核能碳足迹量化分析软件 · 使用手册
模型来源：《核能碳足迹量化分析报告》（ISO 14040/14044 · GWP100 · 五层推理架构 L1–L5）
功能单位：1 kWh 净上网电量 ｜ 输出维度：碳足迹经济性、资源约束、环境影响
第一部分 · 软件使用手册
1.1 软件定位与适用场景
本软件是一款面向核电经济性 / 碳足迹评估的交互式量化工具，用于在给定机组参数与系统边界下：
量化核能全生命周期碳足迹（AUEC，单位 gCO₂e/kWh）；
计算平准化度电成本 LCOE（元/kWh）及其含碳价版本；
识别主导敏感因子并给出资源 / 环境 / 经济三类约束结论；
支持单因素敏感性、多因素龙卷风、双因素热力图三种敏感性分析。
⚠️ 说明：软件为方法学演示工具。默认参数与文献/IPCC 共识区间一致；具体电站应以电厂级 LCA 实测为准。
1.2 启动与界面布局
双击
nuclear_carbon_footprint.html用任意现代浏览器打开即可，无需联网、无需安装。界面为固定左右两栏：
左栏（输入参数）：分组表单，可滚动；栏宽可拖动中间分隔条在 260–640px 间调整。
右栏（结果与图表）：KPI 卡片 + 5 个结果面板。
任意参数改变 → 右栏 KPI、图表、结论实时刷新（含输入标签同步）。
┌───────────────┬────┬────────────────────────────────────┐
│ ① 输入参数 │ ║ │ ② 计算流程与输出 ③ 约束结论 │
│ (可拖拽调宽) │ ║ │ ④ 敏感性分析（5 个标签页） │
└───────────────┴────┴────────────────────────────────────┘
↑ 分隔条（拖拽）
1.3 输入参数说明（来源 / 取值区间 / 默认 / 作用）
A. 机组与运行
B. 燃料循环前段（L3）
C. 建设期与退役（L2）
D. 经济性与碳价（L2/L5）
E. 系统边界与残差
关键提示：过程式 LCA（仅建模 §3.3/§5 显式项）约得 5 g/kWh；将
indirectAUEC调至 0 即纯过程式边界，可见截断对总量的影响——这正是报告方法学讨论（ISO 14040 截断准则）的可视化。
1.4 输出指标（KPI 卡片）
1.5 各结果面板操作
② 默认参数下计算流程与输出结果
阶段贡献瀑布图：八阶段按
ΣG_s / E_life摊薄累加，虚线为合计值。生命周期排放构成（环形图）：过程式前段 + 建设/退役 + 运行 + 归因式残差占比，中心为总量。
计算流程文本：展示
E_life与各阶段 G_s 摊薄求和算式。默认参数速查表：AUEC、LCOE、各分项、闭式降幅等可复制数值。
③ 约束条件分析结论（自动生成）
资源约束：品位下行（0.10%→0.05%/0.02%）对采矿项的放大、闭式循环缓解天然铀约束。
环境影响：相对煤电(≈820)、天然气(≈490)的倍数关系，与风电/光伏的横向对比。
经济性：碳价下核电相对煤/气的平价优势（USD/MWh），以及建设成本失控的杠杆效应。
④ 敏感性分析（顶部标签页切换）
1.6 其它交互
恢复默认参数：左栏底部按钮，一键复位全部输入。
参数联动：所有滑块/下拉即时刷新，无需点击"计算"。
图表导出：右击图表 → 图片另存为（SVG 由浏览器原生渲染，可存为 .svg 或截图）。
第二部分 · 底层原理
2.1 方法论基础
软件采用 Gatt/AUEC 口径：将全寿期各阶段温室气体排放
G_s按净发电量摊薄，区别于"过程式 LCA 只计直接排放"的边界差异（见 2.8 残差机制）。
2.2 AUEC 总公式
Σ G_s^GHG
AUEC = ───────────────────────── (§八)
E_grid,net
E_grid,net = P · CF · 8760 · L [kWh] (P 单位 kW)
P：净电功率（kW）=capacityMW × 1000CF：容量因子（小数）L：运行年限（年）默认 1 GWe × 90% × 60 年 →
E_life ≈ 4.73 × 10¹¹ kWh
2.3 八阶段分解与参数化
flowchart LR
A[建设期隐含碳] --> S[ΣG_s]
B[退役] --> S
C[采矿选冶] --> S
D[转化] --> S
E[浓缩] --> S
F[燃料制造] --> S
G[运行间接] --> S
H[归因式残差] --> S
S --> AUEC[AUEC = ΣG_s / E_life]
AUEC --> OUT[gCO2e/kWh]
(1) 建设期隐含碳 A_con
E_cap = Σ (材料强度_t/MW × P_MW × 排放因子_tCO2e/t) × 电网放大系数 cGF
cGF = constructGridCI / 480
A_con = E_cap × 1e6 / E_life [g/kWh]
材料项：混凝土
concreteInt×efConc、钢材steelInt×efSteel、设备equipInt（已含制造电耗）。cGF将"全球均电网 480"作为基准，低碳电网下隐含碳同比例下压。默认校验：500×0.10 + 100×1.5 + 300（t/MW×MW = tCO₂e）→ 5.0×10⁵ t →
A_con = 1.06 g/kWh，与报告 §3.3 精确一致。
(2) 退役 A_dec
A_dec = decomMt × 1e12 / E_life [g/kWh] (decomMt 单位 Mt = 1e12 g)
(3) 采矿选冶 A_mine（品位弹性）
A_mine = A0_MINE × (g0 / g) × mF × mineGF
A0_MINE = 2.0, g0 = 0.10 (%U 参考品位)
mF = ISL ? 0.9 : 1.0
