晶硅光伏組件出口對(duì)中國(guó)碳排放的影響

李惠民 董文娟 朱 巖 齊 曄

(1．清華大學(xué)公共管理學(xué)院，北京100084;2．清華大學(xué)氣候政策研究中心，北京100084)

晶硅光伏組件出口對(duì)中國(guó)碳排放的影響

李惠民1，2董文娟2朱 巖2齊 曄1，2

(1．清華大學(xué)公共管理學(xué)院，北京100084;2．清華大學(xué)氣候政策研究中心，北京100084)

基于文獻(xiàn)資料，估算了2004－2009年中國(guó)晶硅光伏組件制造過程中的能源消耗和CO2排放強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)，2004－2009年，晶硅光伏組件制造過程中的能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度均逐年下降。2009年，單晶、多晶光伏組件制造過程中的能耗強(qiáng)度分別為2 629 kWh/kWp和2 242 kWh/kWp，碳排放強(qiáng)度分別為1 829 gCO2/Wp和1 559 gCO2/Wp。由于晶硅光伏組件的大量出口，中國(guó)不僅出口了大量的隱含碳，還損失了數(shù)量可觀的、潛在的CO2減排能力。2004－2010年，中國(guó)的隱含碳凈出口量由3萬tCO2增加到852萬tCO2;如果出口的晶硅電池全部用于國(guó)內(nèi)，在其生命周期內(nèi)累計(jì)可減排CO23．4億t。除2004年和2010年外，國(guó)內(nèi)安裝的晶硅光伏組件在其生命周期內(nèi)所能減少的CO2排放不足以抵消晶硅光伏行業(yè)的CO2排放，晶硅光伏行業(yè)對(duì)中國(guó)CO2減排的貢獻(xiàn)為負(fù)。在多晶硅全部國(guó)產(chǎn)的情況下，中國(guó)若維持晶硅電池應(yīng)用中的CO2減排量與全行業(yè)CO2排放量的平衡，至少應(yīng)將晶硅組件制造的7．2%安裝在國(guó)內(nèi)使用。若多晶硅進(jìn)口比例仍保持在50%左右，則至少應(yīng)將晶硅組件制造的4．9%安裝在國(guó)內(nèi)使用。

晶硅光伏組件;隱含碳;二氧化碳排放;全生命周期

光伏產(chǎn)品在制造和應(yīng)用過程中具有不同的能源屬性。光伏產(chǎn)品的制造是一個(gè)能源消耗過程，應(yīng)用則是一個(gè)能源生產(chǎn)過程。從全生命周期來看，光伏產(chǎn)品的能量回收期一般在1．5 －6．92 年［1－5］，遠(yuǎn)小于其使用壽命。從碳排放的意義上，光伏發(fā)電是一種清潔的低碳能源［6］。2004年以來，中國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，太陽能電池產(chǎn)量由2004年的50 MWp增長(zhǎng)到2010年的約9 000 MWp，年均增長(zhǎng)率超過237%。與此同時(shí)，中國(guó)的光伏應(yīng)用卻相對(duì)偏低。2004－2010年，新增裝機(jī)容量由10 MWp增長(zhǎng)到530 MWp，年均增長(zhǎng)率約193%，遠(yuǎn)低于光伏產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度。2004年，光伏產(chǎn)品出口量占當(dāng)年太陽能電池產(chǎn)量的百分比為80%，之后一直保持在96%以上，2010年有所下降，但仍高達(dá)94%，光伏產(chǎn)品的制造和應(yīng)用已經(jīng)嚴(yán)重脫節(jié)。

光伏產(chǎn)品的制造和應(yīng)用對(duì)中國(guó)的碳排放具有不同的影響。光伏產(chǎn)品的制造是一個(gè)能源消耗和碳排放過程;通過光伏產(chǎn)品的出口，中國(guó)出口了大量的隱含能、隱含碳，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)和碳排放的增長(zhǎng)。光伏產(chǎn)品的應(yīng)用則是一個(gè)能源生產(chǎn)過程，通過光伏系統(tǒng)的應(yīng)用，有效地減少了國(guó)內(nèi)的CO2排放。盡管從全生命周期上看，光伏發(fā)電是一種清潔的低碳能源，但由于制造和應(yīng)用的脫節(jié)，中國(guó)光伏產(chǎn)品應(yīng)用過程中所減少的CO2排放，并不一定能抵消光伏制造過程中國(guó)內(nèi)產(chǎn)生的CO2排放。本文用生命周期評(píng)價(jià)法，計(jì)算了光伏產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的能源消耗和CO2排放強(qiáng)度;分析了2004－2010年中國(guó)光伏組件制造過程中的CO2排放和應(yīng)用過程中所形成的減排能力。在此基礎(chǔ)上，研究了光伏組件出口對(duì)中國(guó)CO2排放的影響，回答了中國(guó)光伏產(chǎn)品應(yīng)用所減少的CO2排放能否抵消光伏制造過程中國(guó)內(nèi)產(chǎn)生的碳排放這一問題。

