摘要：為研究低碳排放技術(shù)在大氣污染治理中的作用，系統(tǒng)闡述了減碳排放技術(shù)與無碳排放技術(shù)的應(yīng)用，包括能源效率技術(shù)、農(nóng)業(yè)碳減排技術(shù)、風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等內(nèi)容，分析了龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站的應(yīng)用案例，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和政策層面探討了其對大氣污染治理與低碳發(fā)展的重要意義。最后，提出進(jìn)一步推廣低碳技術(shù)、優(yōu)化政策支持的建議，旨在為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)提供理論支撐與實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：低碳排放技術(shù)；大氣污染治理；能源效率；無碳技術(shù)

中圖分類號：X51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）02-0-03

Research and Application of Low-Carbon Emission Technology in Air Pollution Control

ZHAO Xuefeng1， GONG Xiaomei2， CHEN Wenping1

（1. Shandong Pacific Environmental Protection Co.， Ltd.， Jinan 250000， China;

2. Shandong Yunmeng Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Jinan 250100， China）

Abstract： To study the role of low-carbon emission technologies in air pollution control， this paper systematically elaborates on the application of carbon reduction and non carbon emission technologies， including energy efficiency technology， agricultural carbon reduction technology， wind energy， solar energy， and biomass energy. The application case of Longyangxia Water Photovoltaic Complementary Power Station is analyzed， and its important significance for air pollution control and low-carbon development is explored from the technical， economic， and policy perspectives. Finally， suggestions are put forward to further promote low-carbon technologies and optimize policy support， aiming to provide theoretical support and practical reference for achieving carbon peak and carbon neutrality goals.

Keywords： low-carbon emission technology; air pollution control; energy efficiency; carbon-free technology; case analysis

在大氣污染治理過程中，低碳排放技術(shù)作為減少污染物和溫室氣體排放的關(guān)鍵手段，發(fā)揮著重要作用。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在低碳技術(shù)研究方面取得了顯著進(jìn)展。徐鑫等[1]研究了碳達(dá)峰背景下中國民用航空機(jī)場的碳排放及大氣污染物清單，提出了通過技術(shù)手段減少交通領(lǐng)域碳排放的路徑。張雯等[2]分析了低碳經(jīng)濟(jì)對大氣環(huán)境保護(hù)的影響，指出低碳技術(shù)在大氣污染治理中的潛力，并推薦了相關(guān)政策建議。呂素貞[3]探討了綠色建筑施工廢棄物的低碳處理技術(shù)，提出了推動建筑行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的解決方案。以龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站為例，展示了清潔能源在減少大氣污染、促進(jìn)低碳發(fā)展方面的實(shí)際成效，并分析了技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和政策影響，為推廣低碳技術(shù)和優(yōu)化政策支持提供建議。

1 低碳排放技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用

低碳排放技術(shù)主要包括減碳排放技術(shù)和無碳排放技術(shù)兩個方面，具體應(yīng)用如下。

1.1 減碳排放技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用

1.1.1 能源效率技術(shù)

能源效率技術(shù)旨在提高能源的利用效率，從而達(dá)到減少碳排放的目的。在電力和化工等高能耗行業(yè)中，推廣先進(jìn)的能源利用技術(shù)具有重要意義。以超臨界發(fā)電技術(shù)為例，該技術(shù)通過在高于水的臨界溫度（374.15 ℃）和臨界壓強(qiáng)（22.12 MPa）的條件下，利用蒸汽進(jìn)行發(fā)電，大幅提高了熱能轉(zhuǎn)化效率。超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)電流程如圖1所示[4]。

超臨界發(fā)電效率的計(jì)算公式為

η3=η1×η2（1）

式中：η3為發(fā)電效率；η1為鍋爐效率；η2為汽輪機(jī)效率。相比傳統(tǒng)的亞臨界發(fā)電，超臨界技術(shù)能夠使發(fā)電效率提高3%～5%。此外，二氧化碳的排放濃度（ρCO2）的計(jì)算公式為

（2）

式中：Vgy為干煙氣量，Nm3/kg；MCO2為二氧化碳的排放濃度，g/Nm3。

深入分析鍋爐效率與碳排放的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)提高鍋爐效率能夠顯著降低二氧化碳的排放量。超臨界發(fā)電技術(shù)在高溫高壓條件下運(yùn)行，能夠減少能量損失并提高燃料的利用率，具有顯著的節(jié)能減排優(yōu)勢。

