一种生物质能源的全生命周期评估方法和系统

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，尤其涉及一种生物质能源的全生命周期评估方法和系统。

背景技术

生物质能源是源自于生物质的一种可再生能源，主要形式包括电力、热能以及固体、液体和气体燃料等。与传统化石能源相比，生物质能源在作物生长阶段能够吸收大气中的二氧化碳，所以从生命周期的角度来看，生物质能源相较于传统化石能源的碳排放更低。因此，生物质能源将在未来的能源供应和碳减排中发挥关键作用，对生物质能源和相关碳排放减缓的评估也将是迈向低碳未来的关键一步。合理规划是保障生物质能源释放最大减排潜力的重要前提，在整个生物质能源部署的规划中需要考虑各个区域生物质资源可利用量，部署成本和全生命周期的排放。

目前主流的生物质能源生命周期模型是GREET模型，但GREET模型基于的是美国本土的参数和数据，对于中国生物质能源的评估，尤其是高空间精度的区域化评估并不适用，也缺乏对于生物质能源部署成本的评估，同时，GREET模型主要关注生物燃料的生产，对于生物质能源中的电力和供热行业缺乏相应的评估，具有较大局限性。

发明内容

本发明实施例提供了一种生物质能源的全生命周期评估方法和系统，用于解决现有的生物质能源生命周期模型不适用于中国区域化评估，缺乏对于生物质能源部署成本的评估以及未考虑生物质能源中的电力和供热行业的评估的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种生物质能源的全生命周期评估方法，包括：

采集基础数据，基础数据包括各个省份每年的农产品产量、林种面积、原木产量、竹材产量、各种畜禽的出栏量和存栏量、发电部门各种燃料消耗量和发电量、供热部门各种燃料消耗量和供热量；

根据基础数据计算各省份的生物质资源可用量，生物质资源可用量包括农业生物质资源可用量、林业生物质资源可用量和畜禽粪便生物质资源可用量；

基于生物质资源可用量计算生物质能源的能量产出和能量比；

根据基础数据计算各省份传统能源部门的排放因子，并根据排放因子和生物质能源的能量产出计算各省份生物质能源的减排潜力；

根据各省份生物质能源的减排潜力，计算各省份的生物质能源的经济成本。

可选地，农业生物质资源可用量的计算模型为：

其中，AR

可选地，林业生物质资源可用量的计算模型为：

其中，FR

可选地，畜禽粪便生物质资源可用量的计算模型为：

其中，LM

可选地，生物质能源的能量产出的计算模型为：

其中，f为生物质种类，h为生物质能源技术，k为生命周期中的阶段，l为能源种类，

生物质能源的能量比计算模型为：

其中，NER

可选地，各省份传统能源部门的排放因子的计算模型为：

其中，e为能源部门，i为省份，g为燃料种类，EF

可选地，各省份生物质能源的减排潜力的计算模型为：

其中，f为生物质种类，h为生物质能源技术，k为生命周期中的阶段，l为能源种类，p为化肥种类，

可选地，各省份的生物质能源的经济成本的计算模型为：

其中，t为年份，w为产物种类，t为年份，NPV

本发明第二方面提供了一种生物质能源的全生命周期评估系统，包括：

采集模块，用于采集基础数据，基础数据包括各个省份每年的农产品产量、林种面积、原木产量、竹材产量、各种畜禽的出栏量和存栏量、发电部门各种燃料消耗量和发电量、供热部门各种燃料消耗量和供热量；

生物质资源可用量计算模块，用于根据基础数据计算各省份的生物质资源可用量，生物质资源可用量包括农业生物质资源可用量、林业生物质资源可用量和畜禽粪便生物质资源可用量；

