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“双碳”背景下 我国能源转型发展的主要技术形式与生态环境影响
日期:2022-03-08   [复制链接]
责任编辑:sy_miaowanying 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
摘要:能源开发利用不可避免会对生态环境造成影响,厘清能源发展中的主要生态环境问题,对推动两者协调发展具有重要意义。本文根据“双碳”目标要求下我国能源转型发展趋势,针对其中的主要技术形式,从正面与负面、近期与远期、破坏与污染等角度对生态环境影响进行了全面评述。并针对问题和风险提出了六个方面的政策建议。

关键词:能源转型;生态环境影响;减污降碳

Abstract: As energy development and utilization inevitably affects the ecological environment, clarifying the ecological and environmental issues in energy development is of great significance to make the ecological environment better for energy development and their coordinated development. According to the development trend of energy transformation under the goal of carbon peaking and carbon neutrality in China, this paper comprehensively reviews the ecological and environmental impacts related to main energy technologies therein. The comments contains the perspectives between positive and negative, near-term and long-term, and damage and pollution. Six policy recommendations are put forward afterwards, in order to address the ecological environmental problems and risks.

Key words: Energy Transformation; Ecological and Environmental Impact; Reduction of Pollution and Carbon Emission

一、引言

能源资源取自自然,能源加工利用又通过取用水、占用土地等形式依赖自然,因此良好的生态环境能够为能源发展构建良好的外部基础。同时,能源开发利用活动作为人类一项最重要的经济活动,不可避免会对生态环境产生影响。因此,厘清能源发展中的生态环境问题,未雨绸缪、有针对性地降低或消除其造成的污染破坏,使得能源发展更有利于自然生态,生态环境为能源发展提供更大的支撑和发展容量,促进两者更为协调,更好地服务于经济社会的高质量发展。

“双碳”目标要求下,我国能源系统将由高碳向低碳、零碳,甚至是负碳转型发展。未来几十年的能源系统转型将主要围绕构建以新能源为主的智慧能源体系发力,具体表现在风电、光伏发电爆发式增长成为我国主力能源,以及电网全面灵活互济下的储能快速发展、电网更加坚强智能。与此同时,为实现碳中和目标,以碳捕获、利用与封存(CCUS)技术为代表的零碳、负碳技术也将迎来良好的发展前景。

对照能源转型发展路径,本文根据能源使用流向,把我国能源系统划分成前、中、后三个部分,分别就上游能源供应端、中游储存与输送环节、下游能源需求端等涉及的主要能源形式及技术形态所产生的生态环境影响作较为全面的评述。在评述中,本文将“正面与负面、近期与长期、局部与整体”结合,既肯定各种技术形式具有的生态环境改善效益,也关注未来发展导致的生态环境问题与风险,同时在某些结论上还保留了不确定的论述。

二、能源供应端

从目前我国清洁低碳能源发展现状来看,风电、光伏发电成熟度最高、经济性最好,未来将延续目前的发展态势,中远期将以增量主体到存量主力、装机主体到发电主力的轨迹演变。本部分重点评述风电、光伏发电在排放、自然生态两方面的影响。

(一)具有明显的减污降碳和生态环境改善作用

1、风电、光伏发电全生命周期碳和污染物排放水平低。

风电全生命周期单位发电量温室气体排放量不到煤电的1%,也低于其他发电形式。据中科院地理所向宁等人的研究,风电全生命周期二氧化碳排放为1.28gCO2/kWh~4.02gCO2/kWh,仅为燃煤发电1050gCO2/kWh排放水平的0.1%~0.4%。其中,运行阶段二氧化碳排放占比不到10%。海上风电全生命周期碳排放水平比陆上风电更低,前者仅为后者的四成水平。与此同时,风电同其他化石燃料电源相比,全生命周期造成的大气污染程度低。据内蒙古某49.5MW风电场环境影响评价结果显示,风场SO2和NOx的排放水平分别为0.077g/kWh和0.024g/kWh,是超低排放改造后煤电的20%和7%。

