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中国几种主要能源温室气体排放系数的比较评价研究

马忠海  
【摘要】: 随着我国经济持续稳定地增长,能源短缺日益严重,大力发展能源早己成为 经济发展的迫切需要。而在经济、能源发展的同时,环境问题又是我们不得不考 虑的问题。目前,我国一次能源结构中,煤炭约占75%,远高于全世界一次能源 平均27%的水平。我国火力发电的燃料构成以燃煤为主,2000年我国发电能源构 成中煤电占77. 18%,油电3. 78%,水电17. 77%,核电1. 22%,这样的能源结构已 经比二十世纪八十年代末、九十年代初煤电占90%的状况有了很大的改进。 能源消费是造成全球温室气体增多的主要来源,全球温室效应的贡献因素中 55%是由于能源消费产生的温室气体造成的。因此,能源与环境问题中的一个重 要方面是温室气体的排放。如果在能源消费结构中增加清洁能源的比重,降低过 高的煤炭消费比,提高能源利用效率,便可在保持能源总需求量的条件下改善环 境质量。为进一步推动能源与环境科学技术的发展,探讨能源与环境协调发展的 实际问题,为政府在调整能源结构的决策中提供科学、准确的依据,开展对能源 与环境的研究,特别是开展对能源生产过程中的温室气体排放研究是十分必要 的。这已是受到全球普遍重视的问题之一。 对能源消费造成的环境后果进行定量评价和预测是我国可持续发展战略的 需要。对我国资源的合理调配,我国能源系统的决策,制定能源、环境和经济发 展综合规划均有重要参考价值。 针对我国能源结构特点,本工作旨在通过对我国燃煤电厂、核电与水电系统 排放温室气体的比较,探讨这几种能源在温室气体方面的贡献以及水体涨落造成 的温室气体排放规律,并对今后能源结构的调整提出了参考性建议。 本文共分七章,主要包括5部分内容。第1部分阐述了生命周期评价分析方 法。介绍了生命周期评价分析方法形成的历史和运用该方法进行评价的具体原 则,并结合本工作目的,简要介绍了生命周期评价分析方法的应用过程。 近些年来在对其它一些生产活动的评价中,引入了生命周期评价方法。即不 仅评价某一活动或设施直接产生的环境问题,而且还考虑与这些活动或设施相关 的、对评价内容有影响的伴随效应和所投入的所有物料其生产过程所产生的环境 负担。本研究工作就是运用生命周期评价分析方法,利用全能源链的定义对能源 中国原子能科学研究院博士学位论文 系统的温室气体排放系数做了较为详细的计算。 第二部分利用生命周期分析方法对煤电链和核电链的温室气体排放进行了较 全面的综合分析。在查阅了大量文献资料的基础上,根据我国现有火力发电情况 二 和数据,深入探讨了火力发电各个相关的温室气体排放系数。给出了我国煤电链 中各个环节及其总的温室气体排放系数,并与核电链的温室气体排放进行了比 较。煤电链总的排放系数为1303刀gCOZ当量从,是核电链的近百倍。 这里研究的是二十世纪九十年代初期和中期全国范围内的燃煤电能源链排 放温室气体的平均排放系数。 我国燃煤种类较多,主要有烟煤(焦煤、肥煤、气煤、瘦煤等)、无烟煤和 褐煤。本文中我国燃煤的二氧化碳排放系数(以碳计)取平均值为 0石sl iC/tce, 即燃烧过程中每吨标准煤的碳排放量。 众所周知,由于核电的燃料是铀,与燃煤电厂相比,核电的温室气体直接排 放量可以忽略不计。核电的温室气体排放主要来自于用于建造核电站的建材在其 生产过程的温室气体排放。因此,以我国核电站的数据为主,较为详细地计算了 Z 我国核电站因建筑材料造成的间接的温室气体排放。核电链的温室气体排放主要 来自为维持核电正常运行的火电供应,以及与核能发电相关的设施建设中各类建 材在其制造过程中的温室气体排放。依据有限的资料,通过研究计算表明,我国 核电链总的温室气体排放系数为 13.7gCO。当量/kwh。 第3部分通过实验获取的数据,阐述了我国水电系统温室气体的排放状况。 _借鉴箱法在采集大气中痕量气体的实验手段,成功地运用到水体排放温室气体的 _采集上。通过在水电站水库的取样测量,首次分析和初步计算了我国南方大中型 水电站新增淹没土地的温室气体排放系数。通过实验和计算得到的我国南方大中 小型水电站的温室气体排放系数为 243.lgCO。当量&Wb,与国外文献报道的数据 0.5叶10 gCOZ当量爪Wb比较,该结果在此范围之内。 第4部分内容为我国煤电、核电与水电三种主要能源方式的温室气体排放系 、数比较,以便从中找到降低温室气体排放的可行性措施和如何避免在发展经济、 开发能源的同时出现温室气体排放进一步增高的问题。通过比较分析可以清楚地 _看到,我国上述三种能源系统中,煤电的温室气体排放最高,比核电链温室气


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