基于生命周期評(píng)價(jià)的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)環(huán)境影響研究

摘 要：文章首先對(duì)生命周期評(píng)價(jià)與生物質(zhì)發(fā)電進(jìn)行概述，并在此基礎(chǔ)上對(duì)基于生命周期評(píng)價(jià)的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明，生物質(zhì)發(fā)電的過(guò)程會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定影響。

關(guān)鍵詞：生命周期評(píng)價(jià)；生物質(zhì)發(fā)電；環(huán)境影響

1 生命周期評(píng)價(jià)與生物質(zhì)發(fā)電概述

1.1 生命周期評(píng)價(jià)

生命周期評(píng)價(jià)簡(jiǎn)稱LCA，它是一種非常實(shí)用的評(píng)價(jià)方法，這種評(píng)價(jià)方法貫穿于產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝、使用的整個(gè)生命周期，具體包括原材料的收集加工、產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、運(yùn)輸、銷售、使用、維護(hù)、再利用、廢棄循環(huán)以及最終廢物棄置等階段，這些階段共同組成了產(chǎn)品的生命周期。從本質(zhì)上看，LCA不但是一種可持續(xù)的環(huán)境管理工具，而且還是定量化的決策工具，它的應(yīng)用領(lǐng)域較廣，主要包括以下幾個(gè)方面：企業(yè)產(chǎn)品和工藝技術(shù)評(píng)價(jià)、污染預(yù)防措施評(píng)價(jià)、清潔生產(chǎn)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)等。

1.2 生物質(zhì)發(fā)電的技術(shù)原理

生物質(zhì)發(fā)電是生物質(zhì)利用技術(shù)中最具發(fā)展?jié)摿Φ囊豁?xiàng)技術(shù)，其中以生物質(zhì)秸稈發(fā)電技術(shù)較為成熟，這種發(fā)電方式的工藝類型主要有以下兩類，即直燃式發(fā)電和氣化發(fā)電。

1.2.1 生物質(zhì)直燃式發(fā)電。該技術(shù)主要是利用秸稈的直接燃燒進(jìn)行發(fā)電，這也是最早被采用的生物質(zhì)能利用方式，它的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直接，但是由于生物質(zhì)燃燒的效率相對(duì)較低，通常僅為10%左右，從而導(dǎo)致了大量的能源浪費(fèi)。鍋爐燃燒是在直燃式基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)燃燒技術(shù)，它將秸稈進(jìn)行壓縮處理后作為燃料，有效提高了生物質(zhì)能的利用效率，這種燃燒方式適用于生物質(zhì)資源比較集中的地區(qū)。

1.2.2 生物質(zhì)氣化發(fā)電。這種技術(shù)的原理是將生物質(zhì)秸稈轉(zhuǎn)化為品位較高的燃料氣，并以此來(lái)推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，它屬于一種熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供方式。秸稈氣化有效解決了燃燒效率低的問(wèn)題，并且還具有污染小等優(yōu)點(diǎn)。

2 基于生命周期評(píng)價(jià)的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響研究

生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)較為復(fù)雜，文章選取的研究對(duì)象為25MW的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)，它由以下幾個(gè)部分組成：儲(chǔ)料倉(cāng)、粉碎機(jī)、鍋爐（燃燒室、省煤器、蒸汽過(guò)熱器、空氣預(yù)熱器）、灰室、補(bǔ)水箱、冷卻器、除塵器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等。按照工藝流程可將該系統(tǒng)分為四個(gè)部分，即生物質(zhì)搜集、生物質(zhì)燃燒、水循環(huán)利用與凈化、發(fā)電機(jī)組發(fā)電。其中生物質(zhì)的搜集過(guò)程又包括運(yùn)輸、儲(chǔ)備、干燥等幾個(gè)部分。由于文章研究的是生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響，為此，可將生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)的生命周期分為以下個(gè)階段：原料獲取、運(yùn)輸、生產(chǎn)，如此劃分的主要依據(jù)是在這三個(gè)階段中，系統(tǒng)消耗的資源量最多，對(duì)環(huán)境的影響最大。其中各個(gè)階段的環(huán)境影響因素包括資源消耗、大氣環(huán)境污染、水環(huán)境污染以及固廢。

