北方荒漠区太阳能热发电环境效应分析

摘要

我国太阳能辐射的高值区域主要分布在甘肃、青海和内蒙古等干旱半干旱的荒漠化地区，国家首批太阳能热发电示范项目80％也集中于上述地区。太阳能热发电作为新兴的清洁能源发电技术极具发展前景，节能减排效益显著，但是太阳能热发电系统在其生命周期内的资源能源消耗和环境排放情况有待评估，因此，本文以全生命周期评价的视角，对北方荒漠区太阳能热发电的环境效应进行了系统评估。
　　本文以北方荒漠区的某50MW槽式太阳能热发电站为研究对象，根据该太阳能热发电站的实际情况，对其生命周期内的主要阶段进行了划分，通过太阳能热发电生命周期评价体系的运用，以实例论证了太阳能热发电技术在北方荒漠区具有显著的节能减排效益:以300MW的燃煤火力发电厂作为对照，测算出该北方荒漠区的50MW槽式太阳能热发电站，在生命周期(20年)内，累计可发出2320.54GWh无任何排放的清洁电力，同时可节省燃煤927875.25吨标煤，二氧化碳的减排量达233.85万吨，二氧化硫的减排量达1.91万吨，氮氧化物的减排量达1.19万吨，一氧化碳的减排量达264.39吨，粉尘的减排量达4.64万吨，共为当地创造环境价值约5.84亿元。
　　通过筛选识别了太阳能热发电站生命周期内能源和环境效应较大的阶段，同燃煤火电、光伏、风电三种主流发电技术的环境效应进行了比较，在综合考虑不同交通运输距离和太阳辐射强度对系统环境效应的影响下，进行了太阳能热发电站建设选址的择优分析。分析结果表明，反射镜支架的生产制造过程是造成太阳能热发电系统能源消耗和环境影响的重要环节，该阶段可作为未来太阳能热发电产业工艺改进和节能优化的重点。
　　太阳能热发电能源和环境效应远低于传统燃煤火电，假设用太阳能热发电替代2015年中国的火力发电装机容量，将减少大量的煤炭消耗(2.13×109吨标煤)，同时对环境的改善效果明显。与风力发电和光伏发电对比，太阳能热发电具有输出电力稳定、可采用物理储能技术和可灵活参与电力调峰的优势，可以有效缓解“弃风弃光”问题。另外，对于太阳能热发电的发电成本高于风力发电和光伏发电的劣势，随着国产装备制造工艺技术的成熟，相关行业经验的日渐丰富，其发电成本将逐步降低，可以预见，在不久的将来太阳能热发电将成为一种廉价、清洁而且极具竞争力的能源技术。
　　最后，相较于太阳辐射强度，交通运输距离对环境效应的影响程度微乎其微。综合分析得出，太阳辐射富集地区如内蒙古西部、青海东北部和甘肃西部等荒漠化地区可以作为建设选址的最佳区域。

目录

声明

摘要

一 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 文献综述

1．3．1 生命周期评价概述

1．3．2 太阳能热发电生命周期评价国内外研究进展

1．4 研究的主要内容

1．4．1 北方荒漠区太阳能热发电生命周期评价

1．4．2 太阳能热发电与其他主流发电形式的对比分析

1．4．3 太阳能热发电站建设选址的择优分析

1．5 研究方法

1．5．4 生命周期评价

1．6 研究的技术路线

二 北方荒漠区太阳能发电生命周期评价

2．1 研究对象概况

2．2 研究范围的界定与假设条件

2．3 数据收集与清单分析

2．3．1 组件生产制造阶段

2．3．2 组件交通运输阶段

2．3．3 电站运行维护阶段

2．3．4 电站报废处置阶段

2．4．1 总体能耗

2．4．2 大气排放

2．5．1 能量偿还时间

2．5．2 环境影响潜能分析

2．6 生命周期结果解释

2．6．1 改善措施与建议

三 太阳能热发电与其他主流发电形式的对比分析

3．1 各类发电技术的能源和环境效应比较分析

3．2 “弃风弃光”背景下的太阳能热发电和风电、光伏的对比分析

四 太阳能热发电站建设选址的择优分析

4．1 地区太阳辐射强度对系统能源和环境效应的影响

4．2 交通运输距离对系统能源和环境效应的影响

五 主要结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

致谢