基于全寿命周期的并网光伏发电与风力发电低碳综合效益评估

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本文基于全寿命周期理念,研究了光伏发电和风力发电的低碳综合效益评估方法和评估模型。首先从发电收益、发电成本、系统网损改善效益和系统备用容量成本四个方面,分析探讨了光伏发电和风力发电的碳排放(减排)特性及经济效益,提出了相应的低碳效益模型和经济效益模型。进而结合光伏发电和风力发电的低碳特性和经济效益,建立了光伏发电和风力发电的低碳综合效益分析评估模型,并提出了碳排放补偿时间的概念。运用该评估模型,对天津某区10MW光伏电站和10MW风电场进行核算和结果比对。光伏发电站生命周期划分为光伏系统制造、光伏各组件运输、光伏电站建设和运行维护四个阶段。核算结果表明,光伏电站生命周期内的碳减排强度为667.45gCO2/kWh,碳排放补偿时间为2.56年。光伏系统制造阶段和运行阶产生的CO2排放量所占比例较大,分别为50%和47%。风力发电场生命周期划分为风机生产、风机运输、风电场建设和运行维护四个阶段。核算结果表明,风电场生命周期内的碳减排强度为729.5gCO2/kWh,碳排放补偿时间为0.31年。风机运行阶段产生的CO2排放量所占比例最大,为83%。基于算例结果,对光伏发电和风力发电的低碳性和经济性进行对比,包括光伏发电和风力发电的低碳综合效益对比、各个阶段的碳排放和经济收益对比、运行阶段各个环节的碳排放和经济收益对比以及光伏发电和风力发电全寿命周期的碳排放强度和碳排放回收期对比。在此基础上,对光伏发电和风力发电进行敏感性分析,敏感系数包括:光照强度、制造阶段耗能、全寿命周期长度和材料回收率。通过敏感性系数分析,得出不同敏感性系数对低碳综合效益的影响,为今后光伏发电和风力发电的评估提供参考。
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