Goldwind风力发电碳足迹研究报告

风力发电碳足迹研究报告 2023年10月 CONTENTS目录 概述 03真正的“零碳能源”对于实现碳中和目标意义重大 03国际绿色贸易壁垒应对问题日益突出 风力发电碳足迹现状分析 12核算方法 24核算结果 30当前存在的主要问题 风电产业低碳发展远景展望 风力发电碳足迹的内涵 08产品碳足迹 09风力发电碳足迹 风电行业低碳发展建议 35 33风力发电碳足迹核算方法及机制建设建议 风电行业低碳发展路径 风力发电碳足迹研究报告 2 概述 1.1真正的“零碳能源”对于实现碳中和目标意义重大 随着联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)的发布，由人类活动导致的全球气候变暖问题持续加剧，应对气候变化问题再一次引起了各国的广泛关注，成为全球最为重要的公共议题之一。在此背景下，我国于2020年正式提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的总体目标，后续逐步提出降低非化石能源在一次能源消费中的占比、提升可再生能源消费比例等具体目标，并将两千余家火力发电企业纳入首批全国碳排放权交易市场中，种种举措表明了我国大力推进能源转型、推动零碳能源体系建设的决心。 零碳能源体系以风能、太阳能等可再生能源电力为先导，推动技术创新与产业化布局，实现多种可再生能源的协同利用。对于电力供给端而言，仅仅在发电环节实现“零碳”并不足以支撑碳中和远景目标的达成，关注电力全生命周期碳排放水平，促进发展成为真正的“零碳能源”，对我国建设以新能源为主体的新型电力系统乃至零碳能源体系，推动实现碳中和目标具有重大意义。 鉴于未来风电将承担我国主体能源的责任和义务，在能源转型过程中具有举足轻重的作用。推动风电成为真正的“零碳能源”，关注点不应仅仅局限于发电过程。从全生命周期角度出发，风力发电设备生产过程产生的碳排放量占比最高，对环境产生的间接影响不容忽视。随着未来我国风力发电总体规模的大幅增长，推动全产业链绿色低碳转型，不断降低各环节碳排放水平，是风电产业未来发展的重要使命。 1.2国际绿色贸易壁垒应对问题日益突出 随着欧美等国家在可持续发展领域行动步伐加速，尤其是欧盟相关法案不断出台，叠加全球新能源革命引发的产业竞争加剧，我国风电、太阳能行业出口贸易活动均受到一定程度的绿色贸易壁垒制约，对国际市场的发展造成阻碍。典型如： 欧盟《绿色新政》：涉及多个领域，包括生物多样性、农业、能源、工业、建筑、交通、气候行动等多个方面，其中气候行动作为核心，引领了一系列具体政策与行动的开展。 欧盟《可持续发展报告指令（CSRD）》：是欧盟可持续金融战略的关键组成部分，旨在引导投资流向气候中性领域，支持经济绿色低碳转型，要求更多企业开展强制性的可持续发展信息披露。 欧盟《净零工业法案》：通过行政手段，加强欧盟本土在太阳能、风能、电池、碳捕捉和封存等领域的制造能力，提高本土竞争力。 美国《通胀削减法案》：对美国本土新能源产业进行投资与补贴，鼓励企业在美国国内采购关键物资，提高美国本土清洁技术的制造能力。 欧盟《能源相关产品生态设计要求建立框架的指令》：在这一框架下制定了各类耗能产品需符合的生态设计要求。最新欧盟ErP指令对进入欧盟市场的光伏组件和逆变器建立生态设计法规，从提高能效和降低环境影响角度提出更多的要求。 欧洲多国对光伏产品碳足迹的要求：包括法国碳足迹要求、意大利EPD要求、瑞典EPD要求等，其他如挪威、荷兰、西班牙等国家也在准备出台相关规定。 美国EPEAT要求：最新文件中针对光伏组件及逆变器产品的碳排放提出要求。所有纳入EPEAT认证体系光伏组件产品必须满足最低要求。 欧盟《碳边界调节机制（CBAM）》：欧盟通过对进口的高耗能产品征收碳排放特别关税，以实现与本土生产企业所支付的碳排放成本持平的目的。对象产品包括钢铁、水泥、铝、化肥、电力、氢气等。 