可再生能源系統(tǒng)生命周期分析

可再生能源系統(tǒng)的生命周期-以沼氣系統(tǒng)為：本文以省荊州市的“豬-沼-魚”系統(tǒng)為對(duì)象，采用生命周期評(píng)價(jià)法（LCA），分別對(duì)系統(tǒng)可再生能源消耗量和溫室氣體排放量。結(jié)果表明，“豬-沼-魚”系統(tǒng)的不可再生能源消耗強(qiáng)度為0.60MJ/MJ，溫室氣體當(dāng)量排放強(qiáng)度為0.05kgCO2-eq/MJ。與地區(qū)的一個(gè)集中型沼氣系統(tǒng)比較可知，：引下游環(huán)節(jié)卻很少考慮。本文以省荊州市荊州區(qū)中洲子漁場一農(nóng)戶的“豬-沼-魚”系統(tǒng)為研分析方過程中直接或者間接投入的能量。Reister[8]提出了類似于能值轉(zhuǎn)換率的概念--能量強(qiáng)度intensityNE代表系統(tǒng)在建立、運(yùn)行和維NENEiInputi 上式中NEi表示系統(tǒng)在建立、運(yùn)行和全過程中輸入的第i種產(chǎn)品中所體現(xiàn)的不可再生能源量；Inputii種產(chǎn)品的數(shù)量；Cii種產(chǎn)品在其自身的生本研究中，Ci的取值由中國國民經(jīng)濟(jì)體系生態(tài)要素?cái)?shù)據(jù)庫確定。于是利用此公式就可以將為了對(duì)系統(tǒng)的可再生性進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，這里采用指標(biāo)NEIED（NonrenewableEnergyInvestmentinEnergyDelivered）[9]，定義為投入系統(tǒng)的所有直接和間接的不可再生能源與系統(tǒng)輸入社會(huì)的有用能源之比，表達(dá)式見（2。NEIEDNE/ Eout代表系統(tǒng)產(chǎn)出的滿足社會(huì)需求的產(chǎn)品所蘊(yùn)含的能量。NEIED代表的是系統(tǒng)消耗NEIED>1，則表示再生性。NEIED的值越小，表示系統(tǒng)的可再生性越高。ESEP/ 式中，EP為系統(tǒng)生命周期過程中溫室氣體的排放量，包括直接溫室氣體排放量和間接溫室氣體排放量；Eb為系統(tǒng)產(chǎn)出的滿足社會(huì)需求的產(chǎn)品所蘊(yùn)含的能量。EPinPRi 式中，EPin為系統(tǒng)的間接溫室氣體排放量，PRi為系統(tǒng)過程中消耗的產(chǎn)品的數(shù)量，F(xiàn)i為產(chǎn)品限于本國國情和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，本文對(duì)“豬-沼-魚”系統(tǒng)的溫室氣體排放的研究主要三種CO2(CO2-eq):CH4和N2O23296g/g[10]?！柏i-沼-魚”系統(tǒng)模為單元來進(jìn)行考慮,所以分析系統(tǒng)要素使用量時(shí)將會(huì)折算為要素1年的使用量。頭豬養(yǎng)到100kg需飼料362.5kg，其每年消耗、驅(qū)蟲劑等藥物6g。豬舍的場區(qū)內(nèi)和場本農(nóng)戶選用的是8m3圓柱型水壓式沼氣池，包括發(fā)酵池，進(jìn)料池和出料池，占地面積忽0.8m122cm1.2m1根，8m31套。8畝，是在天然小型湖泊的基礎(chǔ)上開挖而成，資源投入可以暫不考慮，產(chǎn)生豬8頭，平均每頭生豬125kg；魚塘年產(chǎn)量為每畝1500kg。Eout魚/（35.90%CiaFia/kgCO2-NEEPin/kgCO2-磚7.95E-4.80E-1.44E-劑4.00E-6.72E-注：a.圖表CO2CH4N2O注：a.c.等[12]d.Xing等3統(tǒng)計(jì)出了“豬-沼-魚”系統(tǒng)的直接溫室氣體排放量，而系統(tǒng)的間接溫室氣體排放當(dāng)氣體排放情況，圖2對(duì)此進(jìn)行了分析，魚塘（42.91%）排放的溫室氣體當(dāng)量比例最大，其次是豬舍（33.03%，沼氣池（24.06%）最小。