中国发电行业温室气体减排潜力与成本分析

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中国作为现今的第一大温室气体排放国,在全球应对气候变化的大背景下,面临巨大的减排压力。近年来我国发电行业迅速发展,以燃煤为主的火电占80%左右,温室气体排放量巨大,又由于发电行业具有排放源固定且集中的特点,在温室气体减排方面应发挥重要作用。因此,发电行业温室气体排放现状、未来减排潜力以及需要为之付出的成本,就成为一个重要的研究问题。  对于温室气体排放量、减排潜力及成本问题,已有不少学者将其和能源消费相结合进行了分析。主要采用情景分析法与能源.经济模型,对总体经济进行研究,专门针对发电部门的并不多见;能源消费和排放量的换算多是基于标煤量,这样的计算很不准确。本文采用自下而上的方法,从发电行业的减排技术出发,将针对具体技术的生命周期研究结论引入到分析过程中,来研究发电行业在近年来的温室气体排放情况、目标年份的减排潜力以及与之相关的成本问题。通过文献调研的方式,确定发电行业主要的减排措施及其各自的生命周期排放系数与成本,并与传统燃煤技术进行对比,得出采用这些措施时的减排潜力与需要付出的成本,并绘制行业减排曲线。  本文对发电行业温室气体排放量的计算表明,仅就发电过程而言,总排放量在2010年达到29.43亿tCO2e;生产单位电量的温室气体排放量逐年下降,其中火电排放强度从2000年的1053.17gCO2e/kWh下降到2010年的883.27gCO2e/kWh,总电力排放强度从2000年的865.61gCO2e/kWh下降到2010年的696.11gCO2e/kWh。如果考虑整个生命周期,排放量在2011年达到42.54亿tCO2e,排放强度波动较大,2000-2011年排放强度在864.1gCO2e/kWh至901.0gCO2e/kWh之间。  本文将发电行业的主要减排技术分为三类,一是提高煤转化效率,包括超临界和超超临界发电、整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)技术;二是CO2捕集与封存(CCS)技术;三是采用清洁能源代替煤,包括水电、风电、核电、光伏发电、生物质能发电、天然气发电等。假设各减排技术保持2010年的规模不变,从该年起新增的电力需求全部由传统燃煤发电提供,作为基准情景;根据各减排技术在2020年的应用规模设定减排情景,计算在整个生命周期意义上的减排潜力。结果表明,基准情景下温室气体排放量为86.926亿吨CO2e,其中煤电占到97.95%;三类减排技术共能产生19.323亿tCO2e的减排量,相对于基准情景,减排率约为22.23%,其中清洁能源发电技术的贡献最大,占88.20%,CCS的贡献最小,仅占1.04%。  实现如上的减排潜力共需要付出的减排总成本为3117.403亿元。其中水电的减排成本为负值,能产生629.392亿元的减排收益。单位减排成本在100元/tCO2e以下的还有核电和光伏发电,核电仅为13.266元/tCO2e,且减排潜力在这几项技术中最大,达6.487亿tCO2e;光伏发电虽然单位减排成本很低,但减排潜力有限。风电也是不错的选择,减排成本不高且潜力很大。以上四种技术共计减排量15.837亿tCO2e,所需成本共计为357.313亿元。得益于水电的负减排成本,发电行业减排成本曲线起始段的单位减排成本为负值;随着减排量增加,单位减排成本逐渐上升,且增长越来越快。
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