1、燃煤发电行业碳足迹评估摘要随着气候变化越来越成为国际国内各界关注的焦点，一个新的概念“碳足迹”应运而生。碳足迹是从消费端出发的CO2排放量，用来衡量人类生产生活中的能源活动排碳对气候变化的影响，比传统意义上的碳排量更加形象而科学。在我国，电力行业作为CO2减排的主力军，减排任务十分艰巨。因此，了解燃煤发电行业的碳足迹情况对于燃煤发电行业的节能减排有着指导性的意义本课题主要运用碳排放生命周期分析法分析研究，对我国燃煤发电行业整体进行碳足迹评估。这种分析方法以过程分析为基本出发点，通过研究对象的生命周期输入和输出数据清单，计算研究对象的全生命周期的碳排放，最终得到企业全生命周期中的碳足迹分布，发现
2、燃煤发电行业的碳减排潜力主要在于锅炉燃煤和煤炭开采，但在运输、尾气脱硫等部分的碳排放绝对量也是不可忽视的，因此，燃煤发电行业在节能减排时应全面统筹，有的放矢。关键字碳足迹、燃煤发电行业、生命周期、碳排放CARBONFOOTPRINTASSESSMENTOFCOALFIREDPOWERINDUSTRYABSTRACTASCLIMATECHANGEISBECOMINGTHEFOCUSOFINTERNATIONALCONCERN,ANEWCONCEPT“CARBONFOOTPRINT“EMERGEASTHETIMESREQUIREACARBONFOOTPRINTISBASEDONCO2EMISSIO
3、NSFROMTHECONSUMPTIONEND,USEDTOMEASUREENERGYINHUMANPRODUCTIONANDLIFEACTIVITIESOFCARBONONTHEIMPACTOFCLIMATECHANGEONCARBONEMISSIONS,THANTHETRADITIONALSENSEOFTHEIMAGEANDSCIENCEINOURCOUNTRY,THEELECTRICPOWERINDUSTRYASTHEMAINFORCEOFCO2EMISSIONREDUCTION,EMISSIONREDUCTIONTASKISVERYARDUOUSTHEREFORE,UNDERSTAND
4、INGHASAGUIDINGSIGNIFICANCETOENERGYSAVINGANDEMISSIONREDUCTIONOFCARBONFOOTPRINTOFCOALFIREDPOWERINDUSTRYFORCOALFIREDPOWERINDUSTRYTHEMAINTOPICOFTHEUSEOFCARBONEMISSIONSINLIFECYCLEANALYSISMETHODTOSTUDY,FORCOALFIREDPOWERGENERATIONINDUSTRYINCHINAOVERALLCARBONFOOTPRINTASSESSMENTTHISANALYSISMETHODTOPROCESSANA
5、LYSISASTHEBASICSTARTINGPOINT,THROUGHTHELIFECYCLEOFTHEINPUTANDOUTPUTDATALISTTHERESEARCHOBJECT,COMPUTATIONALSTUDYOFTHEENTIRELIFECYCLEOFTHECARBONEMISSIONS,FINALLYGETTHECARBONFOOTPRINTDISTRIBUTIONENTERPRISESINTHEWHOLELIFECYCLEOFCOALFIREDPOWERINDUSTRY,FOUNDTHECARBONEMISSIONREDUCTIONPOTENTIALISTHEMAINCOAL
6、ANDCOALBOILER,BUTINTRANSPORT,TAILGASDESULFURIZATIONSUCHASPARTOFTHECARBONEMISSIONSOFABSOLUTEVALUECANNOTBEIGNORED,THEREFORE,COALFIREDPOWERGENERATIONINDUSTRYSHOULDOVERALLINTHEENERGYSAVINGEMISSIONREDUCTION,HAVEADEFINITEOBJECTINVIEWKEYWORDSCARBONFOOTPRINT,POWERCOMPANIES,LIFECYCLECARBONEMISSIONS目录引言1第一章国内
