遠景&德勤：2024光伏組件碳足跡及低碳發展報告（44頁）.pdf

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1、02?01?09?13?19?25?33?39?01?|?2015?2?1.5?2021?26?COP26?Glasgow Climate Pact?1.5?23?2020?9?2030?2060?2030?25%?12?2060?80%?02光伏產業碳足跡及低碳發展報告|?圖1?2010-2024全球新增光伏裝機量?GW?trendforce1.https:/www.chinca.org/sjtcoc/info/230309210748112.https:/ GW?2023?411GW1?2024?474 GW2?1?3?2010?0.61 GW?2023?216.88 GW?2023?20

2、17Global BemandME&AAmericasEUUnit:GW981%14%23%24%50%59%16%99113139173258411474201820192020202120222023E2024E73%67%57%60%52%55%59%57%10%13%21%17%18%24%19%19%14%16%19%20%27%18%16%18%2%4%3%3%3%4%6%6%03?|?2022?226.2%?423.6?2023?25%?46%?25%?11%?2023?48.2?4.6%?78?45.6%?72.9%(?2)?(APVIA)?(GSC)?2023?2?2023?

3、3?2023?3.8GW?13%?25?66%?2023?2023?39.4?5.2%?39GW?69.4%?86.3%(?3)?2023?8GW?8GW?30GW?10GW?12.9 27%?12.2 25%?9.9 21%?3.6 7%?2.7 6%?1.9 4%?1.7 4%?1.1 2%?2.0,4%?11.6 29%?9.7 25%?7.3 18%?3.5 9%?2.0 5%?0.9 2%?0.8 2%?0.6 2%?0.3 1%?0.3 1%?.2.4 6%?-?04光伏產業碳足跡及低碳發展報告|?2022?2021?7?14?55?Fit for 55?2030?40%?45%?

4、2023-2026?50GW?2023-2026?20GW?2023?200?40%?(?4)?2022?25%?圖4?2023年中國光伏組件出口市場分布?單位?億美元?90.1 23%?37.2 10%?22.2 6%?21.9 6%?13.7 4%?13.3 3%?12.9 3%?12.7 3%?10.7 3%?9.8 2%?143.8 37%?-?05?|?(Life cycle assessment?LCA)?Carbon Footprint of Products,CFP?LCA?Environmental Product Declaration,EPD?Product Enviro

5、nmental Footprint Category Rules,PEFCR?06光伏產業碳足跡及低碳發展報告|?表1?法國碳足跡計算標準默認因子?2011?7?100?18-30%?CRE?ECS?ECS?LCA?GWP?ECS?CRE?AO PPE2 PV Sol?PPE2?PPE2?1/法國?PPE2?1.024kg CO2-eq/kWh?60-70%?單位中國瑞典法國德國美國?kg CO2-eq/kg15.995.275.311.7212.09?-?kg CO2-eq/kg80.5615.9816.1856.9855.71?-?kg CO2-eq/kg40.669.739.8228.4

6、729.3?-?kg CO2-eq/kg8.181.071.095.175.69?-?kg CO2-eq/kg10.643.673.697.778.15?kg CO2-eq/kg1.790.610.621.321.36?-?kg CO2-eq/m7.72.742.755.655.94?-?/?kg CO2-eq/m8.043.373.386.256.29?kg CO2-eq/m39.6415.2815.3529.9430.78?kg CO2-eq/kg1.050.940.941.011.01?kg CO2-eq/kg0.170.1790.180.1870.166?EVA?kg CO2-eq/k

7、g3.132.352.362.752.89?PET?kg CO2-eq/kg4.043.43.413.83.8?PVF?kg CO2-eq/kg21.1917.9317.9419.5720.19?kg CO2-eq/m8.865.115.127.317.52?kg CO2-eq/kWh1.0240.0490.0520.6350.669?70%?3g?5g?2?1 kWc?800kg?1 kWc?400kg CO2-eq?50%?07?|?670 kgCO2-eq/kWc?NREC?(Environmental Product Declaration,EPD)?EPD?LCA?III?EPD?E

