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褐煤电力生产环境影响评价

摘要：褐煤是迄今为止在希腊生产电力最多的燃料，因为该国有大量储备。全球变暖的气体的高排放导致了需要的措施和行动，以减少希腊的能源系统排放的期限到2030年改编当务之急是环保政策，并采取措施来限制CO2排放量朝向京都目标。这项工作的目的是分析与利用生命周期评估方法在希腊提取，运输和使用褐煤进行电力生产的大气排放和其他废物相关的环境影响。这里显示的结果表明，技术替代可以减少。采用先进的化石燃料技术也可以改善生命周期的温室气体排放。来自褐煤生命周期的 NOx，SO2和PM排放对呼吸作用影响类别（21.1-28.3％）的影响比气候变化（10-32.7％）和酸化/富营养化作用（2.17- 3.82％）。根据希腊国家可再生能源政策，调查了可再生能源在国家能源结构中的渗透。copy;2016 American Institute of Chemical Engineers Environ Prog，35：1868-1875，2016和褐煤生命周期的PM排放对呼吸道影响类别（21.1-28.3％）的影响比气候变化（10-32.7％）和酸化/富营养化作用（2.17-3.82％）影响更和褐煤生命周期的PM排放对呼吸道影响类别（21.1-28.3％）的影响比气候变化（10-32.7％）和酸化/富营养化作用（2.17-3.82％）影响更大。根据希腊国家可再生能源政策，调查了可再生能源在国家能源结构中的渗透。

1.引言

能源是社会发展和经济增长最重要的要素。煤炭在发电方面发挥重要作用，满足世界能源需求的四分之一，欧盟25国能源需求的六分之一。2005年全球电力产量约占38％，欧盟25国电力产量约占30％，以煤为主。煤炭在世界发电中的份额差异很大，从法国的5％到希腊的60％，南非和波兰的超过90％。希腊严重依赖化石燃料。煤，汽油，石油和天然气占一次能源需求总量的95％。主要用于希腊电力生产的化石燃料是褐煤，约占该国电力生产的64％。希腊褐煤质量低，特点是热值低，含水量高。褐煤年产量约6500万吨，其中4800万吨来自西马其顿煤田。几乎所有的褐煤生产都在发电中消耗，而少量的褐煤用于压块和其他应用。使用某些有限量的局部褐煤（高发热值为12至16 MJ / kg的木糖型）和进口煤作为附加燃料。希腊，每年开采7000万吨，是欧盟第二大褐煤生产国，也是世界第六大生产国。广泛使用褐煤的主要原因是其可利用性，因为该国的褐煤储量丰富，燃料开采和开采成本低。

希腊的电力生产，配电和销售部门完全属于政府拥有的希腊公共电力公司（PPC）。只有其他电力不足或进口（2％，主要用于生产和出售过剩金额的行业）。然而，2009年，在发电和供应方面，其市场份额略有下降。PPC的褐煤燃煤发电厂由使用粉煤燃烧常规技术的热站组成，总容量为5783兆瓦。超过10％的安装功率是由1970年前建成的单位产生的，另有30％代表20至30岁的单位。希腊2009年燃料组合一代。值得注意的是，2008年相对净值比下降了7.12％，天然气和石油大幅萎缩了29.63％和51.57％，净进口下降了22.10％。同时，随着流入和水库水位达到最高值，过去二十年，褐煤产量小幅上涨了2.24％，而水电用量增加了67％。可再生产量环比上升19.75％，市场份额依然维持在3.6％的低位。

然而，使用化石燃料进行发电却造成重大的环境负担。更具体地说，燃煤发电厂的化石燃料发电厂的排放取决于技术类型和热效率。此外，热效率随负载系数的增加而增加。使用褐煤发生的环境问题是：

（1）在褐煤开采，运输和用于发电生产过程中CO₂，SOx，NOx，CH₄，CO，颗粒，非甲烷烃的高排放。

（2）土地利用，废物和炉渣生产，矿山火灾和褐煤开采期间地下矿井和资源枯竭的破坏，用于发电。

（3）在褐煤采矿和发电厂运行期间生产的其他固体和水性废物。

所有这些浪费和排放量对诸如全球变暖潜能，酸化和人类健康等环境影响做出了巨大贡献。因此，必须评估与褐煤生产有关的环境影响，建立可持续的电力系统。在这种情况下，生命周期分析（LCA）的框架可以在未来发电调查的决策中发挥重要作用。与发电领域的环境评估有关的大部分研究工作在发电厂的运行阶段以及创建输入和输出（质量，能源和排放）清单方面都受到限制。换句话说，在许多情况下，这些投入和产出与最终产品的环境影响不相关，以创造总体环境绩效评分或指数。然而，总生命周期库存阶段的投入和产出与环境影响的关联可以通过诸如生态指标99方法中提出的适当因素来完成。这种方法是确定需要进行最大改进的领域的可靠和实用的工具。

