中國(guó)晶體硅太陽(yáng)能電池板的生命周期評(píng)價(jià)

【摘要】：太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為一種新型清潔能源得到了各國(guó)政府廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。LCA是分析產(chǎn)品系統(tǒng)對(duì)環(huán)境影響的方法,通過(guò)LCA可以發(fā)現(xiàn)其影響環(huán)境的潛在之處并將其對(duì)環(huán)境的影響降到最低。近些年國(guó)內(nèi)外對(duì)光伏電池板的LCA有豐富的研究,然而這些研究存在嚴(yán)重的不足:1.目前沒有中國(guó)太陽(yáng)能電池板的完整LCA研究,絕大部分現(xiàn)有的研究缺乏對(duì)數(shù)據(jù)選取和廢棄處理等過(guò)程的詳細(xì)分析;2.國(guó)內(nèi)外絕大部分LCA研究中缺乏結(jié)果可靠性和不確定性的分析,導(dǎo)致了讀者無(wú)法判斷結(jié)果的可信度;3.缺乏提高LCA結(jié)果可靠性的方法框架。本文將針對(duì)以上問題展開研究。首先,建立完整的中國(guó)光伏電池板LCA。主要對(duì)單元過(guò)程輸入輸出數(shù)據(jù)的確定和清單計(jì)算以及廢棄處理進(jìn)行研究。1.分析數(shù)據(jù)來(lái)源及其質(zhì)量,包括生產(chǎn)單元過(guò)程的信息(時(shí)間代表性、技術(shù)代表性等)、LCI方法和分配原則、數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)處理方法和數(shù)據(jù)代表性、完整性、可靠性以及審核信息;2.確定單元過(guò)程的輸入輸出數(shù)據(jù),對(duì)比分析并選取了合適的上游清單數(shù)據(jù)庫(kù),并開發(fā)簡(jiǎn)易基于的EXCEL的生命周期清單計(jì)算工具,計(jì)算了各生產(chǎn)階段、廢棄處理階段以及全生命周期的―從搖籃到大門‖的清單數(shù)據(jù);3.進(jìn)行生命周期影響評(píng)價(jià),主要突出電池板生產(chǎn)過(guò)程各階段及各輸入物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響程度,結(jié)果顯示電池板對(duì)“人類健康”的影響最大,而各輸入物質(zhì)中,“電能”引起的環(huán)境污染最為嚴(yán)重;4.進(jìn)行完善的生命周期解釋,包括重大問題識(shí)別、敏感性和不確定性分析、完整性和一致性檢查等。其次,對(duì)本研究LCA結(jié)果的可靠性和不確定性進(jìn)行分析。敏感性分析的結(jié)果顯示,銀漿、POCl3和碳化硅對(duì)溫室效應(yīng)具有最高的敏感性系數(shù)SC,“過(guò)程二NaOH”、“過(guò)程二能耗”和“過(guò)程三能耗”對(duì)溫室效應(yīng)具有最高的敏感性比SR。此外對(duì)酸性以及不同時(shí)間跨度的溫室效應(yīng)模型進(jìn)行對(duì)比分析,基本得出相同的敏感性排名。不確定性的結(jié)果顯示,在置信度為97.5%情形下,平均標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.19-0.22,只有“酸化”的分布函數(shù)符合與輸入物質(zhì)相同的對(duì)數(shù)正態(tài)分布,而三種不同時(shí)間跨度下的“溫室效應(yīng)”則最符合最大值分布。其中碳化硅、聚乙二醇、鋁邊框和銅對(duì)總結(jié)過(guò)的不確定性具有最高程度的影響。再次,本文提出了將不確定性分析深入到LCA每個(gè)過(guò)程的新框架,有助于LCA研究的進(jìn)一步發(fā)展。最后對(duì)本文研究進(jìn)行了總結(jié),以及未來(lái)的展望。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池板 生命周期評(píng)價(jià) 不確定性分析 清單數(shù)據(jù)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.41
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-38
• 1.1 選題背景及意義14-17
• 1.2 光伏系統(tǒng)介紹17-19
• 1.2.1 光伏效應(yīng)17
• 1.2.2 光伏系統(tǒng)的構(gòu)成17-19
• 1.3 生命周期評(píng)價(jià)簡(jiǎn)介19-30
• 1.3.1 目的與范圍確定20-22
• 1.3.2 清單分析22-25
• 1.3.3 生命周期影響評(píng)價(jià)25-29
• 1.3.4 生命周期解釋29-30
• 1.4 太陽(yáng)能電池板LCA研究現(xiàn)狀30-35
• 1.4.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀30-33
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀33-35
• 1.5 目前研究存在的問題和本文的研究?jī)?nèi)容35-36
• 1.5.1 目前研究存在的問題35-36
• 1.5.2 本文要解決的問題和方法36
• 1.6 本文的基本框架36-38
• 第二章 光伏系統(tǒng)LCA數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)模型的建立38-61
• 2.1 光伏系統(tǒng)LCA數(shù)據(jù)庫(kù)介紹38-42
• 2.1.1 歐洲LCA數(shù)據(jù)庫(kù)38-39
• 2.1.2 美洲LCA數(shù)據(jù)庫(kù)39
• 2.1.3 亞太地區(qū)LCA數(shù)據(jù)庫(kù)39-40
