如何證明光伏發(fā)電環(huán)境友好

　　隨著光伏系統(tǒng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶，普通人接觸光伏的機(jī)會(huì)越來(lái)越多。作為光伏工作者，遇到“光伏知識(shí)小白”也是高概率事件。做分布式項(xiàng)目前期開(kāi)發(fā)的工作人員幾乎都遇到過(guò)以下類似問(wèn)題：

　　在我家屋頂安裝光伏組件，會(huì)不會(huì)有輻射影響健康？

　　你們說(shuō)光伏是綠色能源，我聽(tīng)說(shuō)生產(chǎn)過(guò)程污染很嚴(yán)重，消耗的能量比電站發(fā)的電還多。

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　　1、光伏發(fā)電的節(jié)能減排效應(yīng)

　　相對(duì)于常規(guī)的火電，光伏電力的節(jié)能、減排能力到底有多大呢？

　　先看著名的溫室氣體CO2。

　　這個(gè)數(shù)據(jù)最權(quán)威的發(fā)布渠道，應(yīng)該是“中國(guó)清潔發(fā)展機(jī)制網(wǎng)”每年公布一次的基準(zhǔn)線排放因子。根據(jù)《2013中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》，各地區(qū)的排放因子數(shù)值如下表。

　　進(jìn)行一下單位換算，以北京所在的華北電網(wǎng)為例，1kWh的清潔電力相當(dāng)于減排917.1g的CO2。

　　再看節(jié)能（節(jié)約標(biāo)煤）量。

　　這個(gè)數(shù)據(jù)最權(quán)威的發(fā)布渠道應(yīng)該算是中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合每年發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)了。根據(jù)中電聯(lián)網(wǎng)站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，6000千瓦及以上電廠，2012年的平均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為305g/kWh，供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為325g/kWh。發(fā)電廠一般采用發(fā)電煤耗，用電戶一般采用供電煤耗。

　　同時(shí)，中電聯(lián)的網(wǎng)站還給出了2012年全國(guó)電廠發(fā)電時(shí)排放的煙塵、二氧化硫排放量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分別為0.4g/kWh和2.3g/kWh。

　　綜上所述，以北京為例，裝機(jī)量1萬(wàn)千瓦的光伏項(xiàng)目（年滿發(fā)小時(shí)數(shù)為1000h）的年發(fā)電量為1千萬(wàn)kWh，則相對(duì)于常規(guī)火電，節(jié)能減排量如下：

　　節(jié)約標(biāo)煤：3050噸；

　　減排：CO28570噸，煙塵4噸，SO223噸。

　　2、光伏系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的輻射

　　光伏組件本身在發(fā)電時(shí)并不產(chǎn)生任何電磁輻射，但是為了將光伏組件所發(fā)的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴?shí)現(xiàn)和電網(wǎng)的連接，通常需要很多的電力設(shè)備和電子器件，這些設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)影響周圍的電磁環(huán)境。

　　這里用光伏發(fā)電系統(tǒng)和電磁環(huán)境指代存在于光伏系統(tǒng)周邊的由于光伏系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象的總和。

　　經(jīng)科學(xué)測(cè)定，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電磁環(huán)境低于各項(xiàng)指標(biāo)的限值。在工頻段，太陽(yáng)能光伏電站電磁環(huán)境甚至低于正常使用的常用家用電器時(shí)產(chǎn)生的量值，不會(huì)對(duì)人身健康產(chǎn)生影響。

　　工頻下光伏電站與常用家用電器電磁環(huán)境測(cè)試結(jié)果對(duì)比，如下圖。

 

　　3、電池生產(chǎn)過(guò)程中的污染

　　生產(chǎn)制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的廢氣、廢水或固體廢物，統(tǒng)稱三廢，晶體硅光伏制造過(guò)程也不例外。下圖展示了晶體硅光伏制造過(guò)程中產(chǎn)生“三廢”種類、主要產(chǎn)生環(huán)節(jié)及處理措施。光伏制造過(guò)程中產(chǎn)生的絕大部分污染物經(jīng)簡(jiǎn)單護(hù)理后即可達(dá)到國(guó)家安全排放標(biāo)準(zhǔn)，處理過(guò)程簡(jiǎn)單且工藝成熟，對(duì)環(huán)境影響比較??；個(gè)別集中光伏生產(chǎn)行業(yè)持有的污染物，如四氯化硅、廢砂漿以及氟化物，如下圖所示。

