基於SETAC分類方案的清潔能源系統環境影響評價方法與流程
2024-02-10 10:18:15
本發明具體涉及一種基於setac分類方案的清潔能源系統環境影響評價方法，屬於清潔能源系統環境影響評價領域。
背景技術：
清潔能源應用於建築系統，滿足建築供電、供暖、製冷等能源需求，可有效的減少對常規燃料的需求和灰、渣、二氧化硫以及氮氧化物等汙染物排放量，具有較高的環境效益。但是清潔能源並非絕對的清潔，其在運行過程中也會產生一定的環境影響，如設備運行所消耗的電力、柴油、汽油等產生的汙染輸出。在評價過程中，單純的評估清潔能源對環境產生的效益或評估清潔能源對環境造成的負面影響，往往帶有一定的片面性，基於此，通過對比清潔能源系統與傳統能源供應系統的環境影響，探尋清潔能源系統的相對環境效益，能夠更為準確的評估清潔能源系統的「環境效益」。
能源系統環境影響評價多是嵌在綜合評價體系之中，缺乏對能源系統環境影響的針對性研究，而且多數是僅針對某一種或幾種環境問題進行的分析與評價。setac分類方案給出了較為系統詳盡的環境影響類型分類，本文基於setac分類方案，全面評價能源系統運行過程中的多種環境影響，該方法操作簡單且對數據要求較低。
技術實現要素：
本發明目的是提供一種清潔能源系統環境影響評價方法，以解決當前能源系統環境影響評價不夠全面的問題。藉助setac分類方案，對清潔能源系統運行過程中產生的各類環境影響進行定量研究，通過對比清潔能源系統與傳統能源供應系統間的環境影響差異，評估清潔能源系統的相對環境效益，以引導管理部門、公眾使用清潔能源，減少汙染物排放。
本發明的技術方案
基於setac分類方案的清潔能源系統環境影響評價方法，實施步驟如下：
步驟一：統計能源系統輸入輸出數據。
列出能源系統的輸入數據以及輸出數據。
輸入數據包括煤、石油、天然氣、電力，統一折算為標準煤。
輸出數據包括電力、熱力、co2、so2、nox、co。
步驟二：基於setac分類方案，確定能源系統運行期產生的環境影響的類型。
清潔能源系統運行期環境影響分為環境汙染與資源損耗兩大類，其中環境汙染中包括全球變暖、環境酸化、富營養化和人體毒性四小類，資源損耗包括資源消耗一小類。
步驟三：將能源系統涉及的環境影響因子歸入步驟二確定的環境影響類型，並計算各類型環境影響潛值。
1)能源系統環境影響因子包括co2、so2、nox、co、煤、石油、天然氣和電力，將其分別歸入步驟二中各環境影響的分類中，具體如下：
全球變暖的影響因子包括co2、co；
環境酸化的影響因子包括so2、nox；
富營養化的影響因子包括nox；
人體毒性的影響因子包括so2、nox；
資源消耗的影響因子包括煤、石油、天然氣、電力，統一折算為標準煤。
2)各類型環境影響潛值通過將每類環境影響涵蓋的各環境影響因子數值與各自的換算因子相乘並進行加和求得，計算公式為：
式中，bi為能源系統第i類環境影響潛值；wij為第j種環境影響因子對第i類環境影響潛值的換算因子；ej為第j種環境影響因子的數值；n為與i類環境影響相關的環境影響因子種類總數。
步驟四：對計算的各類環境影響潛值進行標準化處理，得到各類環境影響潛值的標準化數值。
環境影響潛值標準化處理方式為：選用1990年中國人均環境影響潛值作為環境影響基準，對清潔能源系統環境影響潛值進行標準化，計算公式為：
nbi＝bi/(t×ri)
式中，nbi為標準化後的第i類環境影響潛值；bi為能源系統第i類環境影響潛值；t為能源系統的服務年限；ri為第i類環境影響的人均環境影響潛值。
步驟五：對環境影響潛值標準化數值進行加權評估，並計算出其總環境影響負荷，對各清潔能源系統進行環境影響評價。