8、PD?EPD?EPD?EPD?EPD?ENEL?EPD?ENEL?ENEL?ENEL?ErP?ErP?6?2/?3/?4/?08?|?09?|?CdTe?CIS?CIGS?CPIA?2021?96.2%?2021?3.8%?5?CPIA?BIPV?2021?60.2%36.0%3.8%10?|?6?6?0%2021?EVA?202020%40%60%80%100%61.2%62.4%?EVA?EVA?11?|?1234567?12?|?7?7?/?2?156.75 mm?157 mm?158.75 mm?166 mm?182 mm?210 mm?182 mm?210 mm?14253?EL?I

9、V?/?13?|?Life Cycle Assessment?LCA?ISO 14040/44?LCA?1?2?/?3?4?14?|?|?LCA?LCA?ISO 14067?5?2?2019?2?12?Photovoltaic Modules used in Photovoltaic Power Systems for Electricity Generation?PEFCR?EPD?2020?3?16?Electricity Produced by Photovoltaic Modules?EPD?2021?Electricity,steam and hot/cold water gener

10、ation and distribution?8?2023?4?1?CRE 4PPE 2?2021?2021?10?6?2023?2?8?AO PPE2 PV Sol?PPE2?100 kWc?2017-2021?CRE4?2021?2026?PPE2?AO PPE2 PV Sol?2023?15?|?2?Electricity Produced by Photovoltaic ModulesElectricity,steam and hot/cold water generation and distributionPhotovoltaic Modules used in Photovolt

11、aic Power Systems for Electricity Generation(PEFCR)?PPE2?EPD ItalyEPD international?N/A?(CdTe)?(CIS/CIGS)?(micro-Si)?(multi-Si)?(mono-Si)?(?)?(?)?N/A N/A?(?EVA?POE?(PET?PVF?POE?N/A16光伏產業碳足跡及低碳發展報告|?標準名稱Electricity Produced by Photovoltaic ModulesElectricity,steam and hot/cold water generation and di

12、stributionPhotovoltaic Modules used in Photovoltaic Power Systems for Electricity Generation(PEFCR)法國PPE2文件光伏組件碳足跡標準中華人民共和國電子行業標準 產品碳足跡 產品種類規則 光伏組件?1 kWh?1 kWh?1 kWh1 kWc?1 kWc?RSL?30?30?30?N/AN/A?&?&?&?&?&?&?&?&?&?&?&?&?EVA?POE?PET?PVF?POE?（簡化)?17?|?9?-?BOS?BOS?BOS?BOS?7?BOS?BOS?9?18?|?LCA?4?1/20?L

13、CA?EPD?PEFCR?10?4.?020406080100120140160?180?kgCO2-eq?19?|?kWc?4 Wc?900 gCO2-eq/kWh?2011?2900 kgCO2-eq/kWc5 6?2015?2080 kgCO2-eq/kWc7 8?2016?1940 kgCO2-eq/kWc 9 10?2017?1680 kgCO2-eq/kWc11 12 13?2018?1490 kgCO2-eq/kWc14 15 16?2020?1220 kgCO2-eq/kWc?1230 kgCO2-eq/kWc17?2007?2023?LCA?GW?GWh?%?W?1 kWh?

14、20光伏產業碳足跡及低碳發展報告|?圖11?2007-2022年光伏組件碳足跡趨勢圖?左?2019-2022年光伏組件碳足跡箱型圖?右?11?2007-2023?EPD?2019?2007?EPD?LCA?11?EPD Italy?international EPD?2007-2017?58.03 gCO2-eq/kWh?2019-2023?15.86 gCO2-eq/kWh?0810121416182020062019202020212022201020082012 2014 2016 2018 2020 2022 202420?EPD406080100120?kgCO2-eq/kWc?kg

