光伏發電電力碳足跡因子的關鍵影響因素有哪些？
【谷騰環保網訊】近日，生態環境部等三部門組織中國電力企業聯合會等單位計算并發布2023年全國光伏發電電力碳足跡因子。經過測算，2023年，全國光伏發電電力碳足跡因子為 0.0545kgCO2e/kWh。
在碳達峰碳中和戰略目標下，我國正加快構建以新能源為主體的新型電力系統，光伏發電持續快速發展。截至2023年底，全國累計太陽能發電裝機6.09億千瓦，并網太陽能發電新增裝機21602萬千瓦。2023年，光伏發電利用率為98.0%，光伏發電量5835億千瓦時，占全國總發電量約6.3%。
“通過光伏發電產品碳足跡因子量化工作組深入現場調研、反復討論、科學測算，我們得到了符合我國光伏發電產品實際的電力碳足跡因子。”中國華電集團有限公司副總經濟師、市場營銷部主任楊富春說，光伏發電產品碳足跡因子的發布，有利于出海企業應對國際貿易壁壘。
碳足跡因子系統邊界共分為4個階段
據楊富春介紹，光伏發電電力碳足跡測算總體遵循以下工作思路。一是確定系統邊界及考慮的設施范圍，同時，確定生命周期評價方法；二是考慮時間跨度、地理范圍等因素條件下制定各階段排放清單，并對活動水平數據以及對應碳足跡因子進行收集；三是對各階段碳排放進行累計得到光伏發電電力生命周期溫室氣體排放當量，基于量化的光伏發電生命周期上網電量，計算得到光伏發電電力碳足跡因子。
根據《溫室氣體 產品碳足跡量化要求和指南》，光伏發電電力碳足跡因子系統邊界共分為設備獲取、施工建設、運營維護和退役處置4個階段。
其中，設備獲取階段包括光伏組件、逆變器、變壓器等設備的原材料獲取、加工、運輸及制造；設備建設階段包括設備及材料運輸至項目地點、建筑和安裝（包括基礎、支撐結構等）；運營維護階段包括輔助用電、電池組件清潔、設施維護、修理和更換等；退役處置階段包括設備設施解構拆解、運輸、廢物處理處置等。
典型案例主要選取單晶硅光伏發電項目
據了解，我國光伏發電領域技術創新不斷取得重大進展，產業鏈上下游配套能力日益完善，為光伏技術進一步大規模應用提供了堅實的支撐。單晶硅太陽電池因其光電轉換效率較高和生產成本較低的優勢，已成為市場主流。以TOPCon電池為主的n型單晶硅電池所占市場份額持續增加。
根據國內權威機構公開的相關調研報告，目前，國內光伏發電主要采用單晶硅發電技術（見圖1、圖2）。因此，測算工作典型案例主要選取單晶硅光伏發電項目。
工作組依據中國氣象局風能太陽能資源中心不同的光照條件選取案例進行的測算，涵蓋交流側裝機容量60MW、80MW、90MW、100MW、250MW、400MW等單晶硅光伏發電項目。
圖1 硅片產業鏈各環節關鍵指標 來源：《中國光伏產業發展路線圖（2022—2023年）》
圖2 硅片類型占比 來源：中商產業研究院
“通過測算、對比，可知同一光照條件不同光伏發電電力碳足跡因子近似相等，因此，我們選取了不同光照強度下典型案例估算相應光照強度區域光伏發電電力碳足跡因子。”楊富春說，依據選取案例數據，測算出全國光伏發電電力碳足跡因子為0.0545kgCO2e/kWh。
光伏組件等是降低光伏發電電力碳足跡因子關鍵因素
根據IPCC特別報告《可再生能源與減緩氣候變化》（2012年），聯合國政府氣候變化專門委員會（2012）通過對生命周期溫室氣體排放估算值的124篇文獻的調研，計算得到單晶硅的光伏發電電力碳足跡因子為30—217gCO2e/kWh，中位值約70gCO2e/kWh。
國際能源署（IEA）2024年對約90項已發表的光伏發電生命周期評價研究文獻進行了系統性調研，考慮數據質量和與相關性標準的符合性，最終篩選得到約40個光伏發電碳足跡因子估計值，其中，光伏發電電力碳足跡因子為0.033kgCO2e/kWh，該因子在光照強度為1700（kW·h）/（m²·年）、使用壽命為30年條件下測算。
而按照我國國內光照強度及25年設計使用壽命計算，光伏碳足跡因子為0.0545kgCO2e/kWh。在光照強度為1700（kW·h）/（m²·年）的條件，參考使用壽命為30年測算國內光伏發電碳足跡因子約為0.025kgCO2e/kWh。
楊富春指出：“在同等光照強度和使用壽命條件下，我國光伏發電電力碳足跡因子優于國際相關報告的光伏發電電力碳足跡因子。同時，我們光伏發電電力碳足跡因子的量化過程中發現，因子受光照條件和設計使用壽命影響較大。各階段溫室氣體排放量占比設備獲取階段最大，運營維護階段次之，退役處置階段最小，其中設備獲取階段的光伏組件、逆變器等對光伏發電電力碳足跡因子影響最大，運營維護階段中的外購運維能源影響最大，因此光伏組件等的技術進步是進一步降低光伏發電電力碳足跡因子的關鍵。
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