为每千瓦时1.2-11.5欧分，按中国银行2007年5月25日外汇折算价1欧元兑人民币10.27元，折算为0.123 2~0.154 1元.

风力发电成本计算分为3个阶段，即还贷折旧期和还贷后折旧期以及还贷后折旧后分别计算.还贷折旧期(第1年至第7年)的风力发电成本为：单位度电总成本=单位度电运行成本+单位度电折旧费+单位度电利息=0.119 0+0.317 4+0.194 3=0.630 7元;还贷后折旧期(第8年至第12年)的风力发电成本为：单位度电总成本=单位度电运行成本+单位度电折旧费=0.119 0+0.317 4=0.436 4元;还贷后折旧后(第13年至第22年)的风力发电成本为：单位度电总成本=单位度电运行成本=0.119 0元.

在还贷折旧期(第1年至第7年)，风电的成本较高，达到了每千瓦时0.630 7元.在还贷完毕后，即第2阶段的还贷后折旧期(第8年至第12年)，没有利息压力的风电成本降到了每千瓦时0.436 4元，这一成本已经可以同核电相竞争，但依然远高于火力发电的成本.但到了第3阶段，即还贷后折旧后(第13年至第22年)，风力发电的成本仅由运行成本决定，为每千瓦时0.119 0元，已经低于火力发电的成本.

当对3个阶段的电价进行加权平均后，得到在生产期内风力发电的平均成本：单位度发电成本=(0.630 7 x 7+0.436 4 X 5+0.119 0 x 10)/22=0.354 0元

2.2火力发电成本

国内某电厂1号、2号国产引进型亚临界燃煤机组的工程总投资为56亿元，电厂定员352人，供电煤耗为320 g.kWh-1，年上网电量约为7×10”kWh.火电厂发电成本见表5(不考虑脱硫成本).

表5 600 MW国产亚临界火电机组单位度电发电成本

Tab.5 Production cost of 600 MW unit

发电成本主要有折旧费、利息费、燃料费和其他费用组成，从上表可以看出，火电厂的发电成本为0.299 3元.kWh-1.虽然600 MW国产亚临界火电机组的煤耗与其他电厂的小机组相比具有明显的优势，可燃料成本占发电成本的近40%，火电日常运行成本由燃料费和运行费组成，其数额达到0.182 2元.k讹-。，而风力发电几乎不需要消耗任何的一次能源，所以在发电机组运行时，火电的日常运行成本明显高于风电的0.119 0元.kWh-1.

2.3火力发电综合成本

火力发电的综合成本为考虑环境价值下的发电总成本，由表5得到火力发电的成本为0.299 3元·KWH-1，由表3得到环境价值成本为0.087 3元·KWH -1，则火力发电的综合成本为0.386 6元·kWh-1，其综合成本高于风电的发电成本0.354 0元·kWh-1.

在本文中虽然计算对象有所区别，但是在环境价值计算中，所考虑的机型是目前中国的主流的机型，所选取的600 MW国产亚临界火电机组属于效率比较高的先进机组，因此，所得的计算结果对于我国的实际发电成本而言只可能偏低.所以在考虑环境价值的情况下，目前风电的发电成本已经低于火电的发电成本.

笔者计算的环境价值，是针对我国现有状况下较为可行的环境价值.而事实上，据有关专家估计，中国由于环境污染和环境资源的破坏所造成的损失至少为2 000亿元.如果按照目前中国的实际情况，将0.087 3元·kWh。1来货币化环境价值，对环境的补偿额度依然是有限的.因而，对于几乎为零污染的风力发电，其经济性将随着社会的发展而逐步展现出来。

3结语

主要研究了风力发电的环境价值，并在此基础上对风力发电的发电成本进行了经济性分析，得到如下结论：①建议火电行业将减排SO2，OQ的收费标准分别定为6 400，44元·t-1;②风力发电相对火力发电的环境价值约为0.087 3元·kWh。1;③风力发电的成本为0.354 0元.kWh。1;在不考虑环境价值的情况下，火力发电成本为0.299 3元.kWh-1，火力发电的成本对风力发电的成本有着明显的优势.但是在考虑环境价值的情况下，火力发电成本高达0.386 6元.kWh。1，高出风力发电成本0.032 6元·kWh-1.表明在日益考虑环境价值的条件下风力发电具有很好的经济性和广阔的发展前景.

参考文献

1.吴宗香;陈文颖以煤为主多元化的清洁能源战略 2001

2.刘殿海;杨勇平;杨昆计及环境成本的火力机组供电成本研究[期刊论文]-中国电力 2005(09)

3.刘季江;蒋苏红;顾煜炯燃煤电力环境成本的分析与计算 2005(06)

4.陈雷;邢作霞;李楠风力发电的环境价值[期刊论文]-可再生能源 2005(05)

5.褚建风力发电对青海生态环境的影响[期刊论文]-青海环境 2006(03)

6.Wijarn Wangdee;Roy Billinton Reliability assessment of bulk electric systems containing large wind

farms[外文期刊] 2007(10)

7.丁淑英;张清宇电力生产环境成本计算方法的研究[期刊论文]-热力发电 2007(02)

8.魏学好;周浩中国火力发电行业减排污染物的环境价值标准估算[期刊论文]-环境科学研究 2003(01)

9.Fulvio Ardente;Marco Beccali;Maurizio Cellura Energy performances and life cycle assessment of an Italian wind farm 2008(01)