美国《清洁竞争法案（CCA）》（尚未发布）：拟对铁和钢、铝、玻璃等部分碳密集型进口产品征收碳关税。 在新能源领域，风电行业面临的国际贸易制约虽然不如光伏领域的普遍与严苛，但随着欧盟《碳边界调节机制（CBAM）》、《可持续发展报告指令（CSRD）》等法案的出台，风机及相关零部件出口企业已经受到了实质性的影响。特别是在EDP意大利、EPD国际等既有机制下，部分欧洲电力企业在采购风电设备，及进行国际风电项目招标时，都已经要求制造商披露风电产品全生命周期环境影响数据。 借鉴光伏行业发展情况及趋势，为应对国际不同国家、地区间不断提升绿色贸易壁垒，需要我国风电产业链条中各类企业重视自身绿色低碳能力建设、降低产品全生命周期内的环境影响程度，推动实现可持续发展，并逐步与国际各相关机制接轨，降低国际贸易中的市场经营风险。 7 风力发电碳足迹内涵 2.1产品碳足迹 碳足迹分析是对温室气体排放过程的测量，包括温室气体的来源、构成和数量。温室气体的吸收和去除率也包括在足迹分析中，以此来确定净排放率。一般来说，“碳足迹”这个词语通常被广泛用于描述由个人或组织的活动所导致的温室气体排放，当然也可以评估国家、某一事件、产品或服务的碳足迹。其中，产品碳足迹，可定义为产品（或服务）在整个生命周期中产生的温室气体排放总量，以二氧化碳质量当量为单位。在研究产品碳足迹时，首先需要确定研究目的和范围，包括确定功能单位（或声明单位）、系统边界、数据质量要求等。 功能单位（或声明单位），指用来作为基准单位的量化的产品系统性能（来源ISO14040）。功能单位应结合产品的功能来定义，不同产品可能同时具备多种功能，应进一步根据研究目的和范围来确定。当产品功能不确定或未知时，使用声明单位来代替功能单位。 准则确定哪些单元过程属于 系统边界，指通过一组 产品系统的一部分（来源ISO 14040）。通常可划分为两类： i）摇篮到坟墓，包括原材料提 取或获取、生产制造、分销、 使用、终寿处置的全生命周期 阶段。 ii）摇篮到大门，包括原材料提 取或获取、生产制造、分销（一 般截止至离开制造厂）的生命 周期阶段。 需要说明的是，一般功能单位对应于“摇篮到坟墓”的系统边界（考虑产品的应用场景），而声明单位对应于“摇篮到大门”的系统边界（不考虑产品的应用场景）。 2.2风力发电碳足迹 在研究风力发电碳足迹时，不同研究主体、机制对于风力发电碳足迹的内涵理解有所不同，主要体现在功能单位和系统边界的确定方面。 从发电功能来说，在风电产业链中，最终是由风电场（风电场可以只由一台风机构成）来完成发电功能，因此无论是在研究风机碳足迹还是风电场碳足迹，二者并没有本质区别，其系统边界均为“摇篮到坟墓”，包括原材料获取、风机生产制造、风电场建设、风电场运营和维护以及风电场退役后的终寿处置等全生命周期阶段。此时，风机碳足迹或风电场碳足迹可统称为风力发电碳足迹，其功能单位通常可分别定义为： 风机碳足迹 风电场碳足迹 被研究风机在某风电场中发出的1kWh电量。 被研究风电场发出的1kWh电量。 在以上两个定义下，风机碳足迹或风电场碳足迹结果代表了“为了发出1kWh电量，风机或风电场在全生命周期中产生的碳排放量”，即开展LCA研究过程中，需要将风机或风电场的全生命周期的碳排放量最终量化到1kWh电量上。 然而，在以上两个定义之下，不同研究案例对1kWh电力的理解也会有所不同，可分为三类： 1kWh发电量1kWh上网电量 1kWh最终输送到终端用户 的电量 其中，应用最为广泛的是1kWh发电量，即将风机或风电场的全生命周期的碳排放量最终量化到1kWh发电量上。 对比风机碳足迹和风电场碳足迹，两者主要差异为： 若风电场的风机均为被研究风机，不包括其他风机类型，则被研究风机碳足迹和其所在风电场碳足迹结果相同，并无差异； 若风电场的风机除了包括被研究风机，还包括其他类型的风机，则对于被研究风机而言，需要将风电场建设、风电场运营和维护、风电场退役后的终寿处置阶段的碳排放量根据一定分配原则（如不同风机的装机容量、发电量、施工难度等）来分配到单台被研究风机上，进而核算出被研究风机碳足迹结果。