1 晶硅光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗和CO2排放強(qiáng)度

1．1 光伏產(chǎn)品的全生命周期

根據(jù)制造材料及工藝的不同，光伏產(chǎn)品一般分為晶硅電池和薄膜電池2類。現(xiàn)階段，批量化生產(chǎn)并進(jìn)入民用領(lǐng)域的主要是晶硅電池，占全球產(chǎn)量的90%以上［7］。受資料所限，本文所研究的對(duì)象僅包括晶硅電池。

商業(yè)化晶硅電池的制備工藝大致相同，通過硅礦開采—工業(yè)硅制備—多晶硅提純—多晶硅鑄錠(單晶硅拉制)、切片—電池制備—光伏組件封裝等環(huán)節(jié)，完成光伏組件的制造。光伏組件輔以控制器、逆變器、蓄電池等，進(jìn)一步建設(shè)成光伏發(fā)電系統(tǒng)。安裝后形成的光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過離網(wǎng)或并網(wǎng)的形式，將電力供應(yīng)給用戶使用。隨著設(shè)備的老化，光伏發(fā)電系統(tǒng)在25年左右的時(shí)間內(nèi)完成它的生命周期(圖1)。中國(guó)光伏產(chǎn)品的制造和出口以組件為主，而組件制造過程中的能源消耗占到整個(gè)光伏系統(tǒng)制造過程能源消耗的95%以上［3］，為了分析光伏產(chǎn)品出口對(duì)中國(guó)能源消耗和碳排放的影響，本文的研究邊界定義為光伏組件。

圖1 晶硅光伏系統(tǒng)的生命周期Fig．1 Life cycle of crystalline silicon(C －Si)solar PV system

1．2 方法和數(shù)據(jù)

本文用生命周期評(píng)價(jià)法(Life cycle assessment，LCA)來估算光伏組件制造過程中的能源消耗和CO2排放強(qiáng)度。根據(jù)各制造環(huán)節(jié)的物質(zhì)消耗和能源消耗，可計(jì)算出光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗量。光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗量可用下式表示:

E光伏組件=E電池封裝+E晶硅電池+(E鑄錠切片+α·E多晶硅提純+α·b·E工業(yè)硅冶煉+a·b·c·E硅礦開采)·d/a

其中，E光伏組件表示光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗量，單位為 kWh/kWp;E電池封裝、E晶硅電池表示晶硅電池封裝、晶硅電池制備環(huán)節(jié)的能源消耗量，單位為kWh/kWp;E鑄錠切片、E多晶硅提純、E工業(yè)硅冶煉、E硅礦開采分別表示鑄錠切片、多晶硅提純、工業(yè)硅冶煉、硅礦開采環(huán)節(jié)的能源消耗量，單位為kWh/kg;a表示鑄錠切片－晶硅電池環(huán)節(jié)的成品率;a、b、c分別表示單位硅錠所需要的多晶硅量、單位多晶硅所需要的工業(yè)硅量、單位工業(yè)硅所需要的硅礦量;d指每kWp晶硅電池的用硅量，單位kg/kWp。結(jié)合參考文獻(xiàn)，各參數(shù)的取值見表1。

每Wp晶硅電池的用硅量(參數(shù):d)與硅片厚度密切相關(guān)，是影響晶硅電池生命周期內(nèi)能源消耗量的關(guān)鍵因素。2004－2009年，硅片厚度明顯下降，由250μm下降到180 μm，下降了28%;受此影響，每Wp晶硅電池的用硅量由12 g下降到6．9 g，下降了42%(見表2)。本文假設(shè)各制造環(huán)節(jié)的能耗強(qiáng)度不變，晶硅光伏組件生命周期內(nèi)能耗強(qiáng)度的變化僅與硅片厚度相關(guān)，以此來估算2004－2009年晶硅光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗。

表1 光伏組件各制造環(huán)節(jié)的物質(zhì)消耗和能源消耗Tab．1 Material and energy consumption of each section through PV module manufacturing chain

