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風電將如何實現全生命周期零碳排放?

文章來源: | 發布日期:2021-07-23 | 作者: | 點擊次數:

風電作為清潔能源發電來源本身的排放量為零,但從原材料開采到制造、裝機、運維,再到全生命周期結束后的風機處理都會產生碳排放。目前,沒有一種發電來源實現了全生命周期的凈零排放。風電作為僅次于核電(成本造價更高但碳排放更低)的低碳排放發電來源,有望早日實現全生命周期內的碳中和。

01、風電全生命周期的碳排放有多少?

據伍德麥肯茲最新研究,預計2020年到2050年,全球風電裝機容量將擴大五倍至3.7TW,風力發電生命周期內碳排放量將達到5,500萬噸二氧化碳(Mt CO2)。這一數字對比2020年所有火力發電產生的120億噸二氧化碳排放量相形見絀,但距離碳中和目標仍較遠。

02、碳排放源自哪些環節?

高達86%的碳排放量來自于原材料的開采和風機的制造環節,尤其是鋼、鋁和銅等金屬的開采及應用。其余14%來自運輸、吊裝、運維及風電場退役后的風機設備處置環節。

高塔筒這一技術進步在提升發電效率、降低運輸成本的同時卻消耗了更多的鋼鐵量。此外,制造過程中所采用的電力來源也會對排放產生影響。由于發達國家電網電能的碳密度較低,在這些國家制造的風機有望減排53%。

03、哪些舉措能夠減少碳排放?

全球排名前五的風機整機商現已承諾將實現運營環節的碳中和,其中多數計劃實現風機全生命周期內的零碳目標。

使用低碳工藝制造的“綠色”鋼材和混凝土將成為重要一環,但鑒于目前沒有商業工廠且只有少數試點項目在運營,仍需一段時間實現。在制造過程中增加可再生能源電力的使用,在運輸環節使用電動汽車,可以進一步減少碳排放。風機技術進步有助于提高耐用性,從而減少實地運維需求。

伍德麥肯茲估計,至2030年,風電行業運輸及運維環節的二氧化碳排放量有望減少60%。主要得益于以下幾點:大尺寸風機的應用將減少需要運輸的設備臺數,陸上運輸燃料里程數的優化, 電動車輛的更多應用,風機技術進步使得前往風電場的運維頻次和設備耐久性得到了大幅改善。

04、仍面臨哪些挑戰?

伍德麥肯茲預計,行業在選用風機制造和安裝的新方法時將保持謹慎,特別考慮對電力成本(LCOE)的影響。2021年,大宗商品價格暴漲,鋼鐵價格上漲了25%可能導致LCOE上漲3%至5%,整機商或無法承受如此高的價格漲幅。

隨著越來越多的風機走向生命周期終點,運營商還需要規劃其退役和處置。伍德麥肯茲預計,至2030年底,全球退役風電的總容量將增加六倍而達到11GW。葉片采用復合材料,其回收之難,目前只能采用傾倒填埋的方式進行處理。相關國家正在考慮制定新的政策,禁止使用垃圾填埋來處置風機葉片。部分企業也在投資新技術以回收此類復合材料。

鋼鐵和混凝土原材料的開采和制造所產生的間接排放經常為人們所忽略。雖然現在擺在臺面上加以討論還為時過早,但風電行業必須密切關注鋼鐵、采礦和電力部門的脫碳之路。

隨著時間的推移,脫碳風潮席卷全行業,鋼鐵和混凝土等核心材料的排放將變得更加高效并有助于降低風機碳排放。同時,項目開發商也在努力提高風機的效率和電廠利用率,最大程度實現零碳電力供應。

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