在魚塘環(huán)節(jié)的間接溫室氣體排放（表1）中，考慮到沼肥不能滿足魚塘的需求，故采用了氮肥和磷肥，這兩種產(chǎn)品的溫室氣體排放當(dāng)量占魚塘總溫室氣體排放當(dāng)量的16.76%，比例較大，考慮若是通過生物化學(xué)的方法提/kgCO2/kgCO2/kgCO2圖Ishikawa研究的地區(qū)的集中型沼氣系統(tǒng)的能耗為6226GJ/yr，輸出產(chǎn)品能量值為0.97MJMJ，ES0.19kgCO2-eq/MJ。將“豬-沼-魚”系統(tǒng)與該集中型沼氣系統(tǒng)進(jìn)行比較目前國內(nèi)火電站的NEIED2.64MJ/MJ，ES0.22kgCO2-eq/MJ[14]。相較于火電站結(jié)以省荊州市“豬-沼-魚”系統(tǒng)為例，利用LCA，對(duì)我國農(nóng)村生物質(zhì)沼氣系統(tǒng)進(jìn)行NEIED1，且遠(yuǎn)小于火力發(fā)電的不可再生能耗強(qiáng)度，表示ES1/4，說明當(dāng)這兩個(gè)系統(tǒng)輸出相等產(chǎn)品[1].農(nóng)村可再生能源建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)方法及案例研究:[][D].:中國環(huán),,,,Ishikawa,S.,Hoshiba,S.,Hinata,T.,etal.Evaluationo gasplantfromlifecycleassessment(LCA)[J].InternationalCongressSeries,2006,1293:230-233.Patterson,Tim,Esteves,Sandra,Dinsdale,Richard.Lifecycleassessmentofbiogasinfrastructureoptionsonaregionalscale[J].BioresourceTechnology,2011,102(15):7313-7323.,,新,夏訓(xùn)峰,柴育紅,等.農(nóng)村戶用沼氣工程生命周期節(jié)能減排效益[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào): :Reister,DavidB..TheEnergyEmbodiedinGoods[J].Energy,1978,4(3):499-ChenGQ,YangQ,ZhaoYH.RenewabilityofWindPowerinChina:ACaseStudyofNonrenewableEnergyCostandGreenhouseGasEmissionbyaPlantinGuangxi[J].RenewableandSustainableEnergyReviews,2011,15:2322-2329.,,].,,TheInterernmentalPanelonClimateChange(IPCC).2006IPCCGuidelinesforNationalGreenhouseGasInventories[M].Japan:theInstituteforGlobalEnvironmentalStrategies(IGES),2006,4.10.24-69.XingYP,XieP,YangH,etal.MethaneandCarbonDioxideFluxesfromaShallowHypereutrophicSubtropicalLakeinChina[J].AtmosphericEnvironment,2005,39:5532–5540.ChenGQ,YangQ,ZhaoYH,etal.NonrenewableEnergyCostandGreenhouseGasEmissionsofa1.5MWSolarPowerTowerPl[J].RenewableandSustainableEnergyReviews,2011,15:1961-1967.CaiZF,YangQ,ZhangB,etal.WaterResourcesinUnifiedAccountingforNaturalResources[J].CommunicationsinNonlinearScienceandNumericalSimulation,2009,14:3693-704.YangQ,ChenB,JiX,etal.ExergeticEvaluationofCorn-ethanolProduc