پایان نامه بررسی هزینه اجتماعی گاز SO2 از نیروگاه شهید رجایی

پایان نامه کارشناسی ارشد مدیرت محیط زیست – اقتصاد محیط زیست

سال تحصیلی 1385- 1386

چکیده

    تولید برق فواید زیادی برای جامعه دارد و در عین حال باعث صدمات جبران ناپذیر و ناخواسته ای همچون آسیب رسانی و تخریب محیط زیست می شود. برای اینکه بتوانیم تکنولوژیهای مختلف تولید برق و اثرات زیست محیطی آنها را بررسی نماییم باید به یک عامل مهمی توجه داشته باشیم . این عامل مهم هزینه های اجتماعی می باشد که در ارتباط با تولید برق حاصل می شود . در این پایان نامه هزینه اجتماعی نیرو گاه شهید رجایی که باعث صدماتی به سلامتی انسان میشود محاسبه شده است.

    نیرو گاه برق شهید رجایی در 25 کیلو متری اتوبان تهران – قزوین واقع شده است . سیستم تولید برق ، یک سیستم خودکاری است که در مجموع وابسته به سوخت فسیلی می باشد ( گاز طبیعی ، مازوت و گازوئیل) که از طریق پالایشگاهها وارد می شوند. توانایی تولید برق با ظرفیت تقریبا" 2000 مگا وات دارد و دارای یک نیرو گاه سیکل ترکیبی متشکل از 6 واحد گازی 112 مگا وات و 3 واحد بخاری 125 مگا وات است و یک نیرو گاه حرارتی با ظرفیت 1000 مگا وات که متشکل از 4 واحد بخاری 250 مگا واتی می باشد.

    در فصل پاییز بویژه فصل زمستان بدلیل افت فشار گاز ، از سوخت فسیلی مازوت بیشتر از سایر سوختها استفاده می شود بخاطر همین علت غلظت آلاینده دی اکسید گوگرد در این فصول توسط واحدهای بخاری بالا می باشد.

   8 سناریو برای سیستمهای تولید برق شهید رجایی بر اساس هزینه های خصوصی ، اجتماعی و خارجی طراحی شدند .این هزینه ها برای هر سناریو با توجه به روابط ارائه شده محاسبه شدند و با استفاده از داده های مرتبط با تولید برق سالیانه از هر نیرو گاه و هزینه عناصر ارائه شده ، کلیه هزینه ها برای هر یک از نیرو گاههای برق شهید رجایی ( سیکل ترکیبی و بخاری ) که در هر سناریو آورده شده است ، تعیین شد. متوسط طول عمر برای نیرو گاه های بخاری و سیکل ترکیبی 30 سال در نظر گرفته شده است و نرخ تنزیل 10 در صد فرض شده است. این هزینه ها در ارتباط با هزینه های تعمیرو نگهداری ، مصرف سوخت و سرمایه گذاری بوده است.

    هزینه های خارجی تولید برق هر نیرو گاه بطور جداگانه ارزیابی می شود. برای واحدهای با سوخت فسیلی نیرو گاه شهید رجایی این هزینه ها شامل صدمات ناشی از آلودگی هوا بویژه دی اکسید گوگرد روی سلامت انسان است. مرگ و میر و هزینه های بیماری از اجزاء مهم هزینه های خارجی بودند که برای نیرو گاه شهید رجایی محاسبه شد.

    هزینه هایی که برای اثرات مرگ و میر و هزینه های بیماری تعیین شد ، بر اساس رویکرد ارزش آمار حیاتی و ارزشگذاری ترجیحی بود و برای محاسبه آن از تمایل افراد به پرداخت و پرسشنامه استفاده شد. و با استناد به داده های محاسبه شده  برای شهر تهران بود.

