進階搜尋


 
系統識別號 U0026-0812200915362466
論文名稱(中文) 結合生命週期評估及因素分解之研究:以火力發電廠個案為例
論文名稱(英文) Combination of Life Cycle Assessment with Decomposition Analysis:Case Study of Fossil Power Plant
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 環境工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Environmental Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生(中文) 郭紋秀
研究生(英文) Wen-hsiu Kuo
學號 p5696411
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 223頁
口試委員 口試委員-蔡俊鴻
指導教授-林素貞
口試委員-李文智
口試委員-杜瑞澤
中文關鍵字 因素分解  發電  燃料  Eco-Indicator95  EPS 2000  CML 2  SimaPro 7.1  生命週期評估 
英文關鍵字 decomposition analysis  power generation  fossil fuel  CML 2  EPS 2000  Eco-Indicator 95  SimaPro 7.1  life cycle assessment 
學科別分類
中文摘要 本研究應用生命週期評估軟體SimaPro 7.1 做為評估工具,並比較Eco-Indicator95、EPS 2000、CML 2 這三種評估模式在量化火力發電廠發電過程中所造成的環境衝擊,除探討不同燃料發電的差異外,同時也探討模式間結果的差異,另外,應用因素分解進一步探討我國與其他國家影響電力CO2 排放的關鍵因素,期望結果可供國內發電業在應用生命週期評估與如何降低CO2 排放量之參考。
本研究之系統範圍主要界定為電力業發電的整個過程,由上游端之燃料開採、製造、運輸,乃至後端的燃料投入、發電。另外,由於本篇之研究主要探討不同燃料發電所造成的環境衝擊,故發電後端配電、輸電的部分不在本研究的範圍內。
研究結果顯示,不同燃料對於環境的衝擊類別大致相同,在Eco-Indicator95 模式中主要以重金屬污染、溫室效應與能源消耗為主,而在EPS 2000 模式中則是以無生命資源消耗與人體健康的衝擊類別為主,CML 2 模式主要的衝擊類別為近海生態毒性。
台灣、澳洲、加拿大、法國、德國、愛爾蘭、義大利、日本、韓國、荷蘭、紐西蘭、中國、英國、美國、捷克等15 國,在1971 至2006 年之電力消費、CO2 排放與經濟成長變動趨勢結果顯示,電力部門確為整體二氧化碳排放量的重要來源,且各國的經濟皆呈現穩定成長的趨勢。紐西蘭在電力CO2 排放係數與總CO2 密集度成長最快;中國在人均電力CO2 排放成長最快;韓國則是在人均電力消費與電力密集度方面成長最快;澳洲的人均電力CO2 排放量則最多。
各國因素分解的結果顯示,人均GDP 皆為增量因素,顯示人均GDP 的成長所帶動的能源消耗,是二氧化碳排放的重要來源。最主要的減量因素為CO2 排放係數與電力密集度。此外,以中國的二氧化碳排放量增量最大,而義大利的表現最佳,在16 年中總減量達1.55百萬公噸。
英文摘要 Life cycle assessment was applied in this study to explore the environmental impacts caused by fossil-power plants in Taiwan. We used three models including Eco-Indicator 95, EPS 2000 and CML 2 from the SimaPro 7.1 program to compare the environmental impacts generated from various fossil fuels in power generation. In addition, the application of decomposition method was used to identify the major factors affecting CO2 emissions from the sector of power generation and results were comparied with other countries. We hope that results of this study can be of value for relevant study in life cycle assessment and how to reduce CO2 emissions for domestic power sector.
The results showed that different types of fuels have similar influence on the environment categories. Major impact categories in Eco-Indicator 95 model include heavy metals, greenhouse and energy resources. The abiotic stock resource and human health were the mainly impact categories in EPS 2000 model categories. In the CML 2 model, the major impact category was marine aquatic ecotoxicity.
