问题二光伏组件生产过程中到底有没有污染
第二个问题,光伏组件生产过程中到底有没有污染。大家对于光伏生产中污染的猜测主要来源于生产多晶硅会产生大量的四氯化硅,在直接排放的情况下会产生氯化氢。早年,中国的行业技术不过关,确实曾出现过生产过程中倾倒废料的现象;但随着市场竞争的加剧,如果不回收废料就难以降低成本,企业根本存活不下去。而且不少中国光伏企业都是做出口发家,为达到德国、美国、日本等国家的环保标准,也倒逼着中国企业对其生产线进行严格管理。
目前,在大规模的生产线上,我国光伏企业已经可以做到回收99%的废料,实现清洁生产。而且我国在光伏组件生产方面也对生产尾气的回收利用率、生产的选址、能耗等做出了严格的规定和限制。所以,光伏组件的生产过程不是一个必然的污染过程,我国已经通过技术进步和管理规范达到了安全可控的水平。
与其他许多传统行业相比,可再生能源的一个显著特点就是依靠市场规律和技术突破成为产业升级的推动力量。笔者希望行业外的朋友,有机会可以去光伏制造业企业走走看看,相信你们会看到一个全新的中国高端制造业。
谣言四光伏骗补?新补贴政策下根本做不到
最后,我们再来说一下关于“光伏骗补”的谣言,这个说法在金融机构圈子里流传得很广。要解释这个问题其实很简单,当前的可再生能源补贴政策采用“发一度电给一度电的补贴”的形式,由电网企业来承担核算发电量及发补贴的工作。
这种补贴模式类似种庄稼,以一个固定的价格收购小麦,农民若是交不上粮食,根本一分钱得不到。所以这种情况下光伏企业根本没法骗补贴。更根本地说,这种按照发电量计算补贴的形式,就是为了改善过去“装机补贴”的缺陷,让市场过渡到“按照产出获得收益”的更科学、更可持续的模式。
回到本文开头提出的问题,作为可再生能源的业内人士,我们该怎样正本清源、化解这些谣言呢?借用论语的一句话“不患人之不知己,只患己之不知人”,笔者认为与其对谣言愤愤不平,从业者更应该加强与外部的交流,努力消除误会;同时依靠高质量的发展满足用户的需求,才能真正赢得市场对可再生能源的认可。
当然,笔者也期待看到各位从业者能对可再生能源行业有“知识更新”的意识,毕竟可再生能源行业是高科技的延伸,其变化之快远远超过化石能源等传统行业。
最后,笔者希望全社会能更客观地看待新兴的能源品种。无论是欧洲、美国、日本等发达国家,还是印度、中东、非洲等发展中国家,无一不在大力发展可再生能源行业。中国在这方面已经有比较好的优势,一定要再接再厉,坚持可持续发展的发展理念。环境问题的解决离不开清洁低碳的能源,而可再生能源更是其中必不可少的力量。
附光伏组件制作过程的耗电情况
能耗计算边界条件
以原料硅砂为起点,到制成晶体硅光伏发电系统,全部能量消耗EP表达式
EP = EP1 + EP2 + EP3 + EP4 + EP5 + EP6 + EP7 + EP8
其中
EP1为“硅砂——冶金硅”的能耗12kwh/kg;
EP2 为“冶金硅——多晶硅”的能耗80kwh/kg(改良西门子法国内平均水平,当前国内先进水平已经达到60kwh/kg);
EP3为“多晶硅——多晶铸锭”的能耗8kwh/kg,(目前多晶硅铸锭已进入G6机型,装料重量在600kg-800kg,未来将向更大装料重量的G7、G8机型发展,电耗还有不少降低的空间);
EP4为“多晶硅锭-多晶硅片”的能耗0.45kwh/片(光伏规范条件中要求现有项目硅片能耗不低于45万kwh/百万片,当前国内领先企业已下降至0.3kwh/片以下);
EP5为“多晶硅片——多晶硅光伏电池”的能耗0.1kwh/Wp;