2.1 各階段的環(huán)境干擾因子

各個(gè)階段的環(huán)境因素主要包括以下幾類：資源消耗、大氣環(huán)境污染、水環(huán)境污染、固廢，每個(gè)階段的環(huán)境干擾因子及危害分別如表1、表2和表3所示。

2.2 環(huán)境成本估算

基于生物質(zhì)發(fā)電環(huán)境影響因子的生命周期數(shù)據(jù)，采取環(huán)境成本估算的方法對(duì)具體的損失情況進(jìn)行計(jì)算，由此得出生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)生命周期的環(huán)境成本。

2.2.1 大氣污染損失。生物質(zhì)發(fā)電對(duì)大氣環(huán)境污染的類型有三個(gè)部分，即危害人體健康、溫室效應(yīng)、酸化。由于溫室效應(yīng)屬于大區(qū)域的環(huán)境影響，想要準(zhǔn)確計(jì)算出它的成本難度較大，所以對(duì)此省略不計(jì)。粉塵和二氧化硫是生物質(zhì)發(fā)電排放的廢氣中對(duì)人體危害最嚴(yán)重的兩種。按照相關(guān)部門計(jì)算環(huán)境損失成本的方法，本文采取直接市場(chǎng)法對(duì)這兩種廢氣造成的健康損失進(jìn)行估算：

Fy=Yt×Ye（1）

上式中，F(xiàn)y代表健康損失（單位：元）；Yt表示1t顆粒物造成的健康損失（單位：元/t）；Ye表示生物質(zhì)發(fā)電排放的顆粒物總量（單位：t）。由專家估算得出的結(jié)果，再結(jié)合生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電過(guò)程中排放的粉塵，可估算出其對(duì)環(huán)境造成的經(jīng)濟(jì)損失：

Fy=Yt×Ye=（9960-21580）×98.609≈98.21-212.80萬(wàn)元

因二氧化硫以及其它大氣污染物對(duì)人體健康的影響沒(méi)有參照標(biāo)準(zhǔn)，所以保守的估計(jì)，生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)排放的廢氣對(duì)人體健康造成的經(jīng)濟(jì)損失約為98.21-212.80萬(wàn)元/年。

2.2.2 水環(huán)境污染損失。計(jì)算方法如下：

Wu=Wc×We （2）

上式中，Wc代表水資源開(kāi)發(fā)利用的單位成本（元/t）；We代表生物質(zhì)發(fā)電廢水年排放量（t）。以水資源每噸2元的利用價(jià)值進(jìn)行計(jì)算，文章中的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)排放的廢水資源開(kāi)發(fā)利用價(jià)值約為74.38萬(wàn)元/年。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章基于生命周期評(píng)價(jià)的方法，對(duì)生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)每年造成的環(huán)境成本高達(dá)上百萬(wàn)元，對(duì)環(huán)境的影響較為嚴(yán)重。為此，必須采取有效的措施進(jìn)一步降低生物質(zhì)發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響，應(yīng)當(dāng)將此作為未來(lái)一段時(shí)期研究的重點(diǎn)。只有這樣，才能使該技術(shù)獲得推廣應(yīng)用，使其價(jià)值得以充分發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1]郭敏曉.風(fēng)力、光伏及生物質(zhì)發(fā)電的生命周期二氧化碳排放核算[D].清華大學(xué)，2011.

[2]陸瑩.任 .余方可.等.荒漠能源植物氣化發(fā)電的環(huán)境影響評(píng)價(jià)[J].北方環(huán)境，2011.

[3]祁成.生物質(zhì)與太陽(yáng)能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析[D].華北電力大學(xué)，2011.

作者簡(jiǎn)介：陳歆（1985，12-），女，民族：漢，籍貫：江蘇常州，本科，助理級(jí)工程師?，F(xiàn)工作單位：江蘇常環(huán)環(huán)境科技有限公司，研究方向：清潔生產(chǎn)、生命周期評(píng)價(jià)。