“光伏領跑者計劃”實施三年了,以前是對電池和組件效率提要求,現(xiàn)在也對其他零部件、系統(tǒng)解決方案提了更高要求。但,這就夠了么?還不夠。
光伏行業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在,也不是小孩子了。掐指一算壽命,艾瑪,電站的“后事”,現(xiàn)在也該開始考慮了。
順便透露一下,估計有關從業(yè)者想不考慮也不行,因為有關標準也快出來了,到時候就不由人了。不過,這倒是一個不錯的商機。
在中國光伏行業(yè)協(xié)會、可再生能源學會光伏專業(yè)委員會、循環(huán)經(jīng)濟協(xié)會可再生能源專業(yè)委員會、鑒衡認證中心、領跑者光伏創(chuàng)新技術推廣協(xié)作組,聯(lián)合特變電工、索比光伏網(wǎng)舉辦的首屆創(chuàng)新領跑解決方案研討會上,可再生能源學會光伏專委會秘書長呂芳說,還要綠色領跑。
回收方面的研究,國外和中國基本處于同步階段。要進行量化方面的評價,不是定性評價。
為什么?大家有時候會說光伏電站建成之后,這個地方原來沒蛇的有蛇了,這都是定性評價。大家也聽到過三峽建成以后發(fā)生的氣侯變化,還有一個情況,大家可能不知道的,尤其在西北地區(qū),在大的戈壁,只要有水的地方,就會有綠洲經(jīng)濟。
這個城市到底有多大,不可以無限大,當?shù)揭欢ǖ某叨纫?guī)模之后,周邊會形成一個極干旱帶,這就意味著綠洲產(chǎn)生的城市是不可以無限擴大的,這也是環(huán)境方面的尺度效應。
光伏電站是一個大型的工程,同樣有這樣的效應。我們要拿出數(shù)據(jù)說話。
領跑者基地的周邊環(huán)境有沉陷區(qū),也有鹽堿灘涂,存在治理的意義。那么對發(fā)電量有影響嗎?有的。我們在甘肅地區(qū)有一個陸上三峽,搞風電的。風電廠和風電廠之間能有多近,否則兩個風電廠在能量上發(fā)生影響和消耗。
光伏也是一樣,我們希望通過環(huán)境的影響來指導在前期設計,甚至在工程布局上,不光對環(huán)境產(chǎn)生效益,對發(fā)電量同樣產(chǎn)生積極的正效應。
這個問題國際方面來講,國外已經(jīng)開展了研究,但都比較初步,大部分都停留在模式模擬和溫度場方面研究,對于輻射方面研究比較少。
太陽輻射是氣候系統(tǒng)當中各種物理過程、生命活動最基本的能源。我們在863項目當中開設了觀測,在格爾木布了一個觀測塔。在很多環(huán)境因子當中,我們選了55個來觀測。
實際上對于多因子生態(tài)系統(tǒng),為什么會選55個,也是一個難點。同時開發(fā)了國內(nèi)首套關軟件工具,把電站的基本參數(shù)輸入,比如說下列面的高度,采用什么樣的組件,薄膜還是晶體硅。這個軟件跑起來之后,能對周圍環(huán)境有一個初步的預估。
光伏電站是能量匯和冷源第一個,光伏電站的存在改變了局部反照率,同時使得場內(nèi)凈輻射大于場外。從簡單推理上考慮,如果光伏電站凈輻射增加了,能量也會增加,相對溫度也會增加,大家判斷是這樣的。
但實際上通過觀測,電站內(nèi)的空氣溫度、地表溫度都大大降低。我們發(fā)現(xiàn)了一個結(jié)論:光伏電站是能量匯和冷源。溫度降低這個有不可忽視的作用以外,在現(xiàn)在這種氣侯變化的情況下,也對局地降溫有正效應,影響程度能夠到30%。
對土壤有遮擋保溫作用第二個就是關于土壤。以前對于土壤溫度的分析比較少,但路面、表面是地表和大氣進行能量、水分交換傳輸重要的過渡帶,是氣侯變化研究的主要方向。土壤溫度又是路面研究過程中重要的參量。
一年當中選了典型年,土壤溫度是降低的,冬天的時候更明顯,夏天的時候溫差比較小。這是關于土壤和大氣的熱循環(huán)規(guī)律。
對土壤空氣有局部增濕效應濕度,大大增加。關于空氣,我們發(fā)現(xiàn)在電站10米處的空氣濕度也大大增加。這意味著什么,將來在電站內(nèi)部微生物可以滋生,植被可以慢慢恢復,這對生態(tài)治理是一個正效益。
