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核能知识
一座100万千瓦核电厂一年能减排多少吨二氧化碳?
时间:2019年11月11日 来源: 核能科普ABC 点击量:133 分享:

当然你可以直接去百度搜一搜答案。不过为了知其然而知其所以然,还是让我们来看看这个问题该怎么计算。

首先有两个基础的数据需要设定,一是火电厂的热力循环效率,假设采用超超临界机组,效率可以达到45%(例如华能玉环电厂,于2007年11月全部建成投产,是当今太阳app上参数最高、容量最大、同比效率最高的超超临界机组,经实际运行,效率为45.4%),二是核电厂的年负荷因子保守假设为85%(例如2019年大亚湾核电基地6台机组平均负荷因子90.52%)。

好了,有这两个假设的前提数据我们就可以开始计算了。

1、每摩尔碳燃烧释放多少热量

可以从基本的碳燃烧的化学反应开始:

C+O2=CO2+4.08eV

而:

1eV=1.6*10^-19J

1摩尔=6.022*10^23

则: 1摩尔C燃烧可得393.12kJ热量。

也可以直接查C和O2的热化学方程式,结果也是差不多的,如下图中的393.51kJ/mol。下文我们近似取393kJ/mol。

2、火电厂发出1度电释放多少二氧化碳

1度电是1kWh,也就是3600kJ。若效率是45%,则需要8000kJ热量。

也就是说,火电厂发出1度电会排放8000/393=20.36摩尔二氧化碳。

那么20.36*44=895.84克。

3、一座核电厂一年的减排量

然后我们计算100万千瓦发电功率的核电厂一年能发多少度电。

100万千瓦的核电厂,按照年负荷因子85%计算,一年可发电为:

1000000*24*365*0.85=74.46亿度。

那么一座100万千瓦的核电厂一年可以减排:

74.46*0.89584=66.7亿公斤=667万吨

有人说,火电厂也有碳捕捉技术,那么如果把100万千瓦火电厂排放的二氧化碳667万吨全部捕捉下来成为液体,即便是载重100吨的百吨王卡车,也需要66700辆,平均每天大约180辆!

真是不算不知道,一算吓一跳! 而且还有二氧化硫和氮氧化物的排放。

4、核电厂自身的能耗引起的碳排放

当然,在建造核电厂和核燃料等环节也还是有一些能耗的,有能耗就意味着在这些环节或多或少有些碳排放,但量不多。下面我们大致估算一下。

同样我们需要先假设几个基本数据。

假设能耗中的电力70%是火电提供的(将来可能会有所降低)。假设核电厂的运行寿命是60年。假设核电厂的单位造价是15000元/千瓦。假设每公斤分离功需要300度电(传统的扩散法需要2400度电,但现在已经基本不用扩散法了,而用先进的离心法,其综合能耗大约为扩散法的10%,在此保守一点取300度电/公斤分离功)。假设耗电少难以详细统计的部分占50%(因为不清楚,所以尽量按照保守的估计)。假设建设用工业用电价格为0.7元/度(有些工业用电是1元/度,但是基建和冶炼一般是0.7元/度)。假设建设成本中综合能耗占比为10%(这个是按照能耗较高的冶炼环节的能耗价格占比估计的)。好了,假设这么多,下面可以开始计算了。虽然有些数据可能估计得不是很准确,但是大致不会差太多。

建造核电厂环节消耗电:

(1000000*15000*10%/0.7)/50%=42.9亿度电,平均到60年,就是每年0.71亿度电。

分离功消耗电:

一座100万千瓦的核电厂,每年需要20吨低浓铀核燃料,大约需要135吨分离功。

300*135000=0.41亿度电

假设工业用电70%是火电(若把分离工厂尽可能靠近水电站,分离功的耗电部分的火电比例可得到下降),则得到核电厂平均每年消耗火电量为:

(0.71+0.41)*70% = 0.78亿度火电

得到的碳排放量为:

0.78*0.89584 = 0.7亿公斤 = 7万吨

只占全部减排量667万吨的1%左右。

结论:一座100万千瓦的核电厂,一年可以减排二氧化碳667-7=660万吨。

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