mineGF = 0.6 + 0.4 × (mineGridCI / 480)
核心规律：
A_mine ∝ 1/g（品位越低、吨矿处理量越大、排放越高）。默认校验：2.0 × (0.10/0.10) × 1 × 1.0 = 2.00 g/kWh，与报告 §1.5.2 一致。
品位 0.10%→0.02%：仅采矿项由 2.0 升至 10.0 g/kWh（AUEC 的"慢变量上行风险"）。
(4) 转化 A_conv
A_conv = 0.5 × (convGridCI / 480)
(5) 浓缩 A_enr（工艺 + 电网双杠杆）
f_enr = SWU_per_kW × e / (CF × 8760) [kWh/kWh]
SWU_per_kW = 0.13 (1 GWe ≈ 1.30e5 SWU ÷ 1e6 kW)
e = E_MAP[method] (离心 75 / 混合 540 / 扩散 2400 kWh·SWU⁻¹)
A_enr = f_enr × enrichGridCI
默认校验：离心 → 0.13×75/(0.9×8760) = 1.24×10⁻³ kWh/kWh × 480 = 0.59 g/kWh（§5.4.2）。
扩散+煤电电网：f_enr × 820 ≈ 9.15% 量级 → 总量飙至 ≈43.9 g/kWh（浓缩工艺 20–40× 能耗差 + 高碳电网叠加）。
(6) 燃料制造 A_fab
A_fab = 0.5 [g/kWh，前段常数]
(7) 运行间接 A_op
A_op = opAUEC (核电无燃烧，运行期直接排放≈0)
(8) 闭式循环前段降幅
A_front = (A_mine + A_conv + A_enr + A_fab) × (1 − red)
red = open:0 / closedThermal:0.30 / closedFast:0.50
闭式快堆全循环可降前段 40–60%（§2.7，Serp 等）。
默认校验：开式 → 前段 = 3.59 g/kWh；闭式快堆 → 约 10.20 总量（前段降 50%）。
(9) 归因式残差 A_ind
A_ind = indirectAUEC (默认 7.04，使总量对齐 Warner&Heath 共识中位 12)
2.4 LCOE 经济模型
CAPEX = capex × P_kW [USD]
CRF = r·(1+r)^L / ((1+r)^L − 1) [资本回收系数]
annCap = CAPEX × CRF
FOM = 0.012 × CAPEX [固定运维]
vom = vomFuel × E_annual / 1000
LCOE_USD = (annCap + FOM + vom) / E_annual
LCOE = LCOE_USD × fx [元/kWh]
CRF体现贴现率与时间价值：r=7%、L=60 → CRF≈0.071。默认校验：6000 USD/kW 等级 →
LCOE ≈ 0.51 元/kWh（≈71 USD/MWh × 7.2），落在大型 LWR 合理区间。
2.5 碳价竞争力耦合
LCOE_p = (LCOE_USD × 1000 + p × AUEC × 1e-3) / 1000 × fx [元/kWh]
低 AUEC 电源（核、风、光）附加成本极小，属"碳价免疫型"；
煤电（AUEC≈820）在 p=50 时 LCOE 额外抬升 ≈ 41 USD/MWh，核电相对优势约 40 USD/MWh（p=100 扩至 ≈81）。
2.6 敏感性分析方法学
单因素敏感性（局部弹性）
固定其它参数于默认，沿该参数区间均匀取 40 点，逐点重算 AUEC。
用于展示"某一因子单独变化"的单调/非线性响应（如
A_mine ∝ 1/g为凸函数）。
多因素龙卷风（OAT，一次性法）
每个参数独立取区间低档 / 高档，其余保持默认，得到 AUEC 的
[lo, hi]区间。按区间跨度
Δ = hi − lo由小到大排序，跨度最大者即最敏感因子。报告降碳优先级（§1.5.5）：供应链电网脱碳 ≈ 浓缩工艺升级 > 品位管理 > 容量因子/延寿。
双因素热力图（二维网格）
选 X、Y 两参数，各取 N=12 等分网格，逐格算 AUEC，色阶标高低。
识别高–高叠加区（如"低品位 + 煤电电网"）的碳足迹高位风险。
2.7 默认参数选取依据与一致性校验
总量默认 12.0 由"过程式前段≈3.59 + 建设 1.06 + 退役 0.11 + 运行 0.20 + 残差 7.04"构成；残差项用于弥补过程式 LCA 对间接/截断排放的系统性低估，使软件点位落在 IPCC 综述（Warner & Heath 2013 中位 12）区间内。
2.8 方法学局限与注意事项
边界差异：纯过程式（indirectAUEC=0）仅得 ≈5 g/kWh，与归因式边界（12）相差一倍余——解读时务必注明所用边界。
品位弹性为一级近似：
A_mine ∝ 1/g未含采矿深度、剥采比、尾矿管理的非线性项。浓缩能耗为常数：
SWU_per_kW=0.13与工艺无关，仅e（kWh/SWU）随工艺变化；实际 SWU 需求随尾料丰度、初始丰度而变。电网碳强度为代理变量：用单一电网因子放大材料隐含碳，未区分区域小时级电网曲线。
LCOE 简化：未含工期利息 IDC、建设期通胀、容量电价/能量市场结构；VOM 仅含燃料+运维常数。
文献区间优先：所有默认值取自报告所列文献（Warner&Heath 2013、Lenzen 2008、Sovacool 2008、Hertwich 2015、Pehl 2017、Lovering 2016、Serp 2017、Le Boulch 2024 等），具体电站须以电厂级实测 LCA 校正。
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