對于土壤溫度觀測這樣的事情是需要長時間觀測的,并且土壤溫度和其他物理量發(fā)生的影響也是今后關注的重點。
電場磁場低于暴露限值接下來是電磁環(huán)境,重點考慮是公平磁場,無線電干擾。在經(jīng)過現(xiàn)場測試之后,我們發(fā)現(xiàn)首先沒有噪聲的問題,都是在范圍之內(nèi)的。
在逆變器附近,無線電干擾比較大,但它也是在人體和電子設備耐受限制之內(nèi),并且隨著距離增加迅速下降,也控制在公眾暴露限制內(nèi)。
接下來在其他的資源氣侯區(qū)我們還要進行氣侯觀測。進入城市之后,高密度、多接入點,光伏電站對人的生產(chǎn)生活會帶來什么影響,依然是大家很感興趣的話題。
預計回收量非常大回收,是一個未雨綢繆的事情。
全世界的光伏量很大,預計光伏組件的廢棄量,2016年有25萬噸,2030年800萬噸,2050年7800萬噸。對5大光伏國家2050年的回收規(guī)模做了預測。
首當其沖就是中國,保守或者加速情景下,都大約在2000萬噸的回收量,量非常大。
通過中科院電工所建立模型和情景分析,預計到2034年,累計廢棄量在60GW-70GW。
回收方面有兩個關注點2014年2月,歐盟WEE法案正式生效,在歐盟市場,光伏組件被列入強制回收清單。也就是說中國的組件銷售到歐洲市場上,這個組織會在周期之后選擇合適的技術線來進行回收。
回收有有機、無機、深冷物理法等等。晶體硅方面比較多,物理的、化學的。熱解法+化學法,溫度在600度以上,深冷物理法在零下。
回收方面的兩個關注點,一個是膠膜的去除,怎么無害化的去除,還能保證其他的硅、玻璃的回收。第二個就是硅、銀等基礎材料的回收再利用。
有的案例,還是回到光伏行業(yè)來的,但現(xiàn)在回收不一定會回到光伏行業(yè),會回到大的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)中去。
德國Solarworld AG公司子公司的回收工廠,就用熱解和無機化學的方法回收了德國北部的300KW光伏電站的15795塊組件。回收之后,這個組件重新回到了光伏行業(yè),回收率達到84.9%。
最近歐盟在意大利成立了一家公司,已建成一條回收示范工廠,能夠處理8000噸/年的量,也是通過熱解法+化學法。
日本NEDO也在做,他們非常關心經(jīng)過回收之后的組件再回到產(chǎn)業(yè)里面去用。
中科院做了一些技術探索,尤其在化學方法和熱解方面,組件通過在氮氣和氧氣不同的條件下,什么溫度停留多長時間,最后可以把膠膜完整的去除掉,還可以拿到最想要的東西。第二步化學繼續(xù)跟上,對它的一些金屬材料進行回收。
環(huán)科院最近研發(fā)出來了一個光伏回收專業(yè)化裝備。是中國第一臺光伏組件熱解爐。對于尾氣的回收再利用也是非常重要的,因為500、600度的高溫,對余熱方面利用也是關注點。
WEEE法令最新規(guī)定,組件材料回收率要達到75%,再利用率達到65%。國際方面都是玻璃行業(yè)牽頭的。
科研機構和企業(yè)一直在開展高效率、低成本、低能耗、無害化光伏組件回收的現(xiàn)場預處理移動式平臺和專業(yè)化工廠級設備研發(fā)和示范,以應對更為嚴格的回收標準和產(chǎn)業(yè)化推廣。
反向指導綠色設計綠色制造再回收的過程當中,我們反向思考一個問題,由于遇到一些有害化的氣體,要反向指導光伏組件做綠色設計和綠色制造。相關的標準已經(jīng)在制定當中。歐盟的國際標準也要出臺了。
關于環(huán)境評價和回收利用,現(xiàn)在都被科技部列入“十三五”重大專項儲備,期待重點專項盡快啟動。
我們希望在領跑者方面會有新的指標,新的產(chǎn)品和新的范圍,除了當時提到了領跑競賽以外,我們當時提到要考慮一段時間年衰減率。領跑者項目,除了領跑效率,領跑能量以外,也要領跑綠色。(作者:中國可再生能源學會光伏專委會秘書長 呂芳)