中國儲能網(wǎng)訊：摘要：能源開發(fā)利用不可避免會對生態(tài)環(huán)境造成影響，厘清能源發(fā)展中的主要生態(tài)環(huán)境問題，對推動兩者協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。本文根據(jù)“雙碳”目標要求下我國能源轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢，針對其中的主要技術(shù)形式，從正面與負面、近期與遠期、破壞與污染等角度對生態(tài)環(huán)境影響進行了全面評述。并針對問題和風險提出了六個方面的政策建議。
關(guān)鍵詞：能源轉(zhuǎn)型；生態(tài)環(huán)境影響；減污降碳
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
能源資源取自自然，能源加工利用又通過取用水、占用土地等形式依賴自然，因此良好的生態(tài)環(huán)境能夠為能源發(fā)展構(gòu)建良好的外部基礎(chǔ)。同時，能源開發(fā)利用活動作為人類一項最重要的經(jīng)濟活動，不可避免會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。因此，厘清能源發(fā)展中的生態(tài)環(huán)境問題，未雨綢繆、有針對性地降低或消除其造成的污染破壞，使得能源發(fā)展更有利于自然生態(tài)，生態(tài)環(huán)境為能源發(fā)展提供更大的支撐和發(fā)展容量，促進兩者更為協(xié)調(diào)，更好地服務(wù)于經(jīng)濟社會的高質(zhì)量發(fā)展。
“雙碳”目標要求下，我國能源系統(tǒng)將由高碳向低碳、零碳，甚至是負碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。未來幾十年的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型將主要圍繞構(gòu)建以新能源為主的智慧能源體系發(fā)力，具體表現(xiàn)在風電、光伏發(fā)電爆發(fā)式增長成為我國主力能源，以及電網(wǎng)全面靈活互濟下的儲能快速發(fā)展、電網(wǎng)更加堅強智能。與此同時，為實現(xiàn)碳中和目標，以碳捕獲、利用與封存（CCUS）技術(shù)為代表的零碳、負碳技術(shù)也將迎來良好的發(fā)展前景。
對照能源轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑，本文根據(jù)能源使用流向，把我國能源系統(tǒng)劃分成前、中、后三個部分，分別就上游能源供應(yīng)端、中游儲存與輸送環(huán)節(jié)、下游能源需求端等涉及的主要能源形式及技術(shù)形態(tài)所產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境影響作較為全面的評述。在評述中，本文將“正面與負面、近期與長期、局部與整體”結(jié)合，既肯定各種技術(shù)形式具有的生態(tài)環(huán)境改善效益，也關(guān)注未來發(fā)展導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題與風險，同時在某些結(jié)論上還保留了不確定的論述。
二、能源供應(yīng)端
從目前我國清潔低碳能源發(fā)展現(xiàn)狀來看，風電、光伏發(fā)電成熟度最高、經(jīng)濟性最好，未來將延續(xù)目前的發(fā)展態(tài)勢，中遠期將以增量主體到存量主力、裝機主體到發(fā)電主力的軌跡演變。本部分重點評述風電、光伏發(fā)電在排放、自然生態(tài)兩方面的影響。
（一）具有明顯的減污降碳和生態(tài)環(huán)境改善作用
1、風電、光伏發(fā)電全生命周期碳和污染物排放水平低。
風電全生命周期單位發(fā)電量溫室氣體排放量不到煤電的1%，也低于其他發(fā)電形式。據(jù)中科院地理所向?qū)幍热说难芯浚L電全生命周期二氧化碳排放為1.28gCO2/kWh~4.02gCO2/kWh，僅為燃煤發(fā)電1050gCO2/kWh排放水平的0.1%~0.4%。其中，運行階段二氧化碳排放占比不到10%。海上風電全生命周期碳排放水平比陸上風電更低，前者僅為后者的四成水平。與此同時，風電同其他化石燃料電源相比，全生命周期造成的大氣污染程度低。據(jù)內(nèi)蒙古某49.5MW風電場環(huán)境影響評價結(jié)果顯示，風場SO2和NOx的排放水平分別為0.077g/kWh和0.024g/kWh，是超低排放改造后煤電的20%和7%。