这项工作的目的是说明和分析褐煤开采，运输和使用对电力生产的环境问题。其目标是根据生命周期的角度评估褐煤热电厂的环境性能。

2.研究方法

LCA起源于“净能分析”研究，首次在70年代出版。这些研究只考虑了产品或过程生命周期中的能源使用。后来的研究包括废物和排放; 然而，他们没有比物质和能源使用的量化更远。因此，环境毒理学与化学学会和国际标准化组织制定了一套完整的LCA方法。上述方法的主要阶段包括：目标定义和范围界定，库存分析，影响评估和解释。

本研究中包含的LCA方法基于SIMAPRO 软件工具，该软件工具取决于包含各种制造程序和影响的生态指标99 的数据库。本研究中使用的环境影响包括生态指标99以及生态指标95，以显示主要排放物及其对环境问题的影响。生态指示器99符合ISO 14002，尽管它可能在一些细节上偏离。在生态指标99方法中，以三种不同的加权方案（“H”，“E”，“E”，“E”，“I，I” - 个体主义者）归一化和加权在损伤类别级别（ISO术语中的终端级别）。

与生态指标95不同，损害评估步骤已经实施。这意味着在表征步骤中计算的影响类别指标结果被添加以形成损伤类别。没有加权的加法是合理的，因为所有涉及相同损害类型（如人类健康）的影响类别具有相同的单位（例如DALY）。此过程也可以解释为分组。损害类别（而不是影响类别）在欧洲一级（1欧洲每年造成的损害）正常化，主要是基于1993年作为基准年，并对最重要的排放进行了一些更新。

LCA是一种方法，可以在整个生命周期内提供尽可能完整的产品与其周围环境之间的相互作用，即从原材料的提取到最终处置。通过使用LCA，可以定量地定义所消耗的所需能量和原材料以及在产品生命周期的每个阶段产生的固体，气态和液体废物。同时，对该产品的生产，使用和处置所产生的环境影响以及产品所需的原材料和能源供应的影响的初步估算可以量化。此外，可以分析可以考虑到减少环境影响的目标的可能举措。

3.热电厂系统尺寸

位于西马其顿地区的安哥思电厂是希腊最大的热电厂。总装机容量达到1595兆瓦，共有五台。电力生产的净装机容量为1431兆瓦，而210兆瓦用于区域供热。发电厂使用由附近地点提取的褐煤矿提供的褐煤。发电厂褐煤消耗量为1836 t / MWh。可以看出，希腊褐煤含硫，水分，灰分含量高，发热值相对较低。更具体地说，Megalopoli，Amynteo和Drama的热值范围为975至1380千卡/公斤，Ptolemaida为1261至1615千卡/公里，Florina和Elassona为1927至2257千卡/公斤。与其他能源相比，这使褐煤成为能源和环境方面最糟糕的燃料之一。

表3.1安哥思热电厂使用的褐煤的性质

表3.1列出了发电厂各单位的装机容量和总排放量。数据基于2005年的测量.V单元是最近安装的单元，使用较新技术，比其他四个单元更有效的SO₂和NOx排放归因于单元I-IV（这些排放的约25％归因于单元V）。系统界限包括褐煤提取和运输阶段以及电力生产阶段。空气排放是基于发电厂所有单位的测量，水体排放是基于工厂液体废物处理单元出口处的测量。所有数据均取自PPC的数据库。分析认为电厂是一个单位，也就是考虑到整个系统的投入和产出。它不检查发电厂内每个单独过程的输入/输出（原材料，能源和排放）。研究的目的是提供一个生产1兆瓦时电力产生的环境影响的总体观点。在这种情况下，用于LCA的功能单元是1兆瓦时的发电量。热电厂的寿命被认为是50年。考虑到发电厂运行的能源需求以及相应的环境影响。

