拉丁美洲和加勒比地区发电量变化导致的干旱空气质量（英）

政策研究工作文件10760干旱使拉丁美洲和加勒比地区的发电量减少 ， 从而恶化了空气质量Mathilda Eriksson Alejandro del Valle Alejandro de la Fuente贫困与公平全球实践 2024 年 5 月授权公开披露授权公开披露 政策研究工作文件系列传播了正在进行的工作结果，以鼓励就发展问题交换意见。该系列的目标是快速得出发现，即使演示文稿还不够完善。论文带有作者的姓名，应相应地引用。本文表达的发现、解释和结论完全是作者的观点。它们不一定代表国际复兴开发银行 / 世界银行及其附属组织的观点，也不代表世界银行执行董事或它们所代表的政府的观点。Abstract本文研究了燃烧发电厂周围的空气质量如何响应影响水力发电的水文干旱而变化。本文使用固定效应和后双选择方法，以每月频率分析了一个独特的植物级细颗粒物浓度和气象条件面板，该面板跨越 20 年。研究结果表明，平均而言，水文干旱导致每立方 0.83 微克。米过量的细颗粒物，相当于非干旱条件下增加 5.3% 。该地区的反事实模拟表明，这种过量的细颗粒物每年可能导致多达 10, 000 人过早死亡。将这些估计与气候、人口和政策预测相结合，该论文还表明，这种健康负担可能会在未来四十年内持续存在。本文是贫困与公平全球实践的产物。这是世界银行为开放其研究并为世界各地的发展政策讨论做出贡献的更大努力的一部分。政策研究工作文件也在 http: / / www 上发布。世界银行。org / prwp.作者可以通过 merisso @ gs 联系。ed 或 adelafete @ worldba 。由研究支持团队制作政策研究工作文件 10760 干旱使拉丁美洲和加勒比地区的发电量减少 ， 从而恶化了空气质量玛蒂尔达 · 埃里克森,∗Alejandro del Valle,*和亚历杭德罗 · 德拉 · 富恩特JEL 分类 ： I1 ， I3 ， Q4 ， Q5 ， Q53 ， Q54关键词: 干旱 ， 发电量 ， 空气质量 ， 健康 ， 贫困 ， 气候变化*佐治亚州立大学 ， 莫里斯 · 格林伯格风险科学学院 ， 佐治亚州亚特兰大。†世界银行 ， 《贫困与公平全球实践》 ， 华盛顿特区 ， 通讯员 ： meriksson @ gsu. edu这是由世界银行管理的气候支持设施全经济计划支持的拉丁美洲和加勒比气候与贫困区域研究的背景文件。我们要感谢劳拉 · 巴克肯森、贾德森 · 布姆豪尔、迪伦 · 布鲁尔、奥利维尔 · 德斯切尼、泽维尔 · 金、马修 · 卡恩、南拉塔 · 卡拉、维卡尔普 · 米什拉、塞洪 · 萨卡利、凯西 · 威奇曼、埃沙 · 扎维里、以及佐治亚州立大学、伦敦帝国学院、佐治亚理工学院、哈维里亚纳大学、经合组织和世界银行的研讨会和会议参与者，以征求有益的意见。 21Introduction发电是一个水密集型过程，大多数发电厂都需要水来旋转水轮机或冷却热电发电机 （ Saders，2015 ） 。在拉丁美洲和加勒比 （ LAC ），大约一半的发电来自水力发电，而另一半来自燃烧动力，包括煤炭，石油，天然气和生物质 （ IEA，2021 ） 。由于水文干旱主要限制了水力发电厂的发电能力，干旱可以将发电转移到燃烧发电厂。这种代际转变的一个看似重要但未得到充分研究的后果是当地空气质量的恶化。空气质量的变化是一级关注的问题，因为暴露于细颗粒空气污染 (PM 。2.5, <2.5 μ m) 对人类健康有害 (Docery 等人。， 1993 年 ； 教皇三世等人。， 2002 年，2009 年 ； 科恩等人。， 2017)，最近的研究表明，即使低水平的暴露也会导致不良的健康结果 (Weichethal 等人。， 2022 年 ） 。LAC 近 5 亿人居住在燃烧发电厂附近，气候变化导致该地区更频繁和更严重的水文干旱，一个关键问题是确定空气质量如何变化以响应发电的这种变化。