光伏发电得益于较长的使用年限和零排放运行,从全生命周期看也具有可观的碳减排能力和环境效益。以多晶硅光伏为例,其发电系统二氧化碳排放量为12g/kWh~98g/kWh,约为我国火力发电碳排放强度的1/9。体现碳减排效益的碳排放回收周期约为三年,远小于25年的光伏电站寿命期。多晶硅光伏发电系统的SO2、NOx、PM等大气污染物排放是常规燃煤发电的30%、11%和60%。此外,由于清洗光伏板的废水一般都会得到收集并妥善处理,光伏电站对水体影响极小。目前光伏电池的主流技术单晶硅电池板,以及未来可能进一步普及的异质结、碲化镉等非晶硅类电池,其全过程碳和污染物排放水平相比多晶硅系统更低,意味着光伏发电将遵循更加清洁低碳的路径发展。

2、集中式和分散式光伏发电能够改良水土、改善气候。

我国在内蒙古、甘肃、新疆等地光伏电站建运经验和众多研究证实,集中式光伏电站能够使下垫面水土、局部微气候朝着更有利于植被存活生长的方向改变,长远看利于西北荒漠化地区水土保持和条件改善。具体表现在:一是提高了相对湿度。大面积光伏组件的遮蔽作用降低了风速,减缓了水分蒸发速率,提高了局部空气湿润度。二是缩小昼夜温差。一项在格里木荒漠地区大型光伏电站的太阳能辐射研究发现,站内光伏阵列对向下短波辐射吸收能力强于地面,可降低白天温度,提高夜间温度。三是引起土壤理化性质改变。研究发现,建设光伏电站加强了地表粗糙度,提高了表层土壤的含水量、有机质含量和土壤肥力。局部小气候改变和土壤质量提升给植物生长创造了优越条件,而植物的生长又进一步强化了土地固沙保水的能力,致使生态进入良性循环发展。

此外,建筑物表面光伏组件能够降低城市热岛效应的结论可见诸不少理论和模型研究。建模证实,光伏组件安装带来的建筑物冷却及遮蔽作用能够减少到达表面的太阳辐射,导致城市昼夜气温均有下降。吸收率、转化率和铺设位置是影响降温效应的重要因素。实证研究显示,当光伏组件铺设于屋顶,并且吸收率高于65%、转化效率达到30%时,就能使城市温度降低2℃~3℃,从而有效缓解城市热岛效应。而城市热岛效应被证实与污染程度密切相关,热岛现象通过造成低气压,形成污染物回流和聚集,加剧了城区尤其是其内强热岛区的污染状态。因此,从这一角度看,建筑光伏能够削减污染影响。

(二)生态环境污染破坏主要发生在产业全生命周期前端环节

1、光伏发电的污染损害集中于太阳能电池制造阶段。

以多晶硅光伏发电为例,根据何津津利用全生命周期评价LCA模型方法估算,涉及工业硅、多晶硅、硅片、太阳能电池片等电池组件原材料生产环节的碳排放量占“从摇篮到坟墓”全过程的70%以上。原材料生产环节生态环境影响种类主要包括对呼吸系统的损害、化石燃料消耗、致癌、增加气候变暖等四项,比重分别为42%、25%、15%和8.8%,以影响人体健康为最主要的方面。在太阳能电池生产链条中,高纯多晶硅制备造成的生态环境负面影响最为显著,在上述几种影响类别中分别贡献了60%、45%、30%和60%。

2、风电项目造成的水土流失、生物影响集中在建设施工期间。

风电对生态环境最为突出的负面影响是造成植被破坏,引发水土流失,具体表现为:建设过程中永久占地或临时占地区域需移除地表植被,风机基础需全部铲除植物地上地下部分,使得区域内水土功能严重受损;建设挖填方作业产生的施工土方临时堆放,破坏地表植被或构造形成人工边坡;道路建设永久改变土地功能,致使耕地、草地变少。据对江西六个风电场进行的水土流失测算研究,单台风机新增水土流失量约365吨,每千瓦新增水土流失量0.17吨。建设过程的水土流失最为严重。其中,道路建设水土流失占总量的一半以上,其次是风电机组建设,占比达到1/4,弃土场的水土流失量居第三位,约占1/10。

风电场建设期桩基安装的噪声、运行初期涡轮机叶片振动及对电磁场的改变被一些研究证明会改变生物行为。对鸟类的影响包括:使鸟类产生趋避行为,挤占鸟类栖息地从而影响觅食,干扰鸟类迁徙,碰撞引起死亡等。海上风机对鱼类和哺乳动物的影响包括:水下打桩噪声影响鱼类行为或造成哺乳动物听力损伤、趋避行为;电磁场影响风机周围鱼类的分布和迁移,阻碍鱼类卵和幼鱼正常的生长发育。风机建设运行对动物的负面影响大多停留在理论层面,有待进一步完善。此外,有较多研究显示,待风机建成运营一段时间后,生物会逐渐适应,消极影响大幅降低。例如,鸟类在风电场建成后第二年就会开始避开风机栖息和觅食。