能量计算模块，用于基于生物质资源可用量计算生物质能源的能量产出和能量比；

减排潜力评估模块，用于根据基础数据计算各省份传统能源部门的排放因子，并根据排放因子和生物质能源的能量产出计算各省份生物质能源的减排潜力；

成本计算模块，用于根据各省份生物质能源的减排潜力，计算各省份的生物质能源的经济成本。

可选地，农业生物质资源可用量的计算模型为：

其中，AR

从以上技术方案可以看出，本发明提供的生物质能源的全生命周期评估方法具有以下优点：

本发明提供的生物质能源的全生命周期评估方法，采集各个省份的基础数据，包括农产品产量、林种面积、原木产量、竹材产量、各种畜禽的出栏量和存栏量、发电部门各种燃料消耗量和发电量、供热部门各种燃料消耗量和供热量，基于各个省份的基础数据计算各省份的生物质资源可用量，基于生物质资源可用量计算生物质能源的能量产出和能量比，根据基础数据计算各省份传统能源部门的排放因子，并根据排放因子和生物质能源的能量产出计算各省份生物质能源的减排潜力，并根据各省份的生物质资源可用量和减排潜力，计算各省份的生物质能源的经济成本。解决了现有的生物质能源生命周期模型不适用于中国区域化评估，缺乏对于生物质能源部署成本的评估以及未考虑生物质能源中的电力和供热行业的评估的技术问题。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种生物质能源的全生命周期评估方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种生物质能源的全生命周期评估系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

生物质能源：从生物来源的材料制成的可再生能源。

生物质：活着或刚死去的有机体中，能够当做燃料或者工业原料的物质

生命周期：对于某个产品而言，就是从自然中来回到自然中去的全过程，也就是既包括制造产品所需要的原材料的采集、加工等生产过程，也包括产品贮存、运输等流通过程，还包括产品的使用过程以及产品报废或处置等废弃回到自然过程，这个过程构成了一个完整的产品的生命周期。

生命周期分析：生命周期分析是汇总和评估一个产品(或服务)体系生命周期内的所有投入及产出对环境造成的和潜在的影响的方法。

生物燃料：指由生物质组成或萃取而成的固体、液体或气体。

草谷比：农作物秸秆的发生量与作物产量之间的比例。

净能量：指某种资源的可用能量与使该能量有用所需的能量之比。

为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种生物质能源的全生命周期评估方法的实施例，包括：

步骤101、采集基础数据，基础数据包括各个省份每年的农产品产量、林种面积、原木产量、竹材产量、各种畜禽的出栏量和存栏量、发电部门各种燃料消耗量和发电量、供热部门各种燃料消耗量和供热量。

需要说明的是，本发明实施例中，首先采集基础数据，基础数据包括各个省份每年的农产品产量、林种面积、原木产量、竹材产量、各种畜禽的出栏量和存栏量、发电部门各种燃料消耗量和发电量、供热部门各种燃料消耗量和供热量。

