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不同发电能源的温室气体排放关键问题研究

【作       者】:

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【机       构】: 中国工程院
【承研机构】:

【发表年份】:

2013

摘要

我国的温室气体排放总量已经位居世界前列,能源需求数量巨大且急剧增长,能源利用引起的温室气体排放总量还将进一步增加。而从整个能源体系看,发电部门占我国能源利用CO2排放总量的40%以上。促进发电能源部门的技术进步和结构优化,无疑将是我国能源领域温室气体减排的重要着力点。当前,我国各种发电能源技术路线的温室气体排放问题,仍缺乏足够的科学研究,尤其缺乏在生命周期视角下开展的对各种发电能源,从一次能源开采到能源转化以及产品储运全能源链过程的温室气体排放的客观评价和综合比较研究。

在生命周期视角下,发电能源的温室气体排放包括直接排放和间接排放两部分。直接排放指发电能源在能源开采、加工、运输和转化的全过程链中,因燃烧化石能源(或其他原因)所直接造成的温室气体排放,即运行过程的排放,是通常被计算到的部分,甚至一些研究只计算发电厂能源转换过程的直接排放。若只考虑发电厂能源转换过程的直接排放,核电、水电、风电、太阳能光伏发电等均不会产生温室气体排,是所谓的“零排放”电站。而实际上,化石能源、核燃料的开采、加工阶段也会消耗化石能源并造成温室气体排放,水电的水库中有机质的腐烂降解也会产生温室气体,风机、光伏电池的制造过程也由于消耗化石能源产生温室气体排放。因此,生命周期视角下,首先应当考虑发电能源的全能源链过程,即包括从燃料开采、原材料加工、制造、运输、能源转换(发电),到废物处理和处置的全过程进行温室气体排放分析。其次也要考虑间接排放,间接排放是指全能源链过程中各种技术、设备,如风机、光伏电池、水坝、火电和核电站设备的制造、运输和退役所带来的温室气体排放,主要是原材料,如钢铁、水泥等,的开采、运输、加工和回收消耗化石能源所造成的温室气体排放。也就是说,开展全生命周期分析,需要计算每一过程的物质流和能量流,即包括采矿、电厂、加工和处理设施、运输系统等运行中的直接排放,也需要计算包括能源链系统及相关基础设施所消耗的能源和原材料在其开采、加工制造和运输期间产生的间接排放。在此思想下,本研究对煤电、核电、水电、风电和太阳能光伏发电的能源链系统开展了大量的文献和现场调研,力争获取第一手、可靠的基础数据,并结合国情选取适当的碳排放因子,计算了不同发电能源的温室气体归一化生命周期排放量。

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