(三)现有管理体系下,风电、光伏废弃物极有可能因处置不当造成环境损害

我国早期部署的风电、光伏在2030年左右将迎来退役高峰,据不完全统计,届时退役风机约6万台,退役光伏组件达70GW。之后,随着风电、光伏逐步成为主体能源,报废的风机叶片和光伏组件将继续快速增加。废弃风机叶片和光伏组件中含有高价值的稀有金属,也含有铅、镉等重金属,以及难拆解、难重塑、难降解的有机复合材料。然而,目前我国还不具备环境友好的处理这类废弃物的条件和能力,极易因处置不当造成污染破坏。

从回收利用上看,我国尚未建立完善的固废回收利用体系,约70%的废弃物流入手工小作坊等非正规渠道,除不能高效回收稀有金属外,还会经历粗暴拆解和几乎不进行污染控制的再处理,环境污染风险极高。从填埋和焚烧两种处置方式上看,因为这类废弃物的产生量还很少,相关可行性研究和环评通常忽视,固废处置基础设施中也未考虑相适配的焚烧、填埋量和处理条件,经验十分缺乏。而此类固废不宜采用简单填埋和不合理焚烧,如填埋时光伏电池组件中的铅、镉等重金属长时间会渗透至土壤和地下水,造成难以治理的污染,不恰当的焚烧条件会促使有机物释放至大气中,产生有毒有害气体,危害人体。

(四)需重视未来风电、光伏规模化建设挤占陆地生态空间的问题

当前,我国风能、太阳能资源富集区与高价值生态保护区多有重叠,两者矛盾已经显现。在风资源分布上,我国东北、西南山地的林地、国家自然保护区等高生态价值区域与我国风资源较好的区域高度重叠。在太阳能资源分布上,我国北方大面积土地的太阳能资源处于一、二类资源丰富区,其中分布有国家公园、各类自然保护地等重要生态功能区。随着大规模风电和集中式光伏布局建设,未来在这些资源条件好的区域大规模新上风电、光伏项目,极有可能挤占生态价值高的空间。有研究测算,2030年若要满足高比例的可再生能源目标,华东和华中的部分省市以及天津、山东、广东、江西、海南等地的一般风速条件下的风电项目建设,以及北京、四川、西藏、海南等地的集中式光伏布局会挤占高价值生态保护区域。

除在资源优势区集中式布局外,为缓解风、光等绿色电力输送压力,在临近能源消费负荷地适宜区域建设集中式风电和光伏也会成为发展选项之一。但负荷地的土地资源更为紧张,加上严格的生态环境约束,风、光建设与自然生态空间的冲突将更加剧烈。

三、能源储存与输送

构建以新能源为主体的新型电力系统,是我国“双碳”目标要求的重要举措。在新型电力系统中,储能普及和电网优化是推动高比例可再生能源并网、配置、消纳和利用、挖掘需求侧响应能力、加强系统调节能力最为重要的两个方面。本部分重点阐述未来具有较大发展潜力的抽水蓄能、氢储能和更加密集、智能的电网形态所造成的生态环境影响。

(一)能源储存

1、抽水蓄能电站建设运行对水、土等生态要素的干扰破坏不容忽视。

抽水蓄能电站建设对地形、水资源、土地条件有较高要求,建设后对生态环境扰动也较大,体现在:一是引起水生态恶性变化,原有水文特征连续性的河流变成减水、脱水河段,水库上游流量减少、流速降低易造成水质恶化,水库水位频繁变动使库内外水生生物种群变少等。二是土地利用格局改变,由于工程建设占用土地用来建设水库,水库因蓄水导致水面加宽淹没良田和林地,造成了耕地资源流失和植被破坏。

