原标题：RCR新文：中国电力基础设施发展的物质存量和流量

以燃煤发电为主导的中国是全球最大的温室气体排放国，在全球能源转型中发挥着重要作用。根据中国“十三五”规划，中国已经计划将燃煤发电能力严格限制在1100GW内。同时，中国已成为可再生能源生产、消费、投资和装机容量的世界第一。根据巴黎协议中国家自主贡献计划，中国将在2030年之前将其非化石能源消耗份额继续提高到20％。但是，清洁能源转型需要大规模发展能源基础设施。从生命周期的角度来看，这些存量的积累和维护需要使用金属和建筑材料，出于经济和环境方面的原因，应对其进行仔细刻画和更好地理解。

物质流分析(Material flow analysis，MFA)是过去几十年来被广泛使用的一种重要工具，用于表征基础设施的存量和流量。近年来，一些研究专门讨论了能源基础设施的存量，但仍存在一些知识空白：首先，关于能源系统材料存量的大多数现有研究主要应用在工业化国家，发展中和新兴经济体的涵盖面要少得多。其次，他们通常只考虑某些类型的发电技术和包含材料，但很少考虑整个电力系统中所有包含材料的存量。第三，通常不考虑火电和水电在不同单位(即大、中、小尺寸)中材料强度系数的异质性。

本研究旨在以中国为例，基于经验数据，通过应用动态的、特定于技术的、自下而上的MFA方法来解决这些差距。研究首先评估了1980年至2018年中国电力系统(包括发电，输电和配电)中四种主要材料的材料存量和在两种不同情景下其到2050年的发展状况。 然后，分析了由这种存量动态引起的材料需求和拆除废物的产生，并讨论了它们对中国电力基础设施发展中资源和环境管理的影响。

1、有关中国电力基础设施发展的物质存量和流量分析；

2、1980-2050，材料总存量增加40-50倍；

3、由于清洁能源转型，预计未来将有更多的金属密集型能源；

4、迫切需要更好地理解能源与物质的联系。

摘要

作为世界上最大的温室气体排放国，以燃煤发电为主导的中国预计在未来几十年持续进行清洁能源转型。但是，发电、输电和配电基础设施的发展需要大量的建筑材料，因此理解相应的材料需求和废物产生将很关键。本文采用动态的、自下而上的和具有技术分辨率的物质流分析方法，表征了1980-2015年中国电力基础设施发展相关的四种主要建筑材料(水泥、钢铁、铝和铜)的存量和流量。研究发现，中国电力基础设施的材料存量已从1980年的30±4 Mt增加到2018年的573±91 Mt(年增长率为7.7%)，并在构建的两个能源开发方案下，2050年分别会增至1188 Mt和1487 Mt。在过去的二十年中，尽管火力发电和水力发电对存量增长的贡献最大，但预计太阳能和风能将在未来贡献更多。由于可再生能源发电中越来越多地使用钢和铝，以及在输电和配电中使用铜和铝，因此预计金属消耗量更大。这些发现反映了中国电力转型的物质材料基础，并呼吁学界更好地理解能源-材料之间的联系，以应对未来几十年满足不断增长的材料需求和日益增加的废物和环境影响的双重挑战。

图1 研究逻辑示意图

图2 不同电力基础设施中材料存量的历史记录

图3 中国电力基础设施的未来材料存量发展

标题：

Material stocks and flows of power infrastructure development in China

作者：

Fangyi Li ab, Zhaoyang Ye ab, Xilin Xiao ab, Jingjing Xu ab, Gang Liu c

单位：

a

b

c

SDU Life Cycle Engineering, Department of Chemical Engineering, Biotechnology and Environmental Technology, University of Southern Denmark, 5230 Odense M, Denmark

英文摘要：

As the world's largest emitter of greenhouse gases with a dominant share of coal-fired power, China is expecting a continuous clean power transition in the next decades. However, the development of power generation, transmission, and distribution infrastructure requires significant amount of construction materials, therefore an understanding of the corresponding materials demand and waste generation would be important. In this paper, we deployed a dynamic, bottom-up, and technology-specific material flow analysis approach to characterize the stocks and flows of four major construction materials (cement, steel, aluminum, and copper) associated with China's power infrastructure development from 1980 to 2050. We found that the material stocks of China's power infrastructure have increased from 30 ± 4 Mt in 1980 to 573 ± 91 Mt in 2018 (an annual growth rate of 7.7%) and will further increase to 1188 Mt and 1487 Mt in 2050, respectively, in the two energy development scenarios we constructed. While thermal and hydro power contributed the most to stocks growth in the past two decades, solar and wind power are expected to contribute more in the future. A more metal-intensive energy future is foreseen due to increasing use of steel and aluminum in renewable energy generation and use of copper and aluminum in power transmission and distribution. These patterns reflect the physical material basis of China's power transition and call for better understanding of the energy-material nexus for addressing the dual challenge of satisfying growing materials demand and addressing increasing amount of waste and environmental impacts in the next decades.

本期编辑

张浩然，北京大学城市与环境学院博士研究生，研究方向：资源环境政策和管理。返回搜狐，查看更多

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