光伏發(fā)電電力碳足跡因子的關(guān)鍵影響因素有哪些？
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】近日，生態(tài)環(huán)境部等三部門組織中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)等單位計(jì)算并發(fā)布2023年全國(guó)光伏發(fā)電電力碳足跡因子。經(jīng)過測(cè)算，2023年，全國(guó)光伏發(fā)電電力碳足跡因子為 0.0545kgCO2e/kWh。
在碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)下，我國(guó)正加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，光伏發(fā)電持續(xù)快速發(fā)展。截至2023年底，全國(guó)累計(jì)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)6.09億千瓦，并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電新增裝機(jī)21602萬(wàn)千瓦。2023年，光伏發(fā)電利用率為98.0%，光伏發(fā)電量5835億千瓦時(shí)，占全國(guó)總發(fā)電量約6.3%。
“通過光伏發(fā)電產(chǎn)品碳足跡因子量化工作組深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、反復(fù)討論、科學(xué)測(cè)算，我們得到了符合我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)品實(shí)際的電力碳足跡因子。”中國(guó)華電集團(tuán)有限公司副總經(jīng)濟(jì)師、市場(chǎng)營(yíng)銷部主任楊富春說(shuō)，光伏發(fā)電產(chǎn)品碳足跡因子的發(fā)布，有利于出海企業(yè)應(yīng)對(duì)國(guó)際貿(mào)易壁壘。
碳足跡因子系統(tǒng)邊界共分為4個(gè)階段
據(jù)楊富春介紹，光伏發(fā)電電力碳足跡測(cè)算總體遵循以下工作思路。一是確定系統(tǒng)邊界及考慮的設(shè)施范圍，同時(shí)，確定生命周期評(píng)價(jià)方法；二是考慮時(shí)間跨度、地理范圍等因素條件下制定各階段排放清單，并對(duì)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)碳足跡因子進(jìn)行收集；三是對(duì)各階段碳排放進(jìn)行累計(jì)得到光伏發(fā)電電力生命周期溫室氣體排放當(dāng)量，基于量化的光伏發(fā)電生命周期上網(wǎng)電量，計(jì)算得到光伏發(fā)電電力碳足跡因子。
根據(jù)《溫室氣體 產(chǎn)品碳足跡量化要求和指南》，光伏發(fā)電電力碳足跡因子系統(tǒng)邊界共分為設(shè)備獲取、施工建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)和退役處置4個(gè)階段。
其中，設(shè)備獲取階段包括光伏組件、逆變器、變壓器等設(shè)備的原材料獲取、加工、運(yùn)輸及制造；設(shè)備建設(shè)階段包括設(shè)備及材料運(yùn)輸至項(xiàng)目地點(diǎn)、建筑和安裝（包括基礎(chǔ)、支撐結(jié)構(gòu)等）；運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段包括輔助用電、電池組件清潔、設(shè)施維護(hù)、修理和更換等；退役處置階段包括設(shè)備設(shè)施解構(gòu)拆解、運(yùn)輸、廢物處理處置等。
典型案例主要選取單晶硅光伏發(fā)電項(xiàng)目
據(jù)了解，我國(guó)光伏發(fā)電領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新不斷取得重大進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)鏈上下游配套能力日益完善，為光伏技術(shù)進(jìn)一步大規(guī)模應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的支撐。單晶硅太陽(yáng)電池因其光電轉(zhuǎn)換效率較高和生產(chǎn)成本較低的優(yōu)勢(shì)，已成為市場(chǎng)主流。以TOPCon電池為主的n型單晶硅電池所占市場(chǎng)份額持續(xù)增加。
根據(jù)國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)公開的相關(guān)調(diào)研報(bào)告，目前，國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電主要采用單晶硅發(fā)電技術(shù)（見圖1、圖2）。因此，測(cè)算工作典型案例主要選取單晶硅光伏發(fā)電項(xiàng)目。
工作組依據(jù)中國(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源中心不同的光照條件選取案例進(jìn)行的測(cè)算，涵蓋交流側(cè)裝機(jī)容量60MW、80MW、90MW、100MW、250MW、400MW等單晶硅光伏發(fā)電項(xiàng)目。
圖1 硅片產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標(biāo) 來(lái)源：《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖（2022—2023年）》
圖2 硅片類型占比 來(lái)源：中商產(chǎn)業(yè)研究院
“通過測(cè)算、對(duì)比，可知同一光照條件不同光伏發(fā)電電力碳足跡因子近似相等，因此，我們選取了不同光照強(qiáng)度下典型案例估算相應(yīng)光照強(qiáng)度區(qū)域光伏發(fā)電電力碳足跡因子。”楊富春說(shuō)，依據(jù)選取案例數(shù)據(jù)，測(cè)算出全國(guó)光伏發(fā)電電力碳足跡因子為0.0545kgCO2e/kWh。
光伏組件等是降低光伏發(fā)電電力碳足跡因子關(guān)鍵因素
根據(jù)IPCC特別報(bào)告《可再生能源與減緩氣候變化》（2012年），聯(lián)合國(guó)政府氣候變化專門委員會(huì)（2012）通過對(duì)生命周期溫室氣體排放估算值的124篇文獻(xiàn)的調(diào)研，計(jì)算得到單晶硅的光伏發(fā)電電力碳足跡因子為30—217gCO2e/kWh，中位值約70gCO2e/kWh。
國(guó)際能源署（IEA）2024年對(duì)約90項(xiàng)已發(fā)表的光伏發(fā)電生命周期評(píng)價(jià)研究文獻(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)性調(diào)研，考慮數(shù)據(jù)質(zhì)量和與相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)的符合性，最終篩選得到約40個(gè)光伏發(fā)電碳足跡因子估計(jì)值，其中，光伏發(fā)電電力碳足跡因子為0.033kgCO2e/kWh，該因子在光照強(qiáng)度為1700（kW·h）/（m²·年）、使用壽命為30年條件下測(cè)算。
而按照我國(guó)國(guó)內(nèi)光照強(qiáng)度及25年設(shè)計(jì)使用壽命計(jì)算，光伏碳足跡因子為0.0545kgCO2e/kWh。在光照強(qiáng)度為1700（kW·h）/（m²·年）的條件，參考使用壽命為30年測(cè)算國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電碳足跡因子約為0.025kgCO2e/kWh。
楊富春指出：“在同等光照強(qiáng)度和使用壽命條件下，我國(guó)光伏發(fā)電電力碳足跡因子優(yōu)于國(guó)際相關(guān)報(bào)告的光伏發(fā)電電力碳足跡因子。同時(shí)，我們光伏發(fā)電電力碳足跡因子的量化過程中發(fā)現(xiàn)，因子受光照條件和設(shè)計(jì)使用壽命影響較大。各階段溫室氣體排放量占比設(shè)備獲取階段最大，運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段次之，退役處置階段最小，其中設(shè)備獲取階段的光伏組件、逆變器等對(duì)光伏發(fā)電電力碳足跡因子影響最大，運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段中的外購(gòu)運(yùn)維能源影響最大，因此光伏組件等的技術(shù)進(jìn)步是進(jìn)一步降低光伏發(fā)電電力碳足跡因子的關(guān)鍵。
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