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光伏系统能量回收期:不足一年!

诋毁光伏行业的各种谣言中,有一种说法流传甚广!

光伏组件发的电,还不够生产组件的耗电量!

对于此谣言,2016年中国光伏行业协会做过专业的辟谣。当时,整个光伏系统的能耗,全部回收只需要1.17年。

随着技术进步,光伏项目的全部能量回收期越来越短,目前已经不足一年!

光伏项目能量回收期的计算方法如下图所示。

光伏系统能量回收期:不足一年!

图1:能量回收期的计算方法 图片来源:《光伏发电环境友好》

下文,用最新的各环节能耗来计算能量回收期。

1、光伏电站的能耗情况

1、计算前提由于目前市场应用的组件以高效单晶PERC为主。因此,本文以最常见的310W(60片)单晶PERC组件为例进行计算。

2、计算结果

按照目前的技术水平,上图中,各个环节的能耗如下表所示。

表1:310W组件从生产到发电所需的总能耗(kWh)

光伏系统能量回收期:不足一年!

2、计算说明

上表中的计算基础数据来源于中国光伏行业协会调研数据、隆基绿能等企业的实际生产数据,具体说明如下。

1)ER 1:硅砂~金属硅

根据我国实际情况,2.64kg石英砂能生产1kg金属硅。据工业硅单位产品能源消耗限额管理的规定,我国工业硅的电耗不得高于13kWh/kg,国内目前实际工业硅电耗约为12kWh/kg。

2)ER2:金属硅~太阳能级硅

1kg太阳能级高纯多晶硅需消耗1.12kg左右的工业硅。

目前我国多晶硅生产商采用改良西门子法的综合电耗最好可达到60kWh/kg左右。

3)ER 3:太阳能级硅~硅棒~硅片

生产1kg硅棒需要消耗1.05kg太阳能级多晶硅原料。

单晶硅棒生产过程综合能耗为37.16kWh/kg;硅棒切成切片环节综合能耗为0.075 kWh/片。

4)ER4:硅片~电池片

将硅片加工成电池,生产环节综合能耗为96kWh/kWp。

5)ER 5:电池片~组件

以60片310W光伏组件为例,

玻璃重量为12.93kg,每吨光伏玻璃耗能350kg标煤,按1kWh等量0.1229kg标煤计算,光伏玻璃总耗电为36.88kWh,折合0.119kWh/W,

铝边框2.8kg,按每吨耗电1.335万度,铝边框总耗电为37.38kWh,折合0.121kWh/ W,

组件层压等耗电约为0.053kWh/W。

组件封装环节耗电约为0.2925kWh/W。

6)ER 6-1:逆变器、支架等设备

随着组件转换效率的提高,相同规模光伏电站建设过程中需要支架、电缆等用量逐渐减少。以目前的用量计算,支架钢材和钢筋的能耗约为0.2kWh/W,电缆能耗约为0.01kWh/W,升压变、逆变器等按0.04kWh/W计算。

光伏系统平衡部件的生产能耗在本文测算中取0.25kWh/W。

7)ER 6-2:设备运输、土建工程

以目前的实际情况,在系统安装过程中存在诸如设备运输、土建工程等能耗,本文取0.11kWh/W。

8)小结

综上所述,整个系统从生产到发电的耗电量,折合一块60片的310W组件需要374.07kWh,折合1.207kWh/W。

3、光伏电站的能量回收期

光伏系统的发电量,主要取决于1)项目场址的太阳能资源、2)项目的安装方式、3)项目的系统效率等多个因素(详见:如何计算光伏项目的发电量)

在太阳能资源好的青海格尔木地区,如果采用跟踪式安装,光伏项目的年利用小时数可以达到2000小时以上;在资源最差的的湖南、贵州等地,光伏项目的年利用小时数可能低至1100小时;

目前,我国对于三类资源区的保障性利用小时数分别取1500小时、1300小时、11小时。本文采用中间值1300小时进行计算,折合1W组件的年发电量为1.3kWh。

光伏电站的能量回收期为:

1.207kWh ÷ 1.3 kWh/年 =0.93年

可见,目前光伏项目全系统的能量回收期已经在1年以内!

即,光伏项目1年的所发电量,已经高于所有设备生产过程中的耗电量。

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