15、CO2-eq/kwh?21光伏產業碳足跡及低碳發展報告|?光伏組件碳排熱點分析?4?13?41%?20%?19%?7%?6%?2%?圖13?1 kWc光伏組件碳排占比?2016?-2022?BSF?PERC-?38%?HJT-?TOPCon-?27%?12?圖12?BSF?PERC-單面?HJT-雙面?TOPCon-雙面和PERC-雙面的碳足跡變化趨勢?41%?19%?15%?5%?6%?7%?1%?4%?2%00.0050.010.0150.020.0250.032016-156-280W2016-156-290W2018-156-305W2019-158.75-320W2020-158.7

16、5-415W2021-166-455W2022-182-550W2018-156-320W2019-158.75-340W2020-166-460W2021-166-470W2022-210-690W2018-156-340W2019-158.75-340W2020-166-445W2021-166-465W2022-182-570W2019-158.75-315W2020-166-445W2021-182-545W2022-182-545WkgCO2-eq/kWh?PERC-?HJT-?TOPCon-?PERC-?BSF22光伏產業碳足跡及低碳發展報告|?圖14?不同區域硅料碳排對比硅料生產

17、?14?70%?55%?40 kg?1kg CO2-eq/kWh?0.35kg CO2-eq/kWh?20%?62%?6%?CPIA硅棒/硅錠制備及硅片切割?/?22 kWh/kg?6.5 kWh/kg?6.5?kWh/?/?15?120 kgCO2-eq/kg?100 kgCO2-eq/kg?/?/?100.51 kgCO2-eq/m?70.2 kgCO2-eq/m?44.3 kgCO2-eq/m?32 kgCO2-eq/m?16?圖15?不同區域單晶硅棒和多晶硅錠碳排對比圖16?不同區域單晶和多晶硅片碳排對比?CPIA?0102030405060708090100?62%?38%?6%?9

18、4%?kg CO2-eq/kg?020406080100120140?kg CO2-eq/kg?CZ?020406080100120?kg CO2-eq/m2?23光伏產業碳足跡及低碳發展報告|?電池片生產?4.8?kWh/MW?CO2?2016-2019?P?2019?2016?156mm BSF?680 kg CO2-eq/kWc?PERC-?610 kg CO2-eq/kWc?70 kg CO2-eq/kWc?PERC-?2016?-2019?38%?2019?PERC-?PERC-?2022?17?圖17?BSF?PERC-單面?PERC-雙面電池片碳足跡變化趨勢18圖18?TOPco

19、n?HJT電池片碳足跡變化趨勢?2018?N?HJT?TOPcon?18?2022?TOPcon?2018?28.86%?HJT?28.14%?HJT?TOPcon?HJT?TOPcon?HJT?0200400600800kg CO2-eq/kWc2016-156mm2016-156mm2018-156mm2019-158.75mm2020-166mm2021-158.75mm2021-166mm2022-182mm2019-158.75mm2020-166mm2020-182mm2020-210mm2021-166mm2021-182mm2021-210mm2022-182mmBSFPERC

20、-?PERC-?010020030040050020182019202020212022202220182019202020212022kgCO2-eq/kWc?(kwh)?(kg)?(kg)?(kg)?TOPconHJT24光伏產業碳足跡及低碳發展報告|光伏組件生命周期碳排放分析鋁框生產鋁框是光伏組件原材料獲取階段第四大來源。鋁框的制造過程也會涉及到能源密集型的活動，例如鋁土礦的開采、精煉和鋁材的生產等，這些過程也會產生大量的CO2等溫室氣體排放。中國地區鋁框的碳排高于歐洲地區。如圖20，可以發現，中國地區鋁框的碳排在8 kg CO2-eq/kg，歐洲地區在7 kg CO2-eq/kg，差異

21、不大。但法國政府在今年9月20日法國發布的新能源乘用車環境評分細則與獲得生態獎勵的資格條件的法令中，定義中國鋁材的碳排因子是20 kg CO2-eq/kg，而歐洲僅有2 kg CO2-eq/kg，這無疑給中國鋁材企業設定了“碳壁壘”。以上造成國家間硅料生產、硅棒/硅錠制備、硅片切割、電池片生產和鋁框生產的碳排差異，主要原因是，不同國家和地區的能源結構和生產工藝可能存在差異，導致碳足跡的不同。數據庫中其他國家電力因子比中國的電網因子低0.3-0.7 kgCO2-eq/kWh。除此之外，一些國家和地區可能在生產工藝和能源效率方面更加先進，從而減少了生產過程中的碳排放。圖19：不同區域單晶和多晶電池

