基于混合生命周期分析的我国海上风电场能耗及温室气体排放研究

随着我国海上风电的快速发展,对其资源环境成本进行系统核算对于全面评价海上风电的节能减排潜力具有重要意义.本研究采用混合生命周期评价方法,对我国第一个海上风电场—上海东海大桥海上风电场(二期)的能耗和温室气体排放进行核算,并将核算结果与典型陆上风电场和其它类型的可再生能源进行比较.结果表明:该海上风电项目全生命周期发电能耗为0.51 MJ·k Wh~(-1),相应的温室气体排放量为26.47g·k Wh~(-1)(以CO_2当量计);在设备制造与运输、建设施工、运行维护、回收处置4个阶段中,设备生产与运输阶段在能耗和温室气体排放的占比最大,分别贡献了能耗的91.23%和温室气体排放量的60.48%;横向比较发现,海上风电场单位发电量的能耗和温室气体排放均高于陆上风电项目,但与光伏、生物质、地热等可再生能源发电项目相比,海上风电项目全生命周期能耗和温室气体排放依然具有一定优势.     

铜藻基活性炭全生命周期温室气体排放分析

运用生命周期评价(LCA)的方法,以原料生长、原料运输、活性炭制备和活性炭吸附CO_2 4个阶段为系统边界,对2种不同方法制备的铜藻基活性炭系统进行分析,计算其全生命周期温室气体(GHG)排放量。结果表明:每生产1 kg活性炭,ZnCl_2活化法活性炭(ZAC)和水热炭化-KOH活化法活性炭(HKAC)全生命周期温室气体净排放量(以CO_2-eq计)分别为5.926 kg和7.734 kg;活性炭制备阶段电力消耗带来的间接温室气体排放是最大的排放源;提高活性炭得率和活性炭中碳元素含量有利于减少制备阶段的直接温室气体排放。最后,依据计算和分析结果给出相应建议,以期对活性炭生产与应用过程的碳减排研究提供参考。     

基于非线性规划的冬小麦生产碳足迹优化研究

农田是重要的温室气体人为排放源,在全球气候变化研究中占有重要的地位.碳足迹是评估农作物生产生命周期温室气体排放的有力工具.因此,本研究以我国典型冬小麦生长区山西省晋中市为例,采用生命周期评价的方法估算该区单位质量小麦生产的碳足迹,并在此基础上用非线性规划的方法对冬小麦生产碳足迹进行优化,旨在寻求小麦增产减排的途径.结果表明,研究区在传统的耕作方式下,生产1 t小麦的碳足迹为1357.28 kg(以CO2当量计),其中,生长阶段的温室气体排放的碳足迹和尿素生产环节所占比例较大.通过优化尿素与有机肥的施用量,可将研究区生产1 t小麦的碳足迹降低到469.99 kg,同时使单位面积产量增加9.13%.本文结果与相关研究差异较大,可能与氮肥施用量及N2O排放系数的取值有关.本研究对于了解冬小麦生产的综合碳排放情况,探索农业增产减排途径等方面具有重要意义.     

基于生命周期理论的建筑碳足迹分析

依据建筑全生命周期理论,通过《建筑碳排放计量标准》规定的方法和步骤,对目标建筑—世博生态城低碳中心材料生产阶段、施工建造阶段、运行维护阶段、拆解阶段产生碳足迹进行了核算,分析了各生命周期阶段的碳足迹构成情况。核算结果表明:该建筑的碳足迹主要来源于材料生产阶段,占比为64.5%,其中钢材和水泥的碳排放量最大。     

基于混合生命周期评价的小型灌溉泵站碳排放核算方法研究

小型灌溉泵站是农田灌溉的重要基础设施,单座规模较小但数量庞大,从“双碳”角度对其开展全生命周期的碳排放核算分析对实现其可持续发展和促进高效供水具有重要意义。基于碳足迹理论,采用混合生命周期分析法,将灌溉泵站全生命周期分为材料设备生产、材料设备运输、建设施工、运行维护和拆除报废5个阶段,分析了灌溉泵站在建设、运行、管理整个过程中的碳排放规律,构建了小型灌溉泵站碳排放模型核算方法,包括核算原理、研究思路、计算流程和核算公式等。选择了6处不同地区小型灌溉泵站开展了碳排放核算方法的实例分析,结果显示：6处灌溉泵站的碳排放总量分别为402.87,34.30,849.37,140.93,1645.56,312.89 t CO₂e,年单位灌溉面积的碳排放系数分别为331,147,681,144,202,126 kg CO₂e/(hm²·a);各个阶段的碳排放量具有较大差异,总体来看运行维护阶段(62.57%)和材料设备生产阶段(26.64%)排放量最大,建设施工阶段(5.32%)、拆除报废阶段(4.78%)、材料设备运阶段输(0.69...     