    اشکال مختلف هزینه های ، خارجی برای 4 سناریو بدست امد که بر اساس تخمین مرگ و میر و هزینه های بیماری پایه ریزی شده است . کل هزینه های خارجی در طول شرایط عادی و حداکثر بار در فصول پاییز و زمستان حدود 151/124 و918/137 و 226/203 و 000/218  ریال بر کیلو وات ساعت شده است و کل هزینه های اجتماعی در 8 سناریو در حدود   093/250 و 86/263 و 814/412 و 581/426 و 889/491 و 663/ 506 و 351/329 و 942/343 ریال بر کیلو وات ساعت تعیین شد.

    مقایسه تخمین هزینه های اجتماعی بطور واضح نشان می دهد که نیرو گاههای برق که از سوختهای فسیلی استفاده می کنند در مقایسه با انهایی که اساسشان بر پایه استفاده از انرژی تجدید پذیر است ، هزینه های خارجی قابل توجه و مهمی را تولید می کند .

مقدمه

    نیروی برق یکی از مهمترین استوانه هایی است که اقتصاد کشور با تکیه بر آن توسعه می یابد ، نیرو گاهها بعنوان قلب تپنده صنعت برق کشور با فعالیت شبانه روزی و بدون وقفه خود نیروی برق را که نقش حیاتی و تعیین کننده در ادامه حیات صنعتی و اقتصادی کشور دارد در شریانی بسیار گسترده از شبکه پیچیده برق سراسر کشور به حرکت در می اورند.

    تولید برق یکسری فوایدی برای جامعه دارد و در عین حال باعث اثرات ناخواسته ای همچون آسیب رسانی و تخریب محیط زیست می شود. یکی از مهمترین اهداف جهت مقایسه تکنولوژیهای مختلف تولید برق اثرات می باشد که هنوز هم موضوع بحث انگیز می باشد و علت اصلی آن بخاطر اثرات زیست محیطی می باشد که که خیلی گستره می باشد.

ا    ثرات ناشی از تولید برق توسط سوختهای فسیلی به اشکال مختلف و گسترده ای نفوذ می کند . برای اینکه بتوانیم تکنولوژیهای مختلف تولید برق و اثرات زیست محیطی انها را مقایسه کنیم باید یک عامل مهمی را در نظر بگیریم . این عامل مهم که امروزه بصورت گسترده مورد پذیرش قرار گرفته است هزینه های اجتماعی می باشند ، مثل تعیین ارزش مالی سلامتی انسان که در نتیجه تولید برق حاصل میشود و باهزینه های خصوصی جمع می شود و هزینه اجتماعی حاصل می شود.

    هزینه های خارجی مقدار صدمات وارد شده در نتیجه تولید برق و در اتباط با پروسه تولید منعکس می شود .از مهمترین صدمات ، سلامتی انسان ، ساختمانها ، محصولات ، جنگلها و اکوسیستم می باشد . اما از بین آنها موردی که خیلی مهم و قابل توجه است صدمات وارده به سلامتی انسان است . نیرو گاههی که در این پایان نامه بررسی شده است نیرو گاه فسیلی می باشد و از مهمترین اثرات زیست محیطی ان در ارتباط با نیرو گاههای برق فسیلی انتشار آلاینده هایی به هوا از جمله گاز دی اکسید گوگرد ناشی از سوخت های فسیلی می باشد. 