步骤102、根据基础数据计算各省份的生物质资源可用量，生物质资源可用量包括农业生物质资源可用量、林业生物质资源可用量和畜禽粪便生物质资源可用量。

需要说明的是，生物质资源可用量包括农业生物质资源可用量、林业生物质资源可用量和畜禽粪便生物质资源可用量，业生物质资源可用量的计算模型为：

其中，AR

林业生物质资源可用量的计算模型为：

其中，FR

畜禽粪便生物质资源可用量的计算模型为：

其中，LM

步骤103、基于生物质资源可用量计算生物质能源的能量产出和能量比。

需要说明的是，生物质能源的能量产出的计算模型为：

其中，f为生物质种类，h为生物质能源技术，k为生命周期中的阶段，l为能源种类，

生物质能源的能量比计算模型为：

其中，NER

步骤104、根据基础数据计算各省份传统能源部门的排放因子，并根据排放因子和生物质能源的能量产出计算各省份生物质能源的减排潜力。

需要说明的是，各省份传统能源部门的排放因子的计算模型为：

其中，e为能源部门，i为省份，g为燃料种类，EF

生物质能源的减排潜力用温室气体排放量来表征，各省份生物质能源的减排潜力的计算模型为：

其中，f为生物质种类，h为生物质能源技术，k为生命周期中的阶段，l为能源种类，p为化肥种类，

步骤105、根据各省份生物质能源的减排潜力，计算各省份的生物质能源的经济成本。

需要说明的是，各省份的生物质能源的经济成本的计算模型为：

其中，t为年份，w为产物种类，t为年份，NPV

对于碳捕集设备，由于不同生物质能源工厂二氧化碳流量不同，因此可以通过转换公式进行成本转换：

其中，CC

本发明提供的生物质能源的全生命周期评估方法，采集各个省份的基础数据，包括农产品产量、林种面积、原木产量、竹材产量、各种畜禽的出栏量和存栏量、发电部门各种燃料消耗量和发电量、供热部门各种燃料消耗量和供热量，基于各个省份的基础数据计算各省份的生物质资源可用量，基于生物质资源可用量计算生物质能源的能量产出和能量比，根据基础数据计算各省份传统能源部门的排放因子，并根据排放因子和生物质能源的能量产出计算各省份生物质能源的减排潜力，并根据各省份的生物质资源可用量和减排潜力，计算各省份的生物质能源的经济成本。解决了现有的生物质能源生命周期模型不适用于中国区域化评估，缺乏对于生物质能源部署成本的评估以及未考虑生物质能源中的电力和供热行业的评估的技术问题。

本发明提供的生物质能源的全生命周期评估方法，采用基于生物质类型和生物质能源类型的生命周期温室气体排放数据、省级能源结构、经济数据以及宏观层面的生物质能源能量转化效率和碳转化效率数据，形成多尺度、精细化的生物质、生物质能源、温室气体排放以及成本和效益的数据库，实现对各个阶段过程的精细分析。将省级层面生物质能源温室气体排放数据库引入温室气体排放评估领域，解决了温室气体排放评估中工艺过程排放信息不完备以及时间滞后的问题，提高了生物质能源行业温室气体排放评估数据的精确度，有效降低评估结果的不确定性，提高了生物质能源行业温室气体排放核算的准确性和预估的可靠度，为实现能源的精准减排提供数据支撑。

为了便于理解，请参阅图2，本发明中提供了一种生物质能源的全生命周期评估系统的实施例，包括：

采集模块，用于采集基础数据，基础数据包括各个省份每年的农产品产量、林种面积、原木产量、竹材产量、各种畜禽的出栏量和存栏量、发电部门各种燃料消耗量和发电量、供热部门各种燃料消耗量和供热量；

生物质资源可用量计算模块，用于根据基础数据计算各省份的生物质资源可用量，生物质资源可用量包括农业生物质资源可用量、林业生物质资源可用量和畜禽粪便生物质资源可用量；

能量计算模块，用于基于生物质资源可用量计算生物质能源的能量产出和能量比；

减排潜力评估模块，用于根据基础数据计算各省份传统能源部门的排放因子，并根据排放因子和生物质能源的能量产出计算各省份生物质能源的减排潜力；

成本计算模块，用于根据各省份的生物质资源可用量，计算各省份的生物质能源的经济成本。

农业生物质资源可用量的计算模型为：

其中，AR

林业生物质资源可用量的计算模型为：

其中，FR

畜禽粪便生物质资源可用量的计算模型为：

其中，LM

生物质能源的能量产出的计算模型为：

其中，f为生物质种类，h为生物质能源技术，k为生命周期中的阶段，l为能源种类，

生物质能源的能量比计算模型为：

其中，NER

各省份传统能源部门的排放因子的计算模型为：

其中，e为能源部门，i为省份，g为燃料种类，EF

各省份生物质能源的减排潜力的计算模型为：

其中，f为生物质种类，h为生物质能源技术，k为生命周期中的阶段，l为能源种类，p为化肥种类，

各省份的生物质能源的经济成本的计算模型为：

/>

其中，t为年份，w为产物种类，t为年份，NPV

本发明中提供的生物质能源的全生命周期评估系统，用于执行本发明中提供的生物质能源的全生命周期评估方法，其原理与所取得的技术效果与本发明中提供的生物质能源的全生命周期评估方法相同，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。