7、外碳足迹评价研究情况111国内外碳足迹发展状况312碳足迹理论研究现状分析3121碳足迹概念3122碳足迹细分3123碳足迹评估方法313碳足迹应用研究现状分析5131碳足迹评估5132碳足迹评价标准5133碳排放权交易614生命周期法的分析介绍6141生命周期评价发展历史6142生命周期评估定义7143生命周期评估步骤7144生命周期评价方法的主要内容8第二章碳足迹评价研究方法1021碳足迹方法及过程1022燃煤发电行业碳足迹评估程序10221流程图10222燃煤开采加工11223燃煤运输12224锅炉燃煤排放15225尾气脱硫置换16226固废运输17227废弃物处理1823燃煤电厂碳足迹
8、评估结果与分析18231评价结果18232不确定性分析18第三章结论与讨论20第四章碳足迹评价研究及展望21参考文献23致谢27天津理工大学2013届本科毕业论文1引言随着气候变化及其影响越来越多地得到世界各界的关注，中国作为一个负责任的大国，承诺2020年单位GDP的CO2排放比2005年下降4045。根据这个目标，我国2020年的碳排放量为（806879）亿TCO2。因此中国在2020年还需要额外减排（74147）亿T1。而由于我国以煤炭为主要一次能源的资源禀赋，煤炭发电装机占总装机容量的比例超过70，我国电力行业的CO2排放有着总量大且增长迅速的特点，1980年2050年我国电力行业碳排
9、放总量增加了557倍；与此同时，其占全部化石能源碳排放的比例由1980年的2107逐年增加到2005年的3873。此外，我国电力碳排放系数远高于发达国家，2005年为22295G/KWH，而主要发达国家多在（100150）G/KWH之间23。故在我国面临减排压力持续升高的情况下，为了实现减排目标，电力行业减排任务艰巨，燃煤发电行业势必成为CO2减排的主力军，如何在综合兼顾经济、环境、生态的基础上，走可持续发展之路，实现我国燃煤发电行业的低碳化发展，是我国燃煤发电行业面临的巨大挑战。计算碳足迹是评价企业碳排放的有效途径之一，通过对燃煤发电行业进行全生命周期的碳足迹评估，可以为提出企业科学有效的减
10、排方案提供依据。碳足迹（CARBONFOOTPRINT）是在生态足迹的概念基础上提出的56，是对某种活动引起的（或某种产品生命周期内积累的）直接或间接的CO2排放量的度量7。燃煤发电行业的全生命周期碳足迹评估就是对企业生产活动的全过程中产生的CO2进行核算评估，包括从原料开采、加工、运输到生产再到废弃物处理的全过程810。相对于其他碳排放研究，碳足迹是基于生命周期的角度，从消费端出发，破除所谓“有烟囱才有污染”的观念，分析产品生命周期的碳排放过程，更加公平与科学11。天津理工大学2013届毕业论文2第一章国内外碳足迹评价研究情况11国内外碳足迹发展状况国外碳足迹研究始于1996年WACKERN
11、AGEL13发表的“OURECOLOGICALFOOTPRINT”，分别从概念内涵、计算方法、实例计算开展研究1415，研究尺度以宏观的国家及微观的个人、产品、家庭、组织机构为主1519，研究的产业部门有工业、交通、建筑、供水、医疗等11，17，2021，仍处于起步阶段。国内碳足迹研究始于20世纪80年代末至90年代初22，相对国外而言，研究较少，多集中于政策性和倡导性的范畴，研究比较浅显，处于萌芽阶段。国内外对碳足迹概念内涵、计算方法、计算边界等理论问题研究存在不确定性，应用研究层面，由于使用方法不同，估算出的结果迥异。基于文献研究、列举研究等研究方法，从理论与应用两方面对碳足迹的研究进行归
12、纳、总结、评述（研究示意图如图1），旨在揭示出碳足迹研究现状中存在的问题，对碳足迹未来研究方向进行展望，有利于学术界加深对碳足迹的理解和认识，推进碳足迹研究向纵深发展，有利于推进低碳生活与低碳社会建设，同时可为发展低碳经济提供科学依据，具有重要的理论价值与现实意义。天津理工大学2013届毕业论文3图11国内外碳足迹研究概况CARBONFOOTPRINTSTUDIESABROADOVERVIEW天津理工大学2013届毕业论文412碳足迹理论研究现状分析121碳足迹概念碳足迹（CARBONFOOTPRINT，CF）源于生态足迹的概念1213，2223，最早出现于英国，并在学术界、非政府组织（NGO
