常规p型多晶硅光伏组件的全生命周期评价报告

1        政策背景

自习近平同志在十九大报告中指出“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”以来，党中央、国务院高度重视生态文明建设，先后出台了一系列重大决策部署，推动生态文明建设，这其中， “生命周期”思想在国务院65份文件中出现。例如：2015年5月8日，国务院印发《中国制造2025》，以“全面推行绿色制造”为战略任务和重点之一，“强化产品全生命周期绿色管理，努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系”。2016年07月28日，国发〔2016〕43号，国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知，重点研究基于“……全生命周期制造服务等关键技术；发展绿色制造技术与产品，重点研究再设计、再制造与再资源化等关键技术，推动制造业生产模式和产业形态创新。”2016年12月07日，国办发〔2016〕86号，《国务院办公厅关于建立统一的绿色产品标准、认证、标识体系的意见》，要“兼顾资源节约、环境友好、消费友好等特性，制定基于产品全生命周期的绿色产品标准、认证、标识体系建设一揽子解决方案”。2017年01月03日国办发〔2016〕99号, 《国务院办公厅关于印发生产者责任延伸制度推行方案的通知》，定义“生产者责任延伸制度是指将生产者对其产品承担的资源环境责任从生产环节延伸到产品设计、流通消费、回收利用、废物处置等全生命周期的制度”。

国际上，欧盟委员会于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价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（Product Environmental Footprint -PEF），以解决目前欧盟市场中没有统一的绿色标识问题。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、宠物食品等。光伏产品也纳入了首批试点范围中，并已于2019年2月12日正式发布了针对光伏产品的PEF细则。目前对于产品的PEF认证采取的是自愿申请的模式，但是欧盟环境署欧盟环境足迹（PEF）技术与政策负责人Michele Galatola曾在公开场合表明，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。

另外，2019年3月，第四届联合国环境大会上，各国代表承诺，通过综合的全生命周期方法和分析来改善国家资源管理战略，实现资源节约型低碳经济。

总之，在国内、国际的政策大环境中，全生命周期已经上升到重要、甚至关键地位。我国作为光伏产品生产与销售大国，对光伏产品进行全生命周期评价的意义不言而喻。

2        全生命周期评价简介

生命周期评价（LCA- Life Cycle Assessment）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。

根据ISO规定，LCA的分析主要流程包括四部分，分别是：

l  目标与范围定义 （G&S - Goal and scope definition）：我们尝试了解哪些内容？

l  建立生命周期清单（LCI - life cycle inventory）：产品涵盖哪些内容？

l  生命周期影响评价（LCIA - Life cycle impact assessment）：它会产生哪些影响？

l  生命周期解释（Interpretation）：数据解读-它意味着什么？

2.1 目标与范围定义

我们要评估的对象是什么？它可大可小，可以是一个很小的零部件，也可以是一整个服务系统。

产品生命周期的范围有多大？需要划定系统边界。一般情况下，产品的生命周期范围包括以下几种：一，从摇篮到坟墓，通常表示从原材料到最终处置的所有阶段，包括生产、运输、安装、使用、废弃等阶段。二，从摇篮到摇篮，表示在使用阶段过后，还跟踪产品元素之后的去向，并且特别关注回收和重用。三，从摇篮到大门，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。四，从大门到大门，范围很窄的 LCA，只专注于生产过程中的某个特定阶段。

2.2 建立生命周期清单

建立生命周期清单（LCI - life cycle inventory），包括建模、收集数据和计算。

建模，即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。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。

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。收据可分为实景数据和背景数据，从工厂制造一线、使用端实际情况获得数据，称为实景数据；从数据库中获得例如电力、公路运输等数据，称为背景数据。

计算，为了便于横向比较，在LCA研究中定义功能单位，计算便是将收集来的数据按照功能单位进行分配。

2.3 生命周期影响评价

在创建了详细的LCI之后，需要将产品对环境的影响分配到流程中的各个步骤上，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？生命周期影响评价（LCIA - Life cycle impact assessment）便是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。

