用一度电,排放了多少二氧化碳(转载自zaodie的空间)
(2012-02-23 16:18:10)
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结论:在我国现阶段,终端用户每使用1kWh电能,火力发电厂就要排放0.86kg的二氧化碳。
要计算这个问题,首先要明确:二氧化碳的排放从哪里来?化石燃料的燃烧。用电过程中又是如何排放二氧化碳的呢?——火力发电厂。所以,要从火力发电厂找答案。
【资料1】标准煤的热值为2.927×107J/kg。
换算一下单位,是8.13 kWh / kg。根据热值的概念,便是1kg标准煤完全燃烧能够产生8.13kWh的热量。
但是这里问题就出现了:在火力发电厂,煤炭能完全燃烧吗?这8.13kWh的热量,能完全转化为电能吗?
【资料2】我国火力发电厂平均热效率:数据没找到~
额,真是的,这个效率找不到,还怎么算啊。好在有另外一个数据:
【资料3】我国火力发电厂平均发电效率:370g / kWh。
意义是:发一度电,要燃烧煤炭370g。取倒数,得到:2.703kWh / kg,即燃烧1kg煤炭能够发2.703度电。接下来我从1kg煤炭出发,进行计算。
1kg的煤炭已经烧完了,在发电厂得到2.703度的电。那么,这2.703度电,能一丝不差地输送到我家里的插座上么?
【资料4】国家电网平均线损率为6.12%。
由于导线电阻的存在,发电厂的电能输送到用户途中会产生损耗,只有(100% - 6.12%)即93.88%的电能到达了终端用户。
2.703kWh×93.88% = 2.5373kWh
意义为:火力发电厂燃烧1kg煤炭,输送到用户家中的电能为2.5373kWh。
【资料5】我国火力发电占全部发电量的83.6%。
这里还有个权重的问题,我们电网的电不全是由火力发电厂提供的,还有新能源啊:三峡大坝水力发电,还有核电站,太阳能风能什么的。在此我假设:利用这些新能源发电,都不排放二氧化碳。
2.5373kWh÷83.6% = 3.035kWh
可以理解为:火力发电厂燃烧1kg煤炭,用户得到的电能为2.5373kWh。但是这只占全部的83.6%,所以用户总共得到的电能就是 3.035kWh。
∴得到关系式:1kg煤炭~3.035kWh电能
电这边就算完了。接下来算二氧化碳这边。燃烧1kg煤炭,产生多少二氧化碳?
【资料6】煤炭中碳元素的平均质量分数:数据没找到~
我本来想根据碳元素守恒,走化学计算的思路。但问题在于:一是数据不好找,二是这种计算方法太理想化,需要假设煤炭中所有的碳元素都被氧化、粉尘和炉渣中不含碳元素、燃烧只生成二氧化碳而没有一氧化碳……
好在有现成的实际测定数据。
【资料7】我国现阶段火力发电厂每燃烧1吨煤炭,平均排放二氧化碳2620kg。
顺便来算一下:若假设煤炭中的碳元素全部以二氧化碳的形式排放,则可计算煤炭中碳元素质量分数,2620kg×(12/44)÷1t = 71.45%。好像不算太离谱。咱就不管它了~
由资料“燃烧1吨煤炭,排放二氧化碳2620kg”,
∴直接得出关系式:1kg煤炭 ~ 2.62kg二氧化碳
好啦,至此,由1kg煤炭出发,得到了两个关系式。
——1kg煤炭~2.62kg二氧化碳
——1kg煤炭~3.035kWh电能
相除:2.62kg÷3.035kWh = 0.86kg/kWh。
OK,结论已经得出:终端用户每使用1kWh电能,火力发电厂就要排放0.86kg的二氧化碳。
最后是N久以前参观科普展览时的资料,拿来验证一下我的结论:
【资料8】1度电的碳足迹为0.96kg。
就是每用一度电,要排放二氧化碳0.96kg。和我结论至少是在同一个数量级上的,而且差值也在我能够允许的范围内,说明我算得还是不错的。yeah~!
附上数据资料来源:
资料1↑ 标准煤_百度百科:http://baike.baidu.com/view/683337.htm
资料2↑ /
资料3↑ 煤炭_百度百科 第五节:http://baike.baidu.com/view/11183.htm#5_1
资料4↑ 国家电网称线损率已降至6.12%_滚动新闻_新浪财经_新浪网:http://finance.sina.com.cn/roll/20100601/21038041078.shtml
资料5↑ 2009年1-2月份我国电力产量情况分析 国家电力监管委员会东北监管局
资料6↑ /
资料7↑ 百度文库 http://wenku.baidu.com/view/563825dc5022aaea998f0f8d
资料8↑ 北京市林业碳汇工作办公室/北京凯来美气候技术咨询有限公司:碳中和计算罗盘