第33卷第5期系统工程理论与实践Vol.33,No.52013年5月Systems Engineering-Theory PracticeMay,2013文章编号：1000-6788(2013)05-1207-10中图分类号：F224.5文献标志码：A基于SD的煤炭企业煤层气发电项目的经济平衡性姜庆国12，穆东1(1.北京交通大学经济管理学院，北京100044；2.东北林业大学工程技术学院，哈尔滨150040)摘要针对我国煤层气超标排放惩罚标准缺失及煤层气发电项目CDM权益模糊问题，运用系统动力学方法，建立了煤炭企业为主体的煤层气发电项目的经济平衡性模型.以寺河120MW煤层气发电项目为例，仿真了煤层气排空惩罚标准对煤炭企业经济平衡性的影响，及CDM权益对煤层气发电项目经济平衡性的影响，研究表明，煤层气排放的怎罚因子每提高1元/m3,煤炭企业需要付出的成本增加1,43亿元：当煤层气排放惩罚因子提高至10元/m3时，煤炭企业的利润率小于零：0.0574美元/m3的CDM权益不能保证项目达到国内同行12%-15%、国外同行20%以上的利润率，应将上网电价从0.2754元/kWh调整至0.3130元/kWh和0.3482元/kWh.关键词煤层气；发电项目；经济平衡性：系统动力学：寺河Analysis of economic balance of coalbed methane power projectsbased on system dynamicsJIANG Qing-guo.2,MU Dong(1.College of Eoonomics and Management,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China;2.College of Engineering andTechnology,Northeast Forestry University.Harbin 150040.China)Abstract The description of the punishment for the enterprises who released excessive emissions of coalbedmethane (CBM)was not well documented in China.In addition,it was unclear about the reasonableinterests of CBM emissions reduction for the power projects who applied the clean development mechanism(CDM).In this study,an economic balance model for CBM power projects headed by coal enterprises wasestablished based on system dynamics.The Sihe 120MW CBM Power Project was used as a case study.We analyzed the impact of the punishment standard of CBM release on the economic balance of the coalenterprise,as well as the impact of the interests of CBM emissions reduction on the economic balance ofthe CBM power project.The results indicated that the cost of coal enterprises would increase 143 millionYuan if the punishment indicator of CBM emissions increased 1 Yuan per cubic meter.The profit wouldbe zero when the punishment indicator of CBM emissions increased to 10 Yuan per cubic meter.It wasalso shown that the CBM power project cannot achieve the same profit level of 12%-15%as the domesticcoal enterprises or the 20%profit rate as the foreign counterparts with 0.0574 dollar per cubic meter if onlyinvested by the CDM.However,the objectives can be achievable if the network price of the plants can beincreased from the current 0.2754 Yuan/kWh to 0.3130 Yuan/kWh and 0.3482 Yuan/kWh,respectively.Keywords coalbed methane;power projects:economic balance;system dynamics;Sihe1引言煤层气(coalbed methane,.CBM),是赋存在煤炭中的一种共生或伴生气体，主要成分为甲烷(CHL4).它既是一种清洁的优质能源，又是煤矿生产的灾害气体，还是一种重要的温室气体。