光伏發(fā)電得益于較長的使用年限和零排放運行，從全生命周期看也具有可觀的碳減排能力和環(huán)境效益。以多晶硅光伏為例，其發(fā)電系統(tǒng)二氧化碳排放量為12g/kWh~98g/kWh，約為我國火力發(fā)電碳排放強度的1/9。體現(xiàn)碳減排效益的碳排放回收周期約為三年，遠小于25年的光伏電站壽命期。多晶硅光伏發(fā)電系統(tǒng)的SO2、NOx、PM等大氣污染物排放是常規(guī)燃煤發(fā)電的30%、11%和60%。此外，由于清洗光伏板的廢水一般都會得到收集并妥善處理，光伏電站對水體影響極小。目前光伏電池的主流技術(shù)單晶硅電池板，以及未來可能進一步普及的異質(zhì)結(jié)、碲化鎘等非晶硅類電池，其全過程碳和污染物排放水平相比多晶硅系統(tǒng)更低，意味著光伏發(fā)電將遵循更加清潔低碳的路徑發(fā)展。
2、集中式和分散式光伏發(fā)電能夠改良水土、改善氣候。
我國在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆等地光伏電站建運經(jīng)驗和眾多研究證實，集中式光伏電站能夠使下墊面水土、局部微氣候朝著更有利于植被存活生長的方向改變，長遠看利于西北荒漠化地區(qū)水土保持和條件改善。具體表現(xiàn)在：一是提高了相對濕度。大面積光伏組件的遮蔽作用降低了風速，減緩了水分蒸發(fā)速率，提高了局部空氣濕潤度。二是縮小晝夜溫差。一項在格里木荒漠地區(qū)大型光伏電站的太陽能輻射研究發(fā)現(xiàn)，站內(nèi)光伏陣列對向下短波輻射吸收能力強于地面，可降低白天溫度，提高夜間溫度。三是引起土壤理化性質(zhì)改變。研究發(fā)現(xiàn)，建設(shè)光伏電站加強了地表粗糙度，提高了表層土壤的含水量、有機質(zhì)含量和土壤肥力。局部小氣候改變和土壤質(zhì)量提升給植物生長創(chuàng)造了優(yōu)越條件，而植物的生長又進一步強化了土地固沙保水的能力，致使生態(tài)進入良性循環(huán)發(fā)展。
此外，建筑物表面光伏組件能夠降低城市熱島效應(yīng)的結(jié)論可見諸不少理論和模型研究。建模證實，光伏組件安裝帶來的建筑物冷卻及遮蔽作用能夠減少到達表面的太陽輻射，導(dǎo)致城市晝夜氣溫均有下降。吸收率、轉(zhuǎn)化率和鋪設(shè)位置是影響降溫效應(yīng)的重要因素。實證研究顯示，當光伏組件鋪設(shè)于屋頂，并且吸收率高于65%、轉(zhuǎn)化效率達到30%時，就能使城市溫度降低2℃~3℃，從而有效緩解城市熱島效應(yīng)。而城市熱島效應(yīng)被證實與污染程度密切相關(guān)，熱島現(xiàn)象通過造成低氣壓，形成污染物回流和聚集，加劇了城區(qū)尤其是其內(nèi)強熱島區(qū)的污染狀態(tài)。因此，從這一角度看，建筑光伏能夠削減污染影響。
（二）生態(tài)環(huán)境污染破壞主要發(fā)生在產(chǎn)業(yè)全生命周期前端環(huán)節(jié)
1、光伏發(fā)電的污染損害集中于太陽能電池制造階段。
以多晶硅光伏發(fā)電為例，根據(jù)何津津利用全生命周期評價LCA模型方法估算，涉及工業(yè)硅、多晶硅、硅片、太陽能電池片等電池組件原材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放量占“從搖籃到墳?zāi)埂比^程的70%以上。原材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)生態(tài)環(huán)境影響種類主要包括對呼吸系統(tǒng)的損害、化石燃料消耗、致癌、增加氣候變暖等四項，比重分別為42%、25%、15%和8.8%，以影響人體健康為最主要的方面。在太陽能電池生產(chǎn)鏈條中，高純多晶硅制備造成的生態(tài)環(huán)境負面影響最為顯著，在上述幾種影響類別中分別貢獻了60%、45%、30%和60%。
2、風電項目造成的水土流失、生物影響集中在建設(shè)施工期間。
風電對生態(tài)環(huán)境最為突出的負面影響是造成植被破壞，引發(fā)水土流失，具體表現(xiàn)為：建設(shè)過程中永久占地或臨時占地區(qū)域需移除地表植被，風機基礎(chǔ)需全部鏟除植物地上地下部分，使得區(qū)域內(nèi)水土功能嚴重受損；建設(shè)挖填方作業(yè)產(chǎn)生的施工土方臨時堆放，破壞地表植被或構(gòu)造形成人工邊坡；道路建設(shè)永久改變土地功能，致使耕地、草地變少。據(jù)對江西六個風電場進行的水土流失測算研究，單臺風機新增水土流失量約365噸，每千瓦新增水土流失量0.17噸。建設(shè)過程的水土流失最為嚴重。其中，道路建設(shè)水土流失占總量的一半以上，其次是風電機組建設(shè)，占比達到1/4，棄土場的水土流失量居第三位，約占1/10。
