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1度电不等于1度电 —— CDM与LCA方法上的区别

已有 7639 次阅读 2011-7-2 16:50 |个人分类:LCA/LCM|系统分类:科研笔记| 电力, CDM, LCA, 碳足迹, 排放因子

清洁发展机制(CDM)是重要的全球碳减排机制,它建立了严密的方法,并由权威部门发布各种排放因子,用于测算每个CDM项目的温室气体减排量并用于交易。国家发改委近年公布了我国区域电网的基准线排放因子,为国内CDM项目的减排量测算提供了依据,得到普遍地采用。http://cdm.ccchina.gov.cn/web/main.asp?ColumnId=3

但值得注意的是,由于目的和方法的区别,上述CDM排放因子并不能直接应用于生命周期评价(LCA)研究,也不能直接应用于基于LCA的产品碳足迹研究。

从目的上讲,LCA的目的是尽可能真实地记录“实际发生的环境影响”,即量化描述产品生命周期过程中发生的资源消耗和环境排放,而CDM的目的是尽可能合理地预测“预期减少的排放数量”,需要设定一个“基准线”情景,然后估算一个CDM项目可以在未来减少的温室气体排放量。

从方法上讲,二者的数据收集范围及计算步骤差异很大。以电力为例,各种电力生产技术下生产1kWh电的
LCA研究,需要向前追溯各种主要原料、燃料的生产过程直至开采阶段、收集各阶段的能耗、资源消耗、温室气体以及各种主要排放数据(如果是碳足迹,则只包含生命周期温室气体排放),最后汇总得到的LCA结果代表了如此生产1kWh电力所造成的生命周期环境影响。当然也可以计算由各种发电技术混合得到的1kWh电网电力的生命周期数据。

而对于CDM方法而言,首先,并不追溯上游的原料、燃料的生产过程,只考虑发电过程本身;其次,CDM计算的结果是CDM发电过程排放与“基准线”排放之间的差值(通常LCA方法并不计算“差值”,也就不需要“基准线”)。
原则上,一个CDM发电项目每发1kWh的电,意味着电网中别的电厂可以少发1kWh电,但关键问题是,电网中哪些电厂会因CDM项目减少发电量呢?这就是电网基准线试图确定的。

从发改委公布的电网基准线排放因子计算说明中,可以看到其基本算法与假设:

1)在短期内CDM发电项目导致电力需求减少时,电网中只有火力发电厂可以因此减少发电量(水电、风电都不减少,即假设来水、来风时就一定会发电),所以基准线就是电网中火电的排放因子(生产1kWh的温室气体排放量),称为电量边际排放因子(OM,Operation Margin),即短期内CDM项目每发1kWh电相当于当前火电厂减少1kWh发电量

2)在远期CDM导致的电力需求减少,是由新建的电厂来平衡的,所以基准线就是新建电厂的平均排放因子,称为容量边际排放因子BM,Build Margin),从远期看CDM项目每1kW的发电容量相当于少建1kW装机容量;(如果新建电厂中有很多水电、风电或核电等低碳电力,则BM可能远远低于OM)。

3)综合而言,CDM发电的基准线排放因子设定为:(OM+BM)/2

4)保守性原则:如果基准线中高估了电力的排放因子,就会高估CDM项目的减排数量。为保守计,基准线排放因子在计算各种燃料的排放时都选择了低限值。

从上述说明中可以看到,CDM的基准线排放因子BM与LCA或碳足迹所需要的排放因子是完全不同的概念,OM则只包含了生命周期的一部分,起码需要以下的扩展才能变为碳足迹计算所需要的排放因子:

1)燃料燃烧的温室气体排放因子应从下限值改为缺省值(中值),(其效果会拉高排放系数)

2OM只包含CO2排放,碳足迹计算起码应增加CH4N2O排放,(其效果会拉高排放系数)

3OM未包含燃料的开采与运输,尤其是我国电煤的开采、运输、自燃对生命周期排放系数有重要影响,(其效果会拉高排放系数)

4)OM只包含火电,应增加我国电网中其它主要电力生产技术及其上游原材料生产过程,即水电、核电、风电,(其效果会摊低排放系数);

5)OM未考虑电网传输损耗,(加入损耗后,会拉高排放系数);

6)某些LCA研究中,还需要考虑基础设施建设带来的排放,例如水库大坝或火电厂的建设。

在我们开发的中国生命周期基础数据库(CLCD)的模型中包含了上述修正,大家可以下载eBalance软件,并在示例文件中打开CLCD电力模型,查看最新的模型与结果(数据会不断更新,就不在这里写出来了)。eBalance下载地址:http://www.itke.com.cn/cn/product/?CategoryID=1

网上有一篇文章也解释了
CDM和碳足迹之间的差别,供参考:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63f0dbd60100j6ng.html

7月20日更新:上文作者又专门写了一篇三种方法比较的文章:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63f0dbd60100txjn.html

补充:在LCA领域也有类似CDM的研究,需要确定一个“基准线”。例如在Consequential LCA中,不仅分析一种产品带来的直接影响,还考虑其避免/替代了其他产品造成的间接影响。如何选择被替代的产品,其实就是基准线。另外,在多产品系统中,采用扩展系统边界方法时,其实也是选择了一个替代产品作为基准线。

再补充:基准线的选取其实是一种猜测,未必总是合理的,甚至很难证明其是否合理,人为的假设而已。就像有个笑话:

一个人向老婆表功说:“我今天是跟着公共汽车跑回来的,省了2块钱耶。”

老婆说:“你个笨蛋。为什么不跟着出租车跑回来,可以省20块钱呢。”

谁能说清楚:到底省了多少钱呢?



http://blog.sciencenet.cn/blog-509598-461571.html

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2 刘建兴 周少祥

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