根据评价的目的不同，LCA有多种指标体系可供选择。这里仅介绍ReCiPe2016指标。它包括中点（问题导向）指标和终点（损害导向）指标。其中，中点指标有：气候变化climate change (单位kg CO2 eq，读作：千克二氧化碳当量)，臭氧耗竭ozone depletion (kg CFC-11 eq)，陆地酸化terrestrial acidification (kg SO2 eq)，淡水富营养化freshwater eutrophication (kg P eq)，海洋富营养化marine eutrophication (kg N eq)，人体毒性human toxicity (kg 1,4-DB eq)，光化学氧化剂形成photochemical oxidant formation (kg NMVOC)，颗粒物形成particulate matter formation (kg PM10 eq)，陆地生态毒性terrestrial ecotoxicity (kg 1,4-DB eq)，淡水生态毒性freshwater ecotoxicity (kg 1,4-DB eq)，海洋生态毒性marine ecotoxicity (kg 1,4-DB eq)，电离辐射ionising radiation (kBq U235 eq)，农业占地agricultural land occupation (m2a)，城市土地占用urban land occupation (m2a)，自然土地改造natural land transformation (m2)，水耗尽water depletion (m3)，金属耗尽metal depletion (kg Fe eq)，化石枯竭fossil depletion (kg oil eq)。将18种中点影响类别分别乘以损害因子汇总到3中终点损害导向指标：人类健康human health，生态系统ecosystems，资源稀缺resource scarcity。其中对人类健康的损害，单位是DALYs（Disability Adjusted Life Years），表示每年生命死亡和残疾的人数；对生态系统的破坏，单位是species.yr，表示某一时期某一地区物种的丧失；资源损失，单位是$，表示为未来提取矿物和化石燃料所需的剩余能量。

2.4 生命周期解释

为了使LCA报告具有可读性和指导意义，需要对数据进行解读，说明这些数据意味着什么。例如：光伏产品作为一种可再生能源系统，在后续的使用阶段会产生能量，那到底多长时间产品本身产生的能量可以抵消生产产品所需要的能量呢？这是能量回收期（EPBT – Energypayback time）的概念（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）。再例如，在生产和使用过程中，我们增加或者减少某一个或某几个原材料的用量，对于最终的LCA的评估结果有何影响呢？这是敏感性分析，譬如，使用水电替代目前中电网中比例最高的火电，其二氧化碳排放量会显著降低，降低产品气候变化影响类别的影响；技术的进步使得电池光电转换效率进一步提高，发电量的增加可以摊薄光伏产品每发一度电的环境影响；电极浆料用量的降低，尤其是银浆料用量的降低，会降低金属耗尽影响类别的影响。

在对全生命周期评价的概念与操作有了基本了解之后，接下来是对常规p型多晶硅光伏组件的全生命周期评价报告。

3        常规p型多晶硅光伏组件的LCA报告

3.1 目标与范围定义

3.1.1       目标定义

3.1.1.1    产品信息

本研究以标称275 W的常规p型多晶硅光伏组件作为研究对象。其组件结构如图 3‑1所示，组件由60块常规p型多晶硅太阳电池平铺组成，自上而下结构分别是前盖板玻璃、外EVA（乙烯醋酸乙烯酯，Ethylvinylacetate）层、电池层（焊带连接）、内EVA层、背板层，以及外侧的铝边框。组件面积约1.62 m²，组件重量约18.9 Kg。太阳电池光电转换效率约19.48%，电池至组件封装系数（CTM）约为99.5%。

图3‑1组件结构示意图

3.1.1.2    功能单位与基准流

本报告以光伏组件产生1 kWh的交流电作为功能单位。基准流是光伏组件在标准条件下所输出的最大功率（kWp）。基准流与功能单位之间通过全寿命发电量的倒数相关联，即，功能单位=（1/全寿命发电量）×基准流。

3.1.1.3    数据代表性

本报告旨在分析2018年我国常规p型多晶硅光伏组件的生产水平。

3.1.2       范围定义

本研究包括常规p型多晶硅光伏组件的生产阶段、安装阶段、使用阶段和寿命终止阶段。其中，生产阶段包括原材料的获取和加工和产品生产两个子阶段，包括原材料的运输阶段。安装阶段包括产品运输、产品安装两个子阶段。使用阶段包括产品运行、产品维护、产品维修三个子阶段。寿命终止阶段包括产品拆解、废物运输、废弃阶段三个子阶段。