目前我国有相当部分的抽蓄电站建设在有关省份划定的生态保护红线区内,或是位于高或极高的水资源压力地区,对生态环境的干扰破坏更大,未来这种趋势还将延续。从占用生态保护红线看,为满足抽水蓄能中长期规划(2021年—2035年)中装机规模增长二倍多的目标,全国拟共建551个抽蓄工程,其中广东、安徽等省份多个项目都规划建设在地级生态保护红线范围内。例如,安徽省规划建设的1148万千瓦抽蓄工程将占用河流周边山林4233公顷。从与水资源匹配程度看,我国约42%的在建抽蓄电站及18%的待建抽蓄电站都建设在高或极高水压力风险区,这部分抽蓄电站面临极大的水资源短缺风险。水资源短缺地区的生态更为脆弱敏感,意味着抽蓄电站的破坏更深、干扰更强。

2、不同制氢方式将产生截然不同的环境影响。

我国每年氢气产量约为3000万吨,主要来自化石能源制氢或工业副产氢,产量比重接近100%,利用风电、光伏、水电等清洁电力电解水制成的“绿氢”产量占比不足1%。“灰氢”和“绿氢”在碳和污染物排放上具有完全不同的特征。“灰氢”中,煤制氢的碳排放水平约为19kgCO2/kgH2,天然气制氢碳排强度稍低,约9.5kgCO2/kgH2。“绿氢”中,全部利用风电制氢的碳排强度小于3kgCO2/kgH2,全部利用水电制氢的排放强度更低,能够达到小于1kgCO2/kgH2的水平。当然,由于目前我国可再生能源电力上网比重还较低,“绿氢”同“灰氢”相比的降碳减污效果还不明显,但未来随着清洁电力在电网中的比例加大,“绿氢”减排效益会日益突出。

(二)能源输送-电网工程

1、电网工程建设运营中容易对自然生态系统造成不可逆的破坏。

电网工程对生态环境的影响主要表现在:一是在建设变电站和线路塔基时挖掘大量土壤,破坏地表植被和土壤结构,严重时出现水土流失情况。二是破坏植物种群,为确保电网稳定运行,对电网线路下方的植物生长高度存在着严格的要求,相对偏高的植物会进行砍伐处理。三是影响动物种群。电网运行中产生的电磁场以及电晕放电时产生的噪音,都会一定程度影响动物的正常生活。电网工程尤其是跨区域电网线路长、跨度大,对生态环境的干扰破坏影响范围大、周期长,给后期修复治理带来了难度。未来需要密集建设电网通道的西北地区本身生态环境十分脆弱、自身修复能力差,一旦遭到破坏很难恢复。此外,跨区域电网特别是特高压电网项目通常覆盖多个省市,沿线可能经过多个生态系统类型,在考虑工程安全性、经济性等众多因素的前提下,很难避免穿越自然保护区、风景名胜区等生态保护红线区,需要加强对电网工程的生态保护红线影响和避让对策研究。

2、电网工程在全局尺度是否具有减污降碳效果还需研究论证。

我国能源生产中心与消费中心格局错配,为建设覆盖范围广、在供需地间能够实现长距离输送的电网工程提供了必要性,其中最具代表性的为“西电东送”工程。一方面,西电中水电、风电、光伏等清洁电力占比高,有价格竞争力,清洁西电输入使得东部地区不再新建火电,或者迫使原有高排放的小火电退出市场,减少了受端地区具有火力发电产生的温室气体和大气污染物排放。例如,李飏测算了西电东送南通道在2011年—2020年间对受端省广东累计产生了7亿吨~9亿吨的二氧化碳减排。随着环境质量改善、区域环境容量提高,东部地区获得了更多的绿色清洁产业发展空间,提供了减排连带效应。另一方面,“西电东送”必然增加西部地区集中式发电厂建设,因电厂建运造成送端地区新的生态破坏和污染排放,同对受端地区带来的减排效益相比,在全局上是否具有降碳效益,还需进一步研究论证。

3、需重视电网智能化可能产生的新污染物问题。

电网智能化程度加深意味着电力电子技术设备的广泛应用,其加工生产必然大量使用到塑料、涂料、粘合剂、重金属等材料。而这些材料在加工利用过程甚至是在废弃阶段,都极有可能产生如全氟化物持久性有机物、重金属类内分泌干扰物、微塑料等的新污染物。例如,电力电子设备中的集成电路需要用全氟化物与氧气产生的等离子气体完成蚀刻;动力系统中的电池等零部件需要粘合剂封装和外表涂装,可能产生内分泌干扰物,等等。因此,电网灵活化、智能化的发展趋势必然使其作为源头产生新污染物的途径越发多元。新污染物对于生态环境管理来说是一个全新的课题,需要对各种存在可能性的源头,布局风险管控和治理措施。基于目前电网技术发展的特征,以及全社会电气化程度不断加深,重视其对新污染物的贡献及相关应对措施的研究就显得十分必要。