風電場建設(shè)期樁基安裝的噪聲、運行初期渦輪機葉片振動及對電磁場的改變被一些研究證明會改變生物行為。對鳥類的影響包括：使鳥類產(chǎn)生趨避行為，擠占鳥類棲息地從而影響覓食，干擾鳥類遷徙，碰撞引起死亡等。海上風機對魚類和哺乳動物的影響包括：水下打樁噪聲影響魚類行為或造成哺乳動物聽力損傷、趨避行為；電磁場影響風機周圍魚類的分布和遷移，阻礙魚類卵和幼魚正常的生長發(fā)育。風機建設(shè)運行對動物的負面影響大多停留在理論層面，有待進一步完善。此外，有較多研究顯示，待風機建成運營一段時間后，生物會逐漸適應(yīng)，消極影響大幅降低。例如，鳥類在風電場建成后第二年就會開始避開風機棲息和覓食。
（三）現(xiàn)有管理體系下，風電、光伏廢棄物極有可能因處置不當造成環(huán)境損害
我國早期部署的風電、光伏在2030年左右將迎來退役高峰，據(jù)不完全統(tǒng)計，屆時退役風機約6萬臺，退役光伏組件達70GW。之后，隨著風電、光伏逐步成為主體能源，報廢的風機葉片和光伏組件將繼續(xù)快速增加。廢棄風機葉片和光伏組件中含有高價值的稀有金屬，也含有鉛、鎘等重金屬，以及難拆解、難重塑、難降解的有機復(fù)合材料。然而，目前我國還不具備環(huán)境友好的處理這類廢棄物的條件和能力，極易因處置不當造成污染破壞。
從回收利用上看，我國尚未建立完善的固廢回收利用體系，約70%的廢棄物流入手工小作坊等非正規(guī)渠道，除不能高效回收稀有金屬外，還會經(jīng)歷粗暴拆解和幾乎不進行污染控制的再處理，環(huán)境污染風險極高。從填埋和焚燒兩種處置方式上看，因為這類廢棄物的產(chǎn)生量還很少，相關(guān)可行性研究和環(huán)評通常忽視，固廢處置基礎(chǔ)設(shè)施中也未考慮相適配的焚燒、填埋量和處理條件，經(jīng)驗十分缺乏。而此類固廢不宜采用簡單填埋和不合理焚燒，如填埋時光伏電池組件中的鉛、鎘等重金屬長時間會滲透至土壤和地下水，造成難以治理的污染，不恰當?shù)姆贌龡l件會促使有機物釋放至大氣中，產(chǎn)生有毒有害氣體，危害人體。
（四）需重視未來風電、光伏規(guī)?；ㄔO(shè)擠占陸地生態(tài)空間的問題
當前，我國風能、太陽能資源富集區(qū)與高價值生態(tài)保護區(qū)多有重疊，兩者矛盾已經(jīng)顯現(xiàn)。在風資源分布上，我國東北、西南山地的林地、國家自然保護區(qū)等高生態(tài)價值區(qū)域與我國風資源較好的區(qū)域高度重疊。在太陽能資源分布上，我國北方大面積土地的太陽能資源處于一、二類資源豐富區(qū)，其中分布有國家公園、各類自然保護地等重要生態(tài)功能區(qū)。隨著大規(guī)模風電和集中式光伏布局建設(shè)，未來在這些資源條件好的區(qū)域大規(guī)模新上風電、光伏項目，極有可能擠占生態(tài)價值高的空間。有研究測算，2030年若要滿足高比例的可再生能源目標，華東和華中的部分省市以及天津、山東、廣東、江西、海南等地的一般風速條件下的風電項目建設(shè)，以及北京、四川、西藏、海南等地的集中式光伏布局會擠占高價值生態(tài)保護區(qū)域。
除在資源優(yōu)勢區(qū)集中式布局外，為緩解風、光等綠色電力輸送壓力，在臨近能源消費負荷地適宜區(qū)域建設(shè)集中式風電和光伏也會成為發(fā)展選項之一。但負荷地的土地資源更為緊張，加上嚴格的生態(tài)環(huán)境約束，風、光建設(shè)與自然生態(tài)空間的沖突將更加劇烈。
三、能源儲存與輸送
構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是我國“雙碳”目標要求的重要舉措。在新型電力系統(tǒng)中，儲能普及和電網(wǎng)優(yōu)化是推動高比例可再生能源并網(wǎng)、配置、消納和利用、挖掘需求側(cè)響應(yīng)能力、加強系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力最為重要的兩個方面。本部分重點闡述未來具有較大發(fā)展?jié)摿Φ某樗钅堋鋬δ芎透用芗?、智能的電網(wǎng)形態(tài)所造成的生態(tài)環(huán)境影響。
（一）能源儲存
1、抽水蓄能電站建設(shè)運行對水、土等生態(tài)要素的干擾破壞不容忽視。
