村镇低成本能源系统生命周期评价及指标体系研究

摘要

低成本村镇能源系统的评价问题是一个多层次、多指标耦合的复杂问题。本研究在能源供需日益紧张的背景下和大力发展村镇建设的政策下,关注村镇能源系统的建设,通过生命周期评价(Life cycle assessment,以下简称LCA)的方法研究不同能源方案对生态环境的影响,建立村镇能源系统的LCA评价体系及案例示范,试图将村镇能源系统可能带来的外部不经济性内部化,以便更科学合理的确定村镇能源发展规划的目标,得到可以对工程设计起指导作用的结论。本研究将对推进我国社会主义新农村建设和促进整个社会的节能减排都有实践的指导意义。 研究围绕“低成本”的概念,首先对三个不同热工分区的十个村镇的能源系统现状进行调研,涉及地域广、周期长,对各个村镇社会经济概况、能源需求、供给等现状进行数据归整并进行因素影响分析,归纳不同村镇的用能特征。在全面调研基础上提出不同资源现状的村镇能源系统能量平衡分析方法,为村镇能源发展规划搭建数据分析平台。再以村镇资源当地化和能源的清洁可再生化为前提,以经济低成本和环境低成本为目标,对村镇能源转化技术和系统末端设备进行先进性选择,提出适用于北方村镇的新供热末端方式。建立LCA清单分析模型,对能源上游阶段数学模型进行改进、并提出使用阶段数学迭代模型,其中上游阶段包括能源开采、生产、运输、输配等阶段,基于此模型对十二个能源系统组合进行LCA案例分析,获得清单分析输出参数,并进行环境影响评价。对清洁可再生能源系统进行经济性分析,建立初投资和运行费用计算模块,得到秸秆燃气和沼气的“当地化”单位燃气成本,并分析了燃气成本与用气量之间的关系。以LCA清单分析输出为基础,基于全球变暖潜在影响、人体健康影响和局域环境污染三种影响类型获得各能源方案的环境成本。利用综合成本论证了不同能源系统在村镇的环保性和可行性。在社会资源、环境影响和综合成本三部分数据的基础上,设计了村镇低成本能源系统评价指标体系,包括四个指标层,并基于主成分分析和因子分析法对指标原始数据进行处理和过滤,得到村镇低成本能源系统社会-环境-经济综合评价结果,为在村镇发展清洁可再生能源提供了理论基础和数据支撑。