總環境影響負荷a的計算採用加權求和法，計算公式為：
式中，yi為某能源系統的第i項環境影響潛值的標準化數值；wi第i項環境影響的權重係數。
本發明的優點和有益效果是：基於setac分類方案，可以定量、客觀的分析不同清潔能源系統的各類型環境影響，探尋各能源系統主要環境影響；通過對比清潔能源系統與傳統能源系統間的環境影響差異，評估清潔能源系統的相對環境效益。
附圖說明
圖1是本發明清潔能源系統環境影響評價的基本流程圖。
圖2是本發明能源系統運行期的環境影響類型。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
實施例1：
選取地熱梯級利用、地源熱泵、燃煤鍋爐三種供熱系統作為評價對象進行評估。
如圖1所示，基於setac分類方案的清潔能源系統環境影響評價方法，具體包括以下步驟：
步驟一：統計能源系統輸入輸出數據。
列出能源系統的輸入數據以及輸出數據。
輸入數據包括煤、石油、天然氣、電力，統一折算為標準煤。
輸出數據包括電力、熱力、co2、so2、nox、co。
本發明實施例中各能源系統的輸入輸出數據，如下表1所示。
表1
步驟二：基於setac分類方案，確定能源系統運行期產生的環境影響的類型。
清潔能源系統運行期環境影響分為環境汙染與資源損耗兩大類，其中環境汙染中包括全球變暖、環境酸化、富營養化和人體毒性四小類，資源損耗包括資源消耗一小類。
步驟三：將能源系統涉及的環境影響因子歸入步驟二確定的環境影響類型，並計算各類型環境影響潛值。
能源系統環境影響因子包括co2、so2、nox、co、煤、石油、天然氣和電力，將其分別歸入步驟二中各環境影響的分類中，具體如下：
全球變暖的影響因子包括co2、co；
環境酸化的影響因子包括so2、nox；
富營養化的影響因子包括nox；
人體毒性的影響因子包括so2、nox；
資源消耗耗的影響因子包括煤、石油、天然氣、電力，統一折算為標準煤。
各類型環境影響潛值通過將每類環境影響涵蓋的各環境影響因子數值與各自的換算因子相乘並進行加和求得，計算公式為：
式中，bi為能源系統第i類環境影響潛值；wij為第j種環境影響因子對第i類環境影響潛值的換算因子；ej為第j種環境影響因子的數值；n為與i類環境影響相關的環境影響因子種類總數。第j種環境影響因子對第i類環境影響潛值的換算因子見表2。
表2
以1kw·h供熱量為系統的功能單元對各能源系統進行分析。地熱梯級利用、地源熱泵與燃煤鍋爐的環境影響潛值見表3。
表3
步驟四：對計算的各類環境影響潛值進行標準化處理，得到各類環境影響潛值的標準化數值。
環境影響潛值標準化處理方式為：選用1990年中國人均環境影響潛值作為環境影響基準，對清潔能源系統環境影響潛值進行標準化，計算公式為：
nbi＝bi/(t×ri)
式中，nbi為標準化後的第i類環境影響潛值；bi為能源系統第i類環境影響潛值；t為能源系統的服務年限；ri為第i類環境影響的人均環境影響潛值。
各環境影響潛值標準化的基準值以及地熱梯級利用、地源熱泵與燃煤鍋爐環境影響潛值經標準化處理後得到的數值見表4。
表4
步驟五：對環境影響潛值標準化數值進行加權評估，並計算出其總環境影響負荷，對各清潔能源系統進行環境影響評價。
總環境影響負荷a的計算採用加權求和法，計算公式為：
式中，yi為某能源系統的第i項環境影響潛值的標準化數值；wi第i項環境影響的權重係數。各能源系統的權重係數、加權數值以及總環境影響負荷見表5。
表5
三個能源系統的環境影響的排序為：燃煤鍋爐>地熱梯級利用>地源熱泵，從而說明在三種能源系統中，地源熱泵系統的環境效益最高，其次為地熱梯級利用，兩種清潔能源系統相比於傳統燃煤鍋爐供熱系統具有明顯的相對環境效益。