隨著光伏系統(tǒng)走進(jìn)千家萬戶，普通人接觸光伏的機(jī)會越來越多。作為光伏工作者，遇到“光伏知識小白”也是高概率事件。做分布式項(xiàng)目前期開發(fā)的工作人員幾乎都遇到過以下類似問題：

在我家屋頂安裝光伏組件，會不會有輻射影響健康?

你們說光伏是綠色能源，我聽說生產(chǎn)過程污染很嚴(yán)重，消耗的能量比電站發(fā)的電還多。

……

1 光伏發(fā)電的節(jié)能減排效應(yīng)

相對于常規(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。

這個數(shù)據(jù)最權(quán)威的發(fā)布渠道，應(yīng)該是“中國清潔發(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。

這個數(shù)據(jù)最權(quán)威的發(fā)布渠道應(yīng)該算是中國電力企業(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，中電聯(lián)的網(wǎng)站還給出了2012年全國電廠發(fā)電時排放的煙塵、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1萬千瓦的光伏項(xiàng)目(年滿發(fā)小時數(shù)為1000h)的年發(fā)電量為1千萬kWh，則相對于常規(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。

重要說明

下文內(nèi)容來自于中國可再生能源學(xué)會光伏專委會2014年5月出版的《光伏發(fā)電環(huán)境友好》。

2 光伏系統(tǒng)運(yùn)行過程中的輻射

光伏組件本身在發(fā)電時并不產(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)行時會影響周圍的電磁環(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)測定，太陽能光伏發(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產(chǎn)生的量值，不會對人身健康產(chǎn)生影響。

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

3 電池生產(chǎn)過程中的污染

生產(chǎn)制造過程中會產(chǎn)生一定的廢氣、廢水或固體廢物，統(tǒng)稱三廢，晶體硅光伏制造過程也不例外。下圖展示了晶體硅光伏制造過程中產(chǎn)生“三廢”種類、主要產(chǎn)生環(huán)節(jié)及處理措施。光伏制造過程中產(chǎn)生的絕大部分污染物經(jīng)簡單護(hù)理后即可達(dá)到國家安全排放標(biāo)準(zhǔn)，處理過程簡單且工藝成熟，對環(huán)境影響比較小;個別集中光伏生產(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。光伏系統(tǒng)的能量回收期不僅考慮了光伏制造過程的能量消耗，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)中國可再生能源學(xué)會光伏專委會最新一項(xiàng)關(guān)于晶體硅光伏系統(tǒng)能量回收期的測算結(jié)果：我國單晶硅光伏系統(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)連各個環(huán)節(jié)所需能量ER÷光伏系統(tǒng)年發(fā)電量EO

其中，

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

ER1：硅砂→金屬級硅：13kWh/kg

ER2：金屬級硅→太陽級硅：100kWh/kg

ER3：太陽級硅→硅錠/硅片：單晶60kWh/kg，多晶18kWh/kg

ER4：硅片→太陽電池：0.2kWh/W

ER5：太陽電池→光伏組件：0.15kWh/W

(包含生產(chǎn)玻璃、EVA、背板、鋁邊框、接線盒等能耗)

ER6：光伏組件→光伏系統(tǒng)：0.31kWh/W

(包含逆變器、電纜、開關(guān)、支架以及基建能耗)

按照每生產(chǎn)1千克太陽級硅需要1.3千克金屬級硅，每生產(chǎn)1千克晶體硅電池需要1.25千克太陽級硅，而每千克規(guī)定可生產(chǎn)190瓦太陽電池計(jì)算，得出沒生產(chǎn)1W太陽電池需要太陽級硅6.58克、需要金屬級硅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 我國建筑建設(shè)分布式光伏的潛力

按照國家住宅與居住環(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)

本文版權(quán)屬于“中國可再生能源學(xué)會光伏專委會”。