用上述方法和數(shù)據(jù)計(jì)算得出的光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗，其單位為kWh/kWp。為了計(jì)算光伏組件生命周期內(nèi)的CO2排放，有必要計(jì)算出每kWh電力生產(chǎn)過程中的CO2排放。本文根據(jù)中國(guó)電力部門的CO2排放量及發(fā)電量，估算了2004－2009年中國(guó)每kWh電力的CO2排放，結(jié)果見表3。

表2 2004－2009年晶硅電池硅片厚度與每瓦用硅量Tab．2 Wafer thickness and silicon consumption per watt of C－Si cell(2004－2009)

表3 2004－2009年中國(guó)度電排放系數(shù)Tab．3 CO2emission per kWh electricity generated in China(2004－2009)

1．3 計(jì)算結(jié)果

圖2 2004－2009年晶硅光伏組件生命周期內(nèi)的能耗強(qiáng)度Fig．2 Energy consumption intensity of C-Si cell module throughout the life cycle(2004－2009)

圖3 2004－2009年晶硅光伏組件生命周期內(nèi)的CO2排放強(qiáng)度Fig．3 CO2emission intensity of C-Si cell module throughout the life cycle(2004－2009)

2004－2009年晶硅光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗強(qiáng)度見圖2，CO2排放強(qiáng)度見圖3?？梢钥闯?，單晶光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗和CO2排放強(qiáng)度均高于多晶光伏組件。2004－2009年，單晶、多晶光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗和CO2排放強(qiáng)度均逐年下降。其中，能耗強(qiáng)度下降了約39%;CO2排放強(qiáng)度下降了約45%。

為了與其它研究相比較，計(jì)算了光伏系統(tǒng)生命周期內(nèi)的能源消耗，即在光伏組件的基礎(chǔ)上，加上光伏系統(tǒng)集成過程的能源消耗。經(jīng)計(jì)算，2009年，硅片厚度180 μm的情況下，單晶、多晶光伏系統(tǒng)生命周期內(nèi)的能源消耗分別為2 858 kWh/kWp、2 471 kWh/kWp。這一結(jié)果低于胡潤(rùn)青［3］的研究，其計(jì)算的多晶光伏系統(tǒng)的能源消耗為3 573 kWh/kWp;與嚴(yán)大洲等［12］、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)和中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所［7］的研究結(jié)果接近，其計(jì)算的多晶光伏系統(tǒng)的能源消耗分別為2 597 kWh/kWp、2 415 kWh/kWp;高于中國(guó)能源中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略研究項(xiàng)目組［6］的研究，其估計(jì)的單晶電池、多晶電池全生命周期能耗分別是2 600 kWh/Wp和2 200 kWh/Wp。

為了衡量多晶硅進(jìn)口中的隱含碳，用全生命周期法和表1提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算了多晶硅生命周期內(nèi)的能耗強(qiáng)度，約220kWh/kg。值得一提的是，該強(qiáng)度的測(cè)算基于中國(guó)的生產(chǎn)工藝和技術(shù)，由于國(guó)外的技術(shù)水平較高，進(jìn)口多晶硅生命周期內(nèi)的實(shí)際能耗強(qiáng)度要低于此值。

2 晶硅光伏組件制造中的CO2排放量與應(yīng)用中的CO2減排量

2．1 中國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

2004年以來，中國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展。光伏電池產(chǎn)量由2004年的50 MWp增加到2010年的9 000 MWp，增長(zhǎng)了179倍，年平均增速高達(dá)237%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工業(yè)的發(fā)展速度，是近年來增長(zhǎng)最為迅速的新興產(chǎn)業(yè)。表4列出了2004－2010年中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。可以發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)突出地表現(xiàn)出兩個(gè)基本特征:

(1)光伏電池的制造與應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。2004年，光伏電池出口量占當(dāng)年產(chǎn)量的80%，2005－2009年出口比例則維持在96%以上，2010年出口比例有所下降，但仍高達(dá)94．1%。如此高的出口率在其它產(chǎn)業(yè)間并不多見。

(2)原材料的大量進(jìn)口與成品的大量出口同時(shí)存在。在光伏電池大量出口的同時(shí)，作為基本原料的多晶硅卻主要依賴于進(jìn)口。2005－2010年，盡管多晶硅進(jìn)口依存度由95%下降至51%，但中國(guó)多晶硅主要依靠進(jìn)口的局面依然存在。