3.1.3       方法选择

3.1.3.1    环境影响类别指标的选择

选择ReCiPe2016中点（midpoint）和终点（endpoint）指标。

3.1.3.2    软件与数据库

基于Simapro8.3和Ecoinvent3.0数据库进行建模与计算。

3.2 建模与生命周期清单

本报告以光伏组件产生1 kWh的交流电作为功能单位。以光伏组件在标准条件下所输出的最大功率1 kWp作为基准流。

3.2.1       生产阶段

生产阶段包括原材料的获取和加工、产品生产两个子阶段。

在原材料的获取和加工子阶段。组件生产的原材料有：太阳电池、前盖板玻璃、EVA、焊带、背板、铝边框等，其中太阳电池的生产阶段另行建模，其他材料使用数据库数据。在太阳电池的生产阶段，需要使用的原材料有硅片、浆料、化学品和各种气体，分别使用数据库数据进行建模。如图 3‑2所示。

在产品生产子阶段，检测工厂污染物和废弃物的排放。

图3‑2生产阶段模型示意图

此阶段包括原材料的运输过程，统一采用卡车（>32 t, EURO 4）进行运输，运输距离以100 km为计。

3.2.2       安装阶段

安装阶段包括产品运输、产品安装两个子阶段。

在产品运输子阶段，统一采用卡车（>32 t, EURO 4）进行运输。生产地江苏省距离安装地青海省约2000 km。由于卡车运输光伏组件的数量受产品形状所限，光伏组件的堆叠高度不能完全填充卡车的可用体积，对于晶体硅光伏组件仅有64％的利用率。

在产品安装子阶段，如图 3‑3所示。光伏系统安装所需要的混凝土、支架、逆变器、电缆等均不包括在系统边界之内。只考虑安装阶段所需要的电能，以每kWp需要10 kWh电能计算。

图3‑3安装阶段模型示意图

3.2.3       使用阶段

使用阶段包括产品运行、产品维护、产品维修三个子阶段。

在产品运行子阶段，光伏组件吸收太阳能转换为电能。以组件安装在青海省为例，当地的年太阳辐照度为6368.77 MJ·m^-2。通常认为光伏组件的服役年限为25年，年衰减率为0.7%，大型地面电站的光伏系统效率（组件直流额定性能（产品辐照度与组件额定转换效率的乘积）与实际交流发电量之间的差异）PR=0.8。以公式

光伏系统年发电量=年太阳辐照度（斜面上）×电池面积×光电转换效率×系统效率

计算。在正常工况下，此阶段无物质消耗、无能量消耗、无污染物排放。

在产品维护子阶段，需要使用水对光伏组件表面进行清洗，包括清洁用水的供应和随后的废水处理。每单位面积的光伏组件使用恒定的水量。对于给定的最大输出功率的电站，其组件的面积大小取决于组件的光电转换效率。因此，光伏组件清洁用水及处理是一个产品依赖过程。假设清洁光伏组件的用水为20 L/m²。

在产品维修子阶段，需要一定的电能消耗，假设1kWp的光伏组件需要0.2kWh电能。

3.2.4       寿命终止阶段

寿命终止阶段包括产品拆解、废物运输、废弃阶段三个子阶段。

在产品拆解子阶段，需要一定的电能消耗，假设1kWp的光伏组件需要0.1 kWh电能。

在废物运输子阶段，统一采用卡车（>32 t, EURO 4）进行运输。安装地青海省距离回收处理地河北省约1500 km。由于卡车运输光伏组件的数量受产品形状所限，光伏组件的堆叠高度不能完全填充卡车的可用体积，对于晶体硅光伏组件仅有64％的利用率。

在废弃子阶段，依照目前的回收水平，只按照惰性物质进行填埋处理。

3.3 生命周期影响分析

3.3.1       能量回收期

根据所收集的数据和软件Simapro的帮助下，装机量为1kWp的常规p型多晶硅光伏组件在其生产、安装、使用和寿命终止阶段的能源需求如表 3‑1所示，各个部分的比例如图 3‑4所示。在整个生命周期中，能源总需求为1520.54 kWh，其中非可再生能源需求为1138.91 kWh。能量回收期（EPBT- Primary energy demand and energy payback time）的计算公式如下：

EPBT=总能量需求/光伏系统年平均发电量

本案例中，假设光伏组件安装在日光充足的青海省，1kWp的常规p型多晶硅光伏组件在25年服役期间共发电30195.87kWh，年平均发电量为1207.83kWh。能量回收期为1.26年，其中非再生能源能量回收期以“非可再生能源能量总需求/光伏系统年平均发电量”计算，即0.94年。