Also, we analyzed the electricity consumption, CO2 emissions and economic growth changes from 1971 to 2006 in Taiwan, Australia, Canada, France, Germany, Ireland, Italy, Japan, Korea, Netherlands, New Zealand, China, Britain, the United States and the Czech Republic. The results indicated that the power sector is an important source of CO2 emissions for all countries. New Zealand has the fastest growth rate in electricity CO2 emission coefficient and total CO2 emissions intensity; China has the fastest growth rate in per capita CO2 emissions of electricity; Korea has the fastest growth rate in per capita electricity consumption and electricity intensity; Australia's per capita CO2 emissions of electricity was the largest comparied to other countries.
Results from decomposition analysis indicated that GDP per capita was the major incremental factor to cause the increase of CO2 emissions for most countries. The electricity CO2 emission coefficient and electricity intensity were the mainly factors in reducing CO2 emission. Furthermore, the largest incremental of CO2 emissions was found in China, while Italy had the best performance with a total reduction up to 1.55 million tons during 1990 to 2005.
論文目次 摘要............................................................. I
Abstract ........................................................ III
誌謝............................................................. V
目錄............................................................. VII
表目錄........................................................... XI
圖目錄........................................................... XV
第一章 緒論...................................................... 1
1-1 研究動機與目的 ............................................. 1
1-2 研究步驟與流程 ............................................. 3
1-3 研究範圍 ................................................... 3
1-4 本文架構 ................................................... 5
第二章 文獻回顧與電力業概述...................................... 7
2-1 生命週期評估探討 ........................................... 7
2-1-1 國內文獻回顧 ............................................ 7
2-1-2 國外文獻回顧 ............................................ 13
2-2 因素分解法 ................................................. 14
2-2-1 國內文獻回顧 ............................................ 14
2-2-2 國外文獻回顧 ............................................ 16
2-3 電力業概述 ................................................. 18
2-3-1 發展沿革 ................................................ 18
2-3-2 電力產業結構 ............................................ 19
2-3-3 發電系統簡介 ............................................ 26
2-3-4 電力供給與需求現況 ...................................... 29
2-3-5 電力相關之污染排放情況 .................................. 32
2-3-6 小結 .................................................... 35
第三章 研究方法與工具............................................ 37
3-1 生命週期評估 ............................................... 37
3-1-1 生命週期評估架構 ........................................ 38
3-1-1-1 目的與範疇界定(Goal and scope definition) .......... 39
3-1-1-2 生命週期盤查分析(Life cycle inventory) ............. 40
3-1-1-3 生命週期衝擊評估(Life cycle inventory assessment) .. 40
3-1-1-4 生命週期闡釋(Life cycle interpretation) ............ 41
3-1-2 生命週期評估模式 ........................................ 42
3-1-2-1 Eco-indicator 95 ..................................... 42
3-1-2-2 EPS 2000 ............................................. 46
3-1-2-3 CML 2 baseline 2000 .................................. 51
3-2 因素分解法 ................................................. 55
3-2-1 迪式指標法 .............................................. 55
第四章 發電業之生命週期評估...................................... 59
4-1 背景說明 ................................................... 59
4-2 研究目的與範疇界定 ......................................... 60
4-2-1 系統範圍 ................................................ 60
4-2-2 功能單位 ................................................ 61
4-2-3 資料來源與處理 .......................................... 61
4-2-4 研究限制與假設 .......................................... 62
4-3 衝擊評估結果 ............................................... 62
4-3-1 燃煤電廠之生命週期評估結果 .............................. 62
4-3-1-1 Eco-Indicator 95...................................... 62
4-3-1-2 EPS 2000 ............................................. 66
