环境价值如何影响跨区输电的经济性

衣博文 北京航空航天大学经济管理学院副教授

我国的资源禀赋与电力荷载呈现显著的逆向分布特征，因此需要远距离大容量的电力传输来优化区域间的电力资源配置。随着特高压输电技术日臻成熟，跨省跨区电力传输能力显著提升。

2009年，我国首条特高压线路“晋东南—南阳—荆门”正式投入商业运行，标志着特高压线路开始在区域电力调度中扮演重要角色。2010年，向家坝—上海±800千伏特高压直流输电工程建成，输电距离高达1907公里，实现了远距离低损耗的电力传输。

在当前低碳转型的大背景下，建设跨区输电的初衷往往是更有效地消纳资源富集区的可再生能源，助力电力系统低碳化。但由于可再生能源的波动性特征，其外送常需与火电“打捆”，这在很大程度上削弱了电力传输的减碳效果，使其价值更多地体现在纯经济层面。

电力的一个很重要的特点是其在生产端会产生污染，但在消费端是完全清洁的。这一特点使得电力系统可以通过污染物的转移来实现环境价值。至少在当前的绿电水平下，电力传输的环境价值甚至可能高于其对碳减排的贡献。这是因为温室效应是全球性的，碳排放的转移并不会对温室气体的积累产生显著影响。而环境污染具有明显的区域性特征，主要影响其周边地区，因此通过转移排放来降低总体影响是可行的。

然而，环境价值在输电投资决策中并未得到充分重视。即使是在一些关于特高压项目的官方报告中，环境价值仅通过受电地区因此减少了多少空气污染物排放来表述。但这种表述有以下三方面的局限性：

其一，忽略送端的污染物排放是不准确的。即使其目的是完全消纳可再生能源，为了保证稳定性和经济性，仍然需要与火电“打捆”，这意味着电力供需双方的排放因子都会影响电力传输的环境价值。

其二，环境价值不能简单地由污染物排放量来测度。对于不同地区，相同的排放可能导致不同的污染物浓度，而由于人口密度的差异，即使是相同的污染物浓度，所带来的社会成本也是不同的。更重要的是，空气污染物还会扩散到其他地区，从而造成间接损失，其影响甚至高于对本地造成的直接损失。

其三，仅针对已建成的输电线路进行环境价值评估是不够的。只有将环境价值纳入投资决策，才能找到使社会整体福利最大化的电网拓扑结构，从而更准确地评估输电规划的经济性。

研究团队刻画了2018年我国电力行业（煤电、气电、生物质发电）4类空气污染物（二氧化硫、氮氧化物、一次PM2.5、氨）的排放和扩散对PM2.5浓度的影响，通过暴露反应函数量化健康损失，以此来代表电力的环境外部成本。

不同类型发电技术的环境外部成本差异较大。煤电在我国电力系统中所占比重最大，因此其环境外部性成本备受关注。据估计，煤电的外部成本普遍为0.01—0.14元/千瓦时，占各省发电成本的3%—30%。气电的外部成本相对较低，为煤电的1/4—1/3，在绝对量上通常低于0.03元/千瓦时。与火电相比，尽管生物质发电是碳中性的，但其环境外部成本是最高的。

从空间上来看，区域间的环境外部成本差异较大。技术结构、燃料质量、人口密度、地理位置、大气扩散条件和经济水平等因素是造成上述差异的潜在原因。就煤电而言，环境外部成本最高的地区包括上海、北京、四川和重庆。其中，上海和北京的高成本主要源于经济因素和人口密度，四川和重庆则源于燃料质量和大气扩散条件。西南地区煤炭的含硫量普遍较高，这导致该地区燃煤发电产生更多的二氧化硫排放，从而形成二次PM2.5。总体而言，我国中东部几乎所有省份的环境外部成本均是偏高的，包括华中电网、华东电网、南方电网的广东、西北电网的陕西、东北电网的辽宁以及除蒙西之外的华北电网。