表3‑1装机量为1kWp的常规p型多晶硅光伏组件在其生产、安装、使用和寿命终止阶段的能源需求

早在1976年，在最早的有关光伏系统的LCA的研究中指出，依据当时的技术，从原始的SiO₂开始到制备成太阳电池，航天用和地面用的太阳电池的EPBT分别是24年和12年[1]。2014年，随着技术的进步，这一数值已经降低了2~6年（与光伏组件安装地点的太阳辐照度有关）[2]。本案例中，使用2018年技术水平作为参考，光伏组件的能量回收期进一步下降。

图3‑4装机量为1kWp的常规p型多晶硅光伏组件在其生产、安装、使用和寿命终止阶段的能源需求比例图示

3.3.2       中点模型环境影响分析（ReCiPe-Midpoint）

选择ReCiPe2016中点（midpoint）指标，分别讨论组件在生产阶段、安装阶段、使用阶段和寿命终止阶段在气候变化等18个环境影响类别的贡献，贡献比例如图 3‑5所示，贡献数值如表 3‑2所示。

其中生产阶段的贡献最大，在18项指标中有13项指标的贡献比例超过90%。使用阶段对环境的影响可忽略，只有2项指标的贡献比例超过0.1%。

图3‑5常规p型多晶硅光伏组件在生产阶段、安装阶段、使用阶段和寿命终止阶段在18个中点环境影响类别的贡献。

表3‑2常规p型多晶硅光伏组件在生产阶段、安装阶段、使用阶段和寿命终止阶段在18个中点环境影响类别的贡献

3.3.2.1    气候变化

环境影响类别气候变化，以kg CO₂ eq为单位，其中生产阶段产生1.56E-02kg CO₂ eq，占比94.35%；安装阶段产生5.46E-04kg CO₂ eq，占比3.31%；使用阶段产生1.16E-06kg CO₂ eq，占比0.01 %；寿命终止阶段产生3.86E-04kg CO₂ eq，占比2.34%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑6所示，其中：硅片占比35.01%，生产耗电占比33.66%，铝边框占比10.03%，玻璃占比8.35%，运输过程占比5.55%，PVF占比1.82%，正银浆料占比1.25%。

图3‑6生命周期中各个项目对环境影响类别气候变化的贡献比例图

3.3.2.2    臭氧耗竭

环境影响类别臭氧耗竭，以kg CFC-11 eq为单位，其中生产阶段产生9.19E-10kg CFC-11 eq，占比83.66%；安装阶段产生1.04E-10kg CFC-11 eq，占比9.50%；使用阶段产生1.29E-13kg CFC-11 eq，占比0.01 %；寿命终止阶段产生7.50E-11kg CFC-11 eq，占比6.83%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑7所示，其中：硅片占比47.65%，运输占比16.22%，玻璃占比11.90%，铝边框占比9.47%，正银浆料占比3.66%，除生产外其他阶段耗电占比2.88%，氢氟酸占比2.43%，PVF占比1.90%。

图3‑7生命周期中各个项目对环境影响类别臭氧耗竭的贡献比例图

3.3.2.3    陆地酸化

环境影响类别陆地酸化，以kg SO² eq为单位，其中生产阶段产生9.98E-05kg SO² eq，占比96.41 %；安装阶段产生2.18E-06kg SO² eq，占比2.10%；使用阶段产生4.54E-09kg SO² eq，占比0.00%；寿命终止阶段产生1.54E-06kg SO² eq，占比1.49%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑8所示，其中：生产耗电占比46.93%，硅片占比24.06%，玻璃占比11.49%，铝边框占比4.39%，运输占比3.53%，氢氟酸占比2.42%，正银浆料占比2.01%，PVF占比1.49%。

图3‑8生命周期中各个项目对环境影响类别陆地酸化的贡献比例图

3.3.2.4    淡水富营养化

环境影响类别淡水富营养化，以kg P eq为单位，其中生产阶段产生7.24E-06kg P eq，占比98.70%；安装阶段产生6.54E-08kg P eq，占比0.89%；使用阶段产生8.36E-10kg P eq，占比0.01%；寿命终止阶段产生2.92E-08kg P eq，占比0.40%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑9所示，其中：硅片占比41.89%，焊带占比16.86%，正银浆料占比12.05%，生产耗电占比9.62%，铝边框占比8.13%，玻璃占比2.72%，背银浆料占比2.31%，氢氟酸占比1.75%，PVF占比1.30%。

