基于生命周期評價的生物質發電系統環境影響研究

摘 要：文章首先對生命周期評價與生物質發電進行概述，并在此基礎上對基于生命周期評價的生物質發電系統對環境的影響進行研究。結果表明，生物質發電的過程會對環境造成一定影響。

關鍵詞：生命周期評價；生物質發電；環境影響

1 生命周期評價與生物質發電概述

1.1 生命周期評價

生命周期評價簡稱LCA，它是一種非常實用的評價方法，這種評價方法貫穿于產品、生產工藝、使用的整個生命周期，具體包括原材料的收集加工、產品的生產制造、運輸、銷售、使用、維護、再利用、廢棄循環以及最終廢物棄置等階段，這些階段共同組成了產品的生命周期。從本質上看，LCA不但是一種可持續的環境管理工具，而且還是定量化的決策工具，它的應用領域較廣，主要包括以下幾個方面：企業產品和工藝技術評價、污染預防措施評價、清潔生產設計評價等。

1.2 生物質發電的技術原理

生物質發電是生物質利用技術中最具發展潛力的一項技術，其中以生物質秸稈發電技術較為成熟，這種發電方式的工藝類型主要有以下兩類，即直燃式發電和氣化發電。

1.2.1 生物質直燃式發電。該技術主要是利用秸稈的直接燃燒進行發電，這也是最早被采用的生物質能利用方式，它的特點是簡單、直接，但是由于生物質燃燒的效率相對較低，通常僅為10%左右，從而導致了大量的能源浪費。鍋爐燃燒是在直燃式基礎上發展起來的先進燃燒技術，它將秸稈進行壓縮處理后作為燃料，有效提高了生物質能的利用效率，這種燃燒方式適用于生物質資源比較集中的地區。

1.2.2 生物質氣化發電。這種技術的原理是將生物質秸稈轉化為品位較高的燃料氣，并以此來推動內燃機或燃氣輪機發電，它屬于一種熱電聯產聯供方式。秸稈氣化有效解決了燃燒效率低的問題，并且還具有污染小等優點。

2 基于生命周期評價的生物質發電系統對環境的影響研究

生物質發電系統較為復雜，文章選取的研究對象為25MW的生物質發電系統，它由以下幾個部分組成：儲料倉、粉碎機、鍋爐（燃燒室、省煤器、蒸汽過熱器、空氣預熱器）、灰室、補水箱、冷卻器、除塵器、汽輪機、發電機等。按照工藝流程可將該系統分為四個部分，即生物質搜集、生物質燃燒、水循環利用與凈化、發電機組發電。其中生物質的搜集過程又包括運輸、儲備、干燥等幾個部分。由于文章研究的是生物質發電系統對環境的影響，為此，可將生物質發電系統的生命周期分為以下個階段：原料獲取、運輸、生產，如此劃分的主要依據是在這三個階段中，系統消耗的資源量最多，對環境的影響最大。其中各個階段的環境影響因素包括資源消耗、大氣環境污染、水環境污染以及固廢。

2.1 各階段的環境干擾因子

各個階段的環境因素主要包括以下幾類：資源消耗、大氣環境污染、水環境污染、固廢，每個階段的環境干擾因子及危害分別如表1、表2和表3所示。

2.2 環境成本估算

基于生物質發電環境影響因子的生命周期數據，采取環境成本估算的方法對具體的損失情況進行計算，由此得出生物質發電系統生命周期的環境成本。

2.2.1 大氣污染損失。生物質發電對大氣環境污染的類型有三個部分，即危害人體健康、溫室效應、酸化。由于溫室效應屬于大區域的環境影響，想要準確計算出它的成本難度較大，所以對此省略不計。粉塵和二氧化硫是生物質發電排放的廢氣中對人體危害最嚴重的兩種。按照相關部門計算環境損失成本的方法，本文采取直接市場法對這兩種廢氣造成的健康損失進行估算：

Fy=Yt×Ye（1）

上式中，Fy代表健康損失（單位：元）；Yt表示1t顆粒物造成的健康損失（單位：元/t）；Ye表示生物質發電排放的顆粒物總量（單位：t）。由專家估算得出的結果，再結合生物質發電系統發電過程中排放的粉塵，可估算出其對環境造成的經濟損失：

Fy=Yt×Ye=（9960-21580）×98.609≈98.21-212.80萬元

因二氧化硫以及其它大氣污染物對人體健康的影響沒有參照標準，所以保守的估計，生物質發電系統排放的廢氣對人體健康造成的經濟損失約為98.21-212.80萬元/年。

2.2.2 水環境污染損失。計算方法如下：

Wu=Wc×We （2）

上式中，Wc代表水資源開發利用的單位成本（元/t）；We代表生物質發電廢水年排放量（t）。以水資源每噸2元的利用價值進行計算，文章中的生物質發電系統排放的廢水資源開發利用價值約為74.38萬元/年。

3 結束語

綜上所述，文章基于生命周期評價的方法，對生物質發電系統對環境的影響進行了研究，結果表明，生物質發電系統每年造成的環境成本高達上百萬元，對環境的影響較為嚴重。為此，必須采取有效的措施進一步降低生物質發電對環境的影響，應當將此作為未來一段時期研究的重點。只有這樣，才能使該技術獲得推廣應用，使其價值得以充分發揮。

參考文獻

[1]郭敏曉.風力、光伏及生物質發電的生命周期二氧化碳排放核算[D].清華大學，2011.

[2]陸瑩.任 .余方可.等.荒漠能源植物氣化發電的環境影響評價[J].北方環境，2011.

[3]祁成.生物質與太陽能輔助燃煤發電系統的經濟性分析[D].華北電力大學，2011.

作者簡介：陳歆（1985，12-），女，民族：漢，籍貫：江蘇常州，本科，助理級工程師。現工作單位：江蘇常環環境科技有限公司，研究方向：清潔生產、生命周期評價。