四、能源需求端

在未来能源转型发展中,交通、工业等主要用能部门技术形态的演变趋势为:对交通部门来说,动力系统采用电池技术将全面替代燃油技术,发展态势良好和发展潜力巨大的电池技术主要有锂电池和氢燃料电池两类。对工业部门来说,就那些必须利用碳基能源作为原料的行业而言,在生产流程末端附加碳捕获、利用和收集利用技术(CCUS)来实现零碳或者负碳是不二之选。本部分主要评述车用锂电池、氢燃料电池和CCUS技术的生态环境影响。

(一)电动汽车

1、锂电池电动汽车产生的减排效益取决于电源结构。

根据大多数相关的生命周期环境评价研究显示,电动汽车的能源消耗和污染排放主要集中在使用阶段,约占总排放的50%以上。使用阶段电力生产是最主要的贡献者,我国以煤为主的电源结构决定了电力在生产过程中会产生较为严重的污染。其次是生产阶段的动力系统制造环节用电量大带来较多的空气污染,而电池制备中会产生废水造成水污染。电动汽车全生命周期的环境影响类别按影响从大到小依次为全球变暖、酸化、光化学烟雾、水体富营养化、臭氧层损耗。

我国推广电动汽车的初衷在于其行驶阶段的“零污染”,但按照我国目前的电源结构,全周期下电动汽车同传统化石能源汽车相比的温室气体减排效益不明显,同时会带来其他更多的空气污染。与燃油汽车相比,电动汽车能源消耗增加,主要空气污染物的排放增多。例如,在施晓清等人的一项研究中,北京纯电出租车较燃油出租车在几种物质上的增幅分别达到93%、75%、63%和16%,增排显著。与天然气车相比,电动汽车能源消耗降低,但SO2、NOx的排放程度仍要高出20%~30%。电源结构是影响电动汽车减排效果的最重要的因素,未来随着我国可再生能源比重不断增加、电力清洁化水平不断提高,电动汽车温室气体减排效益将更加明显,也会逐渐产生空气污染的削减效果。

2、车用氢燃料电池产生的减排效益取决于制氢路径。

利用我国产氢主体“灰氢”作为来源的氢燃料电池车相比燃油汽车不具有减排效益。以天然气重整制氢的燃料电池车为例,其化石能源使用量和温室气体排放量分别比柴油公交车高33%和16%,同时会引起PM2.5的增排。

研究普遍认为,只有当使用的氢气为“绿氢”时,氢燃料电池车才具有显著的碳减排效益。据测算,绿氢燃料电池车相比燃油车能够减少全生命周期温室气体排放达50%以上。通过风电电解水制氢能达到最佳减排效果,分别能够实现84%的碳减排、85%的NOx减排,和明显的PM10减排。其次是生物质制氢路径,其化石能耗、二氧化碳排放和PM2.5排放削减效果仅次于可再生能源制氢,NOx减排效果一般,而SO2减排最差。

与电动汽车相比,不同制氢路径也会影响两者碳排放相对大小。若以煤炭为路径,则氢燃料电池比电动汽车碳排放高约3%;若以天然气为路径,则氢燃料电池相比电动汽车碳排放减少约14%~20%;若以可再生能源电力为路径,则两者碳排水平相当。

(二)碳捕获、利用与封存(CCUS)技术

1、二氧化碳捕获环节

二氧化碳捕获指把火电厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂的二氧化碳从化石燃料燃烧产生的烟气中分离出来,并将其压缩至一定压力。捕获环节的生态环境影响主要有两方面:一是捕获系统能耗增加显著,若电源结构中仍有碳基化石能源,将产生间接二氧化碳排放。以电厂燃烧前捕集系统为例,在目前的技术水平下低浓度二氧化碳的捕集、分离、提纯将提高整个电厂能耗水平约20%。二是目前主流的有机胺溶剂吸附捕获法可能造成难以处理的二次污染。溶液在吸收二氧化碳之后,需对吸附液进行加热再生,释放二氧化碳再利用。如若反应浓度和加热条件控制不好,可能会产生难以降解的有机物,或造成管道腐蚀引起酸性气体泄漏,影响水体和大气环境。

