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从不同电源全寿命周期的碳排放量看未来的电源发展趋势

作者:中国储能网新闻中心 来源:智见能源 发布时间:2021-01-03 浏览:

一、不同机构对于各种电源全生命周期碳排放的估值综述

煤电、燃油燃气发电、核电、水电、风电、光伏以及生物质能源发电在全生命周期内的单位碳排放到底有多少(克/千瓦时)?因为技术设备、运行条件的假设不同,不同的研究往往给出不同的数值。世界核能协会(World NuclearAssociation)对1997年以来23份相关的研究报告进行了统计与综述,结果如下:

——褐煤发电的排放强度中值为1054克/千瓦时(最低790克/千瓦时,最高1372克/千瓦时);

——硬煤发电的排放强度中值为888克/千瓦时(最低756克/千瓦时,最高1310克/千瓦时);

——燃油发电的排放强度中值为733克/千瓦时(最低547克/千瓦时,最高935克/千瓦时);

——天然气发电的排放强度中值为499克/千瓦时(最低362克/千瓦时,最高891克/千瓦时);

——太阳能光伏排放强度中值为85克/千瓦时(最低13克/千瓦时,最高731克/千瓦时) ;

——生物质发电的排放强度中值为45克/千瓦时(最低10克/千瓦时,最高101克/千瓦时) ;

——核电排放强度中值为29克/千瓦时(最低2克/千瓦时,最高130克/千瓦时) ;

——水电排放强度中值为26克/千瓦时(最低2克/千瓦时,最高237克/千瓦时) ;

——风电的排放强度中值为26克/千瓦时(最低6克/千瓦时,最高124克/千瓦时)。

二、我国光伏发电全寿命周期的碳排放计算

引用北极星电力网的计算过程与结论,作者从硅沙直到光伏系统的全产业链碳排放,计入所有涉及的辅料、封装材料(钢化玻璃,EVA,TPT等)、光伏系统集成配套设备(并网控制逆变器、电缆、开关、支架、仪表)等的生产能耗及其碳排放。

光伏发电的全寿命周期的碳提成放计算中,需要了解以下几个概念及边界条件,上文中研究报告进行了统计与综述中的碳排放,亦应包含此涵义。

1、碳足迹(Carbon Footprint)指的是由企业机构、活动、产品或个人引起的温室气体排放的集合。温室气体排放渠道主要有:交通运输、食品生产和消费、能源使用以及各类生产过程。通常所有温室气体排放用二氧化碳当量(CO2e)来表示。通常也被称为“碳耗用量”。

2、温室气体(GreenhouseGas,GHG)是指大气中促成温室效应的气体成分。温室气体主要包括是二氧化碳(CO2),臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、以及人造溫室氣體氯氟碳化物(CFCs)、全氟碳化物(PFCs)、氫氟碳化物(HFCs),含氯氟烴(HCFCs)及六氟化硫(SF6)等。

从冶金硅料到多晶硅的生产过程存在直接排放有毒气体比如氯化氢废气(当然有相应回收处理措施),但不存在温室气体的排放。多晶硅锭到光伏系统的生产过程也不存在温室气体排放(有很少量有毒气体排放前已处理)。

3、计算方法

1)间接碳排放:是指生产设备用电能耗转换计算的碳当量排放,这里主要是指多晶硅还原、切割、组件封装、系统集成安装等消耗电力所转换计算出的碳当量排放。产业链电力能耗数据从中取值。

通常使用的计算公式为:用电量×电的碳排放因子=间接碳排放量。

2)直接碳排放:是指电池产业链生产过程中直接排放温室气体量,这里指硅沙还原到冶金硅过程中直接排放的CO2量。

经计算,从多晶硅光伏全产业链(硅沙-光伏电站系统)来看,平均每度光伏发电的碳排放为47.32g CO2/kWh。

三、计算结果与统计数据分析

世界核能协会(World Nuclear Association)的统计与综述结果,光伏发电全寿命周期内的排放低值为13,中值85,高值731。

北极星电力网作者计算的光伏发电全寿命周期内的排放平均值为47,与世界核能协会的低值加上中值的平均值基本相当,(13+85)/2=49。

以此计算取值,光伏发电与褐煤的低值加上中值的平均值(888+756)/2=822相比,仅为其碳排放的5%;光伏发电与风电的低值加上中值的平均值(26+6)/2=16相比,光伏为风电碳排放的300%;光伏发电与核电的低值加上中值的平均值(29+2)/2=15.5相比,光伏为风电碳排放的300%;

由此可见,在不同研究成果中对于光伏、水电、生物质发电以及风电的全生命周期碳排放分歧较大,但是对于风电、核电、水电属于低排放电源有较高的共识。

光伏具有原料零成本且来源广泛,可循环再生、装配简单和操作方便,覆盖范围广、长期运行性能稳定,方便后续维修护理等诸多优点,且相比于风电、核电、水电的成本优势及安装的便利性与广泛性而言更具有优势。同时,光伏与传统的火电的碳排放相比,处在高信价比区域,未来,随着我国承诺的2060年实现碳中和的战略目标,做时间的朋友,相信未来的光伏在电源发展趋势上一定是主要的力量,大有可为。

( 来源:国际能源小数据,北极星电力网)

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关键字:碳排放

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