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基于情景分析的发电侧碳排放生命周期计量研究

夏德建  
【摘要】:近年来,气候变暖效应不断加剧,温室气体排放已成为全球关注的热点,本世纪前半期的减排时间表业已为IPCC等国际组织郑重提出。C O2作为温室气体的主体,是全球变暖的主要贡献者,减少CO2排放对缓解全球气候变暖至关重要。在温室气体排放中,能源产业排放最为明显,尤以电力产业碳排放为最。中国以煤为主的能源结构及电力行业火电装机比例过高的现实是造成我国碳排放显著的主要原因。降低煤电碳排放是我国电力行业走向低碳化发展之路的关键。 电能生产端一次能源的开采、运输及发电等活动会产生大量温室气体排放,而以往人们更多看到的是电能在使用过程中的清洁、高效,却往往忽视电能在电厂发电侧带来的环境影响。文章首先采用生命周期分析方法,对我国主要电源煤电在煤炭生产、运输及发电环节的碳排放进行了全面分析与计量,对比分析得出了重点加强发电环节碳排放控制的结论和措施。 为估算我国煤电链碳排放在不同碳约束情景下的发展演变趋势,以便为我国电源结构优化铺平道路。文章基于情景分析理论,对煤电链主要碳源发电环节的新兴煤电技术的发展趋势进行了分析,并设定了超(超)临界发电、整体煤气化联合循环发电、碳捕捉与封存等新兴煤电技术在2010~2050年的应用情景,进而估算得出了2010~2050年的煤发电碳排放及煤电链碳排放贡献情景。 本文的具体研究内容如下: ①首先,对碳排放计量方法的国内外研究现状进行了综述。分析了各种碳排放计量方法的特点及应用情况,进而引出本文对我国煤电链碳排放进行计量与预测的研究方法——生命周期分析方法及情景分析方法。 ②其次,应用生命周期分析方法,建立了涵盖煤炭生产、电煤运输及燃煤发电各主要环节的我国煤电链生命周期碳排放计量模型,计量得出了燃煤电厂单位发电量带来的环节碳排放及煤电链碳排放。对比分析发现,燃煤发电环节为煤电链的主要碳排放来源。 ③然后,应用情景分析方法,对我国煤电链碳排放的主要贡献源发电环节的重要煤电技术——超(超)临界发电技术、煤气化联合循环发电技术及碳捕集与封存技术在2010~2050年不同碳约束情景下的应用前景及排放参数进行了分析与设定,并计量得到了煤电链在不同情景下的碳排放。随后,根据煤电链碳排放贡献的定义,算得了2010~2050年发电侧单位电能碳排放中由煤电链带来的碳排放贡献。 ④最后,得出如下结论:尽可能降低煤电比例,着力推进煤气化联合循环发电技术、碳捕集与封存技术等新兴煤电技术的应用,积极开展水电、核电及其他新能源发电形式,都将有助于减轻煤电对我国电力行业带来的碳排放影响。


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