我国的煤层气资源丰富，新-轮全国油气资源评价估计我国埋深2000m以浅的煤层气资源总量大约36.8×102m3(总址排在加拿大、俄罗斯之后，位列世界第3位)，年排空约200×103m3,相当于燃烧6000万t标煤，折算CO2排放量约为收稿日期2012-02-21资助项目：“中国工程科技中长期发展战略研究”联合基金(U0970144):国家自然科学基金(71132008)：中央高校基本科研业务费专项资金(DL11BB16)作者简介：姜庆国(1980-)，男，博士研究生，讲师，研究方向：低碳物流：穆东(1962-)，女，教授，博士生导师，研究方向：物流复杂系统，低碳物流(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net1208系统工程理论与实践第33卷1.596亿t(1t标煤燃烧后约产生2.66tC02).因此，煤层气作为接替性清洁能源的重要战略价值以及“先采气，后采煤”对煤矿安全和环保的重要促进作用，受到各国的高度重视20世纪80-90年代，美国、德国、澳大利亚、波兰等发达国家已意识到煤层气在未来新能源中的重要作用，通过大量的促进政策（美国《1992年能源政策法》最具代表性）及巨额直接政府补贴，迅速完成了煤层气产业化，对少量煤层气的排空也没有出台强制性的政策.目前，发达国家对煤层气的研究重心主要在开采技术上四，代表性的技术如C02与煤层气的置换技术等②.我国迫于能源利用及减排等多重压力.208年出台了世界首个温室气体排放强制标准一《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（暂行）》，该标准要求政府及环保部门对煤层气利用给予政策、资金等补贴，对排放不合格的企业进行处罚，但并没有给出处罚的具体措施从经济角度看，国家制定煤层气利用的奖惩机制，尤其是惩罚额度的选择，会对煤炭企业开采煤层气的经济平衡性产生影响.在奖惩机制的约束下，煤炭企业要重新权衡煤层气处理的必要性.就本文而言，在奖惩机制的约束下，煤炭企业是否应该利用煤层气发电的经济平衡性问题，变成较为复杂的多种投入（煤层气发电的投入、煤层气直接排空可能遭遇的罚款、煤炭开采成本)与产出（煤炭开采收入、发电国家补贴、外销电力收入、CDM收入)之间的动态权衡问题.从系统角度看，这些要素之间还存在特定的因果关系。本文利用系统动力学方法解决煤层气发电的经济平衡性问题，一方面系统动力学方法已经证明能够很好地分析经济平衡性问题，能明晰经济要素之间的相互作用及影响程度、典型的应用案例包括国家政策、国际煤炭市场价格变动情形下煤炭企业生产的经济平衡性问题③)，国家补贴和财税政策对太阳能发电系统经济平衡性的影响间，农村养殖系统的经济平衡性及策路等问，是解决经济平衡性问题的有效方法.另一方面，张宝生已经建立了较为系统的以效益为主导要素的煤层气产业发展系统动力学棋型间，但该模型忽路了煤层气利用过程中可能获得的碳减排权益、煤层气的环境影响及对应的成本，这些潜在收益及成本是节能减排国际大背景下不可忽略的重要因素本文通过系统动力学方法，首次对我国的煤层气开发的奖惩机制，尤其是煤层气排空惩罚额度（中国特有部分)及合理的煤层气减排权益问题展开研究，对国家减排目标（到2020年单位GDP的CO2排放量减少40%-45%)的实现及国家减排政策的完善都具有重要意义2我国煤层气发电的现状表12001-2009年煤层气抽采利用情况年份抽采量（亿m)利用量（亿m)利用率(%）2.1利用现状及问题2001105.454.00目前，我国的煤层气在民用、工业和汽车燃料、2002126.251.67发电、生产炭黑等领域已取得了一定的成绩，代表性2003156.241.33的项目包括准南矿区的煤层气民用项目、晋城矿区200419.39.147.15120MW煤层气发电项目、阳泉矿区煤层气作为工业200521.36.4530.28燃料焙烧氧化铝项目、晋城煤层气燃料汽车项目等200626.134.87).然而，我国的煤层气抽采其与煤炭开采过程中每20074714.530.85年向大气排放的煤层气，以及新一轮评价的煤层气资2008581831.03源其不协调，煤矿煤层气利用率偏低，煤矿区煤矿煤200964.519.329.92层气抽采利用进展不平衡周.表1充分说明了我国数据来源：中国洁净煤技术网数据整理，2011/12/26.煤层气抽采量与利用量之间的不协调，利用水平与煤表2国外主要采煤国的煤层气井下抽采利用情况层气开发较好的国家相比（见表2），存在较大差距单位：亿m“/年造成此种情况的原因较为复杂，包括投入资金不国家煤层气抽采量煤层气利用量抽采利用率(%)足、理论研究基础及技术创新不够、煤层气与煤炭矿美国30.0030.00100.00俄罗斯7.402.838.50权重叠难处理、输气管网等基础设施不足、人才匮澳大利亚6.006.00100.00乏、政策不完善等间.除此之外，本文认为由于现6.006.00100.00有政策自身存在一定程度的模糊性，也是影响煤层气波兰2.132.1098.59抽采利用率的重要原因.国务院办公厅《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》（国务院，2006年6月15日，下文简称《意见》）第七条明确要求“限制企业直接向大气中排放煤层气，环保总局要研究制订煤层气大气污染物排放的具体标准，并对超标准排放煤层气的企业依法实施处罚”.《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（暂行）》（环境保护部、国家质量监督检验检疫总局，2008年4月2日发布，2008年7月1日实施)主要给出了判定煤炭开采企业是否应该建立地面永久(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net