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【测算】光伏发电的环境友好性到底如何?

发表于:2016-07-05 08:41:51     来源:王淑娟

4光伏系统的能量回收期

光伏发电系统的能量回收期=光伏系统全生命周期内的总能耗÷光伏系统年发电量

光伏系统几年内能把自己生命周期内消耗的能力回收回来。光伏系统的能量回收期不仅考虑了光伏制造过程的能量消耗,也考虑了光伏组件外其他部件的能量消耗。显然,回收期越短越好。能量回收期是判断可再生能源的指标之一。

欧洲光伏产业协会EPIA的研究表明,根据光伏系统的类型和安装位置,不同类型的光伏系统的能量回收期约为0.5~1.4年。

根据中国可再生能源学会光伏专委会最新一项关于晶体硅光伏系统能量回收期的测算结果:我国单晶硅光伏系统能量回收期约为1.34年,多晶硅光伏系统能量回收期约为1.17年,较国际能源署2008年公布的晶硅光伏系统能量回收期(单晶硅能量回收期约为2年,多晶硅能量回收期约为1.7年)有了大幅缩减。

该测算的逻辑及边界条件为:

能量回收期TP= 光伏系统生产全产业连各个环节所需能量ER÷光伏系统年发电量EO

其中,

ER= ER1+ ER2+ ER3+ ER4+ ER5+ ER6

ER1:硅砂→金属级硅:13kWh/kg

ER2:金属级硅→太阳级硅:100kWh/kg

ER3:太阳级硅→硅锭/硅片:单晶60kWh/kg,多晶18kWh/kg

ER4:硅片→太阳电池:0.2kWh/W

ER5:太阳电池→光伏组件:0.15kWh/W

(包含生产玻璃、EVA、背板、铝边框、接线盒等能耗)

ER6:光伏组件→光伏系统:0.31kWh/W

(包含逆变器、电缆、开关、支架以及基建能耗)

按照每生产1千克太阳级硅需要1.3千克金属级硅,每生产1千克晶体硅电池需要1.25千克太阳级硅,而每千克规定可生产190瓦太阳电池计算,得出没生产1W太阳电池需要太阳级硅6.58克、需要金属级硅8.55克,进而可以计算得出:

ER(单晶)=1.745kWh/W,

ER(多晶)=1.524kWh/W

按照1Wp光伏系统年平均发电1.3kWh计算,可得:

单晶硅光伏系统能量回收期为1.34年,

多晶硅光伏系统能量回收期为1.17年。


 

5我国建筑建设分布式光伏的潜力

按照国家住宅与居住环境工程技术研究中心推算数据,2020年我国建筑总面积将达到700亿平方米,其中可利用的南墙和屋面面积为300亿平方米,按照可利用面积的20%用于安装光伏系统计算,则届时可安装光伏系统的面积约为60亿平方米。根据每20平方米安装1kW光伏系统计算,2020年建筑光伏系统最大装机容量可高达3亿kW。由于80%的屋面面积位于我国中东部地区,因此建筑光伏的主要建设区域在中东部地区。按照中东部地区平均年等效利用小时数为1300h,2020年建筑光伏年发电量约为:

3亿kW×1300h=3900亿kWh

约相当于5个三峡电站的全年发电量。(按照三峡电站2013年全年发电量828.27亿kWh计算)

本文版权属于“中国可再生能源学会光伏专委会”。

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