2、二氧化碳化学利用

二氧化碳化学利用是指将捕获的二氧化碳当成化工产品原材料,应用领域包括:制作碳酸饮料,二氧化碳矿化,制成碳酸盐及聚合材料,合成甲醇、尿素及二甲醚,生产肥料、液体燃料、聚碳酸酯及聚氨酯聚合物,制造干冰及灭火器等。同传统方式相比,二氧化碳替代原料生产造成的生态环境影响取决于具体产品类型。综合来看,如表1所示,利用二氧化碳生产甲酸、二甲醚在气候变化、酸化、电离辐射、人体毒性等方面都具有改善效果,而生产二甲氧甲烷、甲醇则加重了各项生态环境指标的负面影响。

表1 不同二氧化碳化学利用的LCA综合生态环境影响变化情况



注:+号表示同传统生产方式相比造成更严重的生态环境负面影响;-号表示同传统生产方式相比生态环境负面影响降低。

3、二氧化碳地质利用与封存环节

二氧化碳地质利用主要指通过往地层注入二氧化碳,提高铀矿、石油、深部咸水、常规和非常规天然气的采收率。其中,二氧化碳地浸采铀技术、二氧化碳驱提高石油采收率技术(EOR)、二氧化碳强化深部咸水开采技术(EWR)在我国已经比较成熟。二氧化碳地质利用的生态环境影响主要在于替代了原来的采矿采油介质,能够有效避免原开采方式的生态环境负面影响。以注水采油为例,开采产生的采油废水含有原油、固体悬浮物和大量有机物,矿化程度高,且添加了大量防止管道腐蚀结垢的药剂,成分复杂,处理净化效果难以保证。处理之后回注地层或外排至地表水体的采油废水,极易污染破坏地下水、地表水环境。而利用二氧化碳替代水作为驱油介质,不存在回注外排问题,最大程度降低了上述生态环境风险。

CCUS技术最终目的是实现二氧化碳在地质层中的长期封存。长期大规模地质封存首先有储存泄露风险。尽管二氧化碳地质封存选址必须有合适的容量和可注入性能、有满意的密封盖岩、有足够稳定的地质环境,但是由于操作失误、机械失灵等人为因素,以及地质层泄露通道的存在,仍存在泄露的可能性。目前学界普遍认为,储存100年以上的泄漏风险仍能达到10%,考虑到庞大的储存量,泄露排放量不容小觑。

其次,泄露后的二氧化碳可能会对全球和局地构成生态安全威胁。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)将按影响范围细分为全球生态风险和局地生态风险,前者指二氧化碳大量泄露到大气中,引发的全球尺度的显著气候变化,后者指储存空间附近浅层地表和近表面大气层二氧化碳浓度升高。二氧化碳比空气重,更容易在低空层累积,如果显著超过0.04%的浓度,会部分溶解至周边区域地下水,产生水体酸化,损害土壤质量,影响人体健康。此外,向地层注入大量二氧化碳,若超出可接受容量,就会导致二氧化碳逸出,产生二次温室效应,同样影响当地生态系统和人体健康。

五、协同推进能源转型与生态改善的建议

针对能源供给、储存、输送以及需求端各技术形式的生态环境影响类型和特征,建议从以下几方面采取措施,更好地推动未来能源转型发展与生态环境改善协调发展。

(一)“边开发、边修复、边治理”全过程加强生态环境保护修复

坚持开发建设与生态保护并重,在规划、设计、施工、运行管理全过程中做到开发与保护同步进行。要针对水、土、气、生物等所有生态环境要素,充分考虑工程实施产生的各种不利影响,全方位、多举措、系统地实施生态环境保护修复和污染治理措施,尽量保持当地生态结构与功能的完整性,将人类活动的负面影响降到最低。加强风电、光伏、抽蓄电站工程的水土流失治理,加强监测评价,根据所处的地形地貌、植被类型、土壤类型和土壤侵蚀程度,科学布设临时性的、植物的或工程的防治措施。强化科学研究对环境影响评价和治理实施的指导作用,进一步开展风电、光伏、抽蓄对动物迁徙和分布、植物群落结构等的影响,以及对生态环境系统性影响的研究。