22、片碳排放對比圖20：不同區域鋁框碳排放對比數據來源：權威國際數據庫數據來源：權威國際數據庫歐洲中國尾注5.刁周瑋，石磊。中國光伏電池組件的生命周期評價 J。環境科學研究，2011,5:571-572。6.詹曉燕，多晶硅光伏系統全生命周期碳排放研究 D。揚州：揚州大學，2011。7.Fu Y Y,Liu X,Yuan Z W.Life-cycle assessment of multi-crystalline photovoltaic(PV)systems in China J.Journal of Cleaner Production,2015,86,180-190.8.Yang D,Liu

23、J R,Yang J X,et al.Life-cycle assessment of Chinas multi-crystalline silicon photovoltaic modules considering international trade J.Journal of Cleaner Production,2015,94:35-45.9.HouG F,Sun H H,Jiang Z Y,et al.Life cycle assessment of grid-connected photovoltaic power generation from crystalline sili

24、con solar modules in China J.Applied Energy,2016,164:882-890.10.Hong J L,Chen W,Qi C C,et al.Life cycle assessment of multicrystalline silicon photovoltaic cell production in China J.Solar Energy,2016,133:283-293.11.Yu Z Q,Ma W H,Xie K Q,et al.Life cycle assessment of gridconnected power generation

25、from metallurgical rout multi-crystalline silicon photovoltaic system in China J.Applied Energy,2017,185:68-81.12.何津津，基于生命周期評價的光伏發電碳排放研究 D。南京：南京航空航天大學，2017。13.翁琳，陳劍波。光伏系統基于全生命周期碳排放量計算的環境與經濟效益分析 J。上海理工大學學報，2017,39(3):282-288。14.Xu L,Zhang S F,Yang M S,et al.Environmental effects of Chinas solar photo

26、voltaic industry during 20112016:A life cycle assessment approach J.Journal of Cleaner Production,2018,170:310-329.15.于志強，馬文會，魏奎先，等。冶金法多晶硅光伏系統能量回收期與碳足跡分析 J.。太陽能學報，2018,39(2):520-528。16.陳嫻，黃蓓佳，王翔宇，等。太陽能光伏組件環境成本的貨幣化核算研究 J.。復旦學報(自然科學版),2019,58(1):120-126。17.陳大紀，莊天奇，裴會川，等。單面和雙面光伏組件環境影響對比分析J。信息技術與標準化，202

27、2(12):26-30。18.賈曉潔，“常規p型多晶硅光伏組件的全生命周期評價報告”。電池片的碳排放水平也與其類型和產地有關。對于電池片，無論單晶還是多晶光伏組件，中國地區的電池片碳排都顯著高于歐洲地區。中國單晶電池片碳足跡比歐洲高56.21 kgCO2-eq/m2，多晶電池片碳足跡高38.2 kgCO2-eq/m2。020406080100120140其他原料漿料（銀漿+鋁漿）硅片能耗單晶電池片多晶電池片kg CO2-eq/m2中國歐洲中國歐洲0123456789鋁框鋁框能耗鑄造鋁合金其他材料kg CO2-eq/kg25光伏產業碳足跡及低碳發展報告|光伏組件碳減排探索調整能源結構電力的碳排放

28、取決于當地的電力能源結構。不同的區域由于具有特定的電力組合，即使是同款組件在不同地區制造，碳足跡也會有差別。以中國為例，中國南方區域清潔能源的占比非常高，這主要是由于在四川，云南等地，中國的水電十分發達，而北方區域清潔能源的占比最低，因而在國際數據庫中，中國重慶，四川，西藏三地的電力因子僅有0.308 kg CO2-eq/kWh，內蒙，遼寧，吉林，黑龍江則為1.43 kg CO2-eq/kWh。國際權威因子庫中，中國平均電網因子為0.941kgCO2-eq/kWh，目前中國雖無權威的全生命周期電力排放因子，但生態環境部發布的2021年省級電力二氧化碳排放因子范圍為0.1235-0.7901 k