图3‑9生命周期中各个项目对环境影响类别淡水富营养化的贡献比例图

3.3.2.5    海洋富营养化

环境影响类别海洋富营养化，以kg N eq为单位，其中生产阶段产生5.39E-06kg N eq，占比96.65 %；安装阶段产生1.10E-07kg N eq，占比1.97 %；使用阶段产生2.86E-10kg N eq，占比0.01%；寿命终止阶段产生7.63E-08kg N eq，占比1.37%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑10所示，其中：电池制造过程排放占比40.53%，硅片占比21.45%，生产耗电占比15.26%，玻璃占比6.53%，铝边框占比4.14%，运输占比3.24%，正银浆料占比3.15%，焊带占比1.80%。

图3‑10生命周期中各个项目对环境影响类别海洋富营养化的贡献比例图

3.3.2.6    人体毒性

环境影响类别人体毒性，以kg 1,4-DB eq为单位，其中生产阶段产生7.26E-03kg 1,4-DB eq，占比95.89%；安装阶段产生1.85E-04kg 1,4-DB eq，占比2.44%；使用阶段产生7.16E-07kg 1,4-DB eq，占比0.01 %；寿命终止阶段产生1.25E-04kg 1,4-DB eq，占比1.66%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑11所示，其中：硅片占比27.63%，焊带占比21.52%，正银将来哦占比19.83%，生产耗电占比8.24%，铝边框占比7.33%，运输占比3.93%，背银浆料占比3.81%，氢氟酸占比2.20%，玻璃占比2.19%。

图3‑11生命周期中各个项目对环境影响类别人体毒性的贡献比例图

3.3.2.7    光化学氧化剂形成

环境影响类别光化学氧化剂形成，以kg NMVOC为单位，其中生产阶段产生5.46E-05kg NMVOC，占比91.37%；安装阶段产生2.98E-06kg NMVOC，占比4.98%；使用阶段产生3.12E-09kg NMVOC，占比0.01%；寿命终止阶段产生2.18E-06kg NMVOC，占比3.65%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑12所示，其中：生产耗电占比35.76%，硅片占比24.34%，玻璃占比13.16%，运输占比8.66%，铝边框占比4.62%，电池制造过程占比3.57%，正银浆料占比3.22%，氢氟酸占比1.51%，PVF占比1.34%。

图3‑12生命周期中各个项目对环境影响类别光化学氧化剂形成的贡献比例图

3.3.2.8    颗粒物形成

环境影响类别颗粒物形成，以kg PM10 eq为单位，其中生产阶段产生4.09E-05kg PM10 eq，占比94.97 %；安装阶段产生1.26E-06kg PM10 eq，占比2.92%；使用阶段产生1.89E-09kg PM10 eq，占比0.00%；寿命终止阶段产生9.08E-07kg PM10 eq，占比2.11%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑13所示，其中：硅片占比36.69%，生产耗电占比35.29%，玻璃占比8.38%，运输占比5.02%，铝边框占比4.60%，正银浆料占比2.20%，氢氟酸占比2.07%，焊带占比1.20%。

图3‑13生命周期中各个项目对环境影响类别颗粒物形成的贡献比例图

3.3.2.9    陆地生态毒性

环境影响类别陆地生态毒性，以kg 1,4-DB eq为单位，其中生产阶段产生6.95E-07kg 1,4-DB eq，占比55.71 %；安装阶段产生3.16E-07kg 1,4-DB eq，占比25.34%；使用阶段产生1.68E-10kg 1,4-DB eq，占比0.01%；寿命终止阶段产生2.36E-07kg 1,4-DB eq，占比18.93 %。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑14所示，其中：运输占比44.97%，硅片占比27.62%，生产耗电9.95%，铝边框6.48%，玻璃2.66%，正银浆料1.55%，氢氟酸1.55%，电池制造过程1.37%。