(二)推动风电、光伏、抽蓄、电网建设与自然生态空间相协调

加强风电、集中式光伏、抽蓄、电网项目与土地、水资源规划间的协调统一,在省级相关能源规划制定过程中,提前考虑土地资源环境承载力、水资源承载力和生态功能约束,同时,将风电、光伏、抽蓄等项目的宏观选址、规划环评等方法纳入国土空间规划中。布局上,尽量避开生态脆弱区和重要生态栖息地,降低开发风险,优先在已有水库、治理后的工况废弃棕地规划建设等。如确有需要在生态保护红线中建设的项目,利用生态红线动态调整期加强与生环、国土、林业、水保等部门的沟通,尽可能减少两者间的冲突矛盾并将生态环境影响降至最低。积极探索风电、集中式光伏项目生态损害赔偿方式和机制,在“三北”等风、光资源较好的地区建立一批生态损害赔偿和生态补偿试点示范项目。

(三)完善风电、光伏、电动汽车废弃物回收利用体系

在省、市级废弃物运输、处理基础设施新、扩建中考虑风电、光伏、电动汽车废弃物的处理容量。建立相关管理规范,确定回收利用处置企业资质要求,确保更多的废弃物进入正规回收渠道。制定收集、贮存、运输和利用处置过程技术和污染控制国家标准,对其中关键技术和环节提出明确的环境管理要求。在风电、光伏推广、电动汽车行业普及生产者责任延伸制度,明确设计、生产、销售、使用、报废、回收、利用等产业链上下游各环节相关企业的责任,构建闭环管理体系。加强源头管理,推广生态设计,从资源可回收性角度进行设计和制造,降低回收难度。加强回收利用关键技术攻关和推广应用,重点研发有价金属高效提取技术与装备,普及回收率高、二次污染少的处置利用技术。

(四)强化CCUS技术的生态环境风险监测、评价和监管

加强CCUS地质及环境风险监测,实现二氧化碳捕获、运输、利用、封存全过程监测覆盖,确保对封存后CO2运移变化实现长期动态监测。强化环境风险研究,以地下水和近地面空气层为主要对象,重点针对泄漏事件,完善定量评价模型构建和结果解释,增强评价结果对风险防控的指导能力。严把环境影响评价关,衔接CCUS长远发展规划,强化规划环评和项目环评并行。完善CCUS项目在审批、批准等同生态环境影响相关的规定,对个别未通过环境影响评价擅自运行的碳封存技术项目,环保部门应勒令其停止碳封存操作。完善风险应急手段,针对易发生风险的环节、区域,建立突发事件的应急预案,根据科学研究结论,动态更新预案。

(五)开展能源系统新污染物测算和对策研究

开展能源系统新污染物摸底与测算,摸清能源系统供给需求、储存输送等各环节含有典型新污染物的相关产品生产、销售和使用情况,梳理污染链条,识别主要污染源,建立能源系统新污染物排放清单并动态更新。启动针对新污染物的国家重大科技专项,将能源系统新污染问题作为重要支撑课题。要加强污染风险防控技术应用研究,提高复杂环境中应对风险防范的能力,加强能源系统各环节替代品和技术的研究,从源头减少排放。

(六)健全协同推进生态环境改善的体制机制

一是健全生态损害赔偿和补偿机制。明确能源项目建设各环节中的污染产生和生态损害主体、赔偿主体。借鉴国际经验,结合各能源形式发展特点,建立具有针对性、可操作性的赔偿责任制度。在相关领域普及企业强制责任保险制度。在大规模风电、光伏、抽蓄、CCUS等建设场地,建立其与受益地之间的横向生态补偿机制。二是充分利用经济手段化解风险问题。完善面向绿色金融的生态环境风险管理顶层设计,构建政策标准体系,鼓励创新产品服务。尽快推行企业强制环境责任保险制度,建立健全风险排查评估和等级划分、保费定价以及保额限定等配套技术方法体系,充分发挥其在防范环境风险、分摊经济损失以及落实赔偿责任等方面的作用。探索建立生态环境责任基金、发行生态修复债券。三是加大对两者协同发展的产业支持力度,加大对光伏治沙、屋顶分布式光伏、二氧化碳强化天然气、二氧化碳强化页岩气等财政、税收、试点、示范等支持力度,实现生态与能源协调发展的“双赢”。

作者简介

谭琦璐,女,博士,助理研究员,中国宏观经济研究院能源研究所能源环境与气候变化研究中心副主任,主要从事能源环境政策规划相关研究。

文章来源

本篇文章发表于《中国能源》杂志2022年第2期。

原标题:“双碳”背景下 我国能源转型发展的主要技术形式与生态环境影响
 
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来源:中国能源杂志社
 
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