抽水蓄能電站建設(shè)對地形、水資源、土地條件有較高要求，建設(shè)后對生態(tài)環(huán)境擾動也較大，體現(xiàn)在：一是引起水生態(tài)惡性變化，原有水文特征連續(xù)性的河流變成減水、脫水河段，水庫上游流量減少、流速降低易造成水質(zhì)惡化，水庫水位頻繁變動使庫內(nèi)外水生生物種群變少等。二是土地利用格局改變，由于工程建設(shè)占用土地用來建設(shè)水庫，水庫因蓄水導(dǎo)致水面加寬淹沒良田和林地，造成了耕地資源流失和植被破壞。
目前我國有相當部分的抽蓄電站建設(shè)在有關(guān)省份劃定的生態(tài)保護紅線區(qū)內(nèi)，或是位于高或極高的水資源壓力地區(qū)，對生態(tài)環(huán)境的干擾破壞更大，未來這種趨勢還將延續(xù)。從占用生態(tài)保護紅線看，為滿足抽水蓄能中長期規(guī)劃（2021年—2035年）中裝機規(guī)模增長二倍多的目標，全國擬共建551個抽蓄工程，其中廣東、安徽等省份多個項目都規(guī)劃建設(shè)在地級生態(tài)保護紅線范圍內(nèi)。例如，安徽省規(guī)劃建設(shè)的1148萬千瓦抽蓄工程將占用河流周邊山林4233公頃。從與水資源匹配程度看，我國約42%的在建抽蓄電站及18%的待建抽蓄電站都建設(shè)在高或極高水壓力風險區(qū)，這部分抽蓄電站面臨極大的水資源短缺風險。水資源短缺地區(qū)的生態(tài)更為脆弱敏感，意味著抽蓄電站的破壞更深、干擾更強。
2、不同制氫方式將產(chǎn)生截然不同的環(huán)境影響。
我國每年氫氣產(chǎn)量約為3000萬噸，主要來自化石能源制氫或工業(yè)副產(chǎn)氫，產(chǎn)量比重接近100%，利用風電、光伏、水電等清潔電力電解水制成的“綠氫”產(chǎn)量占比不足1%?！盎覛洹焙汀熬G氫”在碳和污染物排放上具有完全不同的特征?！盎覛洹敝校褐茪涞奶寂欧潘郊s為19kgCO2/kgH2，天然氣制氫碳排強度稍低，約9.5kgCO2/kgH2。“綠氫”中，全部利用風電制氫的碳排強度小于3kgCO2/kgH2，全部利用水電制氫的排放強度更低，能夠達到小于1kgCO2/kgH2的水平。當然，由于目前我國可再生能源電力上網(wǎng)比重還較低，“綠氫”同“灰氫”相比的降碳減污效果還不明顯，但未來隨著清潔電力在電網(wǎng)中的比例加大，“綠氫”減排效益會日益突出。
（二）能源輸送-電網(wǎng)工程
1、電網(wǎng)工程建設(shè)運營中容易對自然生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的破壞。
電網(wǎng)工程對生態(tài)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在：一是在建設(shè)變電站和線路塔基時挖掘大量土壤，破壞地表植被和土壤結(jié)構(gòu)，嚴重時出現(xiàn)水土流失情況。二是破壞植物種群，為確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行，對電網(wǎng)線路下方的植物生長高度存在著嚴格的要求，相對偏高的植物會進行砍伐處理。三是影響動物種群。電網(wǎng)運行中產(chǎn)生的電磁場以及電暈放電時產(chǎn)生的噪音，都會一定程度影響動物的正常生活。電網(wǎng)工程尤其是跨區(qū)域電網(wǎng)線路長、跨度大，對生態(tài)環(huán)境的干擾破壞影響范圍大、周期長，給后期修復(fù)治理帶來了難度。未來需要密集建設(shè)電網(wǎng)通道的西北地區(qū)本身生態(tài)環(huán)境十分脆弱、自身修復(fù)能力差，一旦遭到破壞很難恢復(fù)。此外，跨區(qū)域電網(wǎng)特別是特高壓電網(wǎng)項目通常覆蓋多個省市，沿線可能經(jīng)過多個生態(tài)系統(tǒng)類型，在考慮工程安全性、經(jīng)濟性等眾多因素的前提下，很難避免穿越自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)等生態(tài)保護紅線區(qū)，需要加強對電網(wǎng)工程的生態(tài)保護紅線影響和避讓對策研究。
2、電網(wǎng)工程在全局尺度是否具有減污降碳效果還需研究論證。