图3‑14生命周期中各个项目对环境影响类别陆地生态毒性的贡献比例图

3.3.2.10              淡水生态毒性

环境影响类别淡水生态毒性，以kg 1,4-DB eq为单位，其中生产阶段产生1.25E-04kg 1,4-DB eq，占比97.47%；安装阶段产生1.91E-06kg 1,4-DB eq，占比1.49%；使用阶段产生1.07E-08kg 1,4-DB eq，占比0.01%；寿命终止阶段产生1.33E-06kg 1,4-DB eq，占比1.04%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑15所示，其中：硅片占比46.12%，正银浆料占比22.43%，焊带占比10.66%，背银浆料占比4.31%，生产耗电占比3.55%，率比安康占比2.99%，氢氟酸占比2.96%，运输占比2.46%，背铝浆料占比1.03%，玻璃占比1.03%，PET占比1.02%。

图3‑15生命周期中各个项目对环境影响类别淡水生态毒性的贡献比例图

3.3.2.11              海洋生态毒性

环境影响类别海洋生态毒性，以kg 1,4-DB eq为单位，其中生产阶段产生1.53E-04kg 1,4-DB eq，占比95.86%；安装阶段产生3.83E-06kg 1,4-DB eq，占比2.40%；使用阶段产生6.26E-09kg 1,4-DB eq，占比0.00%；寿命终止阶段产生2.76E-06kg 1,4-DB eq，占比1.73%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑16所示，其中：硅片占比34.66%，正银浆料占比33.83%，焊带占比8.32%，背银浆料占比6.50%，运输占比4.11，铝边框占比3.26%，生产耗电占比3.10%，氢氟酸占比2.30%，玻璃占比1.09%。

图3‑16生命周期中各个项目对环境影响类别海洋生态毒性的贡献比例图

3.3.2.12              电离辐射

环境影响类别电离辐射，以kBq U₂₃₅ eq为单位，其中生产阶段产生1.50E-03kBq U₂₃₅ eq，占比85.54 %；安装阶段产生2.14E-04kBq U₂₃₅ eq，占比12.24%；使用阶段产生4.47E-06kBq U₂₃₅ eq，占比0.26%；寿命终止阶段产生3.44E-05kBq U₂₃₅ eq，占比1.97%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑17所示，其中：硅片占比43.82%，铝边框占比20.31%，除生产外其他阶段耗电占比10.04%，玻璃占比6.84%，生产耗电占比6.50%，运输占比4.44%，PVF占比3.41%，氢氟酸占比1.42%，正银浆料占比1.30%。

图3‑17生命周期中各个项目对环境影响类别电离辐射的贡献比例图

3.3.2.13              农业占地

环境影响类别农业占地，以m²a为单位，其中生产阶段产生8.21E-04m²a，占比98.32 %；安装阶段产生8.20E-06m²a，占比0.98%；使用阶段产生7.43E-08m²a，占比0.01%；寿命终止阶段产图 3‑18生5.75E-06m²a，占比0.69%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如所示，其中：硅片占比61.72%，生产耗电占比19.72%，玻璃占比4.99%，铝边框占比4.51%，正银浆料占比2.68%，运输占比1.63%，氢氟酸占比1.59%。

图3‑18生命周期中各个项目对环境影响类别农业占地的贡献比例图

3.3.2.14              城市土地占用

环境影响类别城市土地占用，以m²a为单位，其中生产阶段产生1.26E-04m²a，占比58.15%；安装阶段产生5.20E-05m²a，占比23.93%；使用阶段产生4.81E-08m²a，占比0.02%；寿命终止阶段产生3.89E-05m²a，占比17.90%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如所示，其中：运输占比42.53%，生产耗电占比21.25%，硅片占比16.15%，正银浆料占比7.50%，铝边框占比3.41%，玻璃占图 3‑19比3.00%，焊带占比1.55%，背银浆料占比1.44%，氢氟酸占比1.15%。

图3‑19生命周期中各个项目对环境影响类别城市土地占用的贡献比例图

3.3.2.15              自然土地改造

环境影响类别自然土地改造，以为单位，其中生产阶段产生1.37E-06m²，占比78.34%；安装阶段产生2.16E-07m²，占比12.40%；使用阶段产生2.93E-10m²，占比0.02%；寿命终止阶段产生1.61E-07m²，占比9.24%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑20所示，其中：硅片占比44.65%，运输占比21.96%，生产耗电占比15.92%，正银浆料占比3.72%，氢氟酸占比3.33%，铝边框占比3.02%，玻璃占比2.74%。

