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核能科普知識(shí)
一座100萬(wàn)千瓦核電廠一年能減排多少?lài)嵍趸?
時(shí)間:2019年11月11日 來(lái)源: 核能科普ABC 點(diǎn)擊量: 分享:

當(dāng)然你可以直接去百度搜一搜答案。不過(guò)為了知其然而知其所以然,還是讓我們來(lái)看看這個(gè)問(wèn)題該怎么計(jì)算。

首先有兩個(gè)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)需要設(shè)定,一是火電廠的熱力循環(huán)效率,假設(shè)采用超超臨界機(jī)組,效率可以達(dá)到45%(例如華能玉環(huán)電廠,于2007年11月全部建成投產(chǎn),是當(dāng)今國(guó)際上參數(shù)最高、容量最大、同比效率最高的超超臨界機(jī)組,經(jīng)實(shí)際運(yùn)行,效率為45.4%),二是核電廠的年負(fù)荷因子保守假設(shè)為85%(例如2019年大亞灣核電基地6臺(tái)機(jī)組平均負(fù)荷因子90.52%)。

好了,有這兩個(gè)假設(shè)的前提數(shù)據(jù)我們就可以開(kāi)始計(jì)算了。

1、每摩爾碳燃燒釋放多少熱量

可以從基本的碳燃燒的化學(xué)反應(yīng)開(kāi)始:

C+O2=CO2+4.08eV

而:

1eV=1.6*10^-19J

1摩爾=6.022*10^23

則: 1摩爾C燃燒可得393.12kJ熱量。

也可以直接查C和O2的熱化學(xué)方程式,結(jié)果也是差不多的,如下圖中的393.51kJ/mol。下文我們近似取393kJ/mol。

2、火電廠發(fā)出1度電釋放多少二氧化碳

1度電是1kWh,也就是3600kJ。若效率是45%,則需要8000kJ熱量。

也就是說(shuō),火電廠發(fā)出1度電會(huì)排放8000/393=20.36摩爾二氧化碳。

那么20.36*44=895.84克。

3、一座核電廠一年的減排量

然后我們計(jì)算100萬(wàn)千瓦發(fā)電功率的核電廠一年能發(fā)多少度電。

100萬(wàn)千瓦的核電廠,按照年負(fù)荷因子85%計(jì)算,一年可發(fā)電為:

1000000*24*365*0.85=74.46億度。

那么一座100萬(wàn)千瓦的核電廠一年可以減排:

74.46*0.89584=66.7億公斤=667萬(wàn)噸

有人說(shuō),火電廠也有碳捕捉技術(shù),那么如果把100萬(wàn)千瓦火電廠排放的二氧化碳667萬(wàn)噸全部捕捉下來(lái)成為液體,即便是載重100噸的百?lài)嵧蹩ㄜ?chē),也需要66700輛,平均每天大約180輛!

真是不算不知道,一算嚇一跳! 而且還有二氧化硫和氮氧化物的排放。

4、核電廠自身的能耗引起的碳排放

當(dāng)然,在建造核電廠和核燃料等環(huán)節(jié)也還是有一些能耗的,有能耗就意味著在這些環(huán)節(jié)或多或少有些碳排放,但量不多。下面我們大致估算一下。

同樣我們需要先假設(shè)幾個(gè)基本數(shù)據(jù)。

假設(shè)能耗中的電力70%是火電提供的(將來(lái)可能會(huì)有所降低)。假設(shè)核電廠的運(yùn)行壽命是60年。假設(shè)核電廠的單位造價(jià)是15000元/千瓦。假設(shè)每公斤分離功需要300度電(傳統(tǒng)的擴(kuò)散法需要2400度電,但現(xiàn)在已經(jīng)基本不用擴(kuò)散法了,而用先進(jìn)的離心法,其綜合能耗大約為擴(kuò)散法的10%,在此保守一點(diǎn)取300度電/公斤分離功)。假設(shè)耗電少難以詳細(xì)統(tǒng)計(jì)的部分占50%(因?yàn)椴磺宄?,所以盡量按照保守的估計(jì))。假設(shè)建設(shè)用工業(yè)用電價(jià)格為0.7元/度(有些工業(yè)用電是1元/度,但是基建和冶煉一般是0.7元/度)。假設(shè)建設(shè)成本中綜合能耗占比為10%(這個(gè)是按照能耗較高的冶煉環(huán)節(jié)的能耗價(jià)格占比估計(jì)的)。好了,假設(shè)這么多,下面可以開(kāi)始計(jì)算了。雖然有些數(shù)據(jù)可能估計(jì)得不是很準(zhǔn)確,但是大致不會(huì)差太多。

建造核電廠環(huán)節(jié)消耗電:

(1000000*15000*10%/0.7)/50%=42.9億度電,平均到60年,就是每年0.71億度電。

分離功消耗電:

一座100萬(wàn)千瓦的核電廠,每年需要20噸低濃鈾核燃料,大約需要135噸分離功。

300*135000=0.41億度電

假設(shè)工業(yè)用電70%是火電(若把分離工廠盡可能靠近水電站,分離功的耗電部分的火電比例可得到下降),則得到核電廠平均每年消耗火電量為:

(0.71+0.41)*70% = 0.78億度火電

得到的碳排放量為:

0.78*0.89584 = 0.7億公斤 = 7萬(wàn)噸

只占全部減排量667萬(wàn)噸的1%左右。

結(jié)論:一座100萬(wàn)千瓦的核電廠,一年可以減排二氧化碳667-7=660萬(wàn)噸。

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