我國能源生產(chǎn)中心與消費中心格局錯配，為建設(shè)覆蓋范圍廣、在供需地間能夠?qū)崿F(xiàn)長距離輸送的電網(wǎng)工程提供了必要性，其中最具代表性的為“西電東送”工程。一方面，西電中水電、風電、光伏等清潔電力占比高，有價格競爭力，清潔西電輸入使得東部地區(qū)不再新建火電，或者迫使原有高排放的小火電退出市場，減少了受端地區(qū)具有火力發(fā)電產(chǎn)生的溫室氣體和大氣污染物排放。例如，李飏測算了西電東送南通道在2011年—2020年間對受端省廣東累計產(chǎn)生了7億噸~9億噸的二氧化碳減排。隨著環(huán)境質(zhì)量改善、區(qū)域環(huán)境容量提高，東部地區(qū)獲得了更多的綠色清潔產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間，提供了減排連帶效應(yīng)。另一方面，“西電東送”必然增加西部地區(qū)集中式發(fā)電廠建設(shè)，因電廠建運造成送端地區(qū)新的生態(tài)破壞和污染排放，同對受端地區(qū)帶來的減排效益相比，在全局上是否具有降碳效益，還需進一步研究論證。
3、需重視電網(wǎng)智能化可能產(chǎn)生的新污染物問題。
電網(wǎng)智能化程度加深意味著電力電子技術(shù)設(shè)備的廣泛應(yīng)用，其加工生產(chǎn)必然大量使用到塑料、涂料、粘合劑、重金屬等材料。而這些材料在加工利用過程甚至是在廢棄階段，都極有可能產(chǎn)生如全氟化物持久性有機物、重金屬類內(nèi)分泌干擾物、微塑料等的新污染物。例如，電力電子設(shè)備中的集成電路需要用全氟化物與氧氣產(chǎn)生的等離子氣體完成蝕刻；動力系統(tǒng)中的電池等零部件需要粘合劑封裝和外表涂裝，可能產(chǎn)生內(nèi)分泌干擾物，等等。因此，電網(wǎng)靈活化、智能化的發(fā)展趨勢必然使其作為源頭產(chǎn)生新污染物的途徑越發(fā)多元。新污染物對于生態(tài)環(huán)境管理來說是一個全新的課題，需要對各種存在可能性的源頭，布局風險管控和治理措施?；谀壳半娋W(wǎng)技術(shù)發(fā)展的特征，以及全社會電氣化程度不斷加深，重視其對新污染物的貢獻及相關(guān)應(yīng)對措施的研究就顯得十分必要。
四、能源需求端
在未來能源轉(zhuǎn)型發(fā)展中，交通、工業(yè)等主要用能部門技術(shù)形態(tài)的演變趨勢為：對交通部門來說，動力系統(tǒng)采用電池技術(shù)將全面替代燃油技術(shù)，發(fā)展態(tài)勢良好和發(fā)展?jié)摿薮蟮碾姵丶夹g(shù)主要有鋰電池和氫燃料電池兩類。對工業(yè)部門來說，就那些必須利用碳基能源作為原料的行業(yè)而言，在生產(chǎn)流程末端附加碳捕獲、利用和收集利用技術(shù)（CCUS）來實現(xiàn)零碳或者負碳是不二之選。本部分主要評述車用鋰電池、氫燃料電池和CCUS技術(shù)的生態(tài)環(huán)境影響。
（一）電動汽車
1、鋰電池電動汽車產(chǎn)生的減排效益取決于電源結(jié)構(gòu)。
根據(jù)大多數(shù)相關(guān)的生命周期環(huán)境評價研究顯示，電動汽車的能源消耗和污染排放主要集中在使用階段，約占總排放的50%以上。使用階段電力生產(chǎn)是最主要的貢獻者，我國以煤為主的電源結(jié)構(gòu)決定了電力在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生較為嚴重的污染。其次是生產(chǎn)階段的動力系統(tǒng)制造環(huán)節(jié)用電量大帶來較多的空氣污染，而電池制備中會產(chǎn)生廢水造成水污染。電動汽車全生命周期的環(huán)境影響類別按影響從大到小依次為全球變暖、酸化、光化學煙霧、水體富營養(yǎng)化、臭氧層損耗。
我國推廣電動汽車的初衷在于其行駛階段的“零污染”，但按照我國目前的電源結(jié)構(gòu)，全周期下電動汽車同傳統(tǒng)化石能源汽車相比的溫室氣體減排效益不明顯，同時會帶來其他更多的空氣污染。與燃油汽車相比，電動汽車能源消耗增加，主要空氣污染物的排放增多。例如，在施曉清等人的一項研究中，北京純電出租車較燃油出租車在幾種物質(zhì)上的增幅分別達到93%、75%、63%和16%，增排顯著。與天然氣車相比，電動汽車能源消耗降低，但SO2、NOx的排放程度仍要高出20%~30%。電源結(jié)構(gòu)是影響電動汽車減排效果的最重要的因素，未來隨著我國可再生能源比重不斷增加、電力清潔化水平不斷提高，電動汽車溫室氣體減排效益將更加明顯，也會逐漸產(chǎn)生空氣污染的削減效果。
2、車用氫燃料電池產(chǎn)生的減排效益取決于制氫路徑。
利用我國產(chǎn)氫主體“灰氫”作為來源的氫燃料電池車相比燃油汽車不具有減排效益。以天然氣重整制氫的燃料電池車為例，其化石能源使用量和溫室氣體排放量分別比柴油公交車高33%和16%，同時會引起PM2.5的增排。
