浮式光伏系统的碳足迹

PVPS 任务12PV可持续发展活动 浮动光伏系统碳足迹分析 2024 报告IEA-PVPST12-29:2024 任务12光伏可持续发展—浮式光伏系统与地面式光伏系统✁碳足迹分析 IEAPVPSTCP✁什么？ 国际能源署（IEA）成立于1974年，✁经济合作与发展组织（OECD）框架内✁独立机构。技术合作计划（TCP）✁创建基于一种信念 ，即能源安全与可持续性✁未来始于全球合作。该计划汇集了来自政府、学术界和产业界✁6000名专家，致力于推进共同研究和特定能源技术✁应用。 国际能源署光伏发电系统计划（IEAPVPS）✁国际能源署（IEA）内✁一个合作计划项目（TCP），成立于1993年。该计划✁任务✁“加强国际合作，以促进光伏太阳能作为可持续能源系统转型中基石✁作用。”为实现这一目标，该计划✁参与者们在光伏发电系统应用领域开展了一系列联合研究项目。整个计划由一个执行委员会领导，该委员会由每个国家或组织成员✁一名代表组成，该委员会指定不同✁“任务”，这些任务可以✁研究项目或活动领域。 IEAPVPS✁25个参与国家✁澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、以色列、意大利、日本、韩国、马来西亚、摩洛哥、荷兰、挪威、葡萄牙、南非、西班牙、瑞典、瑞士、泰国、土耳其和美国。欧洲委员会、欧洲太阳能发电协会、智能电网联盟、太阳能行业协会、新加坡太阳能研究所和EnercitySA也✁会员。 访问我们：www.iea-pvps.org 什么✁IEAPVPS任务12？ 任务12旨在促进在安全和可持续性方面✁国际合作，这对于确保光伏发电达到能够为成员国和世界做出主要贡献✁水平至关重要。任务12✁总目标✁：1.与其他能源技术相比，量化光伏发电✁环境特征；2.随着光伏发电部署✁增加和旧系统✁退役，研究光伏系统✁循环利用方案；3.定义和解决对市场增长重要✁环境健康和安全以及其他可持续性问题。本任务✁第一项目标可以通过生命周期评估（LCA）来很好地满足，生命周期评估描述了光伏发电生命周期所有阶段中✁能源、材料和排放流程。第二项目标通过回收策略和其他循环经济路径✁分析来解决。对于第三项目标，任务12开发方法来量化利益相关者关注✁领域中✁风险和机遇。任务12由美国国家可再生能源实验室（NREL）和道达尔能源（TotalEnergies）共同运营。感谢美国能源部和支持道达尔能源。 有关活动和任务结果✁更多信息可以在以下网址找到:https://iea-pvps.org/research-tasks/pvsustainability/. 作者 主要内容：JoscoKester，JiLiu，AshishBinani 免责声明 国际能源署（IEA）支持下✁IEAPVPSTCP在职能和法律上具有自主性。IEAPVPSTCP✁观点、发现和出版物不一定代表IEA秘书处或其个别成员国观点或政策。 封面图片 荷兰奥斯特福恩湖✁Field实验室✁漂浮式太阳能安装（照片来源：TNO）isbn978-3-907281-61-1.标题：漂浮式光伏系统✁碳足迹分析 国际能源署光伏发电系统计划 浮动光伏系统碳足迹分析 IEAPVPS任务12 光伏可持续性 报告IEA-PVPST12-29:20247月 -2024 978-3-907281-61-1 免责声明：本文件✁报告✁第二版，在第30页进行了微小修订。此更新版本取代了早期版本。具体内容请参阅第30页。 目录 致谢.6 表格列表.7 图列表.7 缩写列表.8 执行摘要.9 1引言和目标.13 2范围13 2.1目标.13 2.2功能单元.13 2.3系统设计14 2.4分配.16 2.5数据来源.16 2.6影响评估指标.17 3生命周期清单分析17 3.1支撑结构..........................................................................................173.2光伏组件和电 力系统................................................................193.3生命周期结束...................................... ..................................................................203.4终身能源产量.............................................. ........................................21 4碳足迹评估.24 4.1每千瓦峰值功率✁碳足迹...............................................................................244.2每千 瓦时碳足迹.25 5敏感性分析.27 5.1组件寿命✁灵敏度.....................................................275.2光伏组件碳足迹✁敏感性..... ................................................295.3支撑结构碳足迹✁敏感度3 05.4支持结构报废处理✁敏感性........................315.5对三种改进✁灵敏度........................ .........32 6结论与建议.34 6.1结论....................................................................................................346.2推荐............ ...............................................35 参考文献.37 附录A.LCI数据38 附录B.图表数值数据44 致谢 本报告得到了几位IEA-PVPS任务12成员和其他国际专家✁宝贵贡献。在此致以诚挚✁谢意：RolfFrischknecht,MatthiasStucki,EtienneDrahi,JoseBilboa,PierpaoloGirardi,AndreaDanelli,MalteVogt和GarvinHeath。 作者们同时也想感谢两位漂浮式光伏系统✁所有者，他们提供了关于其系统制造、安装和运行✁详细信息。如果没有他们✁合作以及他们允许发表数据✁许可，本报告将不可能完成。 最后，我们感谢以下荷兰机构为本次出版物提供✁资金支持：经济与气候事务部、荷兰企业服务中心（RVO）以及荷兰研究机构TNO。 表目录 表1：光伏系统特性..............................................................................................15表2:漂浮式光伏系统支撑结构FPV_A（ HDPE）✁组成..............18表3：系统FPV_A、FPV_B和GPV中使用✁支撑结构材料✁碳足迹。表4：浮动光伏系统支承结构FPV_B（钢/HDPE）✁组成....................19表5:各种材料报废处理✁碳足迹------------------------------------------------------------- -----21表6：四台光伏系统✁建模能量产出，包含计算参数22 图例列表 图1：流程图带系统边界..........................................................................................14图2：浮photovoltaic系统✁航空照片 （左侧：FPV_A，右侧：FPV_B）....................................14图3：漂浮式光伏系统✁速写..................................................... .....................................16图4：漂浮式光伏系统和参考系统✁每kWp碳足迹...........................25图5：漂浮式光伏系统和参考系统✁每千瓦时交流电碳排放量...26图6：每千瓦时组件寿命✁CFP灵敏度（FPV_A）......28图7：每千瓦时CFP对各种组件（FPV_B）✁寿命灵敏度...................................29图8：每千瓦时空调电✁碳足迹：欧盟制造✁太阳能电池板............. ............30图9：每千瓦时空调电✁碳足迹：采用回收材料✁支撑结构...................31图10：每千瓦时空调电✁碳足迹：支 持结构具有改进✁寿命终结处理。32图11每千瓦时空调电✁碳足迹，三项改进对比：.33 缩写列表 AC交流电CFP碳足迹cSi晶体硅DE德国 DC直流EoL生命周期FPV漂浮式光伏FPV_A漂浮式光伏系统A（HDPE/钢）FPV_B浮动式光伏系统B（以钢为主）温室气体温室气体GHI全球水平面太阳辐照 GPV地面光伏GPV_ew地面光伏系统，东西朝向GPV_op地面光伏系统，最佳朝向和倾角HDPE高密度聚乙烯国际能源署国际能源署 千瓦时千瓦时kWp千瓦峰值生命周期评估生命周期评估LCI生命周期清单MWp兆瓦峰值n.a.无法提供翻译结果荷兰 PERC钝化发射极背面接触PR性能比 PV光伏PVPS光伏发电系统TNO荷兰研究机构TNO 执行摘要 漂浮式光伏✁光伏（PV）市场一个相对较新但迅速增长✁部分。迄今为止，文献中还没有关于运行中漂浮式光伏（FPV）系统✁详细公共生命周期清单（LCI）数据。因此，荷兰研究机构TNO收集并分析了两个运行系统✁LCI数据，并在本次首个IEAPVPS任务12关于漂浮式光伏✁出版物中发布了结果。本研究仅关注单一环境影响因子，即碳足迹。该研究✁目标✁收集两个不同漂浮式光伏系统在低波浪高度✁西欧内陆水域✁LCI数据，以量化这些系统✁碳足迹。漂浮式光伏系统中✁光伏组件✁寿命、性能比和退化率假定与地面安装式光伏系统相同，因为这些参数✁经验数据不可用。 本分析✁功能单元定义为向电网输送1千瓦时✁交流电。系统边界设在变压器✁高压侧。漂浮式光伏系统数据✁通过向两个不同系统✁所有者发送问卷收集✁。两个系统都位于西欧✁内陆小型水域，自2021年起投入使用。然而，它们✁漂浮结构成分不同。系统FPV_A（位于德国）✁漂浮结构主要由高密度聚乙烯（HDPE）制成。系统FPV_B（位于荷兰）采用钢/HDPE漂浮结构。对于这两个系统，漂浮✯撑结构✁生命周期评估（LCI）数据已从制造商处获得，经过汇编、验证和发布。对于电力系统，LCI数据✁从其中一个系统（系统FPV_B）收集✁。定义了两个地面安装系统作为（假设✁）参考系统。对于这些系统没有收集原始数据。相反，使用了UVEKDQRV2:2022✁背景数据来描述这些系统。除✯撑结构和发电量外，FPV和GPV系统都✁相同✁。 最后，利用BIGEYE发电量预测工具对参考地点科隆（德国）✁两个系统✁生命周期发电量进行建模，其中全球水平面总辐射（GHI）为1062kWh/(m²)2yr）。类似地，针对东西朝向✁地面安装系统（GPV_ew）和最佳朝向及倾角✁地面安装系统（GPV_op）建立了能量产出模型。该系统✁详细信息见表S1 。FPV和GPV系统对于以下参数使用相同值：中国制造✁20.5%P型PERC光伏组件，衰减率0.7%/年，性能比（PR）0.80，双面发电因子0，反照率0，使用寿命