在该情况下，被研究风机碳足迹和其所在风电场碳足迹结果可能会有所差异。 11 风力发电碳足迹现状分析 3.1核算方法 3.1.1生命周期评价方法概述 生命周期评价方法（LifeCycleAssessment，LCA），是一种自20世纪60年代即开始发展的重要环境管理工具，用于评价产品（包括服务或活动）在其生命周期内相关的环境因素及潜在影响。其中，生命周期（LifeCycle，LC）指某一产品（包括服务或活动）从原材料开采开始，经产品生产、分销、使用直至报废和最终处置的整个过程。 目前，国内外相关研究案例广泛应用LCA来研究风力发电各生命周期阶段的物料消耗、能源消耗、废弃排放等情况。 （一）LCA的发展历程 LCA概念及标准的发展历程大致如下： 研究对可口可乐公司的饮料包装瓶进行 开启评价研究,从原材料采掘到废弃物 LCA1969年，美国中西部研究所（MRI）最终处置进行全过程的跟踪与定量 1969 研究,揭开了生命周期评价的序幕 1990 1990年8月，国际环境毒理学和化学 学会(SETAC)举办首期有关生命周期LCA 评价的国际研讨会，提出了“生命周概念 标准（ISO）成立了负责环境管理的技 研究术委员会TC207，负责制订生命 LCA1993年6月，国际标准化组织 负责LCA方法论和应用方面的研究 1993 期评价”的概念，成立了LCA顾问组，提出 周期评价标准 标准 LCA 1997年，ISO发布了第一个生 发布 命周期评价国际标准ISO14040 生命周期评价—原则与框架 1997 2006 ISO14040:2006生命周期评价 —原则与框架 ISO14044:2006生命周期评价 LCA —要求与指导原则 更新 标准 （二）LCA、碳足迹和环境产品声明 全生命周期评价是一种方法，利用这种方法可以开展碳足迹和环境产品声明 （Environmentalproductdeclaration，EPD）。LCA、碳足迹和EPD的关系如下： LCA：一种定量化评估环境影响的环境管理工具。 碳足迹：LCA的一个重要的具体应用，涉及到全生命周期的气候变化（即温室气体）指标分析。 EPD：LCA的一个更为全面系统且重要的具体应用，涉及到全生命周期的气候变化 （即温室气体）、人体毒性等指标分析。 图3-1LCA、碳足迹和EPD的关系 在LCA研究中，常见的环境影响指标主要有16项，见下表。 表3-1常见的环境影响指标 序号 环境影响指标 单位 序号 环境影响指标 单位 1 气候变化（GWP100） kgCO2eq. 9 富营养化，陆地 molNeq. 2 臭氧消耗 kgCFC-11eq. 10 富营养化，淡水 kgPeq. 3 人体毒性，癌症 CTUh 11 富营养化，海洋 kgNeq. 4 人体毒性，非癌症 CTUh 12 生物毒性，淡水 CTUe 5 颗粒物 发病率 13 土地利用 Pt 6 电离辐射，人体健康 kBqU235eq. 14 水资源消耗 m3worldeq. 7 光化学臭氧，人体健康 kgNMVOCeq. 15 资源消耗，矿物和金属 kgSbeq. 8 酸化 molH+eq. 16 资源消耗，化石 MJ 3.1.2生命周期评价体系和标准 LCA研究系列标准主要建立在国际标准ISO9001和ISO14001的基础上，二者分别是国际上首个质量管理体系标准和首个环境管理标准。目前LCA研究涉及的一系列标准均是在这两个管理标准上发展的，主要的系列标准关系如下图所示： 图3-2LCA研究下不同的系列标准 （1）LCA系列标准 LCA系列标准—即ISO14040系列标准，是基于ISO14001发展的LCA核算标准。其中ISO14040描述了LCA的原则和框架，而ISO1404