论光伏发电在节能减排方面的优势

2022-09-10

1 概述

改革开放以来, 我国经济快速增长。在各个领域取得巨大成就, 但也为此付出了巨大的资源和环境代价。在工业快速的发展中, 石油、煤炭等化石能源被大量消耗, 排放出的温室气体引起全球气候变暖, 备受国际、国内社会广泛关注。当全球变暖威胁人类生存环境, 当狂风、暴雨、地震、高温、严寒等各种极端气候事件在全球频繁出现, 人们开始意识到人类活动对地球生态环境的巨大影响。自工业革命以来, 人类不断消耗石油资源, 产生大量二氧化碳, 造成了全球变暖。而对森林的破坏, 更加剧了全球变暖的速度。当地球温度上升6度时, 地球上只有细菌可以生存。所以节约能源、减少排放也是应对全球气候变化的迫切需要, 是全社会都应该承担的责任。能源是经济命脉, 与人类的生存环境和人民的生活密切相关, 在社会可持续发展中起着举足轻重的作用, 关系着社会的安定、经济的可持续发展。党中央、国务院提出了可持续发展的战略决策, 在第十一个国民经济发展计划纲要中, 明确提出了“单位国内生产总值能耗降低20%左右, 主要污染物排放总量减少10%”2个约束性指标, 即“节能减排”, 并进行了相关战略部署。这是从我国基本国情出发, 立足当前, 着眼长远, 全面落实科学发展观。加快推动经济增长方式转变, 实现全面建设小康社会和可持续发展做出的重大战略决策。

为此, 世界各国都在寻求新的能源来替代被无休止消耗的化石能源, 同时还能减少温室气体等有害物的排放。这其中太阳能无疑是节能减排和环境保护中当中最好的选择。太阳能不仅清洁, 而且储量丰富, 是一种取之不尽、用之不竭的能源。在我国, 太阳能储量相当丰富, 每年陆地表面接受的太阳辐射能相当于49000亿吨标准煤, 全国三分之二的国土面积年日照在2200小时以上, 年太阳辐射量超过5000兆焦耳每平方米 (相当于170千克标准煤每平方米) .这为我国发展光伏发电提供了得天独厚的资源。

在我国拥有如此丰富的太阳能资源, 大力发展光伏发电产业, 有助于节省能源消耗, 保护生态环境系统。下面就分析光伏发电在节能减排方面存在的优势。

2 多晶硅电池板在生产过程中的耗能分析

经过多年的发展, 我国光伏产业链已经发展成熟, 从多晶硅材料到光伏应用产品的产业链逐渐形成并渐趋平衡。光伏技术发展至今, 晶体硅太阳能电池板始终光伏发电的首选。在国外光伏市场需求的拉动下中国多晶硅产业发展迅速发展。目前国内, 多晶硅太阳能电池板是现在光伏发电站的主流选择。多晶硅电池板相对于单晶硅电池板有较低的价钱, 相对于薄膜电池板有着更高的转化效率。所以目前我国大多数光伏电站都会选择多晶硅电池板。

生产多晶硅电池板, 需要消耗大量的电能和排放废渣。通过革新工艺和技术来减少耗能和提高废品的利用率来做到节能减排。

就以目前技术, 对多晶硅太阳能电池板的一个生产中的各个环节的能耗进行统计分析, 计算出生产1W的多晶硅电池周期内消耗的电能, 如表1所示。

从表1中可以看出, 生产1 W p多晶硅电池板的耗能约是2.3909k Wh。这个能耗是生产1Wp多晶硅电池板的固有能耗, 可以通过引进新的冶炼技术来减低能耗和减少废弃物。

以建成的中电投30MWp电站多年平均发电量4386万k Wh计算, 平均到1Wp电池板的发电量约为1.5k Wh。表2以及1Wp多晶硅电池能量回收周期。

从表2可以看出, 建成电站发电以后, 1Wp多晶硅电池板能量回收周期为1.59年, 以光伏电站25年的发电周期来算, 1.59年可以算是微不足道。

3 火力发电与光伏发电节能减排的比较

在目前我国的电力格局中, 火力发电提供了73%的电量, 而90%以上的火力发电的燃料是以煤炭为主。煤炭在燃烧的过程中会产生大量的二氧化碳等温室气体, 这增加了地球的温室效应。煤炭中还含有硫、氟等其他对环境污染的元素。硫在燃烧中会形成二氧化硫, 在空气中和雨水结合形成酸雨, 这对农业、林业等造成损失, 同事也会对建筑物产生腐蚀, 这势必对经济发展造成不利影响。而光伏发电在发电过程中, 不消耗燃料, 就不会产生废气废渣, 也就不会对环境造成污染。而且光伏电站能充分利用荒漠地带进行建厂, 建成以后可以有效降低地表温度, 减少水分蒸发, 有利于植物生长, 能有效遏制沙漠化, 使环境得以改善。

火电每发1度 (千瓦/时) 电, 就相应消耗了0.36千克标准煤, 同时排放0.272千克碳粉尘、0.997千克二氧化碳 (CO2) 、0.03千克二氧化硫 (SO2) 、0.015千克氮氧化物 (NOX) , 耗费纯净水0.004立方米。而光伏电站发电不消耗化石能源也不向环境排放废弃物。

以中电投某30MWp光伏电站2013年计划发电4810万k Wh为例, 比较火电与光伏发电排放量进行比较。表3分析对比两类发电厂节能减排情况。

从表3可以看出, 同样发电4810万k Wh, 火电需要消耗17316吨标准煤, 排放二氧化碳17264.1吨, 排放二氧化硫1443.0吨, 排放粉尘13083.2吨, 消耗纯净水192400立方米。而光伏发电不向环境排放废弃物, 这无疑减小了环境保护的压力。

再按电站设计25年, 每年年均发电量4386万k Wh计算, 25年预计可以发电109650万k Wh。表4计算出光伏电站25年所减少的能源耗费和废弃物排放量。

光伏电站25年的发电周期内可以节省标准煤394740吨, 节省纯净水4386000立方米, 减少排放二氧化碳39355.8吨, 减少排放二氧化硫32895吨, 减少排放粉尘298248吨。通过以上数据可以发现, 在节能减排方面光伏发电比火力发电有巨大优势是显而易见的。

综上所述, 光伏发电相对于火力发电在节能减排方面的优势是非常明显的。在国家提倡节能减排政策的指引下, 光伏发电的发展前景也是一片光明。光伏发电改变未来我国发电领域的能源格局, 同时减少能源消耗、对环境零排放, 这对国家实现可持续发展做出重要的贡献。2015年, 我国光伏发电的总装机容量将达到21GW, 必将会在节能减排和环境保护方面产生更大的效益和贡献。

摘要：光伏发电是一种绿色清洁且取之不尽用之不竭的新能源, 现在在我国电力生产格局中占有重要地位。本文从节能减排的角度, 以中电投某30MWp光伏电站的2013年计划发电量为基础, 对传统煤炭化石能源发电与光伏发电进行对比、分析, 总结光伏发电在节能减排中存在的优势。

关键词：光伏发电,节能减排