中国新能源发电生命周期温室气体减排潜力比较和分析

气候变化研究进展

第8卷　第1期

2012年1月PROGRESSUS INQUISITIONES DE MUTATIONE CLIMATIS

V ol. 8 No. 1 January 2012

引　言

电力行业是中国最大的温室气体排放源，这主要是由我国以燃煤为主的电力结构决定的，调整电力能源结构减排潜力巨大。2009年底，我国政府公布了“到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%”的目标[1]，这将大大加快我国电力能源结构调整步伐，大力发展低碳新能源电力已成为实现此目标的最重要途径之一，未来一段时间我国新能源电力将迎来快速发展期。

目前我国温室气体减排工作重点关注发电及能源消耗过程中排放的温室气体，核电、风电、太阳能光伏发电等新能源往往被认为是“零排放”的电力能源。而实际上，从生命周期的角度分析，各类新能源电力的开发、建设、运行过程，包括原材料开采、设备生产、运输、销售、设施废弃等环节和阶段也会带来一定的温室气体排放。认识到这一点，引发了人们对于新能源发电技术“低碳”属性的担忧。因此，遵循生命周期分析方法进行新能源发电技术温室气体减排潜力比较、分析并澄清相关事实具有重要的意义。

考察新能源发电技术的生命周期排放需从温室气体排放系数入手。关于电力行业温室气体排放系数的研究很多，如吴晓蔚等[2]结合电厂在线监测结果，研究了火力发电行业CO

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和N

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O的排放系数，并与IPCC缺省因子进行对比；师华定等[3]对我国电力行业温室气体清单编制进行实体分类和分析，建立了符合我国国情的电力行业温室气体清单编制方

doi:10.3969/j.issn.1673-1719.2012.01.008

刘胜强, 毛显强, 邢有凯. 中国新能源发电生命周期温室气体减排潜力比较和分析 [J]. 气候变化研究进展, 2012, 8 (1): 48-53

中国新能源发电生命周期温室气体

减排潜力比较和分析

刘胜强，毛显强，邢有凯

北京师范大学环境学院，北京　１００８７５

摘　要：从生命周期的角度分析，各类新能源发电技术的开发、建设、运行过程，也会带来一定的温室气体排放，这引发了人们对于新能源发电技术“低碳”属性的担忧。遵循生命周期评价方法，在对国内外大量资料文献进行收集整理的基础上，对中国传统火电和主要新能源发电技术的温室气体排放系数进行了对比分析；并根据国家发展规划目标，对新能源发电替代火电的温室气体减排潜力进行了估算。分析结果表明，即使考虑生命周期内的排放，新能源发电技术的温室气体排放系数仍远远低于火电，新能源发电技术替代火电的温室气体减排潜力巨大。

关键词：生命周期评价；温室气体减排；新能源发电

收稿日期：2011-06-30; 修回日期：2011-08-02

资助项目：美国能源基金会中国可持续能源项目（The China Sustainable Energy Program, Energy Foundation）（G-0911-11642）；环境保护行业性公益作者简介：刘胜强，男，硕士研究生，从事气候变化政策和环境管理研究；毛显强（通信作者），男，教授，maoxq@ 项目“重点行业大气污染与温室气体排放协同控制政策与示范研究”（201009051）

1期49刘胜强，等：中国新能源发电生命周期温室气体减排潜力比较和分析

法体系框架；王雪娜[4]在总结能源类碳排放研究现状的基础上，引入系统动力学方法，构建了我国能源类碳排放估算模型。

一些国内外专家学者从生命周期评价的角度分析新能源电力生产的温室气体排放系数，如马忠海[5]采用生命周期评价方法，研究了中国煤电能源链、核电能源链和水电能源链的温室气体排放系数，并进行了对比分析；Spadaro等[6]研究了水电工程生命周期温室气体排放；邹治平等[7]研究了风电原料制造、建设和运行阶段的温室气体排放；刘俊伟等[8]研究了秸秆直燃系统发电生命周期的温室气体排放；Jungbluth等[9]采用生命周期评价方法研究了瑞士太阳能光伏的温室气体排放，等等。

本文将在分析主要发电技术生命周期温室气体排放系数的基础上，结合不同新能源发电技术的发展现状及规划目标，比较不同类型新能源对我国电力行业温室气体减排的贡献潜力。

１ 主要发电技术生命周期温室气体排放核算方法

生命周期评价，是评价某种产品、工艺过程或活动，从原材料采集到产品的生产、运输、销售、使用、回收、养护、循环利用和最终处理整个生命周期系统有关的环境负荷的过程[10]。对于消费过程中不排放温室气体的电力能源，以及消费过程排放以外的温室气体排放，都可以采用生命周期评价方法，核算其整个生命周期的温室气体排放。

随着生命周期评价在各行业中的应用日趋广泛，其方法体系也在不断发展[11]。生命周期评价系统边界的确定对温室气体排放系数的估算影响极大，为使研究结果具有可比性，应尽量采用一致的系统边界。本文中各电力能源生命周期评价系统边界如下：(1) 火电，包括煤炭开采、洗选、运输、自燃过程，火电厂建设所用钢材、水泥等主要建材生产过程及设施建设安装过程，燃料燃烧过程，电站退役过程；

(2) 水电，包括水库中CH

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等温室气体排放，大坝建设所用钢材、水泥等建材生产过程，施工机械，水力发电不能运行期间所需外来电力能源，电站退役过程；(3) 核电，包括核电站建设所用钢材、水泥、

铝、铜等材料生产过程，电站建设过程，铀矿开采及冶炼，乏燃料处理，运输过程，退役过程；(4) 风电，包括风机原材料（主要为钢材）的生产，原材料及风机运输，风电场建设所用混凝土、钢、铁的生产，施工机械，退役过程；(5) 生物质能发电，包括农作物种植和生物质获取，运输，系统设备制造，电厂建设所用建筑材料生产，燃烧发电过程，设备回收报废阶段，不考虑农作物种植过程对CO

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的吸

收和秸秆燃烧排放的CO

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；(6) 太阳能光伏发电，包括多晶硅冶炼，太阳能光伏组件生产、运输，太阳能光伏发电厂建设安装，运行维护，设备回收报废阶段。对不同电力能源生命周期消耗的钢铁、水泥、铝、硅等原材料，只计算生产过程的直接排放。

生命周期评价是一种系统性较强，过程较复杂的计算方法。对任何一种发电技术的温室气体排放进行生命周期评价和详细核算都需要投入大量时间和精力。本文重点在于遵循生命周期评价方法，分析不同新能源发电技术替代火电的温室气体减排潜力，为此大量引用了国内外专家学者已公开发表的研究成果作为确定排放系数的基础。同时，为减少不确定性，尽量综合选取边界一致、结果较为适中、争议较小的排放系数。

２ 主要发电技术生命周期温室气体排放系数分析

本文以2008年为基准年，计算各类电力能源温室气体排放系数。对于引用参考文献中计算年份不是2008年的数据，本文考虑技术进步和能耗降低随时间变化的影响，将各类发电技术温室气体排放系数折算为2008年水平，使结果具有可比性。２．１ 火电

采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》[12]给定的各类燃料缺省排放系数，以及《中国能源统计年鉴2009》[13]中火电消耗的各类能源实物量，计算得出火力发电温室气体排放总量，再根据火力发电量总量，计算得出中国火电行业运行（燃烧）过