图3‑20生命周期中各个项目对环境影响类别自然土地改造的贡献比例图

3.3.2.16              水耗尽

环境影响类别水耗尽，以m³为单位，其中生产阶段产生7.51E-04m³，占比98.86%；安装阶段产生3.76E-06m³，占比0.50%；使用阶段产生3.62E-06m³，占比0.48%；寿命终止阶段产生1.28E-06m³，占比0.17%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑21所示，其中：硅片占比61.94%，生产耗电占比22.98%，铝边框占比5.17%，自来水占比3.37%，玻璃占比2.41%，PVF占比1.00%。

图3‑21生命周期中各个项目对环境影响类别水耗尽的贡献比例图

3.3.2.17              金属耗尽

环境影响类别金属耗尽，以kg Fe eq为单位，其中生产阶段产生7.87E-04kg Fe eq，占比96.78%；安装阶段产生1.50E-05kg Fe eq，占比1.84%；使用阶段产生0.00E+00kg Fe eq，占比0.00 %；寿命终止阶段产生1.12E-05kg Fe eq，占比1.38%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑22所示，其中：正银浆料占比67.60%，背银浆料占比12.99%，硅片占比10.83%，氢氟酸占比3.31%，运输占比3.28%。

图3‑22生命周期中各个项目对环境影响类别金属耗尽的贡献比例图

3.3.2.18              化石枯竭

环境影响类别化石枯竭，以kg oil eq为单位，其中生产阶段产生1.81E-03kg oil eq，占比84.26%；安装阶段产生1.93E-04kg oil eq，占比9.00%；使用阶段产生1.72E-09kg oil eq，占比0.00 %；寿命终止阶段产生1.45E-04kg oil eq，占比6.75 %。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑23所示，其中：硅片占比68.98%，运输占比16.02%，PET占比4.00%，氢氟酸占比3.32%，正银浆料占比2.57%，EVA占比1.46%，背铝浆料占比1.26%。

图3‑23生命周期中各个项目对环境影响类别化石枯竭的贡献比例图

3.3.3       终点模型环境影响分析（ReCiPe-Endpoint）

选择ReCiPe2016终点（end-point）指标，分别讨论组件在生产阶段、安装阶段、使用阶段和寿命终止阶段在人体健康（Human Health）、生态系统（Ecosystems）、资源（Resources）等3个环境影响类别的贡献，贡献比例如图 3‑24所示，贡献数值如表 3‑3所示。

图3‑24常规p型多晶硅光伏组件在生产阶段、安装阶段、使用阶段和寿命终止阶段在3个终点环境影响类别的贡献。

表3‑3常规p型多晶硅光伏组件在生产阶段、安装阶段、使用阶段和寿命终止阶段在3个终点环境影响类别的贡献。

3.3.3.1    人类健康

环境影响类别人类健康，以DALY为单位，其中生产阶段产生3.76E-08，占比94.72%；安装阶段产生1.23E-09，占比3.09%；使用阶段产生2.69E-12，占比0.01%；寿命终止阶段产生8.66E-10，占比2.18%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑25所示，其中：硅片占比34.53%，生产耗电占比30.68%，铝边框占比8.14%，玻璃占比7.54%，运输占比5.18%，正银浆料占比4.00%，焊带占比3.26%，氢氟酸占比1.49%，PVF占比1.47%。

图3‑25生命周期中各个项目对环境影响类别人体健康的贡献比例图

3.3.3.2    生态系统

环境影响类别生态系统，以species.yr为单位，其中生产阶段产生1.40E-10，占比93.18%；安装阶段产生5.95E-12，占比3.97%；使用阶段产生1.17E-14，占比0.01%；寿命终止阶段产生4.27E-12，占比2.84%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑26所示，其中：硅片占比36.37%，生产耗电占比31.94%，铝边框占比9.30%，玻璃占比7.85%，运输占比6.75%，PVF占比1.66%，正银浆料占比1.63%，氢氟酸占比1.14%。

图3‑26生命周期中各个项目对环境影响类别生态系统的贡献比例图

3.3.3.3    资源

环境影响类别资源，以$为单位，其中生产阶段产生3.56E-04，占比86.01%；安装阶段产生3.30E-05，占比7.99%；使用阶段产生2.86E-10，占比0.00%；寿命终止阶段产生2.48E-05，占比5.99%。在整个生命周期中，占比超过1%的子类别如图 3‑27所示，其中：硅片占比60.79%，运输占比14.24%，正银浆料占比11.72%，PET占比3.57%，氢氟酸占比3.32%，背银浆料占比2.25%，EVA占比1.28%，背铝浆料占比1.11%。