苏州市生活垃圾处理碳足迹核查

根据《PAS2050规范》的指导,结合生命周期评价技术方法和LandGEM模型,对苏州市生活垃圾填埋和焚烧处理的生命周期过程进行了碳足迹核查. 详细列出了垃圾处理过程中可能的温室气体排放源,计算各排放源的电耗或能耗,并通过与温室气体排放系数相乘最终转化为苏州市生活垃圾处理温室气体排放量. 结果表明:苏州市填埋处理1 t生活垃圾整个生命周期过程中温室气体的排放量(以CO₂当量计)为1 942.47 kg,焚烧处理为-180.87 kg. 按照目前苏州市生活垃圾处理权重进行分配,可得苏州市处理1 t生活垃圾整个生命周期过程中温室气体的排放量(以CO₂当量计)为880.80 kg. 在整个核查过程中,考虑了在填埋和焚烧处理时发电对温室气体带来的减量效应.      

关中平原饲料作物生产的碳足迹及影响因素研究

畜牧业是主要的人为温室气体排放源,而饲料作物生产是畜牧业温室气体排放的主要来源之一.研究饲料作物生产的碳足迹及减排措施对于从日粮的角度减少畜牧业的温室气体排放至关重要.因此,本文应用生命周期评价理论和IPCC(2006)田间温室气体计算方法,建立了饲料作物碳足迹评估方法,分析了关中平原饲料作物的温室气体排放特点和减排措施及潜力.结果表明:关中平原主要饲料的碳足迹(以CO_2当量计)由大到小依次为玉米0.620、苜蓿0.382、小麦麸皮0.240、青饲玉米0.217、小麦秸秆0.083和玉米秸秆0.070 kg·kg~(-1);主要排放环节是化肥生产、氮肥田间排放和灌溉,对碳足迹的贡献率分别为26.0%~33.8%、27.8%~29.6%和24.5%~39.1%.由于关中平原存在过量施肥和大水漫灌的现象,通过化肥减施和节水灌溉措施减少饲料作物碳足迹的潜力很大,但不同措施带来的实际减排量仍需通过田间实践和具体技术的生命周期评价进行验证.     

深圳市温室气体排放清单研究

根据深圳市相关统计资料收集到的活动水平数据,参照《2006年IPCC国家温室气体清单指南》温室气体核算方法,建立了深圳市温室气体排放清单,并且与其他城市的温室气体排放水平进行了对比. 结果表明:2008年深圳市温室气体总排放量(以CO₂排放当量计)为6 569.4×104 t,能源部门的温室气体排放量占总排放量的比例最大,达80.8%;工业过程、废物处理处置部门和农林和其他土地利用(AFOLU)部门排放所占比例分别为16.5%、5.1%和-2.4%. 深圳市温室气体人均排放量为7.49 t/人,单位GDP的温室气体排放量为0.84 t/104元,二者均低于北京、上海、天津和无锡的平均排放水平,但高于重庆市.      

钢铁行业生命周期碳排放核算及减排潜力评估

钢铁行业是中国碳密集度最高的工业行业之一,为分析钢铁行业生命周期碳排放及碳减排潜力,从生命周期角度构建碳排放核算模型,以2020年为例开展实证分析,通过优化废钢使用量、化石燃料燃烧量、电力碳足迹因子以及清洁运输比例4项变量,对钢铁行业生命周期碳减排潜力作预测评估,同时使用敏感性分析确定影响钢铁生命周期碳减排因素的关键程度.结果表明,2020年中国钢铁行业全生命周期二氧化碳(CO₂)排放总量约24.04亿t,其中原料获取和加工生产阶段是钢铁行业碳排放的关键环节,占钢铁行业生命周期CO₂排放总量的98%以上.从CO₂排放源类别分析,化石燃料节约和外购电力清洁化是钢铁行业降碳的重中之重.到2025年,通过推广低碳技术、优化电力结构、增加废钢炼钢量、提高清洁方式运输比例,分别可使钢铁行业实现20%、 6%、 5%和1%的碳减排潜力.化石燃料燃烧量对钢铁行业生命周期CO₂排放的影响最显著,电力碳足迹因子和废钢炼钢使用量次之.关于钢铁行业节能低碳技术,短期内以推广轧钢工序与高炉炼铁工序低碳技术为主,未来随着电炉...     

