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最新研究結果(guo)發現：帶17.5小時(shi)儲能(neng)的110MW塔式太陽能(neng)光(guang)熱電(dian)(dian)站(zhan)全(quan)生命周期(qi)（30年）每千瓦時(shi)凈(jing)發電(dian)(dian)量(liang)的氣候變化(hua)指標為9.8 gCO?當量(liang)/kWh。

生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)(ming)(ming)周(zhou)(zhou)期(qi)評(ping)(ping)估(gu)(gu)（Life Cycle Assessment，簡稱LCA）是一(yi)項重要(yao)環境(jing)(jing)管(guan)理工具(ju)。生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)(ming)(ming)周(zhou)(zhou)期(qi)是指(zhi)某一(yi)產品(pin)（或(huo)服務）從(cong)取得(de)原(yuan)材(cai)料(liao)，經生(sheng)(sheng)產、使用直至(zhi)廢棄的(de)(de)(de)整個過程，即從(cong)搖籃到墳墓(mu)的(de)(de)(de)過程。按ISO14040的(de)(de)(de)定義(yi)，生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)(ming)(ming)周(zhou)(zhou)期(qi)評(ping)(ping)估(gu)(gu)是用于評(ping)(ping)估(gu)(gu)與某一(yi)產品(pin)（或(huo)服務）相關(guan)的(de)(de)(de)環境(jing)(jing)因(yin)素和潛在(zai)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)的(de)(de)(de)方法，它是通過編制某一(yi)系統相關(guan)投(tou)入(ru)與產出(chu)(chu)的(de)(de)(de)清(qing)單(dan)記錄(lu)，評(ping)(ping)估(gu)(gu)與這(zhe)些投(tou)入(ru)、產出(chu)(chu)有關(guan)的(de)(de)(de)潛在(zai)環境(jing)(jing)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)，根據(ju)生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)(ming)(ming)周(zhou)(zhou)期(qi)評(ping)(ping)估(gu)(gu)研(yan)究的(de)(de)(de)目(mu)標(biao)解釋(shi)清(qing)單(dan)記錄(lu)和環境(jing)(jing)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)的(de)(de)(de)分析結果來進行的(de)(de)(de)。為(wei)確保我國實現碳達峰、碳中和目(mu)標(biao)，生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)(ming)(ming)周(zhou)(zhou)期(qi)全(quan)過程的(de)(de)(de)碳排放核(he)算至(zhi)關(guan)重要(yao)。

太陽能熱發電自(zi)身配(pei)置長周(zhou)期(qi)、更安(an)(an)全(quan)低碳的儲能系(xi)統(tong)(tong)，采(cai)用常規(gui)汽輪(lun)發電機(ji)組，系(xi)統(tong)(tong)具有轉動(dong)慣量和電網(wang)同步(bu)機(ji)特性，是(shi)靈活性調節電源(yuan)，非常符(fu)合當(dang)前高比例不穩定(ding)(ding)可再(zai)生(sheng)能源(yuan)電源(yuan)并網(wang)情(qing)境下電網(wang)安(an)(an)全(quan)穩定(ding)(ding)運行對快速調峰(feng)電源(yuan)的迫切需要，能夠為構(gou)建新(xin)能源(yuan)為主體的新(xin)型電力系(xi)統(tong)(tong)奠定(ding)(ding)安(an)(an)全(quan)穩定(ding)(ding)的基礎。

圖：以24/7不間斷發電的太陽能光熱系統

近期，西班(ban)牙萊里(li)達大(da)學聯合西班(ban)牙Abengoa Energia公(gong)司（開發(fa)建(jian)設并(bing)運(yun)營全球較多的太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)光熱(re)電(dian)站(zhan)）對塔(ta)式太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)光熱(re)電(dian)站(zhan)進行(xing)了全生命周期分(fen)析(xi)。電(dian)站(zhan)容(rong)量為(wei)(wei)(wei)110MW，運(yun)行(xing)壽命按照30年(nian)，以能(neng)(neng)(neng)夠(gou)提供基礎負荷的配置設計，其中帶(dai)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)的電(dian)站(zhan)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)時長(chang)為(wei)(wei)(wei)17.5小時。功能(neng)(neng)(neng)單位為(wei)(wei)(wei)“并(bing)網1度電(dian)”，包括(kuo)塔(ta)式光熱(re)電(dian)站(zhan)的全部(bu)部(bu)件(jian)，評估了從建(jian)設、運(yun)行(xing)到(dao)拆(chai)除(chu)全周期的環(huan)境影響。

