最新研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：帶17.5小時儲能的110MW塔式太陽能光熱電站全生命周期（30年）每千瓦時凈發(fā)電量的氣候變化指標(biāo)為9.8 gCO?當(dāng)量/kWh。

生命周期評估（Life Cycle Assessment，簡稱LCA）是一項重要環(huán)境管理工具。生命周期是指某一產(chǎn)品（或服務(wù)）從取得原材料，經(jīng)生產(chǎn)、使用直至廢棄的整個過程，即從搖籃到墳?zāi)沟倪^程。按ISO14040的定義，生命周期評估是用于評估與某一產(chǎn)品（或服務(wù)）相關(guān)的環(huán)境因素和潛在影響的方法，它是通過編制某一系統(tǒng)相關(guān)投入與產(chǎn)出的清單記錄，評估與這些投入、產(chǎn)出有關(guān)的潛在環(huán)境影響，根據(jù)生命周期評估研究的目標(biāo)解釋清單記錄和環(huán)境影響的分析結(jié)果來進(jìn)行的。為確保我國實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，生命周期全過程的碳排放核算至關(guān)重要。

太陽能熱發(fā)電自身配置長周期、更安全低碳的儲能系統(tǒng)，采用常規(guī)汽輪發(fā)電機(jī)組，系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)動慣量和電網(wǎng)同步機(jī)特性，是靈活性調(diào)節(jié)電源，非常符合當(dāng)前高比例不穩(wěn)定可再生能源電源并網(wǎng)情境下電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行對快速調(diào)峰電源的迫切需要，能夠為構(gòu)建新能源為主體的新型電力系統(tǒng)奠定安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

圖：以24/7不間斷發(fā)電的太陽能光熱系統(tǒng)

近期，西班牙萊里達(dá)大學(xué)聯(lián)合西班牙Abengoa Energia公司（開發(fā)建設(shè)并運(yùn)營全球較多的太陽能光熱電站）對塔式太陽能光熱電站進(jìn)行了全生命周期分析。電站容量為110MW，運(yùn)行壽命按照30年，以能夠提供基礎(chǔ)負(fù)荷的配置設(shè)計，其中帶儲能的電站儲能時長為17.5小時。功能單位為“并網(wǎng)1度電”，包括塔式光熱電站的全部部件，評估了從建設(shè)、運(yùn)行到拆除全周期的環(huán)境影響。

圖：帶（左）和不帶（右）儲能系統(tǒng)的塔式光熱電站設(shè)備配置

圖：一座塔式太陽能光熱電站全生命周期分析的系統(tǒng)邊界

兩個塔式光熱電站在制造階段的清單數(shù)據(jù)分為9組，包括：鏡場區(qū)、吸熱器系統(tǒng)、塔、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、儲熱&傳熱流體系統(tǒng)、基礎(chǔ)及輔助建筑、接線、管道（吸熱器系統(tǒng)管道以外的）。并列出了17.5小時110MW儲能塔式光熱電站制造清單中使用的材料和重量。

圖：IPCC方法：GW20a指標(biāo)為每千瓦時凈發(fā)電量。（a）總體影響；（b）制造階段和運(yùn)營階段的影響

通過對兩個塔式太陽能光熱電站全生命周期的評估分析（其中沒有配置儲熱系統(tǒng)的作為參考，另一個配置了儲熱），研究對比發(fā)現(xiàn)：

√帶有儲熱的光熱電站比不帶儲熱的太陽能光熱電站環(huán)境影響更小，

#使用ReCiPe指標(biāo)，在評估每千瓦時凈發(fā)電量的總影響時，無儲能的塔式光熱電站多產(chǎn)生了46％的影響。

#當(dāng)考慮每千瓦時凈發(fā)電量的氣候變化指標(biāo)時，帶儲能的塔式光熱電站為9.8 gCO?當(dāng)量/kWh，沒有儲能的塔式光熱電站的環(huán)境影響為31 gCO?當(dāng)量/千瓦時。

√運(yùn)營階段的影響決定了兩個電站之間的環(huán)境影響差異，并且這可以歸因于沒有儲能的太陽能光熱電站所需的用電量源于電網(wǎng)。

√電站系統(tǒng)中產(chǎn)生更大影響的是聚光場、傳熱和儲熱流體系統(tǒng)。但是當(dāng)使用ReCiPe指標(biāo)時，接線的環(huán)境影響也較突出；而當(dāng)使用氣候變化指標(biāo)時，塔自身必須考慮。

√對于無論是否有儲熱的太陽能光熱電站來說，在聚光場組成部件中，產(chǎn)生環(huán)境影響最高的是定日鏡的金屬支架（無論是ReCiPe還是IPCC指標(biāo)），其次是混凝土基礎(chǔ)。盡管如此，如果采用氣候變化指標(biāo)，混凝土基礎(chǔ)的影響更大；如果采用ReCiPe指標(biāo)，金屬部件的影響較多。

√在傳熱介質(zhì)和儲熱系統(tǒng)（HTF&TESsystem）組成部件中，硝酸鹽產(chǎn)生的影響最大。Ecoinvent數(shù)據(jù)庫中包含的硝酸鹽來自礦山或通過化學(xué)反應(yīng)合成。當(dāng)鹽的類型改變時，硝酸鹽對太陽能光熱電站LCA的影響也會發(fā)生變化。影響最小的鹽是那些從礦山（比使用合成產(chǎn)品低20％）提取的。

√最后，研究指出，儲能對于太陽能光熱電站至關(guān)重要，這不僅能夠確?？烧{(diào)度性，而且能夠減少其全生命周期對環(huán)境的影響。

原文請查閱：

Gasa,G.;Lopez-Roman,A.;Prieto,C.;Cabeza,L.F.Life Cycle Assessment(LCA)of aConcentrating Solar Power(CSP)Plant in Tower Configurationwith and without Thermal Energy Storage(TES).Sustainability 2021,13,3672.