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《浙江大学》 2017年
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基于LCA的电力行业CO_2排放预测及燃煤电厂实例分析

张莉  
【摘要】:针对我国电力行业燃煤二氧化碳(CO_2)排放清单不够完善以及排放量预测方法不够精确的问题,本研究利用全生命周期评价(life cycle assessment,LCA)的研究手段,改进CO_2排放量计算方法,提出了电力行业CO_2排放因子值(life cycle carbon dioxide emission, LCE)核定方法;结合不同能源结构、经济发展、技术进步等因素,预测了基准、约束和优化三种情景下CO_2排放情况;并以典型燃煤电厂为研究对象,分析在实施超低排放技术及碳减排和封存(carbon captureandstorage,CCS)技术后,通过优化和约束两种情景预测CO_2排放情况及其综合环境效应。得到了如下的研究成果:我国CO_2排放总量仍呈现增长态势,其中电力行业CO_2排放量明显高于其他行业。从2000年到2014年我国CO_2排放总量增长了近3倍,但单位GDP的CO_2排放量呈明显下降趋势。CO_2排放因区域范围、产业结构、能源供给方式和工业行业的不同而呈现差异;工业(CO_2排放量占CO_2排放总量的78.4~80.6%,其中电力行业CO_2排放量占工业CO_2排放总量的34.0%~35.8%。在电力行业中,化石能源发电系统的LCE明显高于非化石能源发电系统,设定的情景不同,CO_2排放情况明显不同。在新增燃煤发电系统全部采用先进机组的前提下,基于基准情景,到2030年电力系统年均LCE为842gCO_2-eq/kWh,该种情景的CO_2减排方案不能在发展经济的同时实现减排的要求;基于约束情景,到2030年年均LCE为633 gCO_2-eq/kWh;基于优化情景,到2030年年均LCE为587 gCO_2-eq/kWh。在评价年限内,三种情景CO_2减排量分别为6.66×109t、2.56×1010t和2.97×1010t。三种情景下的电力行业CO_2排放强度都可以达到排放强度控制目标,但是优化情景对于2030年这一目标年份CO_2减排效果最佳。燃煤电厂在采取超低排放技术改造后,虽然对CO_2的排放影响不是很大,但环境效益方面优势明显。按照实例电厂LCE计算,在2030年我国燃煤电厂全面采用超低排放工艺的前提下,基于优化和约束两种情景,能够减排1.2×109t和1.1×109 t总CO_2当量,平均发电LCE分别下降115 gCO_2-eq/kWh和106 gCO_2-eq/kWh。电厂对不同环境影响类型都有不同程度的负面影响。燃烧发电单元对环境的影响最大,燃烧过程中产生的CO_2等污染物是引起气候变化损害最主要的因素。燃煤电厂配置CCS技术对控制CO_2排放和改善全球气候具有重要意义。按照实例电厂LCE计算,2030年在我国燃煤电厂同时全面采用超低排放工艺和CCS技术的前提下,基于优化和约束两种情景,能够减排1.7×109t和1.4×109 t 总 CO_2 当量,平均发电 LCE 分别下降 161 gCO_2-eq/kWh 和 137 gCO_2-eq/kWh。CCS技术的应用对11种环境影响类型和3种损害类型的负面影响有显著的改善作用,具有突出的环境改善效益,对缓解全球变暖具有重要作用。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X322;X773

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