光伏产品的全生命周期评价与欧盟绿色光伏产品认证-贾晓洁-solarbe文库

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光伏产品的全生命周期评估与欧盟绿色光伏产品认证贾晓洁 *，周春兰，王文静中国科学院电工研究所，北京， 100190 中国科学院大学，北京 jiaxiaojiemail.iee.ac.cn 2018 第十四届中国太阳级硅及光伏发电研讨会报告提要 1. 什么是全生命周期评估 2. 光伏产品的全生命周期评估有哪些特点 3. 欧盟对于光伏产品的全生命周期评估进展与应用生命周期评估 LCA- Life Cycle Assessment LCA是一种编制和评估产品或服务系统在整个生命周期中的投入，产出和环境影响的方法其具体实施措施由标准 ISO 14040 14044规定 LCA是一种结构化的综合方法，用于量化产品和服务在其生命周期内的物质和能量流及其相关排放。生命周期涵盖原材料和一次能源提取，材料和能源供应，制造阶段，使用阶段和报废阶段，也包括所需的运输和废物管理服务等。生命周期思想渗透进入国家政策是目前国际公认的进行绿色产品评价与认证的科学方法。我国，自 2015年 5月中共中央、国务院印发关于加快推进生态文明建设的意见以来，国家出台的一系列政策均肯定了生命周期评估方法的科学性与先进性。 2015年 5月，中国制造 2025中，“绿色”作为关键词共出现了 46次。强调“绿色发展” ，按照生命周期思想革新传统设计、制造技术和生产方式。 2015年 9月，生态文明体制改革总体方案中提出，“建立统一的绿色产品体系。将目前分头设立的环保、节能、节水、循环、低碳、再生、有机等产品统一整合为绿色产品，建立统一的绿色产品标准、认证、标识等体系。” 2016年 6月，工业绿色发展规划 20162020年中提出“ 强化产品全生命周期绿色管理 ” ， “开发绿色产品” ，并“ 积极推进绿色产品第三方评价和认证。 ” 2016年 12月，关于建立统一的绿色产品标准、认证、标识体系的意见中，提出“ 基于全生命周期理念”“统一绿色产品内涵和评价方法” 。生命周期思想渗透进入国家政策欧盟 2013年 4月，提出 “建设绿色产品统一市场 ” 的目标，计划运用全生命周期评估的方法对欧盟市场上所有的产品与组织进行统一的环境足迹评价。基于全生命周期评估方法制定的统一绿色产品评价方法，称为产品环境足迹指南（ PEF Guide - Product Environmental Footprint Guide），并根据各种产品分别制定细则（ PEFCR - Product Environmental Footprint Category Rules）。欧盟委员会将此方法推荐给欧盟各个成员国、公司、私人组织和金融机构等，帮助形成产品透明、真实、完整、清晰且有可比性的交流。 2013年 5月，欧盟启动了为期五年的试点过程，首批纳入试点的产品超过 20种类别，产品涵盖各个领域，包括啤酒、咖啡、奶制品、红酒、冷热水、 IT设备、植物、金属、皮革、便携式充电电池、 T恤、宠物食品、光伏产品等。 LCA的主要流程  目标与范围定义（ GS - Goal and scope definition）  我们尝试了解哪些内容  建立生命周期清单（ LCI - life cycle inventory）  产品涵盖哪些内容  生命周期影响评价（ LCIA - Life cycle impact assessment）  它会产生哪些影响  生命周期解释（ Interpretation）  数据解读 -它意味着什么 Step1目标与范围定义 GS 摇篮 坟墓通常表示从原材料到最终处置的所有阶段。例光伏产品的生产 -施工 -使用 -寿命终止阶段。摇篮 摇篮与“摇篮 坟墓”类似，但不同之处在于，它还跟踪产品元素在使用寿命之后的去向，并且特别关注回收和重用例光伏组件中的玻璃，在报废后回收，作为另一种产品的生产原料。摇篮 大门包括从原材料到离开生产（工厂大门）并发运给客户之前的所有阶段，这是大多数制造商有能力直接发挥影响力的末端例从石英砂等原材料开始到晶体硅太阳电池制备完成为止，不考虑后续的组件封装、使用和报废阶段。大门 大门范围很窄的 LCA，只专注于生产过程中的某个特定阶段例制备晶体硅太阳电池的所有原料的制备过程皆不考虑，只考虑在所有原材料齐备的情况下，晶体硅太阳电池的“制绒 -扩散 -镀膜 -金属化 -检测 -包装”过程。目前最得国际认可的范围定义，可全面的评价产品的全寿命周期过程。基于某一种特定评估目的时采用 Step2建立生命周期清单 LCI 建模收集数据计算绘制工艺流程图总结完整的工艺技术路线，并将完整的工艺技术路线分解为一个个单元过程，对于每一个单元过程，指出其中所涉及到的各种原材料、制造工艺、运输、使用、废物管理等过程的技术内容。收集数据根据绘制的工艺流程图，将各个单元过程中的材料输入、产品和副产品、固体废物、空气和水排放的相关数据进行收集填空。计算数据计算与功能单位相关的各个数量注原则上单元过程分得越细越好，但是考虑到单元过程的数据收集的可能性，可以将单元过程根据实际情况进行划分。例如可以将制绒作为一个单元过程，也可以将制作一个完整的电池片作为一个单元过程。注光伏产品是以发一度电作为功能单位，即，如果光伏产品的整个生命周期共发了 1000度电，那么光伏产品在整个生命过程中所有的消耗和排放均将除以 1000。 Step3生命周期影响评价 LCIA 一个产品在整个生命周期过程当中它所消耗的材料和能源，所排放的固体废物、空气和水排放会产生哪些影响确定产品系统的物质、能量交换对其外部环境的影响利用各种特征化因子对产品系统在其整个生命周期中潜在环境影响的程度和重要性进行了解和评估，是对清单分析阶段所识别的环境影响压力进行定量或定性的表征评价作用识别产品系统的改善机会并协助排定其优先顺序。