4.环境影响评价

根据前面提到的系统的技术特点，对程序进行量化，并根据生态指标99 估算出环境影响。用生态指标99方法分析的环境影响包括呼吸无机类，气候变化，酸化/富营养化以及人类健康和生态系统质量的损害类别。使用生态指标95进行的分析包括温室效应，酸化，富营养化和冬季烟雾的环境影响类别。

生态指标99方法使用概念模型 - 分层主义 - 平等主义和个人主义的原型，描绘环境影响观点的多样性。在这种情况下，有些人认为长期影响比短期（Egalitarian）更为重要，而其他人可能认为，长远来说，环境问题可以通过技术发展来解决，如果采取适当措施（个人主义）。分层主义者的观点认为，适当的政策可以避免许多问题，而短期和长期效应之间是平衡的。

从环境影响评估分析可以看出，呼吸道无机效应和人体健康损害类别对总环境评分的影响贡献最大。很明显，褐煤生命周期中的NOx，SO₂和PM排放对呼吸作用影响类别的贡献具有比气候变化和酸化/富营养化作用更大的影响。这种情况尽管NOx的排放，SO₂和PM比二氧化碳更小排放量这有助于气候变化的影响类别。

气候变化和呼吸作用影响类别都有助于人类健康损害类别，从可以看出，这是由发电厂环境排放造成的主要环境负担。生态指标99法是生态指标95法的“演变”。生态指标95将环境排放的贡献与影响类别相关联，而生态指标99方法包括将影响类别分为三类主要损害类别 - 对人体健康，生态系统质量和矿物和化石资源的破坏。根据生态指标95方法的结果，与褐煤开采有关的最严重的环境负荷是将NOx和SO₂释放到大气中引起的酸化作用。所造成的CO₂的排放量，也具有非常高的冲击。

值得注意的是，二氧化硫和氮氧化物的排放是酸沉积的主要原因，可能导致土壤和水质变化，对森林，作物和其他植被的破坏，对河流和湖泊的水生生态系统有不利影响。酸化也会损害建筑物和文化古迹，并可能与人类呼吸道疾病有关。如果酸化影响用于公共供水的地下水，可能会产生其他健康影响。

5.希腊可再生能源系统的渗透情景

欧盟的可再生能源指令2009/28 / EC在希腊的总能源消耗方面确定了可再生能源（RES）约18％的目标，比2006年的5.7％增长。国家目标是实现RES的20％的份额2020年的电力生产。环境部设想RES能力的大幅提升，将从2010年的4500兆瓦增加到2030年的约19300兆瓦。预计将达到400％的能力增长主要来自对风能的强劲投资，未来20年内增加约9000兆瓦。此外，根据该部的预测，预计到2030年将增加6000兆瓦的电力天然气产能，到2030年天然气总量达到9259兆瓦。

为了本研究的目的，调查了三个RES渗透情景 - 根据希腊的国家可再生能源政策。这些情景基于经济预测 - 根据希腊恢复计划（稳定，发展和重建计划）。这些情景被表征为参考情景，合规情景和加速经济恢复情景。情景名称是指能够解决将对经济，能源，社会和流动性以及工业和技术问题产生影响的政策的关键变量。

参考情景是基于以下假设：在初始稳定期后，经济预计将以适度的速度增长，2015年达到峰值约2.7％，并保持在该水平，略高于2020年的2.9％。考虑到2020年至2030年之间的增长略有下降。还假定油价将在2020年达到100美元/桶的水平。参考情景考虑到实施的减少温室气体排放的政策和措施并假定不采取额外的减排措施。在参考情景下，RES份额在总能源消耗总量中估计为14.17％。在这方面，希腊未能实现其20-20-20项义务的目标。

合规情景基于与参考情景相同的经济和社会参数。在合规的情况下，褐煤发电厂使用的“CCS就绪”的技术，并为适应生物质废弃物利用的新技术，通过混燃和CO₂减排，与效率较低，污染的人逐渐退役结合。建设大型RES工厂，主要是风电场和大型水电站。此外，给出了生物质能和地热能支持热量生产的新财政激励措施。强调生物燃料以及能源效率高的车辆在希腊车市场的渗透。一般来说，所有关于加热和制冷能源部门的具体目标，实行电力和交通运输。合规情况下的总能源消耗总量达到20.4％（电力40％，加热和制冷20％，运输10％）。在这方面，希腊符合“28/2009 / EU”指令，并达成了其20-

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