13、）、新闻媒体推动下迅速发展起来12，24。学术界对碳足迹概念尚未形成统一认识1112，众多学者1415，21，2530对此有不同的理解，主要有三种观点第一种认为碳足迹是单一化石燃料燃烧产生的CO2排放量。第二种认为碳足迹是某一产品在其生命周期内累积的CO2排放量。第三种认为碳足迹是一种根据所产生CO2排放量来测算人类活动对环境产生影响的方式31。相对而言，以WIEDMANN14等所提的概念较全面，即碳足迹是指一项活动中直接或间接产生的CO2排放量，或产品的各生命周期阶段积累的CO2排放量，以重量单位表示。综合各种观点，碳足迹概念包括三方面内容，一是本质内涵，指的是CO2排放量；二是计算边界，有
14、广义、狭义之分，广义碳足迹既包括直接CO2排放量，也包括间接CO2排放量，狭义碳足迹仅指直接CO2排放量；三是碳足迹外延（研究范畴），可能是某项活动、某个产品、某种服务或某个区域，为此，其概念可表述为碳足迹是某项活动或某个产品的整个生命周期或某种服务或某个区域的直接和间接CO2排放量，以重量单位表示。122碳足迹细分碳足迹因其研究对象广，尺度不同，学术界对此进行了不同的细分。按计算边界和范围不同将碳足迹分为直接碳足迹（如能源、交通直接排放的CO2等）与间接碳足迹（如产品或服务在整个生命周期中间接排放的CO2）。按研究对象不同，分为产品碳足迹、企业碳足迹、个人碳足迹。按研究尺度不同，分为国家碳足
15、迹、区域碳足迹、家庭碳足迹12。国际气候变化委员会（IPCC）将其分为能源部门碳足迹、工业部门碳足迹、农林和土地利用碳足迹、废弃物部门碳足迹。123碳足迹评估方法碳足迹计算方法多种多样，主要有生命周期法（LIFEASSESSMENT，LCA）、投入产出法（INPUTOUTPUT,IO）、2006年IPCC国家温室气体清单指南计算方法、碳足迹计算器法12。（1）生命周期法LCA法是评估一种产品在整个生命周期或服务的整个活动过程所有投入及产出对环境造成影响的方法12，又称过程分析法，这种方法以过程分析为出发点，通过生命周期清单分析得到所研究对象的输入和输出数据清单，进而计算研究对象全生命周期的碳排
16、放11。LCA法计算过程详细、准确，可应用于产品或服务碳足迹的计算。受系统的边界及生命周期的确定比较复杂的困扰，该方法具有局限性，表现在LCA法允许在无法获知原始数据的情况下天津理工大学2013届毕业论文5采用次级数据，可能导致估算结果出现误差，无法对原材料生产及产品供应链中的非重要环节进行深度分析，无法具体获取产品在零售过程中的碳排放。（2）投入产出法IO法由美国经济学家WLEONTIEF1112，31提出，该方法利用投入产出表进行计算，通过平衡方程反映初始投入、中间投入、总投入，中间产品、最终产品、总产出之间的关系，反映了生产活动与经济主体的关系32，该方法将复杂的经济活动与简单的数学表达
17、式完美结合，它能利用投入产出表提供的信息，计算经济变化对环境产生的直接和间接影响，是一种比较成熟的经济分析方法。近年来，MATTHEWS等33在IO法基础上，结合生命周期评价方法建立了经济投入生命周期评价模型（EIOLCA）11，拓展了IO法应用内涵，使其计算更简洁，计算结果相对准确。该方法可用于工业部门、企业、家庭等碳足迹的评估11。该方法核算结果只能得到行业数据，无法获取产品的情况，因而，不能计算单一产品的碳足迹，表现出其局限性。3IPCC计算方法IPCC34计算方法由联合国气候变化委员会所创立，主要用于不同尺度区域碳足迹的估算。其将研究区域分为能源、工业、农林和土地利用变化、废弃物四大部
18、门，通用计算公式为碳排放量活动数据排放因子。IPCC法虽有通用计算公式，但在具体计算区域碳足迹存在弊端，如水泥生产中，除了能源消费排放CO2外，碳酸盐煅烧、化石及生物质废弃物的燃烧等方面也有CO2排放，而通用的IPCC法只计算能源消费排放CO2，碳酸盐煅烧、化石及生物质废弃物的燃烧等方面排放的CO2就没有考虑，为此，需从五方面提出区域碳足迹核算方法。能源部门碳足迹采用公式C能（CIWIF标煤C4W4F标煤）367（11）式（11）中，C能为区域能源CO2排放量，T；CI为I种能源的消费量，I1为煤，I2为石油，I3为天然气，T；C4为水电，KWH；WI为能源转换系数，参照国家发改委公布的各类能
19、源折算成标准煤的系数，1T煤炭相当于07134T标准煤，1T石油相当于14286T标准煤，1T天然气相当于17T标准煤35；W4为1KWH水电等价的标准煤，T；F标煤为单位标准煤碳的排放量。水泥生产碳足迹与其他工业部门相比，水泥生产CO2直接排放包括能源消费排放、碳酸盐煅烧、化石及生物质废弃物的燃烧等方面36，能源消费的CO2排放已包括在化石燃料消费计算中，只考虑工艺生产排放的CO2。采用公式C水泥MK水泥（12）12式中，C水泥为煅烧工艺CO2排放量，T；M为水泥生产量，T；K水泥为排放因子。人及动物产生的碳足迹采用公式C人畜PIKI367（13）天津理工大学2013届毕业论文6式中，C人、
