光伏产品的全生命周期评价与欧盟绿色光伏产品认证-贾晓洁

光伏产品的全 生命周期 评估 与 欧盟 绿色光伏产品认证 贾晓洁 *，周春兰，王文静 中国科学院电工研究所 ，北京， 100190 中国科学院大学 ， 北京 jiaxiaojiemail.iee.ac.cn 2018 第十四届中国太阳级硅及光伏发电 研讨会 报告提要 1. 什么 是全生命周期评估 2. 光 伏产品的全生命周期评估有哪些特点 3. 欧盟 对于光伏产品的全生命周期评估进展与 应用 生命周期评估 LCA- Life Cycle Assessment LCA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 LCA是一种结构化的综合方法，用于量化产品和服务在其生命周期内的 物质和 能量流 及其 相关 排放 。 生命周期涵盖原材料和一次能源提取， 材料和能源供应，制造阶段，使用阶 段和报废阶段，也包括所需的运输和 废物管理服务等 。 生命周期思想渗透进入国家政策 是目前 国际公认的进行绿色产品评价与认证的科学方法 。 我国 ，自 2015年 5月中共中央、国务院印发关于加快推进生态文明建设的意 见以来，国家出台的一系列政策均肯定了 生命周期评估方法的科学性与先进 性 。 2015年 5月 ， 中国制造 2025中，“绿色”作为关键词共出现了 46次。强调“绿色发 展” ， 按照 生命周期思想革新传统设计、制造技术和 生产方式 。 2015年 9月 ，生态文明体制改革总体方案中提出 ，“建立统一的绿色产品体系。将目 前分头设立的环保、节能、节水、循环、低碳、再生、有机等产品统一整合为绿色产品， 建立 统一的绿色产品标准、认证、标识等体系 。” 2016年 6月 ， 工业绿色发展规划 20162020年 中提出“ 强化产品全生命周期绿色管 理 ” ， “开发绿色产品” ，并“ 积极推进绿色产品第三方评价和 认证 。 ” 2016年 12月 ，关于建立统一的绿色产品标准、认证、标识体系的意见 中，提出“ 基 于全生命周期理念”“统一绿色产品内涵和评价方法” 。 生命周期思想渗透进入国家政策 欧盟 2013年 4月 ， 提出 “建设绿色产品统一市场 ” 的目标，计划运用 全生命周期评估 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 。 基于全生命周期评估方法制定的统一绿色产品评价方法 ， 称为 产品 环境足迹指南 （ PEF Guide - Product Environmental Footprint Guide），并根据各种产品分 别制定细则（ PEFCR - Product Environmental Footprint Category Rules）。 欧盟委员会 将此方法推荐给欧盟各个成员国、公司、私人组织和金融机构等，帮助 形成产品透明、真实、完整、清晰且有可比性的交流 。 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 、 光伏产品 等。 LCA的主要流程  目标与范围定义 （ GS - Goal and scope definition）  我们尝试了解哪些内容  建立生命周期清单 （ LCI - life cycle inventory）  产品涵盖哪些内容  生命周期影响评价 （ LCIA - Life cycle impact assessment）  它会产生哪些影响  生命周期解释 （ Interpretation）  数据解读 -它意味着什么 Step1目标与范围定义 GS 摇篮 坟墓 通常表示从原材料到最终处置的所有阶段。 例 光伏产品的生产 -施工 -使用 -寿命终止阶段。 摇篮 摇篮 与“摇篮 坟墓”类似，但不同之处在于，它还跟踪产品元素在使用寿命之后的 去向，并且特别关注回收和 重用 例 光伏组件中的玻璃，在报废后回收，作为另一种产品的生产原料。 摇篮 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 例 从石英砂等原材料开始到晶体硅太阳电池制备完成为止，不考虑后续的组件 封装、使用和报废阶段。 大门 大门 范围很窄的 LCA，只专注于生产过程中的某个特定 阶段 例 制备晶体硅太阳电池的所有原料的制备过程皆不考虑，只考虑在所有原材料 齐备的情况下，晶体硅太阳电池的“制绒 -扩散 -镀膜 -金属化 -检测 -包装”过程。 目前最得国际认可的范围定义，可全面的评价产品的全寿命周期过程。 基于 某一种特 定评估目的时 采用 Step2建立 生命周期 清单 LCI 建模 收集数据 计算 绘制工艺流程图 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。 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。 计算数据 计算与 功能单位 相 关的各个 数量 注原则上 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 。 