2．2 晶硅光伏組件制造過程中的CO2排放量

由于缺乏多晶硅組件與單晶硅組件產(chǎn)量的具體數(shù)據(jù)，本文假設(shè)晶硅光伏組件制造中，多晶硅組件與單晶硅組件比例相同，以此估算了2004－2010年中國(guó)晶硅光伏組件制造過程中的CO2排放量(見圖4)?？梢钥闯?，2004－2010年，晶硅光伏組件制造產(chǎn)生的CO2排放量逐年上升，由2004年的14萬tCO2上升到2010年的1 440萬tCO2，增長(zhǎng)了近102倍。

表4 2004－2010年中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩rTab．4 The status of China’s PV industry development(2004 －2010)

多晶硅制造是光伏組件制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是產(chǎn)生CO2排放的主要環(huán)節(jié)。多晶硅制造過程中的CO2排放占到組件排放的70%左右。由于多晶硅的大量進(jìn)口，中國(guó)生產(chǎn)的光伏組件中包含了大量的國(guó)外排放?？鄢嗑Ч柽M(jìn)口中的CO2排放，中國(guó)晶硅光伏產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)排放的CO2也在逐年上升，由2004年的5．7萬tCO2增加到2010年的936．8萬tCO2，增長(zhǎng)了164倍左右。

圖4 2004－2010年中國(guó)晶硅光伏組件制造過程中的CO2排放量Fig．4 CO2emissions of C － Si PV module manufacturing process(2004－2010)

2．3 晶硅光伏產(chǎn)品應(yīng)用過程中的CO2減排量

光伏系統(tǒng)建成后主要表現(xiàn)為能源生產(chǎn)過程，光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中的自耗電不足千分之一，可以忽略不計(jì)［6］。光伏系統(tǒng)的發(fā)電量與太陽輻射、光伏組件的朝向、傾角、表面清潔度、環(huán)境溫度等因素相關(guān)，估算光伏系統(tǒng)的發(fā)電量較為復(fù)雜，并具有很強(qiáng)的不確定性。本研究采用年有效利用小時(shí)數(shù)乘以裝機(jī)容量來估算光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。年有效利用小時(shí)數(shù)是光伏組件傾斜方陣面上總輻射與發(fā)電系統(tǒng)綜合效率的乘積。李俊峰等［21］計(jì)算了不同發(fā)電方式下中國(guó)各省的年有效利用小時(shí)數(shù)，本文取并網(wǎng)系統(tǒng)的低值1 241小時(shí)作為中國(guó)光伏系統(tǒng)的年平均有效利用小時(shí)數(shù)。以此計(jì)算，中國(guó)每Wp光伏系統(tǒng)年發(fā)電量約1．241 kWh。

2004－2010年，中國(guó)光伏電池年新增裝機(jī)容量逐年上升，由2004年的10 MWp上升到2010年的530 MWp，增長(zhǎng)了52倍。光伏電池具有較大的減排潛力，光伏電池每生產(chǎn)1 kWh電力的減排量與所替代的電力密切相關(guān)。受電源結(jié)構(gòu)的影響，2004－2009年中國(guó)度電排放變化較大(表3)，這導(dǎo)致光伏電池的減排潛力也不斷變化。為了便于分析，采用2004－2009年間的最大度電排放系數(shù)(2006年，772 gCO2/kWh)作為光伏電池的度電減排量，計(jì)算了2004－2010年晶硅電池新增裝機(jī)每年的CO2減排能力(見圖5)。可以看出，2004－2010年，年新增減排能力隨晶硅電池裝機(jī)量的上升而上升。平均而言，中國(guó)每Wp晶硅電池每年可減排CO2958 g。

圖5 2004－2010年中國(guó)晶硅電池年新增裝機(jī)量與年新增減排能力Fig．5 China’s annual new installed capacities and new emission reduction capacities of C－Si cell(2004－2010)

3 晶硅光伏組件出口對(duì)中國(guó)CO2排放的影響

3．1 晶硅光伏組件出口導(dǎo)致隱含碳出口

假設(shè)晶硅光伏組件出口中，多晶硅組件與單晶硅組件比例相同，估算了2004－2010年中國(guó)晶硅光伏組件出口中的隱含碳(見圖6)。2004－2010年，中國(guó)晶硅組件出口中的隱含碳逐年增加，由11萬tCO2增加到1 355萬tCO2，增長(zhǎng)了123倍左右。同期，由于多晶硅進(jìn)口量的逐年增加，多晶硅進(jìn)口中的隱含碳也逐年增加，由8萬tCO2增加到503萬tCO2，增長(zhǎng)了近62倍。晶硅組件出口中的隱含碳與多晶硅進(jìn)口中的隱含碳相減，中國(guó)表現(xiàn)為隱含碳凈出口國(guó)，凈出口量由2004年的3萬tCO2增長(zhǎng)到2010年的852萬tCO2。隨著多晶硅進(jìn)口比例的減少及晶硅組件出口的快速增長(zhǎng)，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)中隱含碳凈出口量有進(jìn)一步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