研究普遍認為，只有當使用的氫氣為“綠氫”時，氫燃料電池車才具有顯著的碳減排效益。據(jù)測算，綠氫燃料電池車相比燃油車能夠減少全生命周期溫室氣體排放達50%以上。通過風電電解水制氫能達到最佳減排效果，分別能夠?qū)崿F(xiàn)84%的碳減排、85%的NOx減排，和明顯的PM10減排。其次是生物質(zhì)制氫路徑，其化石能耗、二氧化碳排放和PM2.5排放削減效果僅次于可再生能源制氫，NOx減排效果一般，而SO2減排最差。
與電動汽車相比，不同制氫路徑也會影響兩者碳排放相對大小。若以煤炭為路徑，則氫燃料電池比電動汽車碳排放高約3%；若以天然氣為路徑，則氫燃料電池相比電動汽車碳排放減少約14%~20%；若以可再生能源電力為路徑，則兩者碳排水平相當。
（二）碳捕獲、利用與封存（CCUS）技術(shù)
1、二氧化碳捕獲環(huán)節(jié)
二氧化碳捕獲指把火電廠、鋼鐵廠、水泥廠、化工廠的二氧化碳從化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣中分離出來，并將其壓縮至一定壓力。捕獲環(huán)節(jié)的生態(tài)環(huán)境影響主要有兩方面：一是捕獲系統(tǒng)能耗增加顯著，若電源結(jié)構(gòu)中仍有碳基化石能源，將產(chǎn)生間接二氧化碳排放。以電廠燃燒前捕集系統(tǒng)為例，在目前的技術(shù)水平下低濃度二氧化碳的捕集、分離、提純將提高整個電廠能耗水平約20%。二是目前主流的有機胺溶劑吸附捕獲法可能造成難以處理的二次污染。溶液在吸收二氧化碳之后，需對吸附液進行加熱再生，釋放二氧化碳再利用。如若反應(yīng)濃度和加熱條件控制不好，可能會產(chǎn)生難以降解的有機物，或造成管道腐蝕引起酸性氣體泄漏，影響水體和大氣環(huán)境。
2、二氧化碳化學利用
二氧化碳化學利用是指將捕獲的二氧化碳當成化工產(chǎn)品原材料，應(yīng)用領(lǐng)域包括：制作碳酸飲料，二氧化碳礦化，制成碳酸鹽及聚合材料，合成甲醇、尿素及二甲醚，生產(chǎn)肥料、液體燃料、聚碳酸酯及聚氨酯聚合物，制造干冰及滅火器等。同傳統(tǒng)方式相比，二氧化碳替代原料生產(chǎn)造成的生態(tài)環(huán)境影響取決于具體產(chǎn)品類型。綜合來看，如表1所示，利用二氧化碳生產(chǎn)甲酸、二甲醚在氣候變化、酸化、電離輻射、人體毒性等方面都具有改善效果，而生產(chǎn)二甲氧甲烷、甲醇則加重了各項生態(tài)環(huán)境指標的負面影響。
表1 不同二氧化碳化學利用的LCA綜合生態(tài)環(huán)境影響變化情況
注：+號表示同傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比造成更嚴重的生態(tài)環(huán)境負面影響；－號表示同傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比生態(tài)環(huán)境負面影響降低。
3、二氧化碳地質(zhì)利用與封存環(huán)節(jié)
二氧化碳地質(zhì)利用主要指通過往地層注入二氧化碳，提高鈾礦、石油、深部咸水、常規(guī)和非常規(guī)天然氣的采收率。其中，二氧化碳地浸采鈾技術(shù)、二氧化碳驅(qū)提高石油采收率技術(shù)（EOR）、二氧化碳強化深部咸水開采技術(shù)（EWR）在我國已經(jīng)比較成熟。二氧化碳地質(zhì)利用的生態(tài)環(huán)境影響主要在于替代了原來的采礦采油介質(zhì)，能夠有效避免原開采方式的生態(tài)環(huán)境負面影響。以注水采油為例，開采產(chǎn)生的采油廢水含有原油、固體懸浮物和大量有機物，礦化程度高，且添加了大量防止管道腐蝕結(jié)垢的藥劑，成分復(fù)雜，處理凈化效果難以保證。處理之后回注地層或外排至地表水體的采油廢水，極易污染破壞地下水、地表水環(huán)境。而利用二氧化碳替代水作為驅(qū)油介質(zhì)，不存在回注外排問題，最大程度降低了上述生態(tài)環(huán)境風險。
CCUS技術(shù)最終目的是實現(xiàn)二氧化碳在地質(zhì)層中的長期封存。長期大規(guī)模地質(zhì)封存首先有儲存泄露風險。盡管二氧化碳地質(zhì)封存選址必須有合適的容量和可注入性能、有滿意的密封蓋巖、有足夠穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境，但是由于操作失誤、機械失靈等人為因素，以及地質(zhì)層泄露通道的存在，仍存在泄露的可能性。目前學界普遍認為，儲存100年以上的泄漏風險仍能達到10%，考慮到龐大的儲存量，泄露排放量不容小覷。
