生產硅晶光伏發電系統的能耗演算:
1:硅砂——冶金硅的能耗:13kwh/kg
2:冶金硅——多晶硅的能耗 200kwh/kg,這是國內改良西門子法平均水平,歐美日7巨頭先進水平為150-180 kwh/kg
3:多晶硅——多晶硅片的能耗9 kwh/kg,多晶硅鑄錠重量270kg,國際目前主流應為450kg,LDK現在800kg量產技術已成熟,另單晶硅片的電耗比多晶硅略高,如考慮未來技術發展趨勢,156×156mm硅片尺寸將成為主流,電耗還有降低的空間,使用多線切割機切片能耗水平。
4:硅片——多晶硅光伏電池的能耗 0.2kwh/Wp;
5:光伏電池——光伏組件的能耗 0.15kwh/Wp,含封裝材料(鋼化玻璃,EVA,TPT等)的生產能耗
6:光伏組件——光伏系統”的能耗 0.31kwh/Wp;含并網控制逆變器、電纜、開關、支架、儀表等的生產能耗。
另:
第一步:多晶硅生產消耗工業硅原料:1.5kg,即每生產1kg高純多晶硅需要1.5kg冶金硅;
第二步:拉制硅棒或澆鑄硅錠消耗高純多晶硅:1.2kg,即1kg硅錠/硅棒需要1.2kg高純多晶硅;
第三步:1kg硅棒或硅錠可以切60片125×125mm的硅片(薄片可切70~90片),每片平均制造2.4Wp太陽電池,合計為:144Wp/kg。
4:制造每瓦太陽電池需要的高純多晶硅: 1200g/144Wp = 8.3g/Wp,國內先進水平:6g/Wp
5:制造每瓦太陽電池需要的工業硅:1.2×1.5×1000g/144Wp = 12.5g/Wp;
根據上述參數計算,得到各環節電力消耗情況如下:
第一步每W耗能=13kWh/kg×12.5g/Wp/1000 = 0.1625 kWh/Wp;
第二步每W耗能= 200kWh/kg×8.3g/Wp/1000 = 1.66 kWh/Wp
第三步每W耗能=9kWh/kg÷144Wp/kg = 0.0625 kWh/Wp
全部能量消耗:第一步每W耗能+第二步每W耗能+第三步每W耗能+硅片——多晶硅光伏電池的能耗 0.2kwh/Wp +光伏電池——光伏組件的能耗 0.15kwh/Wp +光伏組件——光伏系統”的能耗 0.31kwh/Wp =2.545kWh/W
太陽電池組件產率=98%(即封裝成品率),制造安裝好一個光伏系統每瓦全部能量消耗:2.545 /0.98 = 2.597kWh/Wp
也就是說安裝好一W光伏發電系統需 2.597度電。
中國西部的太陽能資源豐富,光伏發電系統的年平均利用小時數為3000小時(已經考慮了系統效率),東部差一些,約為1000小時,平均1500小時,即每瓦太陽電池一年可以發出1.5kWh的電。由此,可以計算出光伏發電的能量回收期:2.597/1.5 = 1.73年
國內生產的太陽能組件的使用壽命25年,以此推算,生產出的太陽能組件在實現生產能耗回收后,幾乎不用再消耗電量,即可發電約22年,并且沒有任何污染物排放。事實上,即使25年之后,太陽能組件的發電效率大約相當于25年之前的80%,仍可使用很長一段時間。2009年,中國一個代表團在訪問德國康次坦茨國際太陽能研究中心時,看到該中心收集的一組1983年產的太陽能單晶硅電池,目前轉化效率仍可穩定在17%,計算其壽命已達到27年。就是在國內,也有1977年生產的單晶硅太陽能電池組件,用于氣象觀測站,目前仍可發電,轉化率仍有12%,計算壽命已達到33年。隨著國內多晶硅質量提高、穩定,多晶硅供應逐步富裕,太陽能光伏發電高轉化率、長壽命、低成本效益會更顯著。而且就是二三十年產品到期后,多晶硅還是可以回收再利用的,再加工就不需要很多電力了。