1.1.2 農(nóng)業(yè)碳減排技術(shù)

農(nóng)業(yè)碳減排技術(shù)通過優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，減少碳排放，對大氣污染治理具有積極作用。農(nóng)業(yè)碳排放源主要包括化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜、電能消耗以及土壤翻耕過程中的碳流失等。各項(xiàng)活動的碳排放系數(shù)如表1所示[5]。

農(nóng)業(yè)碳排放總量的計(jì)算公式為

Efarm=Efe+Epe+Epl+Efg+Ewa（3）

式中：Efarm為農(nóng)業(yè)碳排放總量；Efe、Epe、Epl、Efg、Ewa分別為化肥、農(nóng)藥、薄膜、翻耕、灌溉因素的碳排放。

為減少農(nóng)業(yè)碳排放，可采取以下措施。一是推廣使用可降解生態(tài)薄膜。這種薄膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中無須回收，可自然降解，降低碳排放量并減少對環(huán)境的影響。二是改進(jìn)灌溉方式，采用水肥一體化節(jié)水灌溉技術(shù)或噴灌與滴灌相結(jié)合的技術(shù)，減少電能消耗。

1.2 無碳排放技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用

1.2.1 風(fēng)能

風(fēng)能的利用有助于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，降低對傳統(tǒng)化石能源的依賴，從而減少大氣污染。在進(jìn)行風(fēng)電場的選址和建設(shè)時，需要綜合考慮當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能資源、地形地貌和氣象條件等因素。通常，風(fēng)速大于3 m/s、地形開闊、海拔較高的地區(qū)適合建設(shè)風(fēng)電場。此外，風(fēng)力機(jī)的工作溫度范圍通常在-30～60 ℃，因此需考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件。風(fēng)力發(fā)電的功率計(jì)算公式為

（4）

式中：P為功率；ρ為空氣密度；A為葉片掃掠面積；V為風(fēng)速。由此可見，風(fēng)速對發(fā)電功率影響顯著，因此選擇風(fēng)速較高且穩(wěn)定的地區(qū)建設(shè)風(fēng)電場，能夠提高發(fā)電效率。

1.2.2 太陽能

光伏發(fā)電技術(shù)利用光伏效應(yīng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，為人類提供清潔電力。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏電池板、逆變器、電力輸送以及控制系統(tǒng)組成。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏電池板的電壓計(jì)算公式為

Upv=Upv+-Upv-（5）

式中：Upv為光伏電池板電壓；Upv+和Upv-分別為電池組件正極和負(fù)極對地電壓。

為提高光伏發(fā)電效率，需精確設(shè)計(jì)和仿真運(yùn)行參數(shù)，如組件排列、傾斜角、方位角及電氣連接等。據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2023年底，我國太陽能發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)6.1億kW，在能源轉(zhuǎn)型和污染治理中作用顯著。

1.2.3 生物質(zhì)能

生物質(zhì)能利用主要包括生物質(zhì)發(fā)電、生物燃?xì)夂蜕镆后w燃料等形式。在生物質(zhì)發(fā)電中，利用木材、農(nóng)作物秸稈、生活垃圾等生物質(zhì)材料作為燃料，通過直接燃燒或氣化等方式產(chǎn)生熱能和電能。但是，生物質(zhì)燃燒過程中也可能產(chǎn)生一定的污染物，因此需要配備完善的廢氣處理系統(tǒng)?，F(xiàn)代生物質(zhì)發(fā)電廠通常安裝高效的除塵、脫硫及脫硝裝置，確保排放達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。生物質(zhì)能的利用不僅有助于減少對化石燃料的依賴，降低溫室氣體排放，還可以促進(jìn)廢棄物的資源化利用。

2 低碳排放技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用案例

2.1 案例背景

青海省位于中國西北部，地廣人稀，太陽能資源豐富，年平均日照時數(shù)超過3 000 h，被譽(yù)為“太陽能之都”。2013年，青海省啟動了世界最大的水光互補(bǔ)光伏電站項(xiàng)目——龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站，旨在充分利用太陽能資源，推動當(dāng)?shù)厍鍧嵞茉窗l(fā)展，減少大氣污染物和溫室氣體排放。

