2024年4月22日,在上海举行的“第二届中国企业碳中和表现榜”颁奖盛典上,远景科技集团联合德勤发布了《光伏组件碳足迹与低碳发展报告》(下称“报告”),报告系统分析和评估了全球光伏产品碳足迹以及探索光伏产品降碳减排措施,为中国光伏组件出口提供了方向。
背景需求
近年来,海外市场装机需求激增,为中国光伏产品出口提供了巨大市场机遇。2023年中国光伏产品出口量同比增长25%。中国光伏产品出口以光伏组件为主,占据了全球光伏组件市场的半壁江山,其中欧洲、亚洲和美洲是主要的出口目的地,分别占据了46%、25%和11%的出口量。
欧洲市场是全球能源转型的领导者,也是中国光伏组件出口最大市场。因俄乌冲突爆发导致能源危机,以及欧盟 “Fit for 55”的一揽子计划,刺激了欧洲市场对光伏组件的需求。欧洲本土的光伏制造成本较高,供应链建设也需要时间,因此,预计在中短期内,欧洲仍将是中国光伏组件出口的最大市场。但在2022年法国光伏组件招标项目中,中国的市场份额仅占25%,低于中国在欧洲其他国家的市场份额。法国对光伏组件的碳足迹认证要求较高,是影响中国光伏组件进入法国市场的主要壁垒。
随着光伏行业的快速发展和国际对全球变暖的关注,光伏产业链全命周期碳排放正成为全球政府、企业和研究机构关注的焦点。发达国家正在以产品生命周期评价、碳足迹为基础建立国际绿色贸易壁垒。
光伏组件生命周期碳排放分析
标准法规
目前,关于光伏产业链各环节的全生命周期碳排放核算和管理的标准法规主要包括通用的方法和光伏组件专用标准法规,通用标准为ISO 14067,专用标准参见下表。
标准名称 | 发布机构 | 发布时间 | |
1 | Photovoltaic Modules used in Photovoltaic Power Systems for Electricity Generation(PEFCR) | 欧洲委员会 | 2019.02.12 |
2 | Electricity Produced by Photovoltaic Modules | EPD意大利 | 2020.03.16 |
3 | Electricity, steam and hot/cold water generation and distribution | EPD国际 | 2021 |
4 | 中华人民共和国电子行业标准 产品碳足迹 产品种类规则光伏组件 | 中国工业和信息化部 | 2021 |
5 | 与太阳能发电设施的建设和运营有关的招标规范(AO PPE2 PV Sol)(简称“法国PPE2文件光伏组件碳足迹标准”) | 法国能源监管委员会 | 2021.10.6(颁布)2023.02.08(修订) |
这些标准可以用于对光伏产品产业链上中下游各产品组件和生产环节全生命周期的碳排放进行核算。
LCA评估界限与范围
光伏组件是光伏发电系统的核心部件,可将太阳能转为直流电。根据《光伏行业生命周期碳排放清单分析》,光伏组件在运输到发电站后,电站的使用和维护阶段的碳排放几乎是“从摇篮到大门”的碳排放的1/20,排放很少。不同体系对于LCA的评估范围不同,对于EPD和PEFCR体系,关注的碳足迹范围覆盖“从摇篮到坟墓”,对于法国体系,关注的碳足迹范围聚焦在“从摇篮到大门”。本报告主要研究光伏组件“从摇篮到大门”的碳排放。
功能单元
一般使用光伏组件产品在使用寿命期间发电量平均到1kWh或者1kWc光伏组件作为功能单位来衡量不同类型光伏组件的碳足迹。
光伏组件碳排热点分析
根据公开数据,报告对1 kWc光伏组件碳排占比进行分析,其主要来自于其生产过程中消耗的电能和原材料,其中最大的碳排源是硅料生产,占比41%。其次是硅棒拉晶及硅片切割,占比20%。再次是电池片生产,占比19%。其余的碳排源是铝框生产和玻璃生产,分别占比7%和6%。而组件组装碳排占比只有2%。
光伏组件碳减排措施
调整能源结构
电力的碳排放取决于当地的电力能源结构。中国南方区域因水电发达,清洁能源占比高;而北方区域清洁能源占比最低。国际权威因子库中,中国平均电网因子为0.941 kgCO2-eq/kWh,高于生态环境部发布的2021年省级电力CO2排放因子(0.1235-0.7901 kgCO2-eq/kWh),因此中国近年大力发展清洁能源的成效尚未完全体现在国际产品全生命周期因子库中。
国际上,尤其是法国和韩国,对中国的光伏组件碳足迹计算采用的默认因子明显高于中国实际。若使用中国本地因子值,最终碳足迹结果较法国标准可降低50.3%。
使用绿电能够显著降低光伏系统碳足迹。相较于传统电力排放因子,由于绿电完全由可再生能源生产,其排放因子几乎为0。
优化技术路径
- 优化硅料及硅棒生产工艺,节能降耗
- 降低硅片厚度,提高硅片尺寸
- 提高组件效率
加强回收利用
- 推进回收政策
- 使用具有碳减排效益的回收方法(如热解回收可削减碳排达33.59%)
减排技术路径
光伏组件全球平均碳足迹为700 kgCO2-eq/kWc左右,通过采用100%绿电进行组件组装,碳排可降低2.3%;若硅料生产使用绿电,碳排可进一步降低38%,若硅棒生产&硅片切割、电池片生产采用绿电,碳排可降至330 kgCO2-eq /kWc。
采用回收料可进一步降低光伏组件的碳足迹。100%采用回收破璃,碳排可降低3.8%;若进一步采用回收铝框,碳排可降低6.8%;最后采用20%的回收硅料,碳排可降至250 kgCO2-eq/kWc左右。
报告建议
- 建立与国际接轨的光伏产品碳足迹评价标准,推广借鉴国外市场绿色准入要求的标准-《低碳产品量化要求 出口光伏组件》
- 建立统一完善的中国碳排因子库,降低因数据缺失带来光伏碳排放的高估
- 鼓励企业应用数据化平台开展碳足迹核算和绿色认证工作
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参考文件:《光伏组件碳足迹与低碳发展报告》