基于生命周期评价的光伏发电碳排放研究

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1950年爆发的石油危机对世界经济造成了巨大的影响,国际社会开始关注“能源危机”这一问题,世界各国积极寻找未来能够实现大规模应用的可再生能源作为常规能源的补充。太阳能作为地球上资源最丰富、分布最广的可再生能源,一直被认为是一种清洁能源而得到大力发展。但是,光伏发电并没有它所宣传的那样零污染。国际能源署(IEA)指出,太阳能光伏在运行过程中不产生任何的温室气体,也不会排放其他污染物,但若考虑其材料生产、运输和电站建设等阶段则不然。因此,用生命周期评价方法对光伏发电系统从原料发掘到最终处置展开全面的研究、探究其环境影响很有必要。本文将光伏发电全生命周期分为以下8个环节:工业硅生产、多晶硅生产、多晶硅铸锭和切割(硅片生产)、光伏电池片的生产、光伏电池组件的生产、光伏系统平衡组件、光伏系统的运输、废弃处置,并对每个环节的工艺情况和投入产出数据的选取都进行了详细的分析。接着,选用国内生命周期软件ebalance进行生命周期碳排放的建模并计算碳排放量。结果显示,在整个生命周期内,1kWp光伏发电的二氧化碳排放量为2223.29kg,其中多晶硅生产环节产生的二氧化碳最多,而废弃处置阶段的回收再利用可以减少部分二氧化碳的排放。根据生命周期的总发电量和二氧化碳总排放量,得到光伏发电系统的碳排放强度为:92.83g/kWh。与我国火力发电的碳排放强度811.2 g/kWh相比,远小于火力发电,说明光伏发电的减排能力较强,是一种清洁能源。光伏发电系统的碳排放回收期计算出来是2.62年,远小于光伏的使用年限(25年),说明光伏发电具有较好的环境效益。通过敏感性分析可知,安装地点、运输距离和过程能耗均会对碳排放总量和回收期产生影响。最后运用生态足迹和机会成本理论,计算出2016年我国光伏产业治理碳排放的经济成本为72.53亿元,成本之高需要光伏企业予以重视。综上可知,为实现国家节能减排的目标,可继续发展光伏产业来替代传统能源,调整优化电源结构。但同时也应注意光伏产业技术的革新,减少生产过程的能耗和污染,降低经济成本。
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