فصل اول:کلیات

1-1-تعریف مسئله و اهمیت موضوع

اقتصاد دانان مدتها است  فهمیده اند سیستم بازار خصوصی اثرات نا مطلوبی را روی محیط زیست و انسان می گذارد . از جمله این اثرات نامطلوب گازهای مضر و آبهای آلوده است که از صنایع و نیروگاهها متصاعد می شوند. بطور کلی در فرایند تولید دو نوع خروجی ایجاد می شود. که یکی از انها تولید کالا و خدمات است که  در بازار و بنگاههای مصرف کننده ارائه می شود و دیگری آلاینده ها می باشند و کاملا " متفاوت از نوع اول است. اثرات نامطلوب ناشی از تولید نتیجه اش از بین رفتن کیفیت محیط زیست است که بعنوان یک خروجی مضر محسوب می شود که بنگاهها نقشی در مورد ان ندارند و هم چنین نمی توان ان را در بازار بفروشند . در مقابل خانوارها و سایر بنگاههای تولیدی که از آلاینده های نا مطلوب متاثر می شوند هزینه هایی را به شکلهای مختلف تجربه می کنند .به این  نوع هزینه ها که بصورت هزینه های منفی ناشی از تولید بنگاهها نتیجه می شود هزینه های اجتماعی یا نا مطلوب گفته می شود.

بطور کلی مسئله آلودگی و حفاظت از محیط زیست یک مسئله جهانی است که امروزه حتی در امور سیاسی کشورها هم وارد شده است. تمام کشورها از کشورهای صنعتی و پیشرفته گرفته تا کشورهای در حال توسعه همه باید در امر کنترل آلودگی سهیم باشند . چرا که آلودگی یک اثر جانبی سیال است و از یک مکان به مکان دیگر منتقل می شود. لذا اثر منفی آن شامل همگان می شود.

در هزینه های اجتماعی نیروگاهها هزینه های اضافی ناشی از تولید برق را که بصورت هزینه های زیست محیطی و صدمات سلامتی ناشی از گازهای آلاینده مثل اکسیدهای گوگرد ، تغییرات اقلیمی ، پساب ، سلامت شغلی ، ریسک تصادفات ، سر و صدا ، موارد دیگر منعکس می شود را ارائه می کند .

جهت بدست اوردن هزینه های اجتماعی ، هزینه های تولید برق با هزینه های خارجی تلفیق می شوند که می تواند یک شاخص مقایسه ای جهت ارزشگذاری اقتصادی و زیست محیطی باشد.

هزینه های خارجی به معنی هزینه های بیرونی است که طی یکسری فعالیتهای اقتصادی یا اجتماعی یک گروه از افراد که روی گروه دیگر اثر می گذارد اتفاق می افتد.این اثرات بطور کامل محاسبه نمی شود و یا از طرف گروه اول غرامتی پرداخت نمی شود .

بدین ترتیب یک نیروگاه برقی که دی اکسید گوگرد تولید می کند ، باعث صدماتی به متریال ساختمان یا سلامت انسان می شود که این یک هزینه خارجی محسوب میشود .این هزینه خارجی اثراتی را به مالک ساختمان یا سلامتی انسان وارد می کند و باعث نارضایتی انها می شود که توسط تولید کننده برق محاسبه نمی شود .این فعالیتهایی که بطور قطع باعث تخریب می شوند ، هزینه های زیست محیطی خارجی هستند که در اصل هزینه های واقعی متحمل شده به اجتماع هستند ولی توسط مالکین نیروگاه در داخل محاسبات وارد نمی شود. درونی کردن هزینه های خارجی ناشی از تولید برق و اضافه کردن ان به هزینه های خصوصی  تحت عنوان هزینه های اجتماعی مطرح می شودو بعنوان یک ابزار سیاسی ضروری بررسی می شود تا اثرات منفی آن را کاهش دهند و در آینده یک عرضه و تقاضای پایدار انرژی تولید کنند .

1-2-سئوالات اساسی

- ایا بازار در تعیین هزینه های خارجی با شکست مواجه می شود؟

اثرات خارجی در حقیقت اثرات مربوط به تولید یا مصرف کالا و خدمات می باشد که بر شخص ثالث وارد می شود.و شکست بازار زمانی رخ می دهد که که شخص سومی در اثر مصرف یا تولید کالا و خدمات تحت تاثیر قرار بگیرد.این اثرات تولید هزینه می کنند وآن تحت عنوان هزینه خارجی مطرح می شود. 