圖6 2004－2010年中國(guó)光伏貿(mào)易中的隱含碳Fig．6 Embodied CO2from foreign trade of China’s PV products(2004－2010)

3．2 晶硅光伏組件出口損失了潛在的CO2減排能力

光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo)在于提高可再生能源比例，減少CO2排放。由于光伏電池的大量出口，中國(guó)損失了數(shù)量可觀的、潛在的CO2減排能力。2004－2010年，中國(guó)晶硅電池出口量由36．8 MWp增長(zhǎng)到7 999 MWp，增長(zhǎng)了216倍。如果出口的晶硅電池全部用于國(guó)內(nèi)，每年可形成巨大的減排能力。2004－2010年，由于晶硅電池出口所損失的CO2減排能力逐年增加(見圖7)。2004年，中國(guó)損失的CO2減排能力為4萬tCO2/年，2010年達(dá)到了766萬tCO2/年。按照發(fā)電效率每年0．8%的衰減率計(jì)算，2004－2010年出口的晶硅光伏組件25年生命周期內(nèi)累計(jì)可減排 CO2約3．4億 t，占 2005年全國(guó) CO2排放量(52．7 億 t［22］)的 6．5%左右。

圖7 2004－2010年中國(guó)晶硅光伏組件出口量與損失的CO2減排潛力Fig．7 Export of C － Si PV modules and loss of potential CO2emission reduction capability(2004－2010)

3．3 晶硅光伏行業(yè)對(duì)中國(guó)CO2減排的貢獻(xiàn)為負(fù)

由于晶硅光伏組件出口比例過高，中國(guó)國(guó)內(nèi)安裝的晶硅電池在其生命周期內(nèi)所能減少的CO2排放難以抵消晶硅光伏組件制造過程中國(guó)內(nèi)產(chǎn)生的CO2排放。圖8是2004－2010年晶硅光伏組件制造中的國(guó)內(nèi)排放與國(guó)內(nèi)裝機(jī)形成的減排能力的對(duì)比?？梢钥闯?，除2004年和2010年減排能力略大于CO2排放外，其余年份的CO2減排能力均小于國(guó)內(nèi)實(shí)際的CO2排放。這說明，2005－2009年，晶硅光伏行業(yè)對(duì)中國(guó)CO2減排的貢獻(xiàn)為負(fù)。

圖8 2004－2010年晶硅光伏組件制造中的國(guó)內(nèi)排放與國(guó)內(nèi)裝機(jī)形成的減排能力的對(duì)比Fig．8 Comparison of domestic CO2emission of C － Si PV modules manufacturing and domestic CO2emission reduction capability of installation(2004－2010)

假設(shè)未來一段時(shí)間內(nèi)，多晶硅供應(yīng)全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，在現(xiàn)有技術(shù)水平下，中國(guó)每制造1 Wp晶硅光伏組件，需要在國(guó)內(nèi)排放CO21 693 g。中國(guó)每安裝1 Wp晶硅電池，每年可減排CO2958 g，按照發(fā)電效率每年0．8%的衰減率計(jì)算，25年壽命內(nèi)可減排CO221．785 kg。以此計(jì)算，中國(guó)若維持晶硅電池使用中的CO2減排量與制造過程中的CO2排放量的平衡，至少應(yīng)將晶硅組件制造的7．2%安裝在國(guó)內(nèi)使用。假設(shè)未來一段時(shí)間內(nèi)，多晶硅進(jìn)口比例仍保持在50%左右，現(xiàn)有技術(shù)水平下，中國(guó)每制造1 Wp晶硅光伏組件，則需要在國(guó)內(nèi)排放CO21 117 g。這種情況下，中國(guó)若維持晶硅電池使用中的CO2減排量與制造過程中的CO2排放量的平衡，至少應(yīng)將晶硅組件制造的4．9%安裝在國(guó)內(nèi)使用。

