最新研究結果發現：帶17.5小時儲能的110MW塔式太陽能光熱電站全生命周期（30年）每千瓦時凈發電量的氣候變化指標為9.8 gCO?當量/kWh。

生命周期評估（Life Cycle Assessment，簡稱LCA）是一項重要環境管理工具。生命周期是指某一產品（或服務）從取得原材料，經生產、使用直至廢棄的整個過程，即從搖籃到墳墓的過程。按ISO14040的定義，生命周期評估是用于評估與某一產品（或服務）相關的環境因素和潛在影響的方法，它是通過編制某一系統相關投入與產出的清單記錄，評估與這些投入、產出有關的潛在環境影響，根據生命周期評估研究的目標解釋清單記錄和環境影響的分析結果來進行的。為確保我國實現碳達峰、碳中和目標，生命周期全過程的碳排放核算至關重要。

太陽能熱發電自身配置長周期、更安全低碳的儲能系統，采用常規汽輪發電機組，系統具有轉動慣量和電網同步機特性，是靈活性調節電源，非常符合當前高比例不穩定可再生能源電源并網情境下電網安全穩定運行對快速調峰電源的迫切需要，能夠為構建新能源為主體的新型電力系統奠定安全穩定的基礎。

圖：以24/7不間斷發電的太陽能光熱系統

近期，西班牙萊里達大學聯合西班牙Abengoa Energia公司（開發建設并運營全球較多的太陽能光熱電站）對塔式太陽能光熱電站進行了全生命周期分析。電站容量為110MW，運行壽命按照30年，以能夠提供基礎負荷的配置設計，其中帶儲能的電站儲能時長為17.5小時。功能單位為“并網1度電”，包括塔式光熱電站的全部部件，評估了從建設、運行到拆除全周期的環境影響。

圖：帶（左）和不帶（右）儲能系統的塔式光熱電站設備配置

圖：一座塔式太陽能光熱電站全生命周期分析的系統邊界

兩個塔式光熱電站在制造階段的清單數據分為9組，包括：鏡場區、吸熱器系統、塔、蒸汽發生系統、儲熱&傳熱流體系統、基礎及輔助建筑、接線、管道（吸熱器系統管道以外的）。并列出了17.5小時110MW儲能塔式光熱電站制造清單中使用的材料和重量。

圖：IPCC方法：GW20a指標為每千瓦時凈發電量。（a）總體影響；（b）制造階段和運營階段的影響

通過對兩個塔式太陽能光熱電站全生命周期的評估分析（其中沒有配置儲熱系統的作為參考，另一個配置了儲熱），研究對比發現：

√帶有儲熱的光熱電站比不帶儲熱的太陽能光熱電站環境影響更小，

#使用ReCiPe指標，在評估每千瓦時凈發電量的總影響時，無儲能的塔式光熱電站多產生了46％的影響。

#當考慮每千瓦時凈發電量的氣候變化指標時，帶儲能的塔式光熱電站為9.8 gCO?當量/kWh，沒有儲能的塔式光熱電站的環境影響為31 gCO?當量/千瓦時。

√運營階段的影響決定了兩個電站之間的環境影響差異，并且這可以歸因于沒有儲能的太陽能光熱電站所需的用電量源于電網。

√電站系統中產生更大影響的是聚光場、傳熱和儲熱流體系統。但是當使用ReCiPe指標時，接線的環境影響也較突出；而當使用氣候變化指標時，塔自身必須考慮。

√對于無論是否有儲熱的太陽能光熱電站來說，在聚光場組成部件中，產生環境影響最高的是定日鏡的金屬支架（無論是ReCiPe還是IPCC指標），其次是混凝土基礎。盡管如此，如果采用氣候變化指標，混凝土基礎的影響更大；如果采用ReCiPe指標，金屬部件的影響較多。

√在傳熱介質和儲熱系統（HTF&TESsystem）組成部件中，硝酸鹽產生的影響最大。Ecoinvent數據庫中包含的硝酸鹽來自礦山或通過化學反應合成。當鹽的類型改變時，硝酸鹽對太陽能光熱電站LCA的影響也會發生變化。影響最小的鹽是那些從礦山（比使用合成產品低20％）提取的。

√最后，研究指出，儲能對于太陽能光熱電站至關重要，這不僅能夠確保可調度性，而且能夠減少其全生命周期對環境的影響。

原文請查閱：

Gasa,G.;Lopez-Roman,A.;Prieto,C.;Cabeza,L.F.Life Cycle Assessment(LCA)of aConcentrating Solar Power(CSP)Plant in Tower Configurationwith and without Thermal Energy Storage(TES).Sustainability 2021,13,3672.