- ایا با تعیین هزینه های اجتماعی کارایی نیروگاهها بالا می رود ؟

برای تعیین هزینه های اجتماعی ، هزینه های خارجی به هزینه های خصوصی اضافه می شود و این مبلغ اضافی به صورتحسابهای برق اضافه شده واز مصرف کننده برق دریافت می شود تا توسط دولت جهت بهبود کیفیت و کارایی نیروگاهها استفاده شود. 

- آیا با کاهش آلودگی منافع نهایی اجتماعی بالا می رود ؟

با کاهش آلودگی منافعی به جامعه می رسد که به آن منافع نهایی اجتماعی گفته می شود. به عبارتی منافع اجتماعی دارای فوایدی است که با محیط زیست پاکیزه تر همراه می باشد.

1-3- فرضیه های مسئله

1 - سوختهای فسیلی پالایشگاههانسبتی از تولید را به آلودگی محیط تبدیل می کنند و این نسبت کمتر از یک است.

2 – سهم هزینه های ناشی از سوختهای فسیلی  در تولید برق در میزان آلودگی در حال افزایش است .

3 – هزینه های اجتماعی ناشی از تولید گازهای آلاینده از نیروگاههای فسیلی رو به افزایش است .

1-4- روش شناسی

روش گرداوری اطلاعات دراین پرژه بصورت کتابخانه ای ، اسنادی ، اینترنتی ، بازدیدهای میدانی بوده است که شامل بازدید از نیروگاه، مراجعه به وزارت نیرو ، شرکت توانیر ، پژوهشگاه نیرو ، و سازمان حفاظت محیط زیست می باشد. در مراجعه به این مراکز از نظرات کارشناسان هم استفاده شده است. 

ابزار گرداوری اطلاعات شامل مصاحبه با کارشناسان ، ترجمه متون انگلیسی مرتبط ، مشاهده از نیروگاه ، استفاده از جداول و امار اسنادی کشور و استفاده از نرم افزارهای اکسل و کامفار می باشد.

نوع روش تحقیق علمی – کاربردی می باشد.اطلاعات مربوط به هزینه انتشار الاینده از نیروگاه برق را تعیین کرده و برای ان آمار و اطلاعات جمع آوری نموده و شاخصهای مورد نطر محاسبه و تجزیه تحلیل می شوند.. بنابراین روش مطالعه به تجزیه و تحلیل داده های اماری و استفاده از ان برای براورد شاخص های مربوط به تعیین هزینه های انتشار الاینده ها جهت بهبود وضعیت محیط زیست می باشد . منطور تحقیق بدست اوردن هزینه اجتماعی نیروگاه می باشد این هزینه اجتماعی شامل هزینه های خصوصی وهزینه های خارجی نیروکاه می باشد.

هزینه های خصوصی :هزینه سوخت ،هزینه های ثابت و متغیر اپراتوری و نگهداری،دستمزد کارگر و خدمات بیمه ، میزان سرمایه گذاری و میزان تولید برق در طول یکسال می باشد.

هزینه های خارجی : تعیین ارزش اقتصادی صدمات و خسارات  بر سلامت انسان می باشد و طریقه بدست اوردن ان بر اساس هزینه های درمان و بدست اوردن میزان غلظت موثر جهت ایجاد بیماری و شناسایی غلظتهای منتشره گاز دی اکسید گوگرد از نیروگاه می باشد.  بنابراین با توجه به توضیحات فوق با بدست اوردن هزینه های تمام شده یک واحد انرژی از نیروگاه  و با درونی کردن هزینه های خارجی ، هزینه های اجتماعی تولید یک واحد انرژی با سناریوهای مختلف محاسبه می شود. 

پس از مشخص شدن هزینه های اجتماعی ناشی از سوختهای فسیلی در نیروگاهها و هزینه تمام شده تولید برق می توان از آن در تصمیم های مدیریتی برای قیمت گذاری برق مورد استفاده قرار گیرد .