　　4、光伏系統(tǒng)的能量回收期

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量回收期=光伏系統(tǒng)全生命周期內(nèi)的總能耗÷光伏系統(tǒng)年發(fā)電量

　　光伏系統(tǒng)幾年內(nèi)能把自己生命周期內(nèi)消耗的能力回收回來(lái)。光伏系統(tǒng)的能量回收期不僅考慮了光伏制造過(guò)程的能量消耗，也考慮了光伏組件外其他部件的能量消耗。顯然，回收期越短越好。能量回收期是判斷可再生能源的指標(biāo)之一。

　　歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)EPIA的研究表明，根據(jù)光伏系統(tǒng)的類型和安裝位置，不同類型的光伏系統(tǒng)的能量回收期約為0.5~1.4年。

　　根據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)光伏專委會(huì)最新一項(xiàng)關(guān)于晶體硅光伏系統(tǒng)能量回收期的測(cè)算結(jié)果：我國(guó)單晶硅光伏系統(tǒng)能量回收期約為1.34年，多晶硅光伏系統(tǒng)能量回收期約為1.17年，較國(guó)際能源署2008年公布的晶硅光伏系統(tǒng)能量回收期（單晶硅能量回收期約為2年，多晶硅能量回收期約為1.7年）有了大幅縮減。

　　該測(cè)算的邏輯及邊界條件為：

　　能量回收期TP=光伏系統(tǒng)生產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)連各個(gè)環(huán)節(jié)所需能量ER÷光伏系統(tǒng)年發(fā)電量EO

　　其中，

　　按照每生產(chǎn)1千克太陽(yáng)級(jí)硅需要1.3千克金屬級(jí)硅，每生產(chǎn)1千克晶體硅電池需要1.25千克太陽(yáng)級(jí)硅，而每千克規(guī)定可生產(chǎn)190瓦太陽(yáng)電池計(jì)算，得出沒(méi)生產(chǎn)1W太陽(yáng)電池需要太陽(yáng)級(jí)硅6.58克、需要金屬級(jí)硅8.55克，進(jìn)而可以計(jì)算得出：

　　ER（單晶）=1.745kWh/W，

　　ER（多晶）=1.524kWh/W

　　按照1Wp光伏系統(tǒng)年平均發(fā)電1.3kWh計(jì)算，可得：

　　單晶硅光伏系統(tǒng)能量回收期為1.34年，

　　多晶硅光伏系統(tǒng)能量回收期為1.17年。

　　5、我國(guó)建筑建設(shè)分布式光伏的潛力

　　按照國(guó)家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心推算數(shù)據(jù)，2020年我國(guó)建筑總面積將達(dá)到700億平方米，其中可利用的南墻和屋面面積為300億平方米，按照可利用面積的20%用于安裝光伏系統(tǒng)計(jì)算，則屆時(shí)可安裝光伏系統(tǒng)的面積約為60億平方米。根據(jù)每20平方米安裝1kW光伏系統(tǒng)計(jì)算，2020年建筑光伏系統(tǒng)最大裝機(jī)容量可高達(dá)3億kW。由于80%的屋面面積位于我國(guó)中東部地區(qū)，因此建筑光伏的主要建設(shè)區(qū)域在中東部地區(qū)。按照中東部地區(qū)平均年等效利用小時(shí)數(shù)為1300h，2020年建筑光伏年發(fā)電量約為：

　　3億kW×1300h=3900億kWh

　　約相當(dāng)于5個(gè)三峽電站的全年發(fā)電量。（按照三峽電站2013年全年發(fā)電量828.27億kWh計(jì)算）