EP6为“光伏电池——光伏组件”的能耗0.35kwh/Wp,(这环节耗能较大的主要是钢化玻璃和铝框,背板、EVA、接线盒等耗电较小。按60片组件玻璃重量为12.93kg,每吨光伏玻璃耗能350kgce,按1度电等量0.1229kg标煤计算,光伏玻璃耗电为0.142kwh/w,60片组件所需铝边框2.8kg,按每吨耗电1.335万度,铝边框电耗为0.144kwh/w,组件层压等耗电约为0.06kwh/w);
EP7为“逆变器及系统平衡部件”的能耗,含支架、并网控制逆变器、电缆、开关、仪表等的生产能耗,按每MW电站需支架钢材5000吨、钢筋1500吨、各类电缆850千米进行计算,支架钢材和钢筋的能耗为0.3kwh/w,电缆能耗约为0.01kwh/w,升压变、逆变器等按0.05kwh/w计算,总能耗约为0.36kwh/w。
EP8为“组件运输、系统施工安装及其他”等,部分耗能比较大的主要是水泥,按每MW需水泥70吨计算,水泥能耗为0.06kwh/w,其他如运输、电池制造的银铝浆、切割用的材料生产等,简单估算为0.05wkh/w,合计0.11kwh/w。
计算结果
多晶硅生产消耗工业硅原料1.2kg,即每生产1kg高纯多晶硅需要1.2kg冶金硅;
铸锭消耗高纯多晶硅1.05kg,即1kg硅锭需要1.05kg高纯多晶硅;
1kg硅锭可以切156×156mm的硅片49片,按现在多晶电池平均转换效率18.3%计算,每片平均制造4.45Wp太阳电池,合计为218Wp/kg。
制造每瓦太阳电池需要的高纯多晶硅1050g/218Wp = 4.81g/Wp;
制造每瓦太阳电池需要的工业硅1.05×1.2×1000g/218Wp = 5.8g/Wp;
根据上述参数计算,得到各环节电力消耗情况如下
EP1 =12kWh/kg×5.8g/Wp/1000 = 0.0696 kWh/Wp
EP2 = 80kWh/kg×4.81g/Wp/1000 = 0.384 kWh/Wp
EP3 =8kWh/kg÷218Wp/kg = 0.036kWh/Wp
EP4=0.45kwh/片÷4.45Wp/片=0.1kwh/Wp
EP5=0.1kwh/Wp;
EP6=0.35kWh/Wp;
EP7=0.36kWh/Wp;
EP8=0.11kwh/Wp
太阳能电池片至组件的效率损失大概在1.5%左右,全部能量消耗EP = (EP1+ EP2 + EP3 + EP4 + EP5)/0.985 + EP6+EP7+EP8=1.52kWh/Wp
如果按照当前国内领先企业的能耗水平计算,每瓦的耗电成本可进一步下降。按硅粉耗量1.15kg/kg-Si,多晶硅生产综合电耗60kwh/kg-Si,硅锭电耗8kwh/kg,金刚线切割单位出片量55片,切割电耗0.3kwh/片,多晶电池转换效率18.8%计算,则全部能量消耗仅为1.33kwh/w左右。
能量回收期计算
光伏发电系统的能量回收期EPT(年)=制造光伏系统的全部能耗/光伏发电系统年发电量,即光伏发电的增值效应。
根据上面的测算,可以得到光伏发电从硅石到系统的总能耗为1.52kwh/Wp。
中国西北部的太阳能资源丰富,光伏发电系统的年满发平均利用小时数1500小时以上,中东部约为1100小时,取两者平均值1300小时,即每峰瓦太阳电池一年可以发出1.3kWh电。由此,可以计算出光伏发电的能
量回收期
EPT = 1.52/1.3 = 1.17年
即在晶体硅电池实现发电后,只需要1.17年就可以收回生产过程中所消耗的电力,先进产能则仅需1年左右。而太阳能组件的质保普遍在25年,有些甚至达30年,太阳能电池在全寿命周期内,基本上都是生产清洁电力。
作者彭澎