20、畜为人、牛、猪、羊CO2排放量，T；PI为人、牛、猪、羊数量；KI为人、牛、猪、羊呼吸排放CO2量。土壤及城市呼吸碳足迹采用公式C土水ZIXI367（I为不同类型土壤或水面）（14）14式中，C土、水为不同类型土壤或水面CO2排放量，T；ZI为不同类型土壤或水面平均呼吸速率，T/HM2A；XI为不同类型土壤或水面面积，HM2。相关研究表明37，湿地中河流吸收和向大气中排放的CO2基本相等，湖泊、水库水面可释放CO2，为碳源，而坑塘、苇地、泥炭地、沼泽等具有固碳功能，为碳汇，因此，此处所指的水面指湖泊、水库水面。木材消费碳足迹采用公式C木V0420045367（15）15式中，C木为木材消费排放
21、CO2量，T；V为木材净消费量，M3；04为平均木材容积密度，TM3；20为总生物量与茎秆生物量之比；045为碳与干物质之比。尽管IPCC为评估区域碳足常用方法，但其只能从生产角度计算区域内的直接碳足迹，无法从消费角度计算隐含的碳足迹，因而，也有其局限性。（4）碳足迹计算器碳足迹计算器12，16是网络上碳足迹计算软件，常用来计算个人或家庭或运输工具CO2排放量，其计算方法简单，便于理解，但由于不同碳足迹计算器的复杂程度和包含的项目不同，因此结果差别大，甚至相互矛盾16。13碳足迹应用研究现状分析131碳足迹评估1）国外碳足迹评估。国外碳足迹评估的量化研究比较深入，研究角度、对象、方法多种多样，
22、研究内容既有不同尺度碳足迹研究，也有特定产业或部门研究。研究实例看，多位学者14，16，3843利用不同方法或模型对国家、区域、家庭等不同尺度碳足迹作过研究。基于中国的碳排放在世界上具有举足轻重的影响，也有学者和研究机构4447对中国未来的碳排放进行了预测。部门碳足迹研究方面，POST21、GIURCO和PETRIE19、HUANG48、LIM和PARK49分别对电力产业、金属铜生产、交通、供水系统的碳足迹进行过研究；此外RULL12、EVA12、GILLIAM50、STOCKHOLMENVIRONMENTINSTITUTE51等学者或机构分别对可再生发电、宾馆、医疗、学校碳足迹进行过研究。2
23、国内碳足迹评估早期齐玉春等1（2004）、高树婷等52（2004）、张雷53（2006）等学者对国家能源使用CO2排放量进行过研究，但未涉及到碳足迹名词。近年来，追踪国外碳足迹研究进展，祁悦等天津理工大学2013届毕业论文722（2010、朱江玲等54（2010）、孙建卫等55（2010）对国家尺度碳足迹进行了评估；祁悦等22（2010）、王铮等56（2008）对各省区碳排放作过研究；齐晖等57（2008）、陈红敏58（2009）对不同行业碳足迹进行过研究；岳超等8（2010）对我国2050年碳排放进行了预测。综合来看，国内外碳足迹评估有不少案例，既有国家和区域尺度的研究，也有家庭尺度和特定部
24、门的研究，既有直接碳足迹研究，也有间接碳足迹研究，既有生产性碳足迹研究也有消费性碳足迹研究，但也存在诸多不足，表现在碳足迹评估局限于理论，对碳足迹评估结果进行分析、归纳较少，以碳足迹评估结果作依据，以此来指导发展低碳经济的机制与举措更未有学者涉足。碳足迹评估尺度多为宏观及微观尺度，对地市级中观尺度关注较少。部门碳足迹评估集中在工业、交通、建筑等行业，而对旅游业、贸易碳足迹评估较少。区域碳足迹评估多考虑碳源，而对碳汇涉及较少，迄今为止，从净碳足迹、碳足迹排放强度、人均碳足迹等重要指标，来对区域碳足迹进行研究的案例，未见学者涉足。碳足迹评估方法多为过程分析法、IPCC方法,过程分析法的计算边界、数
25、据甄选、碳排放系数等方面尚存不足,IPCC方法只能评估直接碳足迹，而无法获知间接碳足迹，因而，两种方法评估结果缺乏科学性、准确性。现有区域碳足迹评估多为静态,静态碳足迹评估不能反映区域经济社会动态变化,因而,对指导区域可持续发展意义不大。132碳足迹评价标准。碳足迹评价标准是碳足迹应用的重要方面，通过碳足迹评估，可以帮助企业了解其产品生命周期内温室气体排放量，寻找在产品设计、生产和供应过程中降低温室气体排放的机会，最终开发出碳足迹较小的产品12。国外已制定出众多成功标准，主要有英国标准协会（BSI）于2008年发布的PAS2050（商品和服务生命周期温室气体排放评估规范）12，5960及201