其次，泄露后的二氧化碳可能會對全球和局地構(gòu)成生態(tài)安全威脅。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）將按影響范圍細分為全球生態(tài)風險和局地生態(tài)風險，前者指二氧化碳大量泄露到大氣中，引發(fā)的全球尺度的顯著氣候變化，后者指儲存空間附近淺層地表和近表面大氣層二氧化碳濃度升高。二氧化碳比空氣重，更容易在低空層累積，如果顯著超過0.04%的濃度，會部分溶解至周邊區(qū)域地下水，產(chǎn)生水體酸化，損害土壤質(zhì)量，影響人體健康。此外，向地層注入大量二氧化碳，若超出可接受容量，就會導(dǎo)致二氧化碳逸出，產(chǎn)生二次溫室效應(yīng)，同樣影響當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和人體健康。
五、協(xié)同推進能源轉(zhuǎn)型與生態(tài)改善的建議
針對能源供給、儲存、輸送以及需求端各技術(shù)形式的生態(tài)環(huán)境影響類型和特征，建議從以下幾方面采取措施，更好地推動未來能源轉(zhuǎn)型發(fā)展與生態(tài)環(huán)境改善協(xié)調(diào)發(fā)展。
（一）“邊開發(fā)、邊修復(fù)、邊治理”全過程加強生態(tài)環(huán)境保護修復(fù)
堅持開發(fā)建設(shè)與生態(tài)保護并重，在規(guī)劃、設(shè)計、施工、運行管理全過程中做到開發(fā)與保護同步進行。要針對水、土、氣、生物等所有生態(tài)環(huán)境要素，充分考慮工程實施產(chǎn)生的各種不利影響，全方位、多舉措、系統(tǒng)地實施生態(tài)環(huán)境保護修復(fù)和污染治理措施，盡量保持當?shù)厣鷳B(tài)結(jié)構(gòu)與功能的完整性，將人類活動的負面影響降到最低。加強風電、光伏、抽蓄電站工程的水土流失治理，加強監(jiān)測評價，根據(jù)所處的地形地貌、植被類型、土壤類型和土壤侵蝕程度，科學布設(shè)臨時性的、植物的或工程的防治措施。強化科學研究對環(huán)境影響評價和治理實施的指導(dǎo)作用，進一步開展風電、光伏、抽蓄對動物遷徙和分布、植物群落結(jié)構(gòu)等的影響，以及對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)性影響的研究。
（二）推動風電、光伏、抽蓄、電網(wǎng)建設(shè)與自然生態(tài)空間相協(xié)調(diào)
加強風電、集中式光伏、抽蓄、電網(wǎng)項目與土地、水資源規(guī)劃間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，在省級相關(guān)能源規(guī)劃制定過程中，提前考慮土地資源環(huán)境承載力、水資源承載力和生態(tài)功能約束，同時，將風電、光伏、抽蓄等項目的宏觀選址、規(guī)劃環(huán)評等方法納入國土空間規(guī)劃中。布局上，盡量避開生態(tài)脆弱區(qū)和重要生態(tài)棲息地，降低開發(fā)風險，優(yōu)先在已有水庫、治理后的工況廢棄棕地規(guī)劃建設(shè)等。如確有需要在生態(tài)保護紅線中建設(shè)的項目，利用生態(tài)紅線動態(tài)調(diào)整期加強與生環(huán)、國土、林業(yè)、水保等部門的溝通，盡可能減少兩者間的沖突矛盾并將生態(tài)環(huán)境影響降至最低。積極探索風電、集中式光伏項目生態(tài)損害賠償方式和機制，在“三北”等風、光資源較好的地區(qū)建立一批生態(tài)損害賠償和生態(tài)補償試點示范項目。
（三）完善風電、光伏、電動汽車廢棄物回收利用體系
在省、市級廢棄物運輸、處理基礎(chǔ)設(shè)施新、擴建中考慮風電、光伏、電動汽車廢棄物的處理容量。建立相關(guān)管理規(guī)范，確定回收利用處置企業(yè)資質(zhì)要求，確保更多的廢棄物進入正規(guī)回收渠道。制定收集、貯存、運輸和利用處置過程技術(shù)和污染控制國家標準，對其中關(guān)鍵技術(shù)和環(huán)節(jié)提出明確的環(huán)境管理要求。在風電、光伏推廣、電動汽車行業(yè)普及生產(chǎn)者責任延伸制度，明確設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、使用、報廢、回收、利用等產(chǎn)業(yè)鏈上下游各環(huán)節(jié)相關(guān)企業(yè)的責任，構(gòu)建閉環(huán)管理體系。加強源頭管理，推廣生態(tài)設(shè)計，從資源可回收性角度進行設(shè)計和制造，降低回收難度。加強回收利用關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和推廣應(yīng)用，重點研發(fā)有價金屬高效提取技術(shù)與裝備，普及回收率高、二次污染少的處置利用技術(shù)。