在本文中 ， 我们通过量化水文干旱与 PM 增加之间的关系来填补这一空白2.5集中在 LAC 的燃烧发电厂。我们开始组装覆盖 2000 年至 2020 年期间的每月频率发电厂级面板。面板提供关于两个 PM 的信息2.5燃烧发电厂附近的浓度和水资源压力下水力发电能力水平的市场水平测量。这些市场水平的措施来自水文干旱的粒状分水岭水平的措施。我们首选的市场水平衡量标准是受干旱 （ FHD ） 影响的水电发电量的比例。该小组还提供了有关广泛的气象因素，野火排放，电力需求代理以及发电厂特征的信息。利用此数据集和固定效应方法，我们估计了 FHD 变化造成的过量空气污染。我们的估计对原因有因果解释，条件是气象因素，电力需求变化和季节性趋势，水文干旱对水力发电产生了合理的外生冲击。因为水文干旱会增加 PM 。2.5通过替代机制 ， 例如增加野火的可能性 ， 我们排除了受野火影响的植物月观测。我们的结果分为四类。第一组结果表明 ， 水文 3干旱大大增加了 PM2.5燃烧发电厂周围的浓度。在平均 FHD 水平下 ， 我们发现增加了 0.83 μ g / m3， 这会增加 PM2.5浓度从没有水文干旱的 15.76 到 16.59 μ g / m3（ 即大约增加 5.3 ％ ） 。世界卫生组织准则对 PM 进行了分类2.5浓度大于 5 μ g / m3由于对人类健康有害 (世卫组织 ， 2021 年) ， 过量的 PM2.5水文干旱可能会给该地区带来相当大的健康负担。第二组结果强调了 PM 增加的最可能机制2.5is the shift in electricity generation from hydroctic to cruting power plants. Specifically, we show a clear dose - response gradient with PM2.5随着 FHD 单调增加。我们还提供了两个安慰剂练习的证据 ， 这些安慰剂练习排除了野火和沙尘暴作为我们结果的合理驱动因素。具体来说 ， 我们测试并未能找到 FHD 增加 PM 的证据2.5在清洁发电厂 （ 太阳能，风能和核能 ） 或燃烧发电厂开始运营之前的几年中。我们还通过在我们的规范中控制这些因素来排除电力需求的变化或驱动结果的其他气象因素。在我们的主要规范中，我们假设这些效果是加性的和线性的。尽管如此，即使放松了这些假设并使用了 Belloi 等人的后双重选择方法，我们的结果仍然成立。(2014) 测试更灵活的规格。关于工厂规模和燃料类型的异质效应模式进一步支持了发电向燃烧发电厂转变为主要机制的情况。具体来说，我们发现对过量 PM 的影响。2.5对于较小的发电厂和使用石油或生物质的发电厂来说，是最大的，而在较大的发电厂和使用煤炭的发电厂中，这种情况更为温和。这些结果与以下观点一致 ： 较小的发电厂在干旱期间更有能力做出反应，因为它们倾向于风冷，而较大的发电厂倾向于水冷。在较大的发电厂 （ 主要是煤炭 ） 中，这种影响更为柔和的另一个可能原因是它们的灵活性有限 （ i 。Procedres.， 它们提供基本负载生成) 。第三组结果量化了根据我们对干旱引起的过量 PM 的估计而丧生的人数2.5， 关于人口的人口统计数据 ， 以及来自文献的完善的浓度 - 反应函数 ， 这些文献记录了 PM 对健康的不利影响2.5（ 例如 ， Deryugina 等人 （ 2019 年 ） ； Liu 等人 （ 2019 年 ） ） 。我们首选的反事实计算表明 ， 该地区每年经历多达 10, 000 例过早死亡。使用统计寿命价值的保守估计 ， 损失的生命的货币化损失每年投入相关成本约为 120 亿美元 （ 2019 年不变美元 ） 。 4我们还描述了居住在燃烧发电厂附近的人口 ， 并表明过量 PM 的负担2.5在社会经济地位较低的群体中不成比例地下降。