4-3-1-3 CML 2 baseline 2000 .................................. 69
4-3-1-4 小結.................................................. 71
4-3-2 燃油火力發電廠之生命週期評估結果 ........................ 72
4-3-2-1 Eco-Indicator 95...................................... 72
4-3-2-2 EPS 2000 ............................................. 75
4-3-2-3 CML 2 baseline 2000 .................................. 78
4-3-2-4 小結.................................................. 79
4-3-3 燃氣火力發電廠之生命週期評估結果 ........................ 80
4-3-3-1 Eco-Indicator 95...................................... 80
4-3-3-2 EPS 2000 ............................................. 83
4-3-3-3 CML 2 baseline 2000 .................................. 86
4-3-3-4 小結.................................................. 87
4-4 評估模式之比較 ............................................. 88
4-4-1 Eco-Indicator 95 ........................................ 89
4-4-2 EPS 2000 ................................................ 97
4-4-3 CML 2 baseline 2000 ..................................... 102
4-5 再生能源之LCA相關研究分析 .................................. 107
4-5-1 小結 .................................................... 112
第五章 各國電力、經濟與CO2排放趨勢及相關彈性係數變化 ............ 113
5-1 各國電力部門之CO2排放比例 .................................. 113
5-2 各國人均電力消費與人均電力CO2排放趨勢 ...................... 114
5-3 各國電力之二氧化碳排放係數變化趨勢 ......................... 119
5-4 各國經濟成長趨勢 ........................................... 122
5-5 各國電力與總二氧化碳密集度變化趨勢 ......................... 124
5-5-1 各國電力密集度變化趨勢 .................................. 124
5-5-2 各國總二氧化碳密集度變化趨勢 ............................ 125
5-6 各國電力消費與二氧化碳排放對GDP之彈性係數分析 .............. 128
5-6-1 各國電力消費對GDP之彈性係數 ............................. 128
5-6-2 各國二氧化碳排放對GDP之彈性係數 ......................... 139
5-7 小結 ....................................................... 149
第六章 各國CO2排放變動分析 ...................................... 153
6-1 各國因素分解探討 ........................................... 153
6-1-1 台灣 .................................................... 153
6-1-2 澳洲 .................................................... 156
6-1-3 加拿大 .................................................. 159
6-1-4 法國 .................................................... 161
6-1-5 愛爾蘭 .................................................. 164
6-1-6 義大利 .................................................. 166
6-1-7 紐西蘭 .................................................. 169
6-1-8 捷克 .................................................... 171
6-1-9 中國 .................................................... 174
6-1-10 美國 ................................................... 176
6-2 小結 ....................................................... 179
第七章 結論與建議................................................ 181
7-1 結論 ....................................................... 181
7-2 建議 ....................................................... 184
參考文獻......................................................... 185
附錄一 各國人均電力消費量及成長率................................ 191
附錄二 各國歷年發電燃料結構...................................... 195
附錄三 各國歷年GDP及成長率 ...................................... 203
附錄四 各國電力密集度及成長率.................................... 207
附錄五 各國二氧化碳密集度及成長率................................ 211
附錄六 各國歷年電力消費對GDP之彈性係數........................... 215
附錄六 各國歷年電力消費對GDP之彈性係數(續)..................... 217
附錄七 各國歷年總CO2排放對GDP之彈性係數 ......................... 219
附錄七 各國歷年總CO2排放對GDP之彈性係數(續) ................... 221
參考文獻 1. Angelo Riva,Simona D’Angelosante and Carla Trebeschi ( 2006 )“ Natural gas and the environmental results of life cycle assessment”,Energy 31 , pp.138~148.
2. Bengt Steen(1999),“EPS Version 2000 Models and Data of the Default Method CPM Report”,CPM report 1999:5.
3. Diakoulaki D., Mavrotas G., Orkopoulos D. etc(2006)“ A bottom-up decomposition analysis of energy-related CO2 emissions in Greece”,Energy 31 , pp.2302~2315.
4. David Styles, Michael B. Jones(2007)“Energy crops in Ireland:Quantifying the potential life-cycle greenhouse gas reductions of energy-crop electricity”, Biomass and Bioenergy 31, pp.759~772.
5. Fulvio Ardente, Marco Beccali, Maurizio Cellura, etc(2008)“Energy performances and life cycle assessment of an Italian wind farm”, Renewable and Sustainable Energy Reviews12, pp. 200~217.
