時(shí)間的朋友,從不同電源全壽命周期的碳排放量看未來的電源發(fā)展趨勢(shì)

煤電、燃油燃?xì)獍l(fā)電、核電、水電、風(fēng)電、光伏以及生物質(zhì)能源發(fā)電在全生命周期內(nèi)的單位碳排放到底有多少(克/千瓦時(shí))？因?yàn)榧夹g(shù)設(shè)備、運(yùn)行條件的假設(shè)不同，不同的研究往往給出不同的數(shù)值。世界核能協(xié)會(huì)(World NuclearAssociation)對(duì)1997年以來23份相關(guān)的研究報(bào)告進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與綜述，結(jié)果如下：

——褐煤發(fā)電的排放強(qiáng)度中值為1054克/千瓦時(shí)(最低790克/千瓦時(shí)，最高1372克/千瓦時(shí));

——硬煤發(fā)電的排放強(qiáng)度中值為888克/千瓦時(shí)(最低756克/千瓦時(shí)，最高1310克/千瓦時(shí));

——燃油發(fā)電的排放強(qiáng)度中值為733克/千瓦時(shí)(最低547克/千瓦時(shí)，最高935克/千瓦時(shí));

——天然氣發(fā)電的排放強(qiáng)度中值為499克/千瓦時(shí)(最低362克/千瓦時(shí)，最高891克/千瓦時(shí))；

——太陽能光伏排放強(qiáng)度中值為85克/千瓦時(shí)(最低13克/千瓦時(shí)，最高731克/千瓦時(shí)) ；

——生物質(zhì)發(fā)電的排放強(qiáng)度中值為45克/千瓦時(shí)(最低10克/千瓦時(shí)，最高101克/千瓦時(shí)) ；

——核電排放強(qiáng)度中值為29克/千瓦時(shí)(最低2克/千瓦時(shí)，最高130克/千瓦時(shí)) ；

——水電排放強(qiáng)度中值為26克/千瓦時(shí)(最低2克/千瓦時(shí)，最高237克/千瓦時(shí)) ；

——風(fēng)電的排放強(qiáng)度中值為26克/千瓦時(shí)(最低6克/千瓦時(shí)，最高124克/千瓦時(shí))。

二、我國光伏發(fā)電全壽命周期的碳排放計(jì)算

引用北極星電力網(wǎng)的計(jì)算過程與結(jié)論，作者從硅沙直到光伏系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈碳排放，計(jì)入所有涉及的輔料、封裝材料（鋼化玻璃，EVA，TPT等）、光伏系統(tǒng)集成配套設(shè)備（并網(wǎng)控制逆變器、電纜、開關(guān)、支架、儀表）等的生產(chǎn)能耗及其碳排放。

光伏發(fā)電的全壽命周期的碳提成放計(jì)算中，需要了解以下幾個(gè)概念及邊界條件，上文中研究報(bào)告進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與綜述中的碳排放，亦應(yīng)包含此涵義。

1、碳足跡（Carbon Footprint）指的是由企業(yè)機(jī)構(gòu)、活動(dòng)、產(chǎn)品或個(gè)人引起的溫室氣體排放的集合。溫室氣體排放渠道主要有：交通運(yùn)輸、食品生產(chǎn)和消費(fèi)、能源使用以及各類生產(chǎn)過程。通常所有溫室氣體排放用二氧化碳當(dāng)量（CO₂e）來表示。通常也被稱為“碳耗用量”。

2、溫室氣體（GreenhouseGas，GHG）是指大氣中促成溫室效應(yīng)的氣體成分。溫室氣體主要包括是二氧化碳（CO₂），臭氧（O₃）、甲烷（CH₄）、氧化亞氮（N2_O）、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。

從冶金硅料到多晶硅的生產(chǎn)過程存在直接排放有毒氣體比如氯化氫廢氣（當(dāng)然有相應(yīng)回收處理措施），但不存在溫室氣體的排放。多晶硅錠到光伏系統(tǒng)的生產(chǎn)過程也不存在溫室氣體排放（有很少量有毒氣體排放前已處理）。

3、計(jì)算方法

1）間接碳排放：是指生產(chǎn)設(shè)備用電能耗轉(zhuǎn)換計(jì)算的碳當(dāng)量排放，這里主要是指多晶硅還原、切割、組件封裝、系統(tǒng)集成安裝等消耗電力所轉(zhuǎn)換計(jì)算出的碳當(dāng)量排放。產(chǎn)業(yè)鏈電力能耗數(shù)據(jù)從中取值。

通常使用的計(jì)算公式為：用電量×電的碳排放因子=間接碳排放量。

2）直接碳排放：是指電池產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)過程中直接排放溫室氣體量，這里指硅沙還原到冶金硅過程中直接排放的CO₂量。

經(jīng)計(jì)算，從多晶硅光伏全產(chǎn)業(yè)鏈（硅沙-光伏電站系統(tǒng)）來看，平均每度光伏發(fā)電的碳排放為47.32g CO₂/kWh。

三、計(jì)算結(jié)果與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析

世界核能協(xié)會(huì)(World Nuclear Association)的統(tǒng)計(jì)與綜述結(jié)果，光伏發(fā)電全壽命周期內(nèi)的排放低值為13，中值85，高值731。

北極星電力網(wǎng)作者計(jì)算的光伏發(fā)電全壽命周期內(nèi)的排放平均值為47，與世界核能協(xié)會(huì)的低值加上中值的平均值基本相當(dāng)，（13+85）/2=49。

以此計(jì)算取值，光伏發(fā)電與褐煤的低值加上中值的平均值（888+756）/2=822相比，僅為其碳排放的5%；光伏發(fā)電與風(fēng)電的低值加上中值的平均值（26+6）/2=16相比，光伏為風(fēng)電碳排放的300%；光伏發(fā)電與核電的低值加上中值的平均值（29+2）/2=15.5相比，光伏為風(fēng)電碳排放的300%；

由此可見，在不同研究成果中對(duì)于光伏、水電、生物質(zhì)發(fā)電以及風(fēng)電的全生命周期碳排放分歧較大，但是對(duì)于風(fēng)電、核電、水電屬于低排放電源有較高的共識(shí)。

光伏具有原料零成本且來源廣泛，可循環(huán)再生、裝配簡(jiǎn)單和操作方便，覆蓋范圍廣、長(zhǎng)期運(yùn)行性能穩(wěn)定，方便后續(xù)維修護(hù)理等諸多優(yōu)點(diǎn)，且相比于風(fēng)電、核電、水電的成本優(yōu)勢(shì)及安裝的便利性與廣泛性而言更具有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，光伏與傳統(tǒng)的火電的碳排放相比，處在高信價(jià)比區(qū)域，未來，隨著我國承諾的2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)，做時(shí)間的朋友，相信未來的光伏在電源發(fā)展趨勢(shì)上一定是主要的力量，大有可為。