乔达

【摘  要】新能源的规模化发展能够有效缓解化石能源约束给经济社会发展带来的影响。新能源发电替代减排是碳减排最为重要的形式之一，积极开展相关领域的研究意义重大。

【关键词】新能源发电;替代减排;成本效益分析;综述

目前，全球资源逐渐减少，环境问题越来越受到人们的重视，利用传统煤、石油等化石能源来发电即将受到很多局限，能源的开发面临着新的问题和挑战，充分开发利用可再生能源显得颇为重要。

一、新能源发电技术概念及现状

能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发新能源发电技术也随之成为世界各国关心的课题。一直以来，主要依靠煤等化石能源发电，带来了环境污染等诸多社会问题，在化石能源储量不断减少的情况下，发展新能源发电显得非常必要。新能源发电主要指充分利用风力、光伏、沼气等天然可再生的清洁一次能源发电，新能源发电由于资源分布较为分散，不便于大规模集中开发利用，一般新能源发电是在资源分布的区域，建立中小型发电装置，新能源发电既可以独立向电力负荷供电，即独立运行，不与公共电网连接，也可以选择并网运行，即将新能源发电装置与公共电网相连，新能源发出的电量直接输出到电网。但一般新能源发电电量较小且分布在电力用户附近，可以看做吸收负电量的负荷，与配电网一起为电力负荷供电，充分利用了可再生能源，减少了环境的污染，实现了社会效益的最大化，很大程度提高了能源的利用效率。目前，在新能源发电技术方面国内外已经比较成熟，并得到了广泛应用。新能源发电技术在国外发展非常迅速。特别是在部分发达国家，诸如美国、欧盟和日本等国家，已经取得了非常显著的成果，部分发达国家已经在能源结构调整过程中把新能源技术放到非了首位，部分国家与地区已经为新能源发电技术研制较为长远的规划，如欧盟已经首先提出新的发展目标，进一步提高可再生能源占欧盟总能源消耗的比例，要求到2020年该比例达到20%。美国于2007年签署了新的能源法案，提倡推进新能源的利用和节能环保计划。在我国集中发电、远距离输电和大电网互联的情形下，不能灵活跟踪负荷的变化，无法及时更改供电量等大电网的弊端凸显，在此基础上发展用户端的新能源发电技术，实现新能源发电与电力用户结合的微型电网也将是我国电力系统发展的趋势。

二、新能源发电减排量测算方法比较

学术界的研究主要分为计算新能源发电量替代火力发电排放量和计算新能源系统减排潜力这两类方法。

1.发电量所替代的减排潜力。由于新能源发电过程中本身不排放CO 2，因此一般将对其减排潜力的计算转化为计算其发电量进入电网后所避免的当地火电厂发出同等电能所产生的温室气体排放。这种计算方法涉及到CO 2排放系数的问题。CO 2排放系数是指每一种能源燃烧或使用过程中单位能源所产生的碳排放数量，即某地（指一个国家范围内）混合电厂（使用多种燃料）每发1kW·h电能，平均排放CO 2的数量，单位是kgCO 2/（kW·h）。具体计算时，将发电时消耗各种燃料的数量与相应的燃料排放因子相乘，再除以当年各种燃料总发电量，就可得到CO 2排放系数。

2.新能源系统减排潜力（PM）。这个潜力计算方法的定义是由给定的单位功

率新能源系统输出的电能相当于减少温室气体的排放数量，也就是安装单位功率（通常用1kW）的新能源系统，在其寿命周期内，所输出电能可相当于减少排放的CO 2数量。这个计算方法不看最终能源系统的发电量，而是与新能源系统本身的性能、当地气象及地理条件以及系统的类别（并网还是离网）和安装方式等因素有关。

三、新能源产业生命周期碳排放研究述评

新能源减排潜力巨大的原因是其在发电过程中基本不产生温室气体，新能源往往被认为是“零排放”的电力能源。但从产业的生命周期角度分析，新能源产业在设备制造、运输、安装、运行、废弃等环节和阶段也会带来一定量的温室气体排放。遵循生命周期分析方法进行新能源发电技术温室气体减排潜力比较和分析是具有重要意义的。对产业生命周期中的碳排放的测算多采用生命周期理论（LCA）来进行分析[40，41]。本研究主要选取光伏、风电和生物质能三种新能源的生命周期碳排放来总结已有的研究成果。

1.太阳能。太阳能光伏产业的生命周期碳排放研究是新能源中比较成熟的。目前一部分研究将重点放在单晶硅、多晶硅生产开始的光伏电池生产链的碳排放。这部分研究涉及较为专业的光伏电池制造技术与知识。另一部分学者则关注了光伏安装后不同自然环境对发电效果和减排潜力的影响。采用投入产出法对多个国家的太阳能和风力发电阶段生命周期进行了评价。将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/（kW·h），能源回报率为6.71（能源回報率是指一个发电站在运行期内发出的电力与它在建设期、运行期为维持其建设、运行所消耗的所有电力的比值。以普通PV单晶硅为例，其回报比约为5.9～16.1）。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%。

2.风能。风能与光伏发电比较类似，都涉及到场地占用、设备生产、设备运输、后期环境恢复等过程，每个过程都有相应的碳排放。如邹治平等对风力发电的用材冶炼、材料运输、电厂建设这3个阶段进行分析，分别计算3个阶段中的单位能耗和环境影响，并与燃煤发电进行比较。及时将自然植被纳入系统边界，计量风电场建设前后植被破坏及恢复带来的影响。在清单分析中，重点考虑对碳排影响较大的配件生产以及运输、建设期工程车耗油排放，更加合理地核算风电场碳排放和量化其环境影响。应用上海某风电场数据进行核算，结果认为，风机生产阶段能耗和CO 2排放占风电场生命周期能耗和CO 2排放的比例均为最大，分别为68.23%和67.18%。风电场能耗强度和CO 2强度分别为3.24gce/（kW·h）和9.47g/（kW·h），明显低于传统火电机组的相同指标。

3.生物质能。目前生物质能发电主要成规模的形式包括直燃发电、气化发电等。不考虑植物生长阶段吸收CO 2效应，重点考查生物质电厂的发电排放强度，计算出该值为527gCO 2/（kW·h）。应用生命周期评价（LCA）方法，以秸秆直燃发电项目为研究对象，对秸秆的种植、运输、粉碎干燥和燃烧发电等4个过程进行了清单分析，并分别计算出4个过程的能耗及其对环境的影响。结果表明，秸秆直燃发电对环境影响主要为烟尘和灰尘，对局部地区的影响占据首位。但与火电比较仍能在温室气体减排上起到积极作用。

新能源具有绿色、环保和可再生的特点，是传统能源的有效补给，在实际开发使用过程中还存在一些技术问题。在此大环境下，推动新能源替代减排将在政策和经济上面临更严峻的挑战。对中国而言，作为世界上第一大排放国家和最大的发展中国家，如何制定新能源产业政策必然引起国际社会的广泛关注。而产业政策的执行需要从理论和实践上进一步研究论证该政策带来的影响。

参考文献：

[1]马晓红.中国2030年碳排放峰值水平及达峰路径研究[J].中国人口⋅资源与环境，2017

[2]李瑞.2030年碳排放达到峰值对电力发展的要求及影响分析[J].中国电力，2017，49

[3]王建.中美两国2020年后减排目标比较[J].中国人口⋅资源与环境，2017，25（6）：23-29.