فصل دوم : نیرو گاهها

مقدمه

نیروگاههای حرارتی مجتمع و یا کارخانه هستند که در طی آن فرایند ترمودینامیک انرژی حاصل از سوخت فسیلی به نیروی برق تبدیل می گردد. درصد این تبدیل را بازدهی کلی نیروگاه می نامند. نیروگاهی با بازدهی 40 درصد یعنی 40 درصد انرژی حرارتی موجود در سوخت فسیلی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

امروزه بازدهی نیروگاه حرارتی که با چرخه رانکین کار می کند تا 45 درصد افزایش یافته است واین بازدهی به هنگام استفاده از انرژی حرارتی محصولات احتراق خروجی یک چرخه توربین گازی برای مولد بخار یا دیگ بخار در چرخه رانکین به پنجاه درصد نیز می رسد. بنابراین در نیروگاههای حرارتی بدون وجود سوخت فسیلی نیروی برق بوجود نخواهد آمد.

سوخت فسیلی مورد نیاز نیروگاهها می تواند گاز طبیعی ، زغال سنگ ،مازوت، و گازوئیل باشد. سوخت گاز طبیعی به دلایل سهولت در انتقال ، پاکی احتراق و مشکلات کمتر در مورد بازمانده احتراق ،اصولا" هم برای دیگ بخار و هم برای محیط زیست بسیار کم ضررتر است.سیستم سوخت رسانی هم بسیار ساده است. ایستگاه تقلیل فشار و تنظیم فشار خط لوله گاز با رگولاتور و شیرهای ضروری قطع و وصل جزء مدار سوخت تا سر مشعلها است.

سوخت زغال سنگ مستلزم سیستم پیچیده ای بوده که بطور عمده از دستگاههای متنوعی تشکیل شده است. علاوه بر این احتراق زغال سنگ به دلیل جامد بودن مشکلات خاص خود را دارد تا امکان احتراق کامل فراهم شود. وجود گوگرد در زغال سنگ موجب می شود محصولات احتراق در مجاورت آب،اسید تشکیل داده و سبب ریزش بارانهای اسیدی شوند.

اگر سوخت گازوئیل را که به دلیل گرانی فقط برای راه اندازی بکار می رود مشخص کنیم سوخت مازوت یا سوخت سنگین بیشترین مصرف را در نیروگاهها در تبدیل به  انرژی الکتریکی دارد.

سیستم سوخت مازوت شامل ایستگاه تخلیه سوخت به منابع زیرزمینی یا رو زمینی تخلیه،پمپها و خطوط انتقال مازوت به مخزن ذخیره پمپاژ ، مازوت به مشعلهای دیگ بخار ، سیستم گرمکن لوله ها و مخازن، سیستم چرخش برگشت و سوخت ، پمپ و مبدلهای حرارتی برای گرم کردن مازوت ، عایق کاری، و عایق بندی لوله ها و مخازن و بالاخره لوله بخار برای گرمایش می باشد.

انتخاب محل نیروگاه به نوع سوخت بستگی دارد.ممکن است به دلیل وجود پالایشگاه و نفت در محل و یا در مجاورت آن ، یا به دلیل وجود معادن زغالسنگ ،تصمیم به احداث یک نیروگاه گرفته شود تا بدین ترتیب سوخت فسیلی به انرژی الکتریکی تبدیل و به نقاط مصرف ارسال گردد.چنانچه چنین باشد دلیل احداث نیروگاه در مجاورت منبع تامین سوخت از قبل نوع سوخت را تعیین کرده است. در صورتیکه اگر احداث نیروگاههای جدید مد نظر باشد و صرفا" عامل مهم توازن در شبکه انتقال برق بالقوه موجود و عوامل جانبی دیگر عامل تعیین کننده مکان نیروگاه باشد در انصورت برای انتخاب نوع سوخت باید ارزیابی اقتصادی دقیقی به عمل آید.

