当我们衡量一个产品系统的环境影响的时候，学界和业界常常提起的概念有两个：“全生命周期”和“碳足迹”。生命周期评价（Life cycle assessment）用于评估产品或者服务的生命周期全过程中相关环境因素及其潜在影响。而碳足迹（Carbon Footprint）则是一个环境指标，计算产品系统直接或者间接导致的温室气体排放总量，被用于评估可持续性和环保性能。

要用全生命周期的视角来评价可再生能源，是吕某一直以来坚持和贯彻的原则，也算得上是我以前文章里一个比较高频出现的词眼了。在一个产品的全生命周期中，生产阶段往往极易带来工业三废（废水、废气、废渣），回收不善也会而对环境造成污染。与此同时，产品从制造到消费到回收的全生命周期中，所有相关的活动产生的温室气体（主要指二氧化碳）也会通过增加二氧化碳排放、加剧气候变化，从而对全球的环境造成影响。就电力而言，表面上我们用的每一度电在消费环节是没有区别的，但在电力生产环节，不同能源来源决定着每一度电背后不同的环境影响。

今儿呢，吕某就打算和大家从全生命周期视角，来看看风电光伏的碳足迹。

来源：Stanford News - Stanford University

风电光伏碳足迹到底有多少？

先来看风力发电。一般来说，风电机组部件、变电站、运输过程、建筑建设工程、运营维护和拆解处置这六个环节都会产生一定量的碳排放。对于风电的碳足迹，挪威科技大学教授Arvesen和Hertwich在其2011年的研究中进行了估算：在风力发电的全生命周期里，其碳足迹是每千瓦时19克二氧化碳当量（gCO2e / kWh）。在国内外近年不同的研究或者技术中，存在13克左右的偏差。

但如果要深究风电全生命周期中具体哪一个环节带来的碳排最多，目前学界怕是难有定论，毕竟大家计算方法和考察的的不同。

举个例子，华中科技大学讲师Yang在2011年的研究中称，风电全生命周期中排放的温室气体总量中有67%的温室气体排放来自建筑建设，比如生产阶段和建设阶段的建筑材料、线路安装工程，30%来自于风机制造，而由于运营维护造成的温室气体排放仅占3%。而北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室博士戢时雨, 高超等人在2016年的研究中，把风电建设和运营中所导致的植被固碳量的变化、运行和调峰所产生的电耗和碳排计算在内，发现风电运营中的碳排所占比例最高。

再说光伏发电。按照欧盟委员会产品环境足迹计算方法，光伏的上游制造环节占据了光伏全生命周期碳足迹的80%到95%。根据光伏板材料的不同，光伏的碳足迹也不同。常用的三种太阳能光伏系统和一些先进的太阳能电池有无晶硅，单晶硅和多晶硅三种，挪威科技大学研究员Sherwani，Usmani和Varun三人在2009年的一篇论文总结了之前所有光伏全生命周期研究，发现在过往的研究里这三种的碳足迹分别是在15.6–50克，44–280克和9.4–104克每千瓦时（gCO2e/kWh）的范围内。

来源：Windpower Engineering

应该怎如何看待风电光伏的碳排放？

独立的数字，是抽象而绝对滴~我们需要把风电光伏的碳排放到能源领域的大环境里进行比较分析。

挪威科技大学研究员Anders Arvesen在其2012年发表于《可再生和可持续能源通讯》杂志的论文中把不同能源的全生命周期的碳排放做了一个对比（见下图）。能够看出，同燃煤发电和天然气发电的度电碳排放相比，风电、光伏，以及水电碳排放都极低。

上边的碳足迹对比是现有技术的对比，挪威科技大学研究员Michaja Pehl等人2017年在《自然-能源》杂志上发表的研究测量了不同的发电方式在2050年的全生命周期碳足迹，这个研究预测了在2050年全球升温控制在2摄氏度的情景下，这些发电技术在碳足迹上的变化和进展。

Michaja Pehl等人还在研究中表明，在考虑到了制造，建筑和燃料供应环节的排放后，风电光伏的碳足迹比含碳捕获存储（CCS）的燃煤或天然气发电依然要少许多倍。研究计算出，太阳能电厂的全寿命周期间产生的每千瓦时电力的排放足迹为6克二氧化碳当量（gCO2e/kWh），而风力为4克。相比之下，加了CCS设备的燃煤发电全生命周期的碳足迹为109克，加了CCS设备的天然气发电为78克，水力发电为97克，生物能源为98克——它们的碳足迹均远远高于风电和光伏。如果要达成巴黎协定的气温控制在2度的目标的话，2050年世界的全球平均电力的度电碳排放目标应为15克。

因此，在减缓气候变化的大背景下，碳足迹更小的可再生能源才是我们的不二之选。

图片：2050年各能源碳足迹预测

以上言论仅代表吕某个人观点，不喜可喷

不过那啥，大家都是体面人，勿忘风度

参考资料：

Arvesen, A., & Hertwich, E. G. (2012). Assessing the life cycle environmental impacts of wind power: A review of present knowledge and research needs. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(8), 5994–6006.

Pehl, M., Arvesen, A., Humpenöder, F., Popp, A., Hertwich, E. G., & Luderer, G. (2017). Understanding future emissions from low-carbon power systems by integration of life-cycle assessment and integrated energy modelling. Nature Energy, 2(12), 939–945.

Akorede, M. F., Hizam, H., & Pouresmaeil, E. (2010). Distributed energy resources and benefits to the environment. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(2), 724–734.

Sherwani, A. F., Usmani, J. A., & Varun. (2010). Life cycle assessment of solar PV based electricity generation systems: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(1), 540–544.

戢时雨, 高超, 陈彬, 李胜男. 基于生命周期的风电场碳排放核算[J]. 生态学报, 2016, 36(4): 915-923.

Yang Q, Chen G Q, Zhao Y H, Chen B, Li Z, Zhang B, Chen Z M, Chen H. Energy cost and greenhouse gas emissions of a Chinese wind farm. Procedia Environmental Sciences, 2011, 5:25-28.