虽然空气污染物的排放具有较强的区域性特征，但仍能够通过大气扩散影响其周边省份。图1展示了基于2018年发电数据的各省环境外部成本的构成情况。可以看到，在大多数环境成本较高的省份，其对周边地区的影响也是很显著的，有的甚至超过了对本地的影响，这进一步说明考虑污染物扩散对准确评估外部成本的重要性。

这种现象在安徽最为明显。在其发电产生的全部环境成本中，只有32.2%是本地影响，而对周边省份河南、江苏和山东造成的影响占比分别为14.5%、13.1%和12.1%。这些受影响的省份往往人口密集、经济发展较好，因此，尽管安徽产生的大气污染物只有一小部分扩散到了这些省份，但所带来的健康损失是很高的。我国中东部省份之间的交叉影响是广泛存在的，这进一步提高了这些地区的环境外部成本。

此外，有些省份（区、市）更容易遭受来自其他地区的污染，如广东、湖北、湖南、北京和四川。例如，北京承受的与发电相关的环境成本中仅有28.2%来自本地，而来自河北的影响达到了33.3%。这意味着解决某些地方的环境问题不仅仅需要减少当地的排放源。

研究团队以满足预测的2035年电力需求为目标，优化了2018—2035年省际新增的输电网络结构。当不考虑环境价值时，新增输电容量为343吉瓦，其中特高压线路为256吉瓦、超高压线路为87吉瓦。这是综合考虑区域资源禀赋、可再生能源间歇性、电网拓扑结构等因素所给出的社会总成本最小化方案。而考虑环境价值时，新增输电容量增加至398吉瓦，其中特高压线路为320吉瓦、超高压线路为78吉瓦。

这意味着，当考虑环境价值时，具有成本效益的输电线路增加了，而且其增量主要源于特高压线路。经济水平、人口密度和电力需求往往呈正相关关系，这使得电力受入省份的环境成本相对更高一些。因此，将外部性纳入投资决策将进一步扩大外送和受入省份之间的发电成本差距。与此同时，距离较远的省份往往在环境成本上存在显著差异，这部分电力互联通常由特高压线路来完成。相比之下，超高压线路往往连接同一区域电网内的相邻省份，这些省份之间的外部成本差异较小。

从省级层面来看，环境价值对电力外送地区的影响较大，尤其是新疆和山西。在考虑环境价值时，新疆外送电力的经济性得到大幅度提升，研究期间新建特高压线路达到13条，是忽视环境价值情况时的两倍多。这些线路主要连接中部地区，包括河南、湖南、湖北、安徽和重庆。事实上，新疆拥有丰富的煤炭、风能和太阳能资源，但由于其地理位置偏远，目前外送的电量有限。而考虑环境价值时，新疆发电资源的成本优势将进一步增强，以抵消距离造成的高传输成本。

山西则恰好相反。一方面，山西靠近河南、河北等人口稠密省份，污染物扩散的间接效应使得其发电的外部成本相对较高；另一方面，煤电在山西的发电结构中占比较高，这使其发电成本更容易受到环境税的影响。

据估计，在不考虑环境价值时，省际的电力转移在2035年能够带来约734亿元的环境价值，主要来源于新疆、内蒙古、四川的电力外送。而将环境价值纳入决策之后，收益将提高至约823亿元。

与生产成本相比，电力的环境外部成本不容忽视，且地区差异十分显著。特别是在人口密集、经济发达的中东部省份，大气污染物扩散造成的交叉影响进一步增加其外部成本。

考虑环境价值将显著提高以特高压为主的跨区输电线路的经济性，从而替代一部分以超高压为主的区域内的省际电力传输。与此同时，主要的电力外送省份的本地健康损失增加并非十分显著，这在一定程度上缓解了污染物转移所带来的区域公平问题。

在政策层面上，通过对火电征收环境税可以实现总量减排，并促进电力资源优化配置，但环境税需因地而异，并非像二氧化碳一样采用全国统一价格，而且其设置依据不应局限于空气污染物的排放量，这部分税收应当用于补偿电力外送省份所遭受的健康损失。

编辑 姜黎

审核 何诺书