一 目的、范围和分析框架

（一）研究目的

“清洁能源”是人类应对当今能源危机、环境危机、气候危机提出的新概念。但长期以来，人们对“清洁能源”的定义还比较含混，特别是清洁能源发电系统的范围不够清晰，认识边界存在很大的争议。电力是使用最为广泛的二次能源，是从多种一次能源中获得的。由于能源种类和获得方式不同，不同发电系统和不同发电技术的电力生产对环境影响的程度、广度和深度不一。一个比较流行、简明、通用的定义是：清洁能源是指在生产和使用过程中不产生有害物质排放的能源。果真如此吗？

首先，作为常规能源和可再生能源的大水电是否属于清洁能源存在很大的争议。目前，修建大型水利水电工程对生态环境的影响已引起空前的关注。人们注意到大水电在造福人类的同时，还会改变或破坏原有的气候、土壤、水文、地质条件及其生物的多样性。因此，连制定能源政策的中国政府部门也难以统一口径。环保部门认为水电并非清洁能源，在某种程度上可能比火电造成的污染更严重，而能源部门则认为水电是目前中国最现实、潜力最大的清洁能源。

其次，作为新能源和可再生能源的太阳能在使用过程中污染或排放很少，但太阳能电池所需要的晶体硅的提炼会排放大量三氯氢硅、四氯化硅等有毒物质，对环境污染极为严重。甚至生产一块晶硅太阳能电池板所消耗的能源比这块电池板在使用寿命期内转换的电能还要多。同样，尽管风电发电过程中的污染很小，但风电所需要的铅酸蓄电池在生产、使用及报废后的处理都会严重污染环境，风机叶片材料玻璃纤维的生产也是高污染的。因此，风电和光伏发电的污染实质上都是由下游转移到了上游。

再次，作为新能源的电动车可以缓解城市内由汽油或柴油燃烧所造成的污染，但问题是绝大部分的电能全来自燃煤或燃油发电系统。从本质上说，这只不过是将市区内的分散污染源转移成火力发电厂的集中污染而已。也就是说，由石油或煤所造成的污染转嫁到了上游的发电环节。因此，清洁能源不能不问出处，唯有其动力源自清洁能源发电系统的电能才可以说是名副其实的清洁能源汽车。

最后，作为非可再生能源的核能一直被认为属于清洁能源的范畴。如果我们只考察核能发电环节，核电的确可以说是低污染、低排放的发电系统。但是，核燃料在生产、运输及核废料处理过程中，都伴随着非常严重的放射性污染，尤其是当核电站发生事故出现核泄漏，其污染更是大范围的，甚至是全球性的，且危害要延续几十年、几百年，甚至上万年。三哩岛事故、切尔诺贝利事故的影响都非常巨大，而2011年日本福岛核事故更引发了人们对核电风险的担忧。很多国家为此都采取缓建核电站的政策，有的国家甚至宣布“弃核”。核电站还有可能成为战争或恐怖主义袭击的主要目标。因此，人们有理由对核电是否属于清洁能源提出质疑。

由此可见，世界上没有任何一种能源是完全无污染、零排放的。所谓的清洁能源并非是绝对的清洁，而是相对的，且是有条件的。因为整个能源链的各环节都会产生相应的污染和排放，能源生产和再生产过程中自身还会消耗大量资源和能源。清洁能源并非指能源本身有清洁和不洁之分，而是指能源在利用、生产和消费的全过程的环境负荷是否清洁友好。本文研究目的就是从全生命周期考察整个电力能源链的输入和输出，通过对不同发电系统能源生产和使用过程中的排放、污染和资源消耗量的比较，运用归一化的综合指标分析不同发电系统的环境负荷，从而有助于清洁能源标准的评价，以及节能减排目标的设定和应对气候变化政策的制定。

（二）发电系统的生命周期评价模型

生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编与评价。^[1]实际上，LCA就是从原材料采集和加工，到生产、运输、销售、使用、回收、养护、循环利用和最终处理的全生命周期环境负荷的评价方法。经过40多年的发展，LCA已纳入ISO14000环境管理系列标准而成为国际环境管理和产品设计的一个重要支持工具。目前，基于LCA的产品碳足迹和水足迹也席卷全球市场，能源领域的碳足迹研究也越来越广泛，不同的是碳足迹研究只关注各阶段的温室气体排放而已。而LCA的指标体系则比较全面、客观和综合，不只强调片面的单