基于碳足跡理論的水電樞紐工程能耗分析研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，全球環(huán)境問題日益嚴(yán)重，各行各業(yè)的節(jié)能降耗工作迫在眉睫。我國“十二五”規(guī)劃首次明確指出：“要把大幅度降低能源消耗強度和二氧化碳排放強度作為約束性指標(biāo)，有效控制溫室氣體排放。其中，能源強度下降16％，碳排放強度下降17%”。水電是可再生的綠色能源，優(yōu)先、大力發(fā)展水電是全球能源政策的現(xiàn)實選擇，但任何能源的開發(fā)都會產(chǎn)生能耗和碳排放。目前水電項目的決策，是在綜合考慮經(jīng)濟、技術(shù)和環(huán)境等多方面因素的基礎(chǔ)上進行的。然而，其中的環(huán)

2、境影響評價尚未考慮水電樞紐工程的能耗和碳排放。
　　為了響應(yīng)我國“十二五”規(guī)劃的能源強度和碳減排強度目標(biāo)，以更全面的指標(biāo)嚴(yán)格控制水電建設(shè)項目對環(huán)境的影響，實現(xiàn)水電的可持續(xù)發(fā)展，本文首次、系統(tǒng)地基于碳足跡理論對水電樞紐工程的能耗分析進行了研究，從生命周期的角度研究了水電樞紐工程的碳足跡理論、碳足跡分析方法、碳足跡在水電樞紐工程上的應(yīng)用、考慮碳足跡的生態(tài)效應(yīng)評價方法、碳足跡分析與生態(tài)效應(yīng)評價系統(tǒng)。在深化理論、探索方法的基礎(chǔ)上，主要回答

3、“一個大型水電樞紐工程在全生命周期內(nèi)所排放的溫室氣體有多少，等效消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤有多少？”、“混凝土壩壩型和堆石壩壩型的能耗對比如何？”、“在整個生命周期階段中，各階段排放的溫室氣體和能耗情況比例如何？”、“哪些因素對碳排放和能耗影響最大，如何挖掘水電樞紐工程的節(jié)能潛力？”“碳足跡指標(biāo)在水電項目綜合環(huán)境影響中所占的比例如何？”“如何快速、精確得到大型復(fù)雜水電樞紐工程的碳排放及能耗情況？”等問題，旨在為水電行業(yè)的能耗分析工作提供系統(tǒng)、全面的理

4、論基礎(chǔ)和應(yīng)用平臺。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　?。?）探索水電樞紐工程的碳足跡理論，并提出大型水電樞紐工程碳足跡分析的混合生命周期評價方法（Hybrid-LCA）。包括確定水電樞紐工程能耗分析的目的和定位，提出水電樞紐工程碳足跡的概念，研究碳足跡與能耗的轉(zhuǎn)換關(guān)系，劃定水電樞紐工程能耗分析的系統(tǒng)邊界，討論水電樞紐工程碳足跡分析的標(biāo)準(zhǔn)。并根據(jù)大型水電樞紐工程生命周期長、過程相當(dāng)繁雜的特點，將水電樞紐工程生命周期分為材料設(shè)備生產(chǎn)階段、運

5、輸階段、施工階段、運行維護階段四個階段，并考慮所有相關(guān)的主要材料、設(shè)備和能源消耗。基于結(jié)合過程分析法（PA-LCA）和投入產(chǎn)出分析法（IO-LCA）各自優(yōu)勢的混合生命周期評價方法（Hybrid-LCA）研究大型水電樞紐工程的碳足跡，提出水電樞紐工程生命周期各階段碳足跡的計算思路和計算公式，并收集、對比、確定水電樞紐工程能耗分析中所用到的碳排放數(shù)據(jù)，為水電行業(yè)的碳足跡分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。
　　（2）采用碳足跡分析方法對水電樞紐工程

6、的碳足跡和能耗進行探討和評價。基于糯扎渡水電樞紐工程的兩種布置方案：常態(tài)混凝土重力壩樞紐布置方案和直心墻堆石壩樞紐布置方案，定量對比不同結(jié)構(gòu)型式、布置方式、材料種類、材料用量以及施工過程等條件下的水電樞紐工程的碳足跡和能耗差異，為水電樞紐工程布置方案的選擇提供重要依據(jù)。結(jié)果表明，重力壩樞紐和堆石壩樞紐在生命周期內(nèi)總的碳足跡分別為903.19×104t CO2e（合347.38萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤）和615.57×104t CO2e（合236.76

7、萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤），心墻堆石壩樞紐布置方案的碳足跡和能耗比混凝土重力壩樞紐方案減少了31.84%。材料生產(chǎn)階段的能耗>運行維護階段的能耗>施工階段的能耗>運輸階段的能耗。其中，水泥、鋼材的生產(chǎn)過程以及土石方開挖工程、混凝土澆筑工程和堆石壩填筑工程的能耗以及所產(chǎn)生的碳足跡較多。
　　（3）研究考慮碳足跡在內(nèi)的水電樞紐工程生態(tài)效應(yīng)評價方法。將碳足跡因素引入能值分析方法，定量分析水電樞紐工程全生命周期的碳足跡在水電樞紐工程綜合生態(tài)效應(yīng)中的影響

8、程度，全面、綜合地評價水電樞紐工程的生態(tài)效應(yīng)。以糯扎渡庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)為例，其生命周期碳足跡對環(huán)境的影響在生態(tài)效應(yīng)中的比例約為1%，糯扎渡庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)載率僅為0.35，系統(tǒng)對環(huán)境的干擾非常弱，且可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)為32.2，水電可持續(xù)發(fā)展的能力非常強。碳能值產(chǎn)出率為814.75，表明糯扎渡水電工程的碳資源利用效率較高。
　?。?）開發(fā)水電樞紐工程碳足跡分析與生態(tài)效應(yīng)評價系統(tǒng)。在.NET平臺下運用C＃面向?qū)ο缶幊陶Z言，結(jié)合數(shù)據(jù)庫管理