29、gCO2-eq/kWh。由此體現，中國近年大力發展清潔能源的成效尚未完全體現在國際產品全生命周期因子庫中。圖21反映了冶金級硅-硅料-硅棒-硅片-電池片-光伏組件全產業鏈的電力的碳足跡占比，電網因子若按照遼寧等東北地區的1.43 kgCO2-eq/kwh計算，則電力碳排占比達到67%，電網因子若按照四川等西南地區計算，則電力碳排占比31%。光伏組件碳減排探索圖21：光伏組件全產業鏈碳足跡分析電力因子kg CO2-eq/kWh電力冶金級硅銀漿鋁漿鋁邊框玻璃金剛線石英坩堝其他材料31%0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.045kgCO2-e

30、q/kWh電力冶金級硅銀漿鋁漿鋁邊框玻璃金剛線石英坩堝其他材料1.430.940.570.3157%電力冶金級硅銀漿鋁漿鋁邊框玻璃金剛線石英坩堝其他材料1.430.9467%1.4326?|?|?0.2-0.5 kgCO2-eq/kWh?0.4-0.8 kgCO2-eq/kWh?0.5-1.2 kgCO2-eq/kWh?Pierre?100g CO2-eq/kWh?25g?15g?10g?5g CO2-eq/kWh19?6?68.8g CO2-eq/kWh?6.7g CO2-eq/kWh?20?0?100%?EnOS?27|20161 kg1.2 kg20221.09 kg/kg-Si9.1%

31、20301.07 kg/kg-Si22202260 kWh/kg202011%203052 kWh/kg-Si2322 2016-20301 kg23 2016-20301 kg01020304050607020202021202220232024E2025E2027E2030E11.051.11.151.21.252016201820202021202220232024E2025E2027E2030Ekg/kg-SikWh/kg28|201695.88 kg CO2-eq/kg79%16%202274.63 kg CO2-eq/kg22.16%203066.34 kg CO2-eq/kg24

32、201636 kWh/kg 202224.4 kWh/kg32.2%203019.8 kWh/kg252016141.25 kg CO2-eq/kg2022105.05 kg CO2-eq/kg25.63%203089.61 kg CO2-eq/kg2624 2016-203025 2016-203026 2016-20300204060801002016201820202021202220232024E2025E2027E2030E0204060801001201401602016201820202021202220232024E2025E2027E2030E0510152025303540

33、2016201820202021202220232024E2025E2027E2030E（kgCO2-eq/kg）（kWh/kg）（kgCO2-eq/kg）29光伏產業碳足跡及低碳發展報告|光伏組件碳減排探索降低硅片厚度，提高硅片尺寸降低硅片厚度，提高硅片尺寸可有效減少材料和能耗消耗，從而降低碳排。薄化大尺寸化硅片可以降低單片的硅料用量，從而減少對自然資源的消耗，如產業鏈內全規格單晶硅片全面轉換到160 mm厚度，預計可節省6.8%的硅耗，從而降低碳排。此外，大尺寸化薄片化還可以減少制造工序的能耗，例如切割、拋光和清洗等，有助于減少碳排放。另外，大尺寸化薄片化也可提高組件功率輸出，從而降低碳排

34、。最后，薄片化和大尺寸化硅片也可減少組件的體積和重量，從而降低運輸過程中的碳排。圖27：2022-2030年硅片厚度發展趨勢（m）資料來源：CPIA隨著技術的進步，不斷變薄是硅片的發展趨勢。預計到2030年，多晶硅片、P型單晶硅片、用于TOPCon電池的n型硅片和用于HJT電池的n型硅片的平均厚度都將比2022年降低10%以上（見圖27）。硅片尺寸不斷變大，厚度變薄，硅片碳足跡降低。從2020年至2030年間，四類硅片（166 mm P型單晶硅片，182 mm P型單晶硅片，182 mm N型TOPcon單晶硅片，210 mm N型HJT單晶硅片）的碳足跡，可以看到不管是哪個年間，隨著硅片尺寸