6. Hiroki Hondo(2005)“Life cycle GHG emission analysis of power generation systems: Japanese case”, Energy 30, pp. 2042~2056.
7. IEA(2000~2008)“CO2 Emissions from Fuel Combustion, 1971~2006”, OECD.
8. IPCC(2008),“IPCC Fourth Assessments Report”, IPCC.
9. Kannan R., Leong K.C. and Osman R. etc(2006)“Life cycle assessment study of solar PV systems: an example of a 2.7 kWp distributed solar PV system in Singapore”,Solar Energy 80 , pp.555~563.
10. Kannan R., Leong K.C. and Osman R. etc(2007)“Life cycle energy, emissions and cost inventory of power generation technologies in Singapore”,Renewable and Sustainable Energy Reviews 11 , pp.702~715.
11. Luc Gagnon, Camille Blanger, Yohji Uchiyama(2002)“Life-cycle assessment of electricity generation options: The status of research in year 2001”, Energy Policy 30 , pp.1267~1278.
12. Lidia Lombardi(2003)“Life cycle assessment comparison of technical solutions for CO2 emissions reduction in power generation”,Energy Conversion and Management 44 , pp.93~108.
13. Liu Lan-Cui , Fan Ying , Wu Gang etc(2007)“Using LMDI method to analyze the change of China’s industrial CO2 emissions from final fuel use :An empiric alanalysis”, Energy Policy 35 , pp.5892~5900.
14. Lin Sue J. Lu, I.J., Charles Lewis(2006)“Identifying key factors and strategies for reducing industrial CO2 emissions from a non-Kyoto protocol member’s (Taiwan)perspective”, Energy Policy 34 , pp.1499~1507.
15. Marco Mazzarino(2000)“The economics of the greenhouse effect::evaluating the climate change impact due to the transport sector in Italy”,Energy Policy 28 , pp.957~966.
16. MAY J. R. and BRENNAN D. J.(2003)“Life cycle assessment of Australian fossil energy options” ,Institution of Chemical Engineers, Trans IChemE, Vol 81, Part B.
17. OECD(2002~2008)“Energy Statistics of Non-OECD Countries, 1999~2006”, OECD Paris.
18. OECD(2002~2008)“Energy Statistics of OECD Countries, 1999~2006”, OECD Paris.
19. PR Consultants(1995)“The Eco-Indicator 95, Final Report”, PR Consultants B. V., The Netherlands.
20. PR Consultants ( 2008 ) “ SimaPro 7 Database Manual Methods library”, PR Consultants B. V., The Netherlands.
21. Shyamal Paula , Rabindra Nath Bhattacharya(2004)“CO2 emission from energy use in India: a decomposition analysis”,Energy Policy 32 , pp.585~593.