圖：帶(dai)（左(zuo)）和不帶(dai)（右）儲能系統的(de)塔式光熱電站設備配置

圖：一座塔式太陽能光熱電站全生命周期分析的系統邊界

兩個塔(ta)式(shi)光熱(re)(re)電站在制(zhi)造階段的(de)清單數據(ju)分為9組(zu)，包括：鏡場區、吸(xi)熱(re)(re)器(qi)系(xi)統、塔(ta)、蒸(zheng)汽發生(sheng)系(xi)統、儲熱(re)(re)&傳熱(re)(re)流體系(xi)統、基礎及輔(fu)助建筑、接(jie)線、管道（吸(xi)熱(re)(re)器(qi)系(xi)統管道以外(wai)的(de)）。并列出(chu)了(le)17.5小時110MW儲能塔(ta)式(shi)光熱(re)(re)電站制(zhi)造清單中使用的(de)材料(liao)和重(zhong)量(liang)。

圖：IPCC方法：GW20a指標為每千瓦時凈發電量。（a）總體影響；（b）制造階段和運營階段的影響

通過(guo)對兩(liang)個塔(ta)式(shi)太(tai)陽能光熱(re)電站全生命周期的(de)評(ping)估(gu)分析（其中沒有配置儲(chu)熱(re)系(xi)統的(de)作為參考，另一個配置了(le)儲(chu)熱(re)），研究(jiu)對比(bi)發現：

√帶(dai)(dai)有儲熱(re)的(de)光熱(re)電(dian)站比不帶(dai)(dai)儲熱(re)的(de)太陽能光熱(re)電(dian)站環境影響更小，

#使(shi)用ReCiPe指標，在評(ping)估(gu)每千瓦時凈發電(dian)量的(de)總影響時，無儲能的(de)塔式光熱(re)電(dian)站多產生了46％的(de)影響。

#當考(kao)慮每千(qian)瓦(wa)時(shi)凈發電(dian)(dian)量(liang)的(de)氣候變化指(zhi)標時(shi)，帶儲能的(de)塔式光熱電(dian)(dian)站為9.8 gCO?當量(liang)/kWh，沒有儲能的(de)塔式光熱電(dian)(dian)站的(de)環境影(ying)響為31 gCO?當量(liang)/千(qian)瓦(wa)時(shi)。

√運營(ying)階段(duan)的影響(xiang)決(jue)定(ding)了(le)兩個電(dian)站之(zhi)間的環境影響(xiang)差異(yi)，并(bing)且這可以歸因于(yu)沒(mei)有儲能的太陽能光(guang)熱(re)電(dian)站所(suo)需的用電(dian)量源于(yu)電(dian)網。

√電站系(xi)統(tong)中(zhong)產生(sheng)更大(da)影(ying)(ying)響的(de)是(shi)聚光場、傳熱和儲(chu)熱流體系(xi)統(tong)。但是(shi)當使用ReCiPe指標(biao)時，接線的(de)環境(jing)影(ying)(ying)響也較突出；而當使用氣候變化(hua)指標(biao)時，塔自身必須考慮(lv)。

√對于無論是(shi)(shi)否有儲熱的太陽能光(guang)熱電站來(lai)說，在聚光(guang)場組成部件中，產(chan)生環(huan)境影(ying)(ying)響(xiang)最(zui)高的是(shi)(shi)定日鏡的金(jin)屬支架（無論是(shi)(shi)ReCiPe還是(shi)(shi)IPCC指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)），其次是(shi)(shi)混凝(ning)土(tu)基礎(chu)。盡管如(ru)(ru)此，如(ru)(ru)果采(cai)用(yong)氣候(hou)變化指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)，混凝(ning)土(tu)基礎(chu)的影(ying)(ying)響(xiang)更大；如(ru)(ru)果采(cai)用(yong)ReCiPe指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)，金(jin)屬部件的影(ying)(ying)響(xiang)較多。

√在傳熱介質(zhi)和(he)儲熱系統(tong)（HTF&TESsystem）組成(cheng)(cheng)部件(jian)中，硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)產生(sheng)的(de)(de)影響(xiang)最大。Ecoinvent數據庫中包含的(de)(de)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)來(lai)自礦山(shan)或通(tong)過化(hua)學反應(ying)合成(cheng)(cheng)。當鹽(yan)(yan)的(de)(de)類(lei)型(xing)改變(bian)時，硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)對太(tai)陽能光熱電站(zhan)LCA的(de)(de)影響(xiang)也會發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。影響(xiang)最小的(de)(de)鹽(yan)(yan)是那些從礦山(shan)（比使用(yong)合成(cheng)(cheng)產品低20％）提取的(de)(de)。

√最后，研(yan)究(jiu)指出，儲能對于太陽能光熱電(dian)站至關(guan)重要，這不僅能夠確保可調度(du)性，而(er)且(qie)能夠減(jian)少其全生(sheng)命周期對環境的影(ying)響(xiang)。

原文請查閱：

Gasa,G.;Lopez-Roman,A.;Prieto,C.;Cabeza,L.F.Life Cycle Assessment(LCA)of aConcentrating Solar Power(CSP)Plant in Tower Configurationwith and without Thermal Energy Storage(TES).Sustainability 2021,13,3672.