26、0年5月发布的“PAS2060碳中和承诺规范”；1998年由世界可持续发展商业协会（WORLDBUSINESSCOUNCILFORSUSTAINABLEDEVELOPMENT，WBCSD）和世界资源研究院（WORLDRESOURCEINSTITUTE，WRI）制定的温室气体议定书（THEGREENHOUSEGASPROTOCOL）标准12；日本的TQS001012；国际标准化组织2006年发布的ISO140641，2，312，2007年发布的ISO14065，正在制定中的ISO14067拟于2011年正式公告61，上述碳足迹评估规范中，以PAS2050最具指导性，CARBONTRUST（节碳基
27、金）已在21家跨国公司的75种产品中使用PAS2050对其进行评估，并在其产品上注明了碳标识60，此外，韩国、泰国、法国、德国、美国等正准备推出各自的碳足迹标准。国内碳足迹评价标准体系尚未建立，国内现已启动的碳足迹评估实践有APP（中国）委托CAMCO公司对其所辖的6家纸业公司、2家林业公司的碳足迹评估6061，拜耳中国公司对其生产和商务过程中所产生的碳排放量的检测61。133碳排放权交易。2005年2月京都议定书正式生效后，国际上建立了联合履行（JI）、清洁发展机制（CDM）和国际排放贸易（IET）三种减排机制62，发达国家可以通过这三种机制在本国以外取得减天津理工大学2013届毕业论文8排
28、额。国际碳排放贸易方面，已建立了遍布欧洲、北美、南美和亚洲的20多个碳交易平台,如欧洲的气候交易所（ECX）、北方电力交易所、未来电力交易所及能源交易所10；亚洲交易所（ACX）；芝加哥气候交易所（CCX）；CLIMEX交易所等。我国碳排放权交易始于2008年，相继成立了北京环境交易所、上海环境能源交易所、天津排放权交易所，2009年山西吕梁节能减排项目交易中心、武汉、杭州、昆明等环境交易所纷纷成立10，2010年，由深圳联交所和深能源联合发起成立了深圳排放权交易所，标志着我国碳排放权交易日臻完善成立了联合交易所。14生命周期法的分析介绍本文采用生命周期法进行燃煤发电行业碳足迹评估，即对燃煤电
29、厂全生命周期中与碳排放相关环节进行综合分析评价，下面对生命周期法进行分析介绍141生命周期评价发展历史生命周期评估（LCA）的理论2125研究始于1969年，首先是美国中西部研所MIDWESTRESEARCHINSTITUTE,MRI对可口可乐公司的饮料包装瓶进行评估研究，该研究从原材料采掘到废弃物最终处置全过程的跟踪与定量分析,寻找对环境的影响因子，从此揭开了应用生命周期理论评估环境工作的序幕。1973年起随着美国节能及回收等环保意识的高起，富兰克林公司FRANKLINASSOCIATESLTD和美国环保署针对日常用品，进行了资源及环境的分析。80年代起，美国能源部开始分析各产业制程的能源流
30、与物质流，这就是生命周期评估的前身。1990年8月国际环境毒理学和化学学会SETAC举办首期有关生命周期评估的国际研讨会，首次提出了“生命周期评估”的这一概念，随后成立了LCA顾问组，专门负责LCA方法论和应用方面的研究，1990年环境毒理化学协会提出的操作标准（CODEOFPRACTICE）中界定LCA的定义与架构。在这一期间，欧洲一些国家也制定了一些促进LCA的政策和法规。如“生态标志计划”、“生态管理与审计法规”、“包装及包装废物管理准则”等。1996年国际标准组织（ISO）公布ISO14040系列标准，制订LCA应用到环境管理上的标准评估架构及步骤。2000年各国环境官员的所发表的MA
31、LMO宣言，在宣言中强调建立生命周期经济体（LIFECYCLEECONOMY）的重要行，2002年，世界高峰会所发出的促进较持续的消费及生产模式的声音，联合国环境规划总署（UNEP）与SETAC共同合作，推行为期十年的生命周期计划（LIFECYCLEINITIATIVE），使LCA与生命周期思考（LIFECYCLETHINKING）能实际应用到产业生产及政府决策的广泛领域之中。142生命周期评估定义生命周期评估LCA26，27，28,29是一种评估产品、工艺过程或活动从原材料的采集和加工到生产、运输、销售、使用、回收、养护、循环利用和最终处理整个生命周期系统有关的碳排放过程。有人形象地称为“从
