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风电将如何实现全生命周期零碳排放?

   日期:2021-07-23     来源:伍德麦肯兹WoodMac    浏览:719    评论:0    
风电作为清洁能源发电来源本身的排放量为零,但从原材料开采到制造、装机、运维,再到全生命周期结束后的风机处理都会产生碳排放。目前,没有一种发电来源实现了全生命周期的净零排放。风电作为仅次于核电(成本造价更高但碳排放更低)的低碳排放发电来源,有望早日实现全生命周期内的碳中和。

01、风电全生命周期的碳排放有多少?

据伍德麦肯兹最新研究,预计2020年到2050年,全球风电装机容量将扩大五倍至3.7TW,风力发电生命周期内碳排放量将达到5,500万吨二氧化碳(Mt CO2)。这一数字对比2020年所有火力发电产生的120亿吨二氧化碳排放量相形见绌,但距离碳中和目标仍较远。

02、碳排放源自哪些环节?

高达86%的碳排放量来自于原材料的开采和风机的制造环节,尤其是钢、铝和铜等金属的开采及应用。其余14%来自运输、吊装、运维及风电场退役后的风机设备处置环节。

高塔筒这一技术进步在提升发电效率、降低运输成本的同时却消耗了更多的钢铁量。此外,制造过程中所采用的电力来源也会对排放产生影响。由于发达国家电网电能的碳密度较低,在这些国家制造的风机有望减排53%。

图:风电全生命周期的碳排放量


注:数字表示全生命周期环节,圆圈大小表示各环节内的相对碳排放量。

03、哪些举措能够减少碳排放?

全球排名前五的风机整机商现已承诺将实现运营环节的碳中和,其中多数计划实现风机全生命周期内的零碳目标。

使用低碳工艺制造的“绿色”钢材和混凝土将成为重要一环,但鉴于目前没有商业工厂且只有少数试点项目在运营,仍需一段时间实现。在制造过程中增加可再生能源电力的使用,在运输环节使用电动汽车,可以进一步减少碳排放。风机技术进步有助于提高耐用性,从而减少实地运维需求。

伍德麦肯兹估计,至2030年,风电行业运输及运维环节的二氧化碳排放量有望减少60%。主要得益于以下几点:大尺寸风机的应用将减少需要运输的设备台数,陆上运输燃料里程数的优化, 电动车辆的更多应用,风机技术进步使得前往风电场的运维频次和设备耐久性得到了大幅改善。

04、仍面临哪些挑战?

伍德麦肯兹预计,行业在选用风机制造和安装的新方法时将保持谨慎,特别考虑对电力成本(LCOE)的影响。2021年,大宗商品价格暴涨,钢铁价格上涨了25%可能导致LCOE上涨3%至5%,整机商或无法承受如此高的价格涨幅。

随着越来越多的风机走向生命周期终点,运营商还需要规划其退役和处置。伍德麦肯兹预计,至2030年底,全球退役风电的总容量将增加六倍而达到11GW。叶片采用复合材料,其回收之难,目前只能采用倾倒填埋的方式进行处理。相关国家正在考虑制定新的政策,禁止使用垃圾填埋来处置风机叶片。部分企业也在投资新技术以回收此类复合材料。

钢铁和混凝土原材料的开采和制造所产生的间接排放经常为人们所忽略。虽然现在摆在台面上加以讨论还为时过早,但风电行业必须密切关注钢铁、采矿和电力部门的脱碳之路。

随着时间的推移,脱碳风潮席卷全行业,钢铁和混凝土等核心材料的排放将变得更加高效并有助于降低风机碳排放。同时,项目开发商也在努力提高风机的效率和电厂利用率,最大程度实现零碳电力供应。

 
 

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