مازوت به دلیل وجود منابع وسیع نفت و پالایشگاههای متعددی در ایران ارزان بوده و مقدار آن افزون بر نیاز مصرف داخلی است، صادرات آن اقتصادی نیست .زیرا هزینه حمل ونقل آن بعلاوه بر هزینه تولید و استخراج ، بالاتر از قیمت فروش آن خواهد بود. در حالیکه با تبدیل آن به نیروی برق ارزش افزوده آن بسیار بالا خواهد رفت.

بطور کلی همواره مازوت بعنوان سوخت پایه و اصل بدلیل گرانی سوخت گاز مطرح می شود.اما نظر به اینکه ایران تولید کننده گاز بوده و دارای منابع وسیعی است و نیز شبکه و خطوط انتقال گاز در سراسر ایران کشیده شده است . لذا اتصال یک خط گاز به نیروگاهها برای مواقع اضطراری توجیه پذیر است. زیرا در مواقع غیر مترقبه مانند خرابی خط آهن و راهها ،جنگ یا صدمات غیر قابل پیش بینی طبیعی،مانندسیل،زمین لرزه، اعتصابات کارگری، موانع تصادفی دیگر نیروگاه می تواند به کار خود ادامه دهد.

Abstract

Each electricity generation , aside from its beneficial consequences to society , causes some unwanted side effects, the most dsmaging being environmental degradation .

To able to compare various electricity generation technologies and their environmental impact , a common denominator today is external cost.

In this thesis , accounted external cost from Sahid Rajai Power Plant causes significant damage to human health.

Sahid Rajai Power Plant is in high way 25 km in Tehran – Qazvin .Electricity system of S.R.P.P is an autonomous system which almost totally depends upon fuel fossil oil ( natural gas , oil gas and mazoot ) .Their capacity is approximately 2000 MW.It has one power plant combine cycle and one one steam power plant.

Combine cycle power plant have 6 gas turbines and 3 steam yurbines and stem power plant have 4 steam units. Total capacity a more 900 MW and 1000 MW.

In the fall and winter of sesons causes decrease gas press , very used from mazoot , then SO2 pollution concentration in stem units are very high in this seasons.

There are five alternative action plan for the electricity system S.R.P.P to evaluted on the basis of the private cost . external cost and social costs.

The private cost of electricity generation has been estimated by using data concerning the annual electricity ptoduction from each power plant category and cost elements presented and all the above cost components have been determined for each power plant category include the each alternative . The average life time for combine cycle and steam units is 30 years old and a 10% discount rate has been assumed.Inaddition the private cost includes the Investment cost on an annual basis, the Opearations , Maintenance cost and the Fuel cost.

The external cost of electricity generation have been a asessed for each specific power plant category in the S.R.P.P . these costs include damages of air pollution ( especially SO2 ) on human health , mortality and the cost of illness are the most important components of the externalities calculated for S.R.P.P.

The cost assigned to mortality effects and cost of illness relies on the value of statistical life and contengint valuation method . the resulting damage cost were calculated on the base Willing ness to pay , Survay and on the base data pollution in Tehran city.

The private , external and social cost figuries obtained with 8 scenario that they are based on the base case damage estimates assigned to mortality of cost and cost of illness.

Total external cost are approximately  124.151, 137.918 , 203.226 , 218.000 ,

RIS / kwh in normal conditions and load maximum in two seasons ( fall and winter ) and total social costs are approximately 250.093 , 263.86 , 412.814 , 426.581 , 491.889 , 506.663 , 329.351 , 343.942 .

RIS / kwh in normal and load maximum conditions in two seasons. ( fall and winter).

 Acomparetive view of the social cost estimated for conventional technologies clearly reveels that power plant using conventional fuels produce significantly higher external cost compared to those based on Renewable energy system exploitation.