32、摇篮到坟墓”的评估。它通过对整个生命周期内能量和物质的使用及释放的辨识和定量，评估其对资源能源消耗、人类健康和生态环境的影响，同时通过分析，寻求改善生态的机会。天津理工大学2013届毕业论文9143生命周期评估步骤生命周期评估包含了四过步骤30目标范畴界定、盘查分析、冲击评估以及结果阐释，各步骤的主要内容与方法类别如图143图143生命周期评估步骤LIFECYCLEASSESSMENTPROCEDURE144生命周期评价方法的主要内容1确定目标和范围是LCA研究的第一步。一般需要先确定LCA的评价目标，然后根据评价目标来界定研究对象的功能、功能单位、系统边界、环境影响类型等等，这些工作随研究目
33、标的不同变化很大，没有一个固定的模式可以套用，但必须要反映出资料收集和影响分析的根本方向。另外，此研究是一个反复的过程，根据收集到的数据和信息，可能修正最初设定的范围来满足研究的目标。在某些情况下，由于某种没有预见到的限制条件、障碍或其它信息，研究目标本身也可能需要修正。2清单分析清单分析的任务是收集数据，并通过一些计算给出该产品系统各种输入输出，作为下一步影响评价的依据。输入的资源包括物料和能源，输出的除了产品外，还有向大气、水和土壤的排放。在计算能源时要考虑使用的各种形式的燃料和电力、能源的转化和分配效率以及与该能源相关的输入输出。3生命周期影响评价影响评价是是生命周期评价LCA的核心内容
34、，也是难度最大的部分。它是对清单阶段所天津理工大学2013届毕业论文10辨识出来的环境负荷影响进行定量和或定性的描述和评价。这种评价应考虑对生态系统、人体健康以及其他方面的影响。影响评价目前正处于概念化阶段，还没有一个达成共识的方法。ISO、SETAC和英国EPA都倾向于把影响评价定为一个。三步走。的模型，这三步是影响分类（CLASSIFY、特征化（CHARACTERIZATION和量化VALUATION。影响分类是将从清单分析中得来数据归到不同的环境影响类型。影响类型通常包括资源耗竭、生态影响和人类健康三个大类。在每个大类下又包含有许多亚类，如在生态影响这一大类下包含有全球变暖、臭氧层破坏、
35、酸雨、光化学烟雾、水体富营养化、淤泥、水中废物、栖息地改变、土壤致密性、离子辐射和噪音等亚类。另外，一种具体类型可能会同时具有直接和间接两种影响效应。生命周期各阶段所使用的物质和能量以及排放的污染物经分类整理后，可作为胁迫因子。在定义具体影响类型时，应该关注相关的环境过程，这样有利于尽可能地根据这些过程的科学知识来进行影响评价。特征化即按照影响类型建立清单数据模型。特征化是分析与定量中的一步，这里可能将每一种影响大类中不同影响类型汇总，但必须以环境过程的有关科学知识为基础。它所开发的模型将LCL提供的数据和其它辅助数据，转译成描述影响的叙词DESCRIPTOR，如影响全球变暖潜力的因子有CO，
36、、CO2、CH。等温室气体，通常采用CO2作为标准对其它因子进行归并，最终用CO2表示全球变暖影响大小。即对清单分析中所获得的数据进行文字表述，以便于对分类中选定的应激因子进行评价。目前国际上使用的特征化模型主要有负荷模型、当量模型、固有的化学特征模型、总体暴露（EXPOSURE一一效应模型、点源SITESPECIFIC暴露一一效应模型。特征化阶段的更进一步发展指对其一给定区域的实际影响量进行归一化，这样做是为了增加不同影响类型数据的可比性，然后为下一步的量化评价提供依据。量化即加权，在特定情况下，且仅当有意义时，将结果进行合并。量化是确定不同环境影响类型的相对贡献大小或权重，以便能够得到一个
37、数字化的可供比较的单一指标。对在不同领域内如气候变化、臭氧层空洞和毒性的影响进行横向比较，其目的都是为了获得一套加权因子，使评价过程更具客观性。数据标准化反映了各种环境影响类型的相对大小。然而，不同的影响类型经标准化后可能得出相同的数值，这并不意味着它们的潜在环境影响一样，因此需要对不同影晌类型的重要性进行排序，即赋予权重。将各种不同的影响类型综合为单一指标，从而对不同产品、产品系统或处理方案的环境影响进行比较。对于具体赋值方法，国际上尚无统一标准。4改善评价改善评价是指系统地评估在产品、工艺或活动的整个生命周期内削减能源、原材料使用以及环境释放的需求与机会。这种分析包括定量和定性的改进措施，