35、的不斷變大，硅片的碳足跡都在降低，這主要是由于隨著尺寸變大，厚度不斷變薄，切割次數減少，降低能耗，減少廢料（圖28）。2020年至2030年，相同尺寸的硅片碳排也在逐年降低。166 P型單晶硅片2020年碳排為77.22 kg CO2-eq/m，預計2023年，碳排為50.38 kg CO2-eq/m，下降34.76%；210 mm N型HJT單晶硅片2020年碳排為64.14 kg CO2-eq/m，預計2023年，碳排為34.97 kg CO2-eq/m，下降45.47%（圖29）。綜上所述，通過降低硅片厚度，增大硅片尺寸，可以實現材料消耗、制造能耗和運輸能耗的減少，轉化效率的提升，從而有

36、效降低組件的碳排放。這一優化措施不僅有助于保護環境，還能提高能源利用效率。多晶硅片厚度單晶硅片厚度-n型硅片-HJT單晶硅片厚度-p型硅片單晶硅片厚度-n型硅片-TOPCon2022年2023年2024年2025年2027年2030年8010012014016018020030|2820202024E20222027E20212025E20232030E29 2020-20300102030405060708090166 p182 p182 n210 n166 p182 p182 n210 n166 p182 p182 n210 n166 p182 p182 n210 n166 p182 p1

37、82 n210 n166 p182 p182 n210 n166 p182 p182 n210 n166 p182 p182 n210 n010203040506070809020202021202220232024E2025E2027E2030E20202021202220232024E2025E2027E2030E20202021202220232024E2025E2027E2030E20202021202220232024E2025E2027E2030E166 P182 P182 N210 N（kgCO2-eq/m2）（kgCO2-eq/m2）31?|?PERC?TOPCon?HJT?2

38、022?p?PERC?23.2%?2022?n?TOPCon?24.5%?HJT?24.6%?2021?XBC?24.5%?HJT n?23.5%?PERC?30%?21?20-25?3?2020?43.5?2030?800?2050?7800?2012?(WEEE)?2021?1?1?Ecodesign Directive?2023?7?2023?1030?2025?2012?(WEEE)?2022?85%?80%?2023?2023?MOTIE?/?80%2023?2023?7?1?32?|?4?EVA?4?21?6%?33.59%?,?%?2-3?69-75?7?0.6-1?0.006-

39、0.06?10-20?0.1?0.1?0.1?0.1?33|700 kgCO2-eq/kWc100%2.3%38%&330 kgCO2-eq/kWc31100%3.8%6.8%20%330 kgCO2-eq/kWcMller22LCADeutsche Solar AG53.5%205018%30310100200300400500600700kgCO2-eq123-100-50050100150200（kgCO2-eq/kWc）34?|?19.Beloin Saint Pierre,D.,Blanc,I.,Payet,J.,Jacquin,P.,Adra,N.,Mayer,D.,Environ

40、mental impact of PV systems:Effects of energy sources used in production of solar panels,In Proceedings of the 24rd European Photovoltac Solar Energy Conference,21-25 September 2009,Hamburg,Germany ISBN:3-936338-25-6,pp4517-4520.DOI:0.4229/24thEUPVSEC2009-6DV.3.720.?21.P.Dias.et al.Waste electric an

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42、6.?35?|?36?|?|?70%?37?|?CLCD?CPCD?ecoinvent?sphera?32?32?38?|?IoT?IoT?100%?PPE2?100%?39?40?|?|?1?LCA?2019?2?41%?3?PERC?TOPCon?HJT?4?50.3%?41?|?1?EPD?2?3?LCA?CQC?CTC?TUV?-?2023?EcoVadis?CDP A-?A-?2022?2021?2019?2019?50?2021?SBTi?1.5?C?Business Ambition for 1.5?C?2022?2028?31?2?1845?1978?150?Deloitte?