CEADs数据：2015年中国输电基础设施典型工程碳排放清单
研究背景
中国电力生产中心和消费中心呈逆向分布，促使中国大规模建设输电基础设施。从1990年至2015年，中国220千伏及以上输电线路总长从8.43万公里快速增长至68.3万公里，中国也成为世界上输电基础设施规模最庞大的国家。近年来，随着特高压电网的发展和全球能源互联网发展战略的提出，全球范围内将掀起新一轮的输电基础设施建设浪潮。
输电基础设施建设过程中会消耗汽油、柴油等化石能源从而直接产生碳排放，也会通过使用高排放强度建筑材料（水泥、钢材等）和电气设备（电缆、变压器、吊线配件等）等，从而间接导致大量的碳排放。然而现有研究缺乏对中国输电基础设施的深入探讨，导致对输电基础设施环境影响、排放清单的认识还存在盲点，不利于电力系统节能减排目标实现。
针对上述问题，CEADs团队上海交通大学魏文栋、山东大学李佳硕联合上海理工大学、北京大学、清华大学和华东理工大学等国内多家学术机构专家学者，基于191套中国输电基础设施典型工程的10000多个投入项，构建了2015年中国输电基础设施投入清单数据库。在此基础上，本研究使用EXIOBASE数据库的投入产出表来计算输电基础设施建设过程中产生的隐含碳排放，并基于蒙特卡洛模拟对各典型工程的碳排放不确定度进行了详细的分析。研究成果最近在Scientific Data发表。
数据介绍
清单包括四个数据集合：
（1） 1张原始产品投入数据、产品初级分类和EXIOBASE投入产出表部门之间的对应关系表。
（2） 191张输电基础设施典型工程（交流输电线路典型工程145种、交流变电站典型工程37种、直流输电线路典型工程8种、直流换流站典型工程1种）投入及隐含碳排放清单表。
（3） 1张输电线路典型工程的隐含碳排放汇总表。
（4） 1张变电站和换流站典型工程的隐含碳排放汇总表。
研究结果
输电线路、变电站和换流站典型工程的投入清单来源于国家电网公司。一共有220k V、330k V、500k V、750k V、1000k V五种电压等级的交流输电线路和变电站以及±800k V的直流输电线路和换流站的典型方案，各电压等级内的输电线路典型工程也因地形的不同（包括平地、丘陵、山地、高山、沙漠和河流沼泽）在产品投入上有所差别。其中，输电线路典型工程2AG的投入项如下表所示：
表1 输电线路典型工程2AG的投入项清单
研究结果表明，在输电线路典型工程中，碳排放随着电压等级和回路数的升高而增加，其中10GB4S、10GB3H和10GB4Q是三个的碳排放量最高的典型工程。变电站典型工程中也有相似的特征，高电压等级的变电站导致的碳排放更高。在所有变电站典型工程中，10A-2、10B-1和7A-1项目的碳排放量最多。相比变电站，800kv直流换流站会产生更多的碳排放，是变电站10A-2的2.7倍。这是因为换流站的主体结构包括阀室、换流变压器、交流开关站、平波电抗器、滤波器和无功补偿装置等大量碳排放密集型产品。
（a：输电线路工程2AP、8B1P和10GB4S的投入；b：输电线路工程2AP、8B1P和10GB4S的碳排放；c：变电站工程2A1和10A2以及换流站工程8A1的投入；d：变电站工程2A1和10A2和换流站工程8A1的碳排放）
每个典型工程的投入比例表现出不同的特点。选择排放量最低的变电站项目2A1、排放量最高的变电站项目10A2、排放量最低的输电线路项目2AP、排放量最高的输电线路项目10GB4S和800 k V换流站进行分析（图1）。在典型工程2A1中，电气设备（输配电设备）的投入和排放比例最高，分别占工程预算的37.32%和排放总量的39.74%。紧随其后的是建筑行业。与电气设备和建筑行业不同，服务业的隐含排放强度较低，专业技术服务仅占工程总碳排放量的2.01%和预算的9.68%。随着电压等级的增加，建筑、安装等部分的预算比例逐渐降低，而电气设备的预算比例则逐渐增加。在典型工程10A2中，电气设备（输配电设备）的预算比例和排放比例分别为79.67%和82.80%。换流站的预算和排放结构与典型工程10A-2相似。设备投入（输配电设备）占预算和排放的绝大部分，分别为74.18%和76.90%。建筑业占据了6.03%的排放量和5.21%的预算，成为第二大排放部门。从变电站工程来看，2AP和10GB4的投入预算和排放结构非常相似。
小结
该数据库为后续研究中国输电基础设施碳排放演变提供坚实的数据基础，并且有助于评估我国不同地区输电基础设施碳排放结构、优化输电基础设施规划设计。此外，本研究的方法框架也可应用于道路交通、电子通讯等基础设施的碳排放核算。将碳排放纳入基础设施建设可行性评估，有利于实现更绿色低碳的施工过程。
原文
Wei, W., Wang, M., Zhang, P. et al. A 2015 inventory of embodied carbon emissions for Chinese power transmission infrastructure projects. Sci Data 7, 318 (2020).