• 2.1.4 常見數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)比40-42
• 2.2 光伏系統(tǒng)LCA數(shù)據(jù)庫(kù)的選取42-45
• 2.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)與電池板生產(chǎn)的相關(guān)性43-45
• 2.2.2 數(shù)據(jù)適應(yīng)性45
• 2.3 太陽(yáng)能電池板下游過(guò)程數(shù)據(jù)建模45-61
• 2.3.1 數(shù)據(jù)遵循的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)47
• 2.3.2 數(shù)據(jù)邊界類型47-48
• 2.3.3 分配原則48
• 2.3.4 截?cái)嘁?guī)則（Cut-off）48
• 2.3.5 排放數(shù)據(jù)建模48-49
• 2.3.6 基礎(chǔ)設(shè)施49
• 2.3.7 數(shù)據(jù)來(lái)源和數(shù)據(jù)類型49-53
• 2.3.8 數(shù)據(jù)質(zhì)量53-57
• 2.3.9 可靠性量化結(jié)果及數(shù)據(jù)選用準(zhǔn)則57-59
• 2.3.10 中國(guó)電力能源的清單59-61
• 第三章 電池板生命周期建模和清單計(jì)算61-116
• 3.1 本文的研究目的和系統(tǒng)邊界61-64
• 3.1.1 研究目的61-62
• 3.1.2 系統(tǒng)邊界62
• 3.1.3 功能單元62-63
• 3.1.4 光伏系統(tǒng)的主要參數(shù)63-64
• 3.2 生命周期各階段清單數(shù)據(jù)收集64-88
• 3.2.1 工業(yè)硅生產(chǎn)64-69
• 3.2.2 多晶硅生產(chǎn)69-73
• 3.2.3 硅片的生產(chǎn)73-77
• 3.2.4 電池片生產(chǎn)77-81
• 3.2.5 電池板組件生產(chǎn)81-84
• 3.2.6 生產(chǎn)階段數(shù)據(jù)匯總84-86
• 3.2.7 平衡系統(tǒng)的數(shù)據(jù)86-88
• 3.2.8 運(yùn)輸使用階段88
• 3.3 電池板回收方法及數(shù)據(jù)88-96
• 3.3.1 電池板回收的意義88-89
• 3.3.2 FIRST SOLAR公司的回收方法89-90
• 3.3.3 SOLAR WORLD的回收方法90
• 3.3.4 物理分離法90-91
• 3.3.5 電熱絲切割EVA回收法91-93
• 3.3.6 不同回收方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比93-94
• 3.3.7 本文的回收方法94-96
• 3.4 清單計(jì)算和分析96-116
• 3.4.1 清單計(jì)算方法98-99
• 3.4.2 工業(yè)硅生產(chǎn)清單計(jì)算結(jié)果99-100
• 3.4.3 多晶硅生產(chǎn)過(guò)程清單計(jì)算結(jié)果100-102
• 3.4.4 硅片生產(chǎn)過(guò)程的清單結(jié)果102-104
• 3.4.5 電池片生產(chǎn)過(guò)程的清單結(jié)果104-105
• 3.4.6 電池板生產(chǎn)過(guò)程的清單結(jié)果105-107
• 3.4.7 1kWp電池板生產(chǎn)鏈的總清單計(jì)算結(jié)果107-108
• 3.4.8 平衡系統(tǒng)的清單計(jì)算結(jié)果108-110
• 3.4.9 運(yùn)輸使用過(guò)程的清單計(jì)算結(jié)果110-111
• 3.4.10 廢棄處理過(guò)程的清單計(jì)算結(jié)果111-112
• 3.4.11 1kWp光伏系統(tǒng)全生命周期的清單計(jì)算結(jié)果112-116
• 第四章 電池板生命周期影響評(píng)價(jià)116-123
• 4.1 電池板生命周期影響評(píng)價(jià)結(jié)果116-119
• 4.1.1 總體評(píng)價(jià)結(jié)果116-117
• 4.1.2 生產(chǎn)過(guò)程各階段的評(píng)價(jià)結(jié)果117-119
• 4.2 能量回收時(shí)間和溫室氣體排放值119-123
• 4.2.1 系統(tǒng)發(fā)電量119-120
• 4.2.2 能量回收時(shí)間120
• 4.2.3 溫室氣體排放量120-123
• 第五章 生命周期解釋123-157
• 5.1 重大問題識(shí)別123-126
• 5.1.1 生命周期各階段LCI的輸入與輸出123-125
• 5.1.2 生命周期各階段LCIA的輸入與影響125-126
• 5.2 敏感性分析126-140
• 5.2.1 擾動(dòng)分析126-133
• 5.2.2 情景分析133-138
• 5.2.3 組合敏感性分析138-140
• 5.3 不確定性分析140-151
• 5.3.1 不確定性的種類140-142
• 5.3.2 參數(shù)不確定性142-149
• 5.3.3 情景不確定性149-150
• 5.3.4 其他不確定性150-151
• 5.4 完整性與一致性151-152
• 5.5 基于數(shù)據(jù)和模型高可靠性的LCA框架152-157
• 5.5.1 建立各過(guò)程的不確定性152
• 5.5.2 基于可靠性的LCA框架152-157
• 第六章 總結(jié)與展望157-159
• 6.1 總結(jié)157
• 6.2 展望157-159
• 附表1159-163
• 參考文獻(xiàn)163-169
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或已錄用的論文169-170
• 致謝170

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