基于混合生命周期分析的生物质热化学转换技术水足迹评估

发布时间：2020-05-09 07:42

【摘要】：水对生物质能的生产十分重要。生物质作为低碳能源在解决全球能源供应和气候变化中发挥关键作用,然其迅速发展不可避免地造成了水资源压力。在全球水资源过度开发和稀缺的情况下,科学评估生物质能的水资源消耗对可再生能源的可持续性利用具有重要意义。本文以利用第二代生物质—农业废弃物的三种典型生物质热化学转换技术,包括生物质直燃发电、生物质气化发电、生物质热解多联产为研究对象,基于水足迹理论,采用先进的混合生命周期分析法,通过构建系统边界、评估指标和计算模型,首次全面核算了包括生物质农业种植、生物质运输、工厂建筑设施及设备、运行及维护、污水处理五个阶段的中国典型生物质热化学转化技术的生命周期水足迹。研究结果显示,三种生物质热化学转换技术中,热解多联产系统水资源利用效率最高,生命周期水足迹为4.62m~3/GJ,远低于直燃发电系统(10.74m~3/GJ)和气化发电系统(20.69m~3/GJ)。对于热解多联产,直燃发电和气化发电三种技术的不同阶段的水足迹中,生物质农业种植阶段的水足迹占比最大,依次占比83.32%,85.89%和90.26%。间接水足迹为总体水足迹的主要构成部分,而绿水、蓝水和灰水足迹在总体水足迹中的分布则较均匀。另外,对比研究发现生物质热化学转换技术生命周期水足迹均大于传统化石能源;但小于其他生物质利用技术。最后,情景分析表明生物质农业种植阶段的秸秆分配系数会对水足迹核算结果造成很大影响,其他敏感性分析结果指出提高系统产能效率和高效节水管理措施对降低生命周期水足迹具有明显效果。
【图文】：

醋液,生物质,热化学,路径

中科技大学硕士学位论生物质热化学转换技术水足迹评估方法框架物质直燃发电、生物质气化发电、生物质热解多联产为研命周期水足迹。图 2-1 列出了本研究的三种典型生物质均以第二代生物质原料，即农作物秸秆为燃料，经过不同式的能源终产品。生物质直燃发电和生物质气化燃气-蒸均为电能，生物质热解多联产系统终产物为生物质燃气中醋液为非能源产物。燃烧

热转换,生物质,技术系统,边界

华中科技大学硕士学位论文热化学转换技术系统是开放的可再生能源系统，在进行水足迹分析时，需要将系统整个生命周期内的直接水足迹和间接水足迹均考虑在内。从图 2-2 可知，直接水足迹包括两个方面：（1）生物质原材料农业种植过程中消耗的雨水、地表水等水资源；（2）热转换技术工厂运行阶段维护过程中的河水或者湖水消耗。间接水足迹也包括两个个方面：（1）系统在生物质燃料种植、生物质运输、工厂基础设施修建、设备生产等过程中消耗的大量化肥、农药、柴油、设备等产品在其生产过程中消耗的水资源；（2）生物质农业种植过程化肥使用带来的农业种植水污染。间接水消耗灌溉服务
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK6

【参考文献】