基于生命周期评价的宁夏出口枸杞干果产品碳足迹评价——以宁夏某企业为例

随着气候变化大会《巴黎协议》的签订,"自下而上"应对气候变化成为全球气候治理进程的主要减排机制。本文基于产品碳足迹核算理论,采用生命周期评价方法,以宁夏某企业为案例,研究宁夏出口枸杞干果产品生命周期温室气体排放,评价分析其碳足迹的分布构成,为企业减少出口枸杞产品的温室气体排放提供数据基础和措施建议。研究结果表明:宁夏某企业出口枸杞干果产品碳足迹为2.224 kg CO_2eq/kg,种植使用的化肥、烘干使用的天然气、以及产品运输、加工使用的电力、原料运输以及种植使用的农药分别占总排放的44%、20%、18%、9%、8%、1%,化肥和烘干燃料是控制枸杞产品生命周期温室气体排放的主要对象。     

基于燃料生命周期的中国铁路排放趋势

铁路运输是现代运输的主要方式之一,在空气质量改善和"双碳"目标的双重约束下,厘清铁路运输CO₂和污染物排放趋势,对于交通领域的减污降碳工作具有重要意义.基于燃料生命周期法分析了中国火车2001~2018年的CO₂和污染物排放特征,在此基础上,结合情景分析评估了2019~2030年的铁路排放趋势.结果表明,随着铁路电气化进程的推进、内燃机车新车投入使用和燃油标准的不断升级,铁路运输燃料生命周期的CO₂和污染物排放整体分别呈上升和下降趋势,而其上游阶段的排放占比逐年升高.2018年铁路运输的CO₂、NO_x、CO、BC和SO_x排放总量分别为3780.29万t、11.98万t、3.94万t、0.20万t和3.08万t.情景分析表明,加快电力结构改善和降低单位运输能耗分别是降低铁路CO₂、SO_x和NO_x、BC、CO排放的最佳单一控制手段.积极应对铁路减污降碳工作的综合情景下,CO₂、NO_x、CO、BC和SO_x的减排率可分别达35%、37%、39%、32%和45%.电力结构改革和铁路电气化进程的停滞均会造成铁路运输排放总量的显著增加,铁路减污降碳工作仍需高度重视.     

Global warming contributions from wheat,sheep meat and wool production in Victoria,Australia – a life cycle assessment

This paper compares the life cycle global warming potential of three of Australia’s important agricultural production activities – the production of wheat, meat and wool in grazed subterranean clover (sub-clover) dominant pasture and mixed pasture (perennial ryegrass/phalaris/sub-clover/grass and cape weed) systems. Two major stages are presented in this life cycle assessment (LCA) analysis: pre-farm, and on-farm. The pre-farm stage includes greenhouse gas (GHG) emissions from agricultural machinery, fertilizer, and pesticide production and the emissions from the transportation of these inputs to paddock. The on-farm stage includes GHG emissions due to diesel use in on-farm transport and processing (e.g. seeding, spraying, harvesting, topdressing, sheep shearing), and non-CO₂ (nitrous oxide (N₂O), and methane (CH₄)) emissions from pastures and crop grazing of lambs.The functional unit of this life cycle analysis is the GHG emissions (carbon dioxide equivalents – CO₂ -e) from 1 kg of wheat, sheep meat and wool produced from sub-clover, wheat and mixed pasture plots. The GHG emissions (e.g. CO₂, N₂O and CH₄ emission) from the production, transportation and use of inputs (e.g. fertilizer, pesticide, farm machinery operation) during pre-farm and on-farm stages are also included. The life cycle GHG emissions of 1 kg of wool is significantly higher than that of wheat and sheep meat. The LCA analysis identified that the on-farm stage contributed the most significant portion of total GHG emissions from the production of wheat, sheep meat and wool. This LCA analysis also identified that CH₄ emissions from enteric methane production and from the decomposition of manure accounted for a significant portion of the total emissions from sub-clover and mixed pasture production, whilst N₂O emissions from the soil have been found to be the major source of GHG emissions from wheat production.     