38、例如改变产品结构，重新选择原材料，改变制造工艺和消费方式以及废弃物管理等。为了每个功能单位的环境性能得到改善，产品和过程的投入以及对环境的产出都要评价。能否得到改善，要依赖于清单分析、影响评价或二者的结合。改善的机会也应该被评价以确保它们不产生额外的影响而削弱了提高的机会。目前清单分析的理论和方法相对比较成熟，其中最权威的是美国国家环保局于1993年发天津理工大学2013届毕业论文11表的一份研究报告生命周期评价、清单分析的纲要与原则。影响评价的理论和方法正处于研究探索阶段，而改善评价的理论和方法目前研究较少。天津理工大学2013届毕业论文12第二章碳足迹评价研究方法21碳足迹方法及过程本文在
39、宏观上采用的是过程分析中的全生命周期评价法，通过研究燃煤电厂全生命周期的输入和输出数据清单，计算其全生命周期的碳排放，即碳足迹。评估过程包括1建立燃煤电厂的生命周期流程图。尽可能将产品在整个生命周期中所涉及的原料、活动和过程全部列出，为下面的计算打下基础，燃煤电厂的全生命周期中与碳排放相关的环节可以概括为煤场开采加工燃煤运输锅炉燃煤尾气脱硫固废运输废弃物（污水、固废）处理。（2）确定组织边界和营运边界。组织边界主要是指从全国角度着眼，在全国范围内确定电力行业产量。营运边界主要在于区别排放源是直接排放还是间接排放。在燃煤电厂生产的全生命周期中，CO2的直接排放来自于锅炉中的燃煤燃烧和脱硫系统的脱
40、硫置换过程。间接排放主要来源于原料的生产与运输、废弃物处理与运输过程中的能耗。其他间接排放如员工通勤、差旅等由于数据的不可获得性在本研究中忽略不计。（3）收集数据并计算。通常要收集的数据包括产品生命周期涵盖的所有物质和活动及相关的碳排放因子，通过排放系数法及质量平衡法对排放量进行量化计算，数据应尽量是初级数据，保障计算结果的科学性。（4）审核及不确定性分析。这一步骤是用来检测碳足迹计算结果的准确性，并使不确定性达到最小化以提高碳足迹评价的可信度。一般来说，为避免重复计算，碳源不包括甲烷、CFCS等其他含碳温室气体的排放源，且考虑到本文的研究尺度，只计算化石能源消费产生的CO2总量。22燃煤发电
41、行业碳足迹评估程序221流程图由于燃煤电厂的全生命周期中与碳排放相关的环节可以概括为煤场开采加工燃煤运输锅炉燃煤尾气脱硫固废运输废弃物（污水、固废）处理。因此可设计如下流程图天津理工大学2013届毕业论文13图221燃煤电厂生命周期流程图COALFIREDPOWERPLANTLIFECYCLEFLOWCHART222燃煤开采和加工燃煤发电行业原料生产的碳足迹主要来源于取水和燃煤开采环节，由于本研究中的水源是当地泉域的地下水，取水能耗来自电厂自产的电耗，故这部分的碳足迹已经包含在锅炉燃煤的排放中，不用重复计算。对于燃煤开采产生的碳足迹计算，由于数据的不可获得性，将这部分的间接排放用全国煤炭开采与
42、洗选业的平均能耗数据代替。固废运输废弃物处理燃煤运输锅炉燃煤尾气脱硫煤场开采加工天津理工大学2013届毕业论文14由国家统计局公布的我国近四年燃煤消费总量为单位万吨2011年238033372010年220958522009年215879492008年19579500根据中国统计年鉴2012，2011年我国年煤炭开采和洗选业的能源消费总量为717075万T标准煤，煤炭生产总量为2525974万T。根据能源网上公布的标煤的排放系数2493TCO2/T，可以得到2011年我国煤炭开采和洗选业的CO2排放量为717075万T2493TCO2/T1787668万T（21）2011年我国单位煤炭生产量的
43、排放系数为1787668万T/2525974万T007TCO2/T；（22）我国近四年燃煤开采与加工CO2排放量为燃煤消耗量单位煤炭生产量的排放系数（23）代入数值计算得到单位万吨2011年16662342010年15467102009年15111562008年1370565表21燃煤开采加工阶段CO2柱状图TABLE21CO2HISTOGRAMPROCESSINGSTAGECOALMINING天津理工大学2013届毕业论文150200040006000800010000120001400016000180002008200920102011由柱状图可以看出我国近四年在燃煤开采加工过程CO2排