2.2 案例描述

龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站位于青海省海南藏族自治州共和縣塔拉灘地區(qū)，依托龍羊峽水電站，通過“水電+光伏”互補(bǔ)的方式，實(shí)現(xiàn)新能源的高效利用。項(xiàng)目總裝機(jī)容量為850 MW，占地面積約27 km2，總投資約60億元，由國家電投集團(tuán)黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)營。

龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站采用了光伏發(fā)電技術(shù)，光伏組件采用多晶硅太陽能電池板，傾斜角度為37°，方位角為正南方向，以最大化接收太陽輻射。電氣連接方式采用組串式逆變器，提高了發(fā)電效率和系統(tǒng)可靠性。項(xiàng)目于2013年一期開工建設(shè)，2015年全部并網(wǎng)發(fā)電。

龍羊峽水光互補(bǔ)的原理如下：在光照充足、光伏發(fā)電量大的白天，水電站減少出力，將富余的電能輸送至電網(wǎng)，同時蓄水；在夜間或光伏發(fā)電不足時，水電站增加出力，補(bǔ)充電力供應(yīng)。這種方式有效平衡了光伏發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性，提升了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

2.3 案例分析

龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站的建成運(yùn)營，對大氣污染治理和低碳排放具有重要意義。根據(jù)項(xiàng)目運(yùn)行數(shù)據(jù)，電站年平均發(fā)電量約13.7億kW·h，可滿足約50萬戶家庭的年用電需求。與相同發(fā)電量的火力發(fā)電相比，每年可節(jié)約45萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。

按照每噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒會排放約2.6 t的二氧化碳計(jì)算，電站每年可減排二氧化碳約117萬t。此外，可減少二氧化硫排放約3 600 t，氮氧化物排放約3 200 t，對改善區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量具有顯著作用。

經(jīng)濟(jì)效益方面，龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站帶動了當(dāng)?shù)毓夥a(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，創(chuàng)造了超過2 000個就業(yè)崗位，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長。同時，項(xiàng)目每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益超過10億元，為地方財(cái)政做出貢獻(xiàn)。

技術(shù)方面，龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了水電與光伏發(fā)電的互補(bǔ)，提高了綠色能源的消納能力。高原高寒環(huán)境也給光伏電站組件耐久性、系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)，通過技術(shù)攻關(guān)，項(xiàng)目成功克服了高海拔、強(qiáng)紫外線等不利因素，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站項(xiàng)目通過應(yīng)用太陽能發(fā)電技術(shù)，在大氣污染治理和低碳排放方面取得了顯著成效。該項(xiàng)目不僅有效減少了溫室氣體和污染物的排放，改善了環(huán)境質(zhì)量，而且促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，具有良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會效益。

3 結(jié)論

低碳排放技術(shù)在大氣污染治理中展現(xiàn)了顯著成效，通過能源效率技術(shù)、無碳排放技術(shù)等手段，大幅減少污染物和溫室氣體的排放。以龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站為代表的實(shí)踐案例，驗(yàn)證了清潔能源在環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益上的巨大潛力。

參考文獻(xiàn)

1 徐 鑫，尤 倩，張 崢，等.碳達(dá)峰情景下中國民用航空機(jī)場大氣污染物及碳排放清單研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2024（7）：428-437.

2 張 雯，翟 帆.低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境保護(hù)的綜合研究[J].清洗世界，2024（7）：112-114.

3 呂素貞.綠色建筑施工廢棄物低碳處理技術(shù)的應(yīng)用[J].陶瓷，2023（5）：171-172.

4 杜景勃.農(nóng)村煤改氣用戶天然氣負(fù)荷預(yù)測技術(shù)研究與應(yīng)用[D].北京：北京建筑大學(xué)，2023.

5 尹少奇，田鵬濤.石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展與污染物超低排放的技術(shù)方案研究[J].工程技術(shù)，2023（2）：40-43.

收稿日期：2024-12-24

作者簡介：趙學(xué)峰（1990—），男，山東泰安人，工程師。研究方向：環(huán)保工程。