Life-cycle inventory for hydroelectric generation: a Brazilian case study

Representative Life-Cycle Inventories (LCIs) are essential for Life-Cycle Assessments (LCAs) quality and readiness. Because energy is such an important element of LCAs, appropriate LCIs on energy are crucial, and due to the prevalence of hydropower on Brazilian electricity mix, the frequently used LCIs are not representative of the Brazilian conditions. The present study developed a LCI of the Itaipu Hydropower Plant, the major hydropower plant in the world, responsible for producing 23.8% of Brazil's electricity consumption. Focused on the capital investments to construct and operate the dam, the LCI was designed to serve as a database for the LCAs of Brazilian hydroelectricity production. The life-cycle boundaries encompass the construction and operation of the dam, as well as the life-cycles of the most important material and energy consumptions (cement, steel, copper, diesel oil, lubricant oil), as well as construction site operation, emissions from reservoir flooding, material and workers transportation, and earthworks. As a result, besides the presented inventory, it was possible to determine the following processes, and respective environmental burdens as the most important life-cycle hotspots: reservoir filling (CO₂ and CH₄ emission; land use); steel life-cycle (water and energy consumption; CO, particulates, SO_x and NO_x emissions); cement life-cycle (water and energy consumption; CO₂ and particulate emissions); and operation of civil construction machines (diesel consumption; NO_x emissions). Compared with another hydropower studies, the LCI showed magnitude adequacy, with better results than small hydropower, which reveals a scale economy for material and energy exchanges in the case of Itaipu Power Plant.     

电动重卡替代柴油重卡的全生命周期碳减排效益分析

为精准预测电动重卡替代柴油重卡的全生命周期碳减排效益,以单辆重卡为对象,通过预测2023~2050年的电力和柴油碳排放因子变化特性,耦合两类重卡寿命及生命周期行驶里程,分阶段构建了重卡动态碳排放模型,深入分析了“2050年净零排放（NZE）情景”、“承诺目标（APS）情景”和“既定政策（STEPS）情景”下两类重卡的碳排放足迹,并计算碳减排量和碳减排率.结果表明,电池生产和电池回收是分别导致电动重卡生产阶段和拆解回收阶段碳减排效益不佳的重要因素.电力碳排放因子（以CO₂计）每降低1 g·（kW·h）^-1,电动重卡全生命周期碳排放可减少1.74 t.3种情景下,两类重卡运行阶段碳排放均占全生命周期碳排放总量的90%以上.碳减排效益由高到低的情景依次为NZE、APS和STEPS,其对应的全生命周期碳减排量分别为1 054.68、1 021.78和1 007.97 t,碳减排率分别为54.38%、52.68%和51.97%.     

砖混和剪力墙结构住宅建筑碳足迹对比研究

通过对厦门大学职工砖混结构和剪力墙结构住宅住户的调查,将住宅建筑生命周期分为建材生产、建材运输、建筑建造、建筑使用、建筑拆除和废旧建材处理6个阶段,计算了2种建筑结构不同生命周期阶段的碳排放,结果显示:2种建筑碳足迹都为2.3 t/m2左右,砖混结构的人均碳足迹高于剪力墙结构,分别为67.98 t/m2和64.47 t/m2;2种住宅绝大部分的碳排放来自建材生产和建筑使用两阶段,剪力墙结构住宅在建材生产阶段碳排放量为0.673 4 t/m2,是砖混结构的2倍多;剪力墙结构住宅使用期间的碳排放量为1.59 t/m2,为砖混结构的81.2%。剪力墙结构住宅建材生产和建筑使用碳排放占建筑全生命周期碳排放的比例分别为29.28%和69.13%,砖混结构住宅则为14.01%和84.81%。研究结果可为发展低碳建筑提供科学依据。     