描述产品系统与其单元过程在某一时间段内的特征或制定其比较基准。据所选定的类型参数，进行产品系统间的相关比较。指出哪些特定的环境问题，以通过其他技术来提供对决策者有用的辅助性环境数据与信息。 Step4生命周期解释 Interpretation 是一个系统的过程，它是用来识别、判定、检查和评估来自于产品系统生命周期影响或生命周期影响评价结果的信息，并对此加以表述，以满足研究目的与范围所规定的应用要求。目的是根据生命周期评价的前几个阶段或生命周期清单分析研究的发现，以透明的方式来分析结果、形成结论、解释局限性、提出建议并报告生命周期解释的结果。组成三个要素 1）基于 LCA 中 LCI 和 LCIA 阶段的结果识别重大问题 2）评估，包括完整性、敏感性和一致性检查 3）结论、建议和报告。特别重要的一点是，无论如何仔细地组合、分析、评估和衡量， LCA 都决不是“真正”的答案。它们需要解读，可作为加深理解的信息来源，但不能独自指导产品开发选择，还需要考虑成本、可制造性、性能、社会影响和接纳、定价、施政纲领和法规等我们所获得的这些数据，它意味着什么呢使得 LCA报告具有可读性和指导意义光伏产品的 LCA- Step2-LCI 建模以光伏组件的生产过程为例（暂不考虑设备）光伏产品的 LCA- Step2-LCI 建模继续向上游追溯，以电池片为例光伏产品的 LCA- Step3-LCIA 序号影响类别序号影响类别序号影响类别 1 气候变化Climate change 6 电离辐射，人体健康 Ionizing radiation, human health 11 富营养化，海水Eutrophication, marine 2 臭氧耗竭Ozone depletion 7 光化学臭氧形成 Photochemical ozone formation 12 生态毒性，淡水Ecotoxicity, freshwater 3 人体毒性，癌症影响 Human toxicity, cancer effects 8 酸化Acidification 13 土地使用Land use 4 人体毒性，非癌症影响 Human toxicity, non- cancer effects 9 富营养化，陆地Eutrophication, terrestrial 14 资源枯竭，水Resource depletion, water 5 颗粒物 /呼吸系统影响 Particulate matter / respiratory effects 10 富营养化，淡水Eutrophication, freshwater 15 资源枯竭，矿产，化石 Resource depletion, mineral, fossil 16 累积能源需求，可再生 Cumulative energy demand, renewable 17 累积能源需求，不可再生 Cumulative energy demand, non- renewable 18 核废料Nuclear waste 光伏产品的 LCA- Step4 - Interpretation 能量回收期 EPBT 一个可再生能源系统产生用于生产系统本身所需的能量相同数量的能量（以一次能源当量计）所需要的时间。环境影响缓解潜力 IMP 包括气候影响因素和高水平核废料等。能源投资回报率 EROI 生产过程使用了多少能源，使用过程中回报了多少能源。敏感性分析【最值得关注】在生命过程中，改变其中的某一个或某几个量对于 LCA的评估结果的影响。能源替代（水电替代火电）、技术进步（电池效率的提高）、寿命延长（由 25年延续到 50年）与其他类型、国家、能源等的对比用于宏观决策性对比欧盟对于光伏产品的全生命周期评估进展与应用目标在本世纪中叶，光伏发电成为全球规模最大、发电成本最低的能源类型过程通过政府等监管框架塑造和引领这种全球能源系统的转变必要条件摆脱基于单一指标或个体生命周期阶段的静态一维方法，而使用基于生命周期评估（ LCA）的整体、多标准方法来评估技术选择，在社会、科学和政治共识的监管框架下达成一致。欧盟 2013年开始试点，并发布 “ 用于发电的光伏发电系统中使用的光伏组件的产品环境足迹细则 ” Product Environmental Footprint Category Rules for Photovoltaic Modules Used In Photovoltaic Power Systems For Electricity Generation NACE/CPA class 27.90 “Manufacturing of other electrical equipment” 欧盟对于光伏产品的全生命周期评估进展与应用欧盟针对光伏产品的 PEFCR提供了对光伏产品进行标准化、科学合理、全面、一致的进行 LCA研究的方法。欧盟对于光伏产品的 PEFCR有着政治附加值基于 PEFCR进行的产品 LCA研究可能会用于现有的或新的欧盟政策法规中。 PEFCR的制定是包容的、透明的，所有市场参与者和监管机构都可以在整个欧洲实施这种方法，这种方法还将影响和塑造欧盟的各种标签，指令和活动等。例如欧盟 Performance Lable 欧洲市场现有的 76种绿色标识 统一绿色标识将产品划分 A、 B、 C、 D、 E五个等级不排除对产品执行强制认证以作为市场准入的条件之一的可能性可能成为光伏产品继贸易壁垒之后的“绿色壁垒” 请提出宝贵意见与建议联系方式北京市海淀区中关村北二条 6号，中国科学院电工研究所贾晓洁 *，博士，助理研究员， jiaxiaojiemail.iee.ac.cn