第四组结果预测了未来的这些成本，考虑了气候、人口和电力部门的可能变化。具体来说，我们将反事实计算扩展到 2059 年，这大致对应于在役燃烧发电厂的预期使用寿命。我们首先使用来自三个共享社会经济路径 （ SSP ） 下的 22 个气候和地球系统模型的数据来计算 FHD 的演变。令人惊讶的是，对于该地区，我们发现 FHD 预计将在未来四十年内增长 22 ％ 至 24 ％ 。与 FHD 的增加一致，我们还发现过早死亡和货币化损失也可能增加。在结合三种高度程式化的电力部门方案评估 SSP 的效果时，我们发现，仅消除损失就需要最乐观的 SSP 方案以及电力部门方案，在该方案中，燃烧发电厂在区域承诺后逐步淘汰。这些结果很重要，因为它们表明 PM 过多的健康负担。2.5这些结果的另一个重要特征是 ， 在次区域趋势上存在相当大的差异 ， 例如 ， 安第斯地区 （ 哥伦比亚、厄瓜多尔和秘鲁 ） 将经历水文干旱和 FHD 的减少。我们的论文为几个文献做出了贡献。最狭隘的是，它扩大了美国的工作范围S.量化水文干旱、能源产生和空气质量之间的关系 (Eyer 和 Wichma，2018 ； Herrera - Estrada 等人。， 2018 ； 邱等人。， 2023 年 ） 。具体来说，我们证明了这种关系也存在于 LAC 中，我们恢复了第一个区域范围内对 PM 超标的估计。2.5First, we offer three novel insights about this relationship. First, we provide the first estimates of the nexus between hydrological droights and exce - cess PM2.5由使用石油和生物质的燃烧发电厂创建。我们还表明，这些植物导致空气质量下降幅度最大。这些发现很重要，因为石油和生物质发电厂在发展中国家很常见。其次，我们表明，即使在短期干旱中，也可以观察到水文干旱与空气质量恶化之间的联系。我们可以记录这一反应，因为我们观察到小型水力发电厂 (大于 1 兆瓦)，这些水力发电厂往往缺乏水坝，因此，它们的发电能力更容易受到干旱的影响。第三，我们展示了小容量的 COM - 。 5燃烧发电厂在该地区很常见 ， 更可能是空气冷却的 ， 受干旱影响较小 ， 导致过量 PM 大量增加2.5总之 ， 我们的研究结果补充了美国的文献 ， 强调了水文干旱对空气质量的威胁对发展中经济体的影响更大。更广泛地说，我们的论文谈到了旨在量化气候变化对经济损害的文献 （ 参见 Affhammer，2018 年及其参考文献 ），方法是通过对水文干旱通过改变发电而造成的社会成本的 LAC 进行全区域估算，并在几种气候变化情景下预测这些损失。我们还为有关环境不等式的文献做出了贡献 (参见 Bazhaf 等人。， 2019 年，以及其中的参考文献)，通过分析超额 PM 。2.5在社会经济地位较低的人中不成比例地下降。因此 ， 我们突出了干旱强化社会经济不平等的新渠道。The paper is organized as follows. Section 2 describes the data. Section 3 presents the identification strategy and the results. Section 4 provides counterfactual calculations of the losses created by excess PM2.5. Section 5 presents projects of losses based on our results and climate models. Section 6 presents robust checks. Section 7 concludes.2数据说明我们构建了一个发电厂级面板数据集