Attributional life cycle assessment of woodchips for bioethanol production

Besides the apparent need to reduce greenhouse gas emissions, other important factors contributing to the renewed interest in biofuels are energy security concerns and the need of sustainable transportation fuel. Nearly 30% of the annual CO₂ emissions in the U.S. come from the transportation sector and more than half of the fuel is imported. Biofuels appear to be a promising option to reduce carbon dioxide emissions, and the reliance on imported oil concomitantly. The interest on (ligno) cellulosic ethanol is gaining momentum as corn-based ethanol is criticized for using agricultural outputs for fuel production. Among many lignocellulosic feedstocks, woodchips is viewed as one of the most promising feedstocks for producing liquid transportation fuels. The renewable and carbon neutral nature of the feedstocks, similar chemical and physical properties to gasoline, and the low infrastructure cost due to the availability of fuel flex vehicles and transportation networks make (ligno) cellulosic bioethanol an attractive option. An in-depth LCA of woodchips shows that harvesting and woodchips processing stage and transportation to the facility stage emit large amount of environmental pollutants compared to other life cycle stages of ethanol production. Our analysis also found that fossil fuel consumption and respiratory inorganic effects are the two most critical environmental impact categories in woodchips production. We have used Eco-indicator 99 based cradle-to-gate LCA method with a functional unit of 4 m³ of dry hardwood chips production.     

郑州市公交车队电动化减污降碳环境效益

公交车队电动化是道路交通部门实现减污降碳的重要手段,评估当前公交车队电动化减排成效,对推进大中型城市公交全面电动化具有重要参考意义.基于燃料生命周期法分析了郑州市公交车队电动化前后CO₂和污染物排放特征,并评估了不同电动化情景下的车队排放.结果表明,本轮电动化使公交车队燃料生命周期内CO₂和PM_2.5排放量分别增长32.6%和42.6%,CO、NO_x和VOC排放量下降了28%,34%和25%.优化发电结构对于电动化过程中的CO₂及PM_2.5减排尤为重要,在全面电动化和发电结构优化的最佳情景下,CO₂、CO、NO_x、VOC和PM_2.5减排可达38.7%、80.1%、84.4%、92.2%、30.2%.在全面电动化进程中,应优先对中长里程线路车辆进行电动化替换,此外,插电混动天然气车型的纯电动化替换对减排利弊兼有,同步推进车队替换和电力结构调整进程才能实现减污降碳协同增效.     

面向2035的节能与新能源汽车全生命周期碳排放预测评价

发展节能与新能源汽车是降低交通运输行业碳排放的重要技术路径.为量化预测节能与新能源汽车的全生命周期碳排放,利用全生命周期评价方法,以汽车相关技术路线和政策为参考,选取燃油经济性、整车轻量化水平、电力结构碳排放因子和氢能碳排放因子为关键参数,构建传统燃油汽车(ICEV)、轻度混合动力汽车(MHEV)、重度混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)和燃料电池汽车(FCV)的数据清单并对其全生命周期碳排放进行量化预测评价,对电力结构碳排放因子和不同制氢方式碳排放因子进行了敏感性分析和讨论.结果发现,2022年ICEV、 MHEV、 HEV、 BEV和FCV的全生命周期碳排放量(以CO₂-eq计)分别为208.0、 195.5、 150.0、 113.5和205.0 g·km^-1.到2035年,BEV和FCV相比于ICEV具有较为显著的减碳效益,分别降低69.1%和49.3%.电力结构的碳排放因子对BEV的全生命周期碳排放的影响最显著.关于燃料电池汽车的不同制氢方式,短期应以工业副产氢提纯为主供应FCV氢能需求,长期以可再生能源电解水制氢和化石能源...     

秸秆压块与燃煤供热系统生命周期环境排放对比研究

为证明采用秸秆压块燃料替代煤炭进行供热的可持续性,对秸秆压块和燃煤供热系统的生命周期环境排放进行了对比分析.基于我国2012年投入产出表,构建了投入产出生命周期评价(IO-LCA)和过程生命周期评价(PLCA)相结合的混合生命周期评价(Hybrid-LCA)模型,核算了玉米秸秆压块和燃煤供热系统供应1 GJ热的生命周期CO2、SO2、NOx和PM2.5排放.结果显示,秸秆压块供热系统的生命周期CO2排放量为7 kg·GJ-1热,比燃煤供热排放减少121 kg.此外,秸秆压块供热系统比燃煤供热系统可以分别减少SO2排放98%、NOx排放76%和PM2.5排放58%.控制原料水分,通过减少原料收集和能源转化过程中的耗损,减少能源转化过程的电力消耗以及控制原料收集半径等可以有效改进秸秆压块供热系统环境表现.