风力、光伏及生物质发电的生命周期CO_2排放核算

【摘要】：为定量研究风力、光伏和生物质发电技术生命周期内的发电排放强度，根据ISO发布的关于LCA的一系列标准，建立了一套完整的LCA核算体系。应用该核算体系对一个风电场、一座光伏发电站和一座生物质发电厂进行了实例核算。核算包括划定系统边界、设定参数以及每个生命周期阶段的核算。 风力发电场生命周期划分为风机生产、风机运输、建筑材料产运、建设施工、运营和废弃处置六个阶段。核算结果表明，风电场生命周期发电排放强度为9.47gCO_2/kWh，能源回报比为37.96。风机生产阶段能耗和CO_2排放占比均为最大，分别为68.23%和67.18%。光伏发电站生命周期划分为原料生产、电池片生产、光伏组件组装、组件运输和废弃处置五个阶段。核算结果表明，光伏电站生命周期发电排放强度为292.4gCO_2/kWh，能源回报比为6.71。原料生产阶段能耗和CO_2占比均为最大，分别为72.84%和71.79%。生物质电厂的生命周期未计入植物生长阶段吸收CO_2效应，重点考查发电排放强度，结果表明该值为527gCO_2/kWh。 同等条件下（装机规模和设计寿命均为50MW和20年），可得三种技术的发电厂实际CO_2减排量分别为219.87万吨，8.615万吨和199.8万吨。风力发电有着最高的减排潜力，生物质发电与之相当，而光伏发电则相对较小。 【关键词】：风力发电 光伏发电 生物质发电 发电排放强度 减排潜力
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X502;F426.61
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第1章 引言10-17
• 1.1 问题的提出10-11
• 1.1.1 温室气体的减排10
• 1.1.2 清洁能源发电技术10-11
• 1.1.3 生命周期评价11
• 1.2 选题背景11-14
• 1.2.1 我国可再生能源生产现状11-13
• 1.2.2 风电、光伏发电及生物质发电的发展趋势13-14
• 1.3 发电技术 LCA 研究概述14-15
• 1.3.1 风力发电技术14
• 1.3.2 光伏发电技术14-15
• 1.3.3 生物质发电技术15
• 1.3.4 技术比较等其他研究15
• 1.4 论文结构安排15-17
• 第2章 生命周期评价17-22
• 2.1 LCA 的含义及标准17-18
• 2.2 LCA 的重要模型和数据库概述18-20
• 2.3 生命周期影响评价20-21
• 2.4 LCA 的 SWOT 分析21-22
• 第3章 风力发电技术核算22-43
• 3.1 技术起源及特点22-23
• 3.1.1 技术起源22-23
• 3.1.2 技术原理23
• 3.1.3 技术特点23
• 3.2 核算对象基本情况23-25
• 3.2.1 装机容量23
• 3.2.2 地理位置23-24
• 3.2.3 建设工艺24
• 3.2.4 风机参数24
• 3.2.5 占地24-25
• 3.3 系统边界与参数设定25-28
• 3.3.1 系统边界25-26
• 3.3.2 功能单位26-27
• 3.3.3 生命周期时间长度27
• 3.3.4 技术和空间因素27
• 3.3.5 舍弃标准27-28
• 3.3.6 材料的末端处理与循环使用28
• 3.4 核算公式28-34
• 3.4.1 风机生产与运输阶段28-30
• 3.4.2 建设施工阶段30-31
• 3.4.3 运营阶段31-33
• 3.4.4 废弃处置阶段33-34
• 3.5 核算过程34-39
• 3.5.1 风机生产与运输34-35
• 3.5.2 建设施工35-37
• 3.5.3 运营37-38
• 3.5.4 废弃处置38
• 3.5.5 数据分类38-39
• 3.6 核算结果与比较39-43
• 3.6.1 总能源投入和总排放39-41
• 3.6.2 能源回报比与排放强度41
• 3.6.3 与相关研究结果的比较41-43
• 第4章 光伏发电技术核算43-55
• 4.1 技术起源及特点43-44
• 4.1.1 技术起源及原理43
• 4.1.2 技术特点43-44
• 4.2 光伏发电站基本情况44-45
• 4.2.1 装机容量与参数44
• 4.2.2 建设工艺44-45
• 4.3 系统边界与参数设定45-46
• 4.4 光伏组件的核算46-48
• 4.4.1 原材料的加工与制造46-47
• 4.4.2 电池片的加工与制造47-48
• 4.4.3 电池组件组装48
• 4.5 光伏发电站的核算48-49
• 4.5.1 电池组件及附属设施的运输48-49
• 4.5.2 电站建设与运行49
• 4.5.3 废弃处置49
• 4.6 核算结果49-55
• 4.6.1 总能源投入和总排放49-50
• 4.6.2 能源回报比50-51
• 4.6.3 排放强度51-52
• 4.6.4 与相关研究结果的比较52-55
• 第5章 生物质能发电技术核算55-61
• 5.1 技术特点55
• 5.2 生物质电厂与系统流程简介55-56
• 5.2.1 装机容量与基本参数55
• 5.2.2 工艺流程55-56
• 5.3 系统边界与参数设定56-58
• 5.3.1 系统边界56-58
• 5.3.2 功能单位58
• 5.4 核算过程58-59
• 5.5 核算结果59-61
• 5.5.1 总能源投入和总排放59-60
• 5.5.2 排放强度60-61
• 第6章 减排潜力估算与参数敏感性分析61-70
• 6.1 三种技术的核算结果对比61
• 6.2 火力发电排放强度61-62
• 6.3 风、光、生物质发电的减排贡献62-63
• 6.4 参数敏感性分析63-70
• 6.4.1 能耗系数与排放系数63-64
• 6.4.2 不确定性范围64-65
• 6.4.3 设备寿命的影响65
• 6.4.4 替代材料用量的变化65
• 6.4.5 是否计算循环65-66
• 6.4.6 是否满负荷发电66-67
• 6.4.7 材料运输距离67-70
• 第7章 结论与建议70-72
• 7.1 结论70
• 7.2 建议70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果76

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