44、放量呈现一个递增的趋势，这与我国不断增加的对煤炭的需求量有关，随着用煤量的增加就必然会导致开采加工阶段CO2长生量的增加。223燃煤运输燃煤发电行业的燃煤运输模式包括铁路轨道、水路和公路等。本研究中的燃煤电厂只涉及公路和铁路，可根据燃煤的不同产地及其运输方式、运输工具、运输路程具体计算能耗，再根据公路和铁路运输的排放系数计算燃煤运输的碳足迹。（1）公路运输碳足迹评估。对于公路运输方式，电厂的运输工具为柴油汽车，根据BP中国碳排放计算器给出的资料，柴油的CO2排放系数为306KGCO2/KG，又根据刘莉等的研究，假设燃煤发电行业运输燃煤的公路运输工具是8T核定载质量15T的载货汽车，该种汽车的百
45、车公里耗油均值为264KG柴油，则计算公路运输的排放系数为公路CO2排放系数为264KG柴油/百KM306KGCO2/KG柴油0808KGCO2/KM。（24）燃煤运输只考虑单程碳足迹，综合以上分析，结合国家统计局近四年全国近四年公路长度得单位万公里2011年41913332010年40823422009年39258782008年3790466计算公路运输近四年所产上的二氧化碳总量分别为单位吨2011年33865970642010年3298532336天津理工大学2013届毕业论文162009年31721094242008年3062696528表22公路运输CO2柱状图TABLE22ROADT
46、RANSPORTCO2HISTOGRAM0501001502002503003504004502008200920102011年份由柱状图可以看出我国近四年公路长度呈现不断递增的趋势，这在一个侧面说明了由公路运输方面CO2产生量会有一个不断递增的趋势，在燃煤发电行业CO2排放总量中的比重也会呈现一个递增的趋势。（2）铁路运输碳足迹评估。对于铁路运输方式，我国铁路机车分为蒸汽机车、内燃机车和电力机车。将三类机车的平均耗油量进行汇总并折算为标准煤，得到2005我国铁路机车的能耗强度为038KGCE/百换算吨公。（1换算TKM1货物TKM1旅客人KM），又能源网上公布的标煤排放系数为2493TCO2
47、/T，因此可以计算得到铁路CO2排放系数038KGCE/百TKM2493TCO2/T000947KGCO2/TKM（25）综合以上分析结合国家统计局近四年铁路里程数据，列表可得单位万公里2011年127582010年1238922009年115761天津理工大学2013届毕业论文172008年104694计算铁路运输近四年所产上的二氧化碳总量分别为单位万吨2011年0120818262010年01173257242009年01096256672008年0099145218故通过查数据列表并计算得近四年燃煤运输的CO2排放总量公路运输CO2排放量合计铁路运输CO2排放量单位吨2011年33878
48、052472010年32997055932009年31732056812008年306368798表23燃煤运输阶段CO2柱状图TABLE23CO2COALTRANSPORTATIONPHASEHISTOGRAM0501001502002503003504002008200920102011年份公路运输CO2排放量和铁路运输CO2排放量之和构成了燃煤运输过程CO2排放量，由柱状图可以看出我国近四年燃煤运输过程CO2排放量在呈现一个不断递增的趋势，这一方面与公路、铁路总长度的增加有关，另一方面与运输量的不断增加有关，由柱状图可以看出燃煤运输过程在燃煤发电行业CO2排放总量中的比重也会呈现一个递增
49、的趋势。224锅炉燃煤排放天津理工大学2013届毕业论文18在燃煤发电厂的生产过程中，锅炉是最主要设备之一，它将水变成高温高压的蒸汽，然后推动汽轮机做功，汽轮机则带动发电机发电。同时锅炉燃烧是火电厂最大的CO2排放源，由于CO2来源于燃煤中的碳元素，在本研究中，将碳元素的燃烧视为完全燃烧，根据碳元素守恒法计算锅炉燃煤的CO2排放量。备注燃煤实际消耗量的相关数据，已知燃煤的含碳量为百分之6016，可以计算出锅炉燃煤阶段二氧化碳的排放量。由公式锅炉燃煤产生的CO2排放量燃煤消耗量平均含碳量44/12（26）结合由国家统计局近四年燃煤消耗量数据单位万吨2011年238033372010年220958522009年215879492008年19579500计算可得近四年CO2排放量分别为单位万吨2011年52507464542010年48740946492009年47620569572008年4319015903表24锅炉燃煤排放CO2柱状图TABLE24CO2EMISSIONSFROMCOALFIREDBOILERSHI