（四）強化CCUS技術(shù)的生態(tài)環(huán)境風險監(jiān)測、評價和監(jiān)管
加強CCUS地質(zhì)及環(huán)境風險監(jiān)測，實現(xiàn)二氧化碳捕獲、運輸、利用、封存全過程監(jiān)測覆蓋，確保對封存后CO2運移變化實現(xiàn)長期動態(tài)監(jiān)測。強化環(huán)境風險研究，以地下水和近地面空氣層為主要對象，重點針對泄漏事件，完善定量評價模型構(gòu)建和結(jié)果解釋，增強評價結(jié)果對風險防控的指導(dǎo)能力。嚴把環(huán)境影響評價關(guān)，銜接CCUS長遠發(fā)展規(guī)劃，強化規(guī)劃環(huán)評和項目環(huán)評并行。完善CCUS項目在審批、批準等同生態(tài)環(huán)境影響相關(guān)的規(guī)定，對個別未通過環(huán)境影響評價擅自運行的碳封存技術(shù)項目，環(huán)保部門應(yīng)勒令其停止碳封存操作。完善風險應(yīng)急手段，針對易發(fā)生風險的環(huán)節(jié)、區(qū)域，建立突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，根據(jù)科學研究結(jié)論，動態(tài)更新預(yù)案。
（五）開展能源系統(tǒng)新污染物測算和對策研究
開展能源系統(tǒng)新污染物摸底與測算，摸清能源系統(tǒng)供給需求、儲存輸送等各環(huán)節(jié)含有典型新污染物的相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售和使用情況，梳理污染鏈條，識別主要污染源，建立能源系統(tǒng)新污染物排放清單并動態(tài)更新。啟動針對新污染物的國家重大科技專項，將能源系統(tǒng)新污染問題作為重要支撐課題。要加強污染風險防控技術(shù)應(yīng)用研究，提高復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)對風險防范的能力，加強能源系統(tǒng)各環(huán)節(jié)替代品和技術(shù)的研究，從源頭減少排放。
（六）健全協(xié)同推進生態(tài)環(huán)境改善的體制機制
一是健全生態(tài)損害賠償和補償機制。明確能源項目建設(shè)各環(huán)節(jié)中的污染產(chǎn)生和生態(tài)損害主體、賠償主體。借鑒國際經(jīng)驗，結(jié)合各能源形式發(fā)展特點，建立具有針對性、可操作性的賠償責任制度。在相關(guān)領(lǐng)域普及企業(yè)強制責任保險制度。在大規(guī)模風電、光伏、抽蓄、CCUS等建設(shè)場地，建立其與受益地之間的橫向生態(tài)補償機制。二是充分利用經(jīng)濟手段化解風險問題。完善面向綠色金融的生態(tài)環(huán)境風險管理頂層設(shè)計，構(gòu)建政策標準體系，鼓勵創(chuàng)新產(chǎn)品服務(wù)。盡快推行企業(yè)強制環(huán)境責任保險制度，建立健全風險排查評估和等級劃分、保費定價以及保額限定等配套技術(shù)方法體系，充分發(fā)揮其在防范環(huán)境風險、分攤經(jīng)濟損失以及落實賠償責任等方面的作用。探索建立生態(tài)環(huán)境責任基金、發(fā)行生態(tài)修復(fù)債券。三是加大對兩者協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)支持力度，加大對光伏治沙、屋頂分布式光伏、二氧化碳強化天然氣、二氧化碳強化頁巖氣等財政、稅收、試點、示范等支持力度，實現(xiàn)生態(tài)與能源協(xié)調(diào)發(fā)展的“雙贏”。
作者簡介
譚琦璐，女，博士，助理研究員，中國宏觀經(jīng)濟研究院能源研究所能源環(huán)境與氣候變化研究中心副主任，主要從事能源環(huán)境政策規(guī)劃相關(guān)研究。
文章來源
本篇文章發(fā)表于《中國能源》雜志2022年第2期。
