太阳能热发电系列18——太阳能热发电站全生命周期碳排放

昨天和大家分享了太阳能热发电系列的第十七部分：储能时长和度电成本

今天和大家分享第十八部分：太阳能热发电站全生命周期碳排放

生命周期评估（Life Cycle Assessment，简称 LCA）是一项重要环境管理工具。

据 MBA 智库据 . 百 科词条，生命周期是指某一产品（或服务）从取得原材料，经生产、使用直至废弃的整个过程，即从摇篮到坟墓的过程。

按 ISO14040 的定义，生命周期评估是用于评估与某一产品（或服务）相关的环境因素和潜在影响的方法，它是通过编制某一系统相关投入与产出的清单记录，评估与这些投入、产出有关的潜在环境影响，根据生命周期评估研究的目标解释清单记录和环境影响的分析结果来进行的。

为确保我国实现碳达峰、碳中和目标，生命周期全过程的碳排放核算至关重要。 

2021 年，西班牙莱里达大学联合西班牙 Abengoa Energia 公司（开发建设并运营全球较多的太阳能光热电站的企业）对塔式太阳能热发电站（带储热和不带储热两种配置）进行了全生命周期分析 。

研究结果发现：带 17.5 小时储能的 110MW 塔式太阳能光热电站全生命周期（30 年）每千瓦时净发电量的 气候变化指标为 9.8 gCO2 当量 /kWh。在研究中，案例电站容量为 110MW，运行寿命按照 30 年，以能够提供基础负荷的配置设计，其中 带储能的电站储能时长为 17.5 小时。功能单位为“并网 1 度电”，包括塔式光热电站的全部部件，评估 了从建设、运行到拆除全周期的环境影响。

全生命周期评估的塔式太阳能热发电站特征：

带（左）和不带（右）储能系统的塔式光热电站设备配置：

两座塔式电站在制造阶段的清单数据被分为 9 组，包括：镜场区、吸热器系统、塔、蒸汽发生系统、 储热 & 传热流体系统、基础及辅助建筑、接线、管道（吸热器系统管道以外的）。

带有 17.5 小时储热以及不带储热的容量 110MW 塔式电站制造清单中使用的材料和重量：

两座被分析塔式电站运行中的水电消费量：

通过对两个塔式电站全生命周期的评估分析（其中没有配置储热系统的作为参考，另一个配置了储热系统），研究对比发现：带有储热的光热电站比不带储热的光热电站环境影响更小，使用 ReCiPe 指标评估每千瓦时净发电量的总影响时，无储能的塔式电站多产生了 46% 的影响。当考虑每千瓦时净发电量的气候变化指标时，带储能的塔式电站的环境影响为 9.8 gCO2 当量 /kWh，没有储能的塔式电站的环境影响为 31 gCO2 当量 /kWh。

IPCC 方法 4：每千瓦时净发电量 GW20a 指标

（a）总体影响；（b）制造阶段和运营阶段的影响

研究发现，运营阶段的影响决定了两个电站之间的环境影响差异，并且这可以归因于没有储能的塔式电站所需的用电量源于电网。

电站系统中产生更大影响的是聚光场、传热和储热流体系统。但是当使用 ReCiPe 指标时，接线的环境影响也较突出；而当使用气候变化指标时，必须考虑集热塔自身。 

对于无论是否有储热的太阳能热发电站来说，在聚光场组成部件中，产生环境影响最高的是定日镜金属支架（无论是 ReCiPe 指标还是 IPCC 指标），其次是混凝土基础。

尽管如此，如果采用气候变化指标，混凝土基础的影响更大；如果采用 ReCiPe 指标，金属部件的影响较多。在传热介质和储热系统（HTF& TES system）组成部件中，硝酸盐产生的影响最大。Ecoinvent 数据库中包含的硝酸盐来自矿山或通过化学反应合成。当盐的类型改变时，硝酸盐对太阳能热发电站 LCA 的影响也会发生变化。影响最小的盐是那些从矿山（比使用合成产品低 20％）提取的。 

研究总结指出，储能对于太阳能光热电站至关重要，这不仅能够确保电力的可调度性，而且能够减少其全生命周期对环境的影响。

太阳能热发电系列的第十八部分的内容就分享到这里，明天和大家分享第十九部分的内容：太阳能热发电发展面临的挑战及对策

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