22. 丁執宇,李育明(1997),「ISO 14040 生命週期評估架構之探討與應用」,碩士論文,國立中興大學資源管理研究所。
23. 丁執宇(1998),「生命週期衝擊評估方法介紹及應用」,工業污染防治,第66 期,, pp.96~111。
24. 王景玟,林素貞(2005),「結合生命週期評估及生態效益之分析研究-以鋼鐵廠製品為例」,碩士論文,國立成功大學環境工程學系。
25. 王文堯,李育明(2006),「廚餘能源化處理之生命週期評估」,碩士論文,國立台北大學自然資源與環境管理研究所。
26. 朱冠誌,陳家豪(2000),「評估印刷電路板製造所產生的環境衝擊影響之研究」,碩士論文,國立成功大學機械工程學系。
27. 台灣電力公司(2008),「台灣電力永續報告書」,台灣電力公司。
28. 台灣電力公司(2008),「96 年統計年報」,台灣電力公司企劃處。
29. 台灣電力公司(2009),「97 年統計年報」,台灣電力公司企劃處。
30. 李佳禾,林素貞(2004),「生命週期評估與環境績效分析研究 —以人造纖維產品為例」,碩士論文,國立成功大學環境工程學系。
31. 江玄政,黃國恭,黃雪娟,張啟達(2001),ISO 14000 系列-生命週期評估技術與應用手冊,經濟部工業局。
32. 呂靜雯,馬鴻文(2005),「生命週期評估結合風險評估應用於政策環評以一般廢棄物跨區焚化處理為例」,碩士論文,臺灣大學環境工程學研究所。
33. 呂佩玲,林素貞(2008),「電力消費與二氧化碳排放趨勢變動及關聯分析」,碩士論文,國立成功大學環境工程學系。
34. 林佑蓉,林素貞(2007),「台灣與數國之能源經濟及二氧化碳之關聯分析比較」,碩士論文,國立成功大學環境工程學系。
35. 胡秋蘭,林素貞(1997),「生命週期評估方法探討--以石化原料業為例」,碩士論文,國立成功大學環境工程學系。
36. 徐福麟,杜瑞澤 ,李康文(1999),「綠色設計策略中產品生命週期評估模式之研究」,碩士論文,大葉大學工業設計研究所。
37. 張智淵,李育明(2005),「生質能之生命週期評估-以甘蔗提煉燃料酒精為例」,碩士論文,國立台北大學自然資源與環境管理研究所。
38. 許金和(2006),「火力發電大全」,高雄復文圖書出版社。
39. 黃瓊儀,林素貞(2002),「人造纖維產品之生命週期評估研究」,碩士論文,國立成功大學環境工程學系。
40. 黃建中,馬鴻文(2004),「生命週期衝擊評估之客觀權重方法」,碩士論文,臺灣大學環境工程學研究所。
41. 黃群達,林素貞(2006),「住宅與商業部門能源消費及二氧化碳排放特性與趨勢變動分析」,碩士論文,國立成功大學環境工程學系。
42. 曾詠恩,李育明(2005),「台灣地區風力發電之潛力分析與生命週期評估」,碩士論文,國立台北大學自然資源與環境管理研究所。
43. 楊智凱,林素貞(2005),「生命週期評估方法之分析比較-以HDPE塑膠製品為例」,碩士論文,國立成功大學環境工程學系。
44. 楊英賢,林素貞(2007),「生命週期評估與不確定性分析應用於火力電廠與燃料選擇」,博士論文,國立成功大學環境工程學系。
45. 經濟部能源委員會(1981~2009),「台灣能源平衡表」,經濟部能源委員會。
46. 經濟部工業局(2001),「ISO 14000 系列-生命週期評估技術與應用手冊」。
47. 劉瑋,李康文(2001),「以生命週期觀點評估不同發電方式對環境之影響」,碩士論文,大葉大學環境工程研究所。
48. 劉蘇萍,林師模(2002),「台灣能源需求之結構性變化、影響因素及節能政策效果」,碩士論文,中原大學國際貿易研究所。
49. 劉家豪,林素貞(2003),「IC 製造業產品生命週期分析」,碩士論文,國立成功大學環境工程學系。
50. 盧怡靜,林素貞(2008),「台灣公路運輸部門能源耗用與CO2 排放趨勢變動因素探討」,博士論文,國立成功大學環境工程學系。
51. 鄒幸辰,戴華山(2002),「生物可分解塑膠膜與LDPE 膜製程及廢棄處理之生命週期評估與比較研究」,碩士論文,國立高雄第一科技大學環境與安全衛生工程所。
52. 藤井繪里子,馬鴻文(2007),「考量可用能之生命週期評估─以臺灣生質酒精為例」,碩士論文,臺灣大學環境工程學研究所。
53. 台灣電力公司(http://www.taipower.com.tw/)
54. 經濟部能源局(www.energylabel.org.tw/)
55. 環保署空氣污染排放量查詢系統(http://www.ctci.com.tw/air-ei/)
56. 國際能源總署IEA(http://www.iea.org/)
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2010-08-26起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2010-08-26起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw