风电具有资源潜能丰富、产业基础好、经济竞争力强和环境影响低等优势，是最有可能支撑经济发展的清洁能源技术之一，现已成为中国继煤电、水电之后的第3大电源[1]．作为全球最大的风电装机市场，中国装机容量从2000年的3.4×105kW增长到目前的2.1×109kW，年平均增长率58%，累计装机容量占全球比重从2000年的2.0%增长至2018年的35.4%．此外，中国风电发展路线图指出，到2050年风电装机容量将达到10×109kW[2]．随着风电技术的大规模推广应用，在发电过程中引起的相应生态环境问题，如植被破坏、水土流失、光污染及噪声污染等[3-4]也备受关注；风电场运行也会改变局地气象条件以及地表和大气的热交换，大面积运行风电场还会对全球气候变化产生影响[5-6]．风能是一种分散型资源，在开发利用过程会造成产业链上的资源、能源消耗．除运行期间会直接影响环境，在风电场设备生产、建设施工和拆除等各个环节，也会导致的大量资源、能源消耗和污染物排放，产生间接环境影响．因此，除考虑风电场运行期间的环境影响外，关注风电场风机零部件生产到风电场建设、运营和拆除等生命周期过程的环境影响，能更全面、有效地对风能开发利用进行环境影响评价，客观认识其环境成本与节能减排潜力．

生命周期评价(life cycle assessment, LCA)是系统评价综合环境影响的主要方法．如JUNGBLUTH等[7]采用LCA量化分析了欧盟国家风力发电生命周期的环境负荷，包括温室气体(greenhouse gases, GHGs)排放、能源消耗和生态毒性等．AMPONSAH等[8]系统评价了海上风电场及陆上风电场的GHGs排放影响，结果显示，陆上风电场GHGs平均排放高于海上风电场GHGs平均排放．此外，KUMAR等[9]利用投入-产出型(input-output)LCA方法对美国某风电场的GHGs排放进行研究，发现期限较长的运营维护以及拆除处置阶段的影响应视为风电场的整体环境影响．王晓天[10]基于LCA对内蒙古某风电场生产制造、运输、运行维护和报废处置阶段的能耗以及GHGs排放进行研究．XUE等[11]根据中国的清单标准对风力发电的GHGs排放进行了生命周期分析．而WANG等[12]则对中国的陆上风电项目和海上风电项目的生命周期GHGs排放量分别进行LCA分析．

通过对比上述文献发现，当前针对风力发电的LCA研究中，由于系统边界和研究阶段的差异，部分生命周期阶段的环境影响并未充分体现．例如，现有研究主要侧重于风力发电机组本身的环境影响，而忽略了配套的升压变压系统、电线电缆和配电装置等其他输电设施．此外，风电场建设过程中基础设施工程的施工，也基本未考虑在边界范围之内．为综合全面分析与评价风力发电生命周期过程的环境影响或效益，本研究以中国东南沿海城市某100 MW的风电场为研究对象，采用LCA方法，从风电场的主要生产建设活动出发，核算风电场生产制造、运输、建设施工、营运与维护、拆除与处置生命周期阶段的GHGs排放量(以CO2当量计)，综合考虑该风电场的生命周期环境效益，提出相应减排策略，以期为我国能源政策制定、电网规划以及风电项目发展提供一定的参考和决策依据．

1 方法和数据

1.1研究对象

本研究以中国东南沿海城市某100 MW陆上风电场为研究对象，该风电场共安装50台单机容量为2 MW的风电机组．风力发电机组含3片叶片，风轮直径121 m，轮毂高度为120 m，设计使用寿命期为20年．该风电场共设4回35 kV集电线路，设2次升压站．

1.2系统边界与范围

根据国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)的定义， 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和评价．为全面评估风电场整体环境效益，根据“从摇篮到坟墓”的生命周期评价理论，将风电场的生命周期过程分为生产制造、运输、建设施工、运营与维护、拆除处置(从完整生命周期考虑，为预估阶段)5个阶段，其系统边界如图1．

图1 风电场LCA系统边界Fig.1 System boundary for life cycleassessment of wind farm

根据系统边界确定本研究对该100 MW风电场GHGs排放的核算范围，各阶段核算范围如表1．

表1 100 MW风电场GHGs核算范围Table 1 Greenhouse gases accounting scope ofthe wind farm (100 MW)LCA阶段范 围生产制造风电机组构件(转子、塔架和机舱)生产过程产生的当量排放;现场配电装置和输电设备等构件生产过程产生的当量排放 运 输风电场所需物资从生产厂商到风电场运输过程产生的当量排放建设施工建设施工材料消耗产生的当量排放;建设施工期间电、柴油等能源消耗产生的当量排放运营与维护风电场零部件维修及更换的材料产生的当量排放拆除与处置风电场设备及设施拆除环节产生的当量排放;废弃物从风电场到处置场地运输过程的当量排放