基于绿色供应链的风力发电机生命周期环境影响研究

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中国目前是世界上电力生产最多,并且也是年发电量增幅最大的国家。特别是近些年来,风力发电在我国能源结构中的占比逐年增长,中国风电连续多年新增装机居全球首位,取代美国成为全球第一风电大国。然而,发展风能不能由于其能源本身的可再生性而忽略其本身存在的环境影响。如何从生命周期角度定量评估风力发电行业快速增长带来的综合环境影响也成为了该行业的研究热点。绿色供应链是将供应链管理理念与可持续发展理念相结合的产物,同时考虑整个供应链的环境影响和资源效率,生命周期评价方法能够立足于生命周期角度识别各个环节的环境影响及资源利用效率,是绿色供应链管理最理想的理论指导工具之一。本文以生命周期理论和绿色供应链管理理论为指导,针对风电发电机企业清洁生产、绿色供应链管理提出发展的策略建议,以期对国家制定相应的风电政策提供参考。本研究以国产1.5 MW和2.5 MW两种典型风力发电机为研究对象,将风力发电生命周期划分为基础、塔架、机舱、转子和回收阶段。利用SimaPro软件进行风力发电机生命周期环境影响评估,经标准化和加权处理得到不同生命周期阶段的总环境影响潜值,对生命周期生产阶段的环境影响类型指数进行量化比较分析,并补充风力发电机命周期温室气体(GHG)排放核算,减排量(CER)核算,累计总能源需求(CED)等指标,为风力发电行业绿色供应链管理提供理论支持。主要研究结论如下:(1)风力发电机生产过程环境影响层面,1.5 MW机组的环境影响较2.5 MW机组的环境影响小。2.5 MW机组中,轮毂高度130 m风力发电机的综合环境影响最小。风力发电机各生命周期阶段的环境影响为塔架>基础>机舱>转子,在风力发电机生命周期综合环境影响中,其中陆地生态毒性的影响最大(43.36%-46.57%),光化学生态毒性的影响(23.41%-24.61%),对全球变暖占总环境影响最小(0.26%-0.36%)。相同功率风力发电机的各类环境影响随轮毂高度增加而减小。(2)能源需求方面,整体来看1.5 MW风力发电机生命周期累计能源需求CED为39.88-60.3 MJ/MW,2.5 MW风力发电机生命周期累计能源需求CED为57.89-64.34 MJ/MW。风力发电机生产阶段的能源输入占其生命周期的主要能源投入。(3)温室气体排放核算结果显示,单位MW风力发电机温室气体排放量为0.0110-0.0209 kg CO2-Equiv/kWh,传统火电产生的CO2排放是传统火风电的46.67-88.66倍.核电产生的二氧化碳是风电的1-2倍。风力发电机使用的过程中不会产生新的温室气体和其他大气污染物污染物,在环境效益方面具有十分明显的优势。(4)敏感性分析结果表明,当金属回收率达到70%,80%,90%,能够不同程度的降低其生命周期综合环境影响指数。根据CML划分的10个环境影响指数中,光化学烟雾的敏感性最弱,全球变暖的敏感性最强,当金属回收率达90%时。可减少80.56%的全球变暖潜值,由此可见,金属材料的回收再利用对风力发电机生命周期环境影响改善作用显著。基于该风力发电机生命周期敏感性分析结果表明,应实施绿色供应链管理环节有为废弃过程原材料回收。(5)针对绿色供应链的建议研究中,本研究基于风力发电机生命周期的系统边界进行绿色供应链分析,首先识别到供应链上的主要资源消耗和环境排放环节。在一级供应商中,塔架供应商为重点管理对象。追溯风力发电机制造企业一级供应商的上游二级供应商研究发现,重点绿色管理对象分别为混凝土制造、钢材生产和环氧树脂供应商。
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