1:硅砂——冶金硅的能耗:13kwh/kg
2:冶金硅——多晶硅的能耗 200kwh/kg,這是國內改良西門子法平均水平,歐美日7巨頭先進水平為150-180 kwh/kg
3:多晶硅——多晶硅片的能耗9 kwh/kg,多晶硅鑄錠重量270kg,國際目前主流應為450kg,LDK現在800kg量產技術已成熟,另單晶硅片的電耗比多晶硅略高,如考慮未來技術發展趨勢,156×156mm硅片尺寸將成為主流,電耗還有降低的空間,使用多線切割機切片能耗水平。
4:硅片——多晶硅光伏電池的能耗 0.2kwh/Wp;
5:光伏電池——光伏組件的能耗 0.15kwh/Wp,含封裝材料(鋼化玻璃,EVA,TPT等)的生產能耗
6:光伏組件——光伏系統”的能耗 0.31kwh/Wp;含并網控制逆變器、電纜、開關、支架、儀表等的生產能耗。
另:
第一步:多晶硅生產消耗工業硅原料:1.5kg,即每生產1kg高純多晶硅需要1.5kg冶金硅;
第二步:拉制硅棒或澆鑄硅錠消耗高純多晶硅:1.2kg,即1kg硅錠/硅棒需要1.2kg高純多晶硅;
第三步:1kg硅棒或硅錠可以切60片125×125mm的硅片(薄片可切70~90片),每片平均制造2.4Wp太陽電池,合計為:144Wp/kg。
4:制造每瓦太陽電池需要的高純多晶硅: 1200g/144Wp = 8.3g/Wp,國內先進水平:6g/Wp
5:制造每瓦太陽電池需要的工業硅:1.2×1.5×1000g/144Wp = 12.5g/Wp;
根據上述參數計算,得到各環節電力消耗情況如下:
第一步每W耗能=13kWh/kg×12.5g/Wp/1000 = 0.1625 kWh/Wp;
第二步每W耗能= 200kWh/kg×8.3g/Wp/1000 = 1.66 kWh/Wp
第三步每W耗能=9kWh/kg÷144Wp/kg = 0.0625 kWh/Wp
全部能量消耗:第一步每W耗能+第二步每W耗能+第三步每W耗能+硅片——多晶硅光伏電池的能耗 0.2kwh/Wp +光伏電池——光伏組件的能耗 0.15kwh/Wp +光伏組件——光伏系統”的能耗 0.31kwh/Wp =2.545kWh/W
太陽電池組件產率=98%(即封裝成品率),制造安裝好一個光伏系統每瓦全部能量消耗:2.545 /0.98 = 2.597kWh/Wp
也就是說安裝好一W光伏發電系統需 2.597度電。
中國西部的太陽能資源豐富,光伏發電系統的年平均利用小時數為3000小時(已經考慮了系統效率),東部差一些,約為1000小時,平均1500小時,即每瓦太陽電池一年可以發出1.5kWh的電。由此,可以計算出光伏發電的能量回收期:2.597/1.5 = 1.73年
國內生產的太陽能組件的使用壽命25年,以此推算,生產出的太陽能組件在實現生產能耗回收后,幾乎不用再消耗電量,即可發電約22年,并且沒有任何污染物排放。事實上,即使25年之后,太陽能組件的發電效率大約相當于25年之前的80%,仍可使用很長一段時間。2009年,中國一個代表團在訪問德國康次坦茨國際太陽能研究中心時,看到該中心收集的一組1983年產的太陽能單晶硅電池,目前轉化效率仍可穩定在17%,計算其壽命已達到27年。就是在國內,也有1977年生產的單晶硅太陽能電池組件,用于氣象觀測站,目前仍可發電,轉化率仍有12%,計算壽命已達到33年。隨著國內多晶硅質量提高、穩定,多晶硅供應逐步富裕,太陽能光伏發電高轉化率、長壽命、低成本效益會更顯著。而且就是二三十年產品到期后,多晶硅還是可以回收再利用的,再加工就不需要很多電力了。