图3‑27生命周期中各个项目对环境影响类别资源的贡献比例图

3.4 生命周期解释

3.4.1       与国家电网综合电力的对比

在我国的国家电网中，以煤为原料的火电占到了70%以上的比例。图 3‑28显示了使用常规p型多晶硅光伏组件产生1kWh交流电和国家综合电网发1kWh交流电在18项中点环境影响类别的比较。在18项指标中，有13项指标低于综合电网的10%，16项指标低于20%。即，总体而言，纵观光伏组件的生产、安装、使用和废弃的全生命周期过程，其造成的环境影响仍较目前以火电为主的电力结构要小的多，光伏发电是名副其实的“绿色发电”。值得注意的是金属耗尽指标，由于电池的制造过程中使用了银浆料，银作为贵金属，其与铁当量兑换比例相当高，所以不可忽略，在未来的技术中，应尽量降低银等贵金属的使用量，或者使用其他材料作为替代。

图3‑28光伏组件与电网分别发1kWh的交流电，在18项中点环境影响类别的比较。

3.4.2       电池效率提升

电池效率是光伏组件的重要质量指标，电池效率的提升可以使得单位面积光伏组价的发电量上升，从而摊薄每kWp光伏组件生产阶段的环境影响。电池效率由19.48%上升至22%的18个ReCiPe中点指标的环境影响贡献比较如图 3‑29所示。电池效率上升2.52%，各个环境影响类别的贡献平均下降10%。

图3‑29电池效率提升各个环境影响指标的贡献标准值对比。

3.5 结论

本报告对标称275 W的常规p型多晶硅光伏组件进行了全生命周期评估，以光伏组件生产1 kWh的交流电作为功能单位，基于Simapro 8.3和Ecoinvent 3.0数据库进行建模与计算，选择ReCiPe2016中点（midpoint）和终点（endpoint）指标，分析其在其全生命周期中生产阶段、安装阶段、使用阶段和寿命终止阶段等四个阶段对各个环境影响指标的贡献。

常规p型多晶硅光伏组件的生产阶段包括原材料的获取和加工和产品生产两个子阶段，包含原材料的运输阶段。安装阶段包括产品运输、产品安装两个子阶段。使用阶段包括产品运行、产品维护、产品维修三个子阶段。寿命终止阶段包括产品拆解、废物运输、废弃阶段三个子阶段。

生产阶段对其全生命周期的环境影响贡献最大，在18项指标中有13项指标的贡献比例超过90%。其中，对环境影响较大的因素有原材料中的硅片、铝边框和玻璃，生产阶段的电耗，以及安装阶段和寿命终止阶段的运输过程。其中，原材料的影响主要来源于其生产过程中所使用的电力生产，我国的电力生产主要是由硬煤发电的火电，其发电过程向空气排放温室气体、二氧化硫、氮氧化物等。铝边框的影响主要是铝土矿消化成红土的处理（原铝供应链），以及非合金钢生产中产生的炉渣处理造成向水中排放的六价铬和向空气中排放的铬。

安装阶段与寿命终止阶段因包含长距离的运输，对环境影响的贡献不可忽视。使用阶段，在正常工况下，对环境的影响可忽略，只有2项指标的贡献比例超过0.1%。寿命终止阶段，目前对于光伏组件无成熟的回收与再利用方案，暂时只用填埋进行建模。

通过计算光伏组件全生命周期的累积能源需求，计算得到常规p型多晶硅光伏组件的能量回收期。假设组件安装在日照充足的青海省，能源回收期为1.26年，其中非再生能源能量回收期为0.94年。这一数值较2014年技术水平的2~6年有进一步的下降。

将常规p型多晶硅光伏组件与我国国家电网发1kWh交流电进行对比，在18项中点环境影响类别中，有13项指标低于综合电网的10%。即，总体而言，纵观光伏组件的生产、安装、使用和废弃的全生命周期过程，其造成的环境影响仍较目前以火电为主的电力结构要小的多，光伏发电是名副其实的“绿色发电”。在未来，技术的改进会使得组件的光电转换效率进一步提升，发电量的增大可摊薄每kWp光伏组件生产阶段的环境影响，电池效率上升2.52%，各个环境影响类别的贡献平均下降10%。