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原文摘要

Despite increasing attention, the quantification of ecosystem services values in life cycle assessment (LCA) remains nascent relative to other impact categories。 In this analysis, we develop and implement a novel approach for quantifying both land requirements and ecosystem services values based on The Economics of Ecosystems and Biodiversity framework。 Our case study focuses on energy infrastructure in the US portion of the Chihuahuan Desert, a location that has high resource potential for multiple types of energy。

2022世界杯买球入口 The analysis focuses on the land requirements of three types of power plants from a life cycle perspective: natural gas, solar, and wind。 The mean land-use intensity for natural gas, solar, and wind electricity is estimated to be 0。27, 0。68, and 0。064 meters squared per Megawatt-hour (m2/MWh), respectively。 When considering cumulative land use of the upstream natural gas supply chain, solar breaks even with gas within 10 years。 Mean ecosystem services costs are $0。54, $1。39, and $0。12 USD/MWh for electricity generated from natural gas, solar, and wind, respectively。 Ecosystem services costs for developments in this region are low relative to levelized costs of electricity (

摘要翻译

尽管关注度越来越高美国电力结构比例，但相对于其他影响类别，生命周期评价（LCA）中量化生态系统服务的价值仍处于起步阶段。在本研究中，我们根据生态系统和生物多样性经济学框架，开发并实施了一种量化土地需求和生态系统服务价值的新方法。我们的案例研究侧重于奇瓦瓦沙漠美国部分的能源基础设施，该地区具有多种能源的高资源潜力。分析的重点是从生命周期的角度看三种类型的发电厂的土地需求：天然气、太阳能和风能。天然气、太阳能和风力发电的平均土地使用强度估计分别为每兆瓦时0.27、0.68和0.064平方米（m2/MWh）。当考虑到上游天然气供应链的累积土地使用时美国电力结构比例，太阳能在10年内与天然气持平。天然气、太阳能和风能发电的平均生态系统服务成本分别为0.54美元、1.39美元和0.12美元每MWh。相对于电力的平均化成本，该地区开发的生态系统服务成本较低（

2022世界杯买球入口论文导读

社会对能源的使用涉及到土地密集活动，将自然和半自然景观转变为高度工业化的地区的方式往往导致环境和社会成本增加。虽然LCA在许多环境影响(例如空气污染和气候变化)方面已经相对成熟，但在比较能源技术对地表土地需求方面仍然存在大量问题，特别是如何使用设施级土地利用清单来解释区域和特定地点的影响。源于评估多种生态系统服务的复杂性，目前人们在评估生态系统服务方面没有达成共识。虽然土地使用的改变可能会增加一种生态系统服务，但会以另一种服务为代价。在能源开发的情况下，土地通常被转换为完全的人工结构（例如，砾石井台、道路），因此在项目期间几乎消除了所有的生态系统服务。本研究评估发电项目的土地需求美国电力结构比例，以及由此产生的对生态系统服务的影响。从生命周期的角度，对不同的三种发电技术(风能、太阳能和天然气发电)的地表土地需求和生态系统服务价值进行强有力的比较美国电力结构比例，并贡献了一种可广泛应用于能源系统分析和生命周期评价(LCA)的方法。

奇瓦瓦沙漠是北美第二大沙漠，横跨墨西哥中北部和美国西南部超过 35 万平方公里。奇瓦瓦沙漠地区在开发可再生能源项目方面具有优势，拥有优良的太阳能和风能资源（见原文图1）。研究范围包括 2016 年美国奇瓦瓦沙漠的生命周期电力生产，所有发电和相关的燃料供应都被考虑在内（原文图 2）。

原文图1：2016年美国奇瓦瓦沙漠的53个发电站点

本研究区分了三种类型的土地利用影响:转型、占用和永久影响。在2016年，共有53个运行中的发电厂，包括16个天然气发电厂、25个太阳能发电厂、9个风电场、1个太阳能和风能联合发电厂以及2个石油发电厂(原文表1)。风能、太阳能和燃气发电的生态系统服务成本是根据发电功能单位(1兆瓦时)计算土地需求来确定的。每种能源基础设施类型导致的奇瓦瓦沙漠的灌木丛、草地或林地受影响比例和栖息地特定生态系统服务价值见原文表2。

原文图2: 系统边界分析包括发电厂和燃料供应

原文表1: 本研究所筛选分析的发电厂的特点总结

原文表2:2016年美国奇瓦瓦沙漠生态系统服务价值和栖息地受影响比例

原文图4显示奇瓦瓦沙漠燃气发电的平均土地利用强度为0.31 m2/MWh。考虑燃料供应的上游土地利用和开发所需的累计土地，风能和太阳能发电的土地利用强度小于天然气。原文图5表明虽然假设发电厂场地的土地利用随时间保持不变，但失去的生态系统服务是累积的，并且每年都在增加。

原文图4: 美国奇瓦瓦沙漠的天然气、太阳能和风能发电的土地利用强度

原文图5:美国奇瓦瓦沙漠的天然气、太阳能和风能发电的生命周期生态系统服务成本

原文图6所示燃气发电每兆瓦时的平均生态系统服务成本估计为 0.63 美元/兆瓦时，太阳能发电在 30 年的假设经济寿命中，平均生态系统服务成本估计为 1.39 美元/兆瓦时，风能发电每兆瓦时的平均生态系统服务成本估计为 0.12 美元/兆瓦时。

原文图6: 按能源类型划分的生命周期生态系统服务价值，使用 3% 的贴现率估算

这项工作的研究结果强调了对不再生产的油井进行复垦的重要性，阐明了未来研究可以支持对空间和时间变异性以及技术变革精确表征的三个关键领域：考虑运营效率的时间变化、开发机器学习和图像处理方法的研究、应用技术生态协同框架，未来的研究可能会寻求更好地刻画能源开发如何随着时间的推移更有效地利用土地的方法美国电力结构比例，为可持续的能源系统的过渡提供信息。

编者简介

2022世界杯买球入口内容：蒲广颖 排版：欧阳伊雯审校：刘仟策、杨洁