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總有人認(rèn)為建設(shè)一座化石能源電站，并不會(huì)產(chǎn)生多少碳排放，而建設(shè)一座風(fēng)電或光伏電站，需要大量的風(fēng)機(jī)、光伏組件以及對(duì)應(yīng)的支架系統(tǒng)，這些都是大量的碳排放。因此直到現(xiàn)在，仍有人懷疑風(fēng)能、光伏并非低碳能源。

事實(shí)上，這些人只說(shuō)對(duì)了一半。

正確的理解是，建設(shè)一座化石能源電站只是該電站碳排放的開(kāi)始，建設(shè)所占的碳排放只占電站全生命周期發(fā)電碳排放的1%，但之后每發(fā)一度電都會(huì)產(chǎn)生大量的碳排放，發(fā)電過(guò)程中的碳排放占全生命周期的99%。

而建設(shè)一座風(fēng)能或光伏電站，建成它的碳排放占該電站全生命周期的99%，后期發(fā)電過(guò)程中的碳排放僅占全生命周期的1%。

更重要的是，從全生命周期的角度來(lái)看，比較每千瓦時(shí)發(fā)電量的碳排放，才是衡量哪種能源更低碳的正確且唯一的標(biāo)準(zhǔn)。從各個(gè)統(tǒng)計(jì)渠道來(lái)看，風(fēng)電、光伏的每千瓦時(shí)碳排放要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤電、天然氣發(fā)電。

1. 聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)報(bào)告

一份來(lái)自聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)的關(guān)于《全生命周期發(fā)電選擇》的報(bào)告指出，在一座電站的全生命周期內(nèi)，沒(méi)有碳捕捉的燃煤發(fā)電，每千瓦時(shí)碳排放為1023克二氧化碳，30%燃燒效率的天然氣發(fā)電廠每千瓦時(shí)碳排放為723克，50%效率的天然氣發(fā)電廠是434克。而對(duì)應(yīng)光伏電站全生命周期內(nèi)每千瓦時(shí)碳排放僅為30克，風(fēng)能發(fā)電更低，只有10克。


煤炭發(fā)電的生命周期排放量比太陽(yáng)能高 37 倍，比風(fēng)力發(fā)電高 110 倍。即使是高效的天然氣發(fā)電，其生命周期排放量也是太陽(yáng)能的 14 倍和風(fēng)能的 43 倍。

2. 每千瓦時(shí)發(fā)電消耗材料比較

我們假設(shè)考慮建成電站真正發(fā)電用到的材料，來(lái)比較煤電、天然氣、太陽(yáng)能和風(fēng)電。

以澳大利亞黑煤為例，每公斤 23.8 兆焦耳熱能中的約三分之一轉(zhuǎn)化為電能，意味著需要燃燒 450 克黑煤才能產(chǎn)生 1 千瓦時(shí)。如果使用低效的如褐煤，平均需要燃燒大約 717 克煤才能產(chǎn)生 1 千瓦時(shí)的電力。

燃燒一公斤天然氣時(shí)，會(huì)釋放出 53.6 兆焦耳的熱能。在一個(gè)效率為 50% 的燃?xì)獍l(fā)電站中，每千瓦時(shí)發(fā)電將需要 134 克天然氣。如果使用效率為 30%，則需要 224 克。

一個(gè)10 千瓦的太陽(yáng)能系統(tǒng)（包括太陽(yáng)能電池板、逆變器、支架、導(dǎo)管和電纜）的重量約為每千瓦 65 公斤，25 年內(nèi)產(chǎn)生約25萬(wàn)到35萬(wàn)度電。這相當(dāng)于每千瓦時(shí) 0.22 克材料。假設(shè)它需要在那個(gè)時(shí)候更換逆變器，這只增加了大約 0.01 克，假設(shè)還有安裝和運(yùn)維過(guò)程所需要消耗的材料，再增加0.01克。假設(shè)太陽(yáng)能系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品在制造過(guò)程中的原材料產(chǎn)率是95%，總的每千瓦時(shí)太陽(yáng)能系統(tǒng)用材料約為0.25克。風(fēng)力發(fā)電差不多也在這個(gè)范圍內(nèi)，每千瓦時(shí) 0.2克。

所以燃煤發(fā)電每千瓦時(shí)耗用材料是太陽(yáng)能每千瓦時(shí)所需材料的 2800 多倍，是風(fēng)能所需材料的 3500 多倍。天然氣發(fā)電雖然比煤炭好，但即使效率為 50%，所需的材料也是太陽(yáng)能的 500 多倍，是風(fēng)能的 670 倍。

3. 采礦與回收

從采礦的角度，將煤炭或天然氣開(kāi)采出來(lái)，以及將太陽(yáng)能組件所用的硅、鋁、封裝材料等開(kāi)采出來(lái)所消耗的額外材料，加上風(fēng)電做比較，即使忽略煤電和天然氣發(fā)電所需要的基礎(chǔ)設(shè)施，天然氣每千瓦時(shí)發(fā)電所需的采礦量至少是太陽(yáng)能發(fā)電量的 50 倍，而煤炭發(fā)電所需的采礦量則超過(guò) 280 倍。

而考慮到回收的話，燃煤發(fā)電和天然氣發(fā)電在全生命周期結(jié)束是只剩下無(wú)用的二氧化碳，風(fēng)電或光伏在全生命周期結(jié)束后仍然有玻璃、鋁合金、鋼材等回收?；蛟S有人說(shuō)太陽(yáng)能和風(fēng)能的回收也會(huì)產(chǎn)生碳排放，但回收成功的材料就相當(dāng)于節(jié)省了該材料制造過(guò)程中的碳排放，孰高孰低，等將來(lái)回收技術(shù)成熟后自然有大家都能接受的計(jì)算方法。

【總結(jié)】總而言之，風(fēng)電、光伏被稱為清潔能源或綠色能源，并非說(shuō)它們?cè)诎l(fā)電聲明周期中絕對(duì)產(chǎn)生碳排放，而是指比化石能源的碳排放要低得多。抱怨太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電所需的材料是碳排放過(guò)程是沒(méi)有意義的，發(fā)展風(fēng)電、光伏是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重中之重。 

原標(biāo)題：煤電、天然氣、風(fēng)能、光伏每kwh碳排放比較