4 結(jié)論

基于文獻(xiàn)資料，估算了2004－2009年中國(guó)晶硅光伏組件生命周期內(nèi)的能源消耗和CO2排放強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)，2004－2009年，晶硅光伏組件制造過程中的能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度均逐年下降。2009年，單晶、多晶光伏組件制造過程中的能耗強(qiáng)度分別為2 629 kWh/kWp和2 242 kWh/kWp，碳排放強(qiáng)度分別為1 829 gCO2/Wp和1 559g CO2/Wp。

2004－2010年，由于晶硅光伏組件的大量出口，中國(guó)不僅出口了大量的隱含碳，還損失了數(shù)量可觀的、潛在的CO2減排能力。光伏組件出口中的隱含碳與多晶硅進(jìn)口中的隱含碳相減，中國(guó)表現(xiàn)為隱含碳凈出口國(guó)，凈出口量由2004年的3萬tCO2增長(zhǎng)到2010年的852萬tCO2。如果出口的晶硅電池全部安裝在國(guó)內(nèi)使用，2004－2010年出口的晶硅光伏組件25年生命周期內(nèi)累計(jì)可減排CO2約3．4 億 t。

由于晶硅光伏組件出口比例過高，除2004年和2010年外，國(guó)內(nèi)安裝的晶硅光伏組件在其生命周期內(nèi)減少的CO2排放不足以抵消晶硅光伏行業(yè)當(dāng)年的CO2排放量，晶硅光伏行業(yè)對(duì)中國(guó)CO2減排的貢獻(xiàn)為負(fù)。在多晶硅全部國(guó)產(chǎn)的情況下，中國(guó)若維持晶硅電池應(yīng)用中的CO2減排量與制造過程中的CO2排放量的平衡，至少應(yīng)將晶硅組件制造的7．2%安裝在國(guó)內(nèi)使用。若多晶硅進(jìn)口比例仍保持在50%左右，則至少應(yīng)將晶硅組件制造的4．9%安裝在國(guó)內(nèi)使用。

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Impacts of Crystalline Silicon Solar PV Module Exports on China’s Carbon Emission

LI Hui-min1，2DONG Wen-juan2ZHU Yan2QI Ye1，2
(1．School of Public Policy and Management，Tsinghua University，Beijing 100084，China;2．Climate Policy Initiative，Tsinghua University，Beijing 100084，China)

This study examines the energy consumption and CO2emissions of China’s crystalline silicon solar photovoltaic(c-Si PV)module manufacturing process from 2004 to 2009．Analysis based on available literature shows that the intensities of both energy consumption and CO2emissions of module production gradually decreased year by year during this period．In 2009，energy consumptions of the manufacturing process of mono-crystalline and poly-crystalline silicon PV modules were2629 kWh/kWp and 2242 kWh/kWp，respectively;CO2emissions were 1829g/Wp and 1559 g/Wp，respectively．China’s large export volume of PV modules brought about substantial embodied carbon export as well as a huge loss of potential CO2emission reduction capability．China’s net export of embodied CO2increased from 30，000 tons in 2004 to 8，520，000 tons in 2010．If all the exported c-Si cells were installed domestically，China would reduce a total of 340 million tons of CO2emissions within the solar cells’service life．Since carbon emissions avoided from China’s domestic c-Si PV installations in their full-life cycle could not offset the total emissions from module manufacturing process，the development of c-Si PV industry has barely contributed to China’s CO2emissions reduction initiative．In order for avoid emissions through PV applications to balance CO2emissions in the manufacturing process of the PV modules，a minimum of 7．2%of China’s c-Si solar PV modules needs to be installed domestically if all poly-crystalline silicon feedstock was produced domestically．A minimum of 4．9%of China’s c-Si solar PV modules needs to be installed domestically if the import rate of poly-crystalline silicon feedstock remains at 50%．

crystalline silicon solar PV cell;embodied carbon;CO2emission;life cycle assessment

F203:X324

A

1002－2104(2012)03－0070－07

10．3969/j．issn．1002－2104．2012．03．012

2011－11－08

李惠民，博士后，主要研究方向?yàn)橹袊?guó)低碳發(fā)展政策。

齊曄，教授，主要研究方向?yàn)闅夂蜃兓摺?/p>

清華大學(xué)自主科研計(jì)劃“低碳經(jīng)濟(jì)研究院特別項(xiàng)目”;科技部科技支撐計(jì)劃“應(yīng)對(duì)全球環(huán)境變化綜合支撐技術(shù)研究”(編號(hào):2007BAC03A12)。

(編輯:劉照勝)