例如可以将制绒作为一个单元过程，也可以将制作一个完整的电池 片作为一个单元过程。 注 光伏产品是以发一度电作为 功能单位 ， 即，如果光伏产品的整个生命周期共发了 1000度电，那么光伏产品在整个生命过程 中所有的消耗和排放均将除以 1000。 Step3生命周期影响 评价 LCIA 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 确定产品系统的物质、能量交换对其外部环境的影响 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，是对清单分析阶段所识别的环境影响压力进行定量或定性的表征评价 作用 识别产品系统的改善机会并协助排定其优先顺序。 描述产品系统与其单元过程在某一时间段内的特 征或制定其比较基准。 据所选定的类型参数，进行产品系统间的相关比 较。 指出哪些特定的环境问题，以通过其他技术来提 供对决策者有用的辅助性环境数据与信息。 Step4生命周期解释 Interpretation 是一个系统的过程，它是用来 识别 、 判定 、 检查 和 评估 来自于 产品系统生命周期影 响 或生命周期影响评价结果的信息，并对此加以表述，以满足研究目的与范围所规 定的应用要求。 目的 是 根据生命周期评价的前几个阶段或生命周期清单分析研究的发现，以透明的方式来分析结果、形 成结论、解释局限性、提出建议并报告生命周期解释的结果 。 组成三 个 要素 1）基于 LCA 中 LCI 和 LCIA 阶段 的结果 识别重大 问题 2）评估，包括 完整性、敏感性和一致性 检查 3） 结论、建议和报告 。 特别 重要的一点是， 无论如何仔细地组合、分析、评估和衡量， LCA 都决不是“真正”的 答案 。它们需要解读，可作为加深理解的信息来源，但不能独自指导产品开发 选择 ，还需 要考虑 成本、可制造性、 性能 、 社会影响和接纳、定价、施政纲领和法规 等 我们所获得的这些数据，它意味着什么呢 使得 LCA报告具有可读性 和指导意义 光伏产品的 LCA- Step2-LCI 建模以光伏组件的生产过程为例 （暂不考虑设备） 光伏产品的 LCA- Step2-LCI 建模继续向上游追溯，以电池片为例 光伏产品的 LCA- Step3-LCIA 序号 影响类别 序号 影响类别 序号 影响类别 1 气候变化Climate change 6 电离辐射，人体健康 Ionizing radiation, human health 11 富营养化，海水Eutrophication, marine 2 臭氧耗竭Ozone depletion 7 光化学臭氧形成 Photochemical ozone formation 12 生态毒性，淡水Ecotoxicity, freshwater 3 人体毒性，癌症影响 Human toxicity, cancer effects 8 酸化Acidification 13 土地使用Land use 4 人体毒性，非癌症影响 Human toxicity, non- cancer effects 9 富营养化，陆地Eutrophication, terrestrial 14 资源枯竭，水Resource depletion, water 5 颗粒物 /呼吸系统影响 Particulate matter / respiratory effects 10 富营养化，淡水Eutrophication, freshwater 15 资源枯竭，矿产，化石 Resource depletion, mineral, fossil 16 累积能源需求，可再生 Cumulative energy demand, renewable 17 累积能源需求，不可再生 Cumulative energy demand, non- renewable 18 核废料Nuclear waste 光伏产品的 LCA- Step4 - Interpretation 能量回收期 EPBT 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。 环境影响缓解潜力 IMP 包括气候影响因素和高水平 核废料 等。 能源投资回报率 EROI 生产过程使用了多少能源，使用过程中回报了多少能源。 敏感性分析 【 最值得关注 】 在生命过程中，改变其中的某一个或某几个量对于 LCA的评估结果的影响。 能源替代 （水电替代火电）、 技术进步 （电池效率的提高）、 寿命延长 （由 25年延续 到 50年） 与其 他类型、国家、能源等的 对比 用于宏观决策性对比 欧盟对于光伏产品的全生命周期评估进展与应用 目标 在本世纪中叶， 光伏 发电成为 全球规模最大、发电成本最低的能源 类型 过程 通过政府等监管框架塑造和引领这种全球能源系统的 转变 必要条件 摆脱 基于单一指标或个体生命周期阶段的静态一维方法，而 使用基 于生命周期评估（ LCA）的整体、多标准方法 来评估技术 选择 ，在 社会、科学 和政治共识的监管 框架 下达成一致。 欧盟 2013年开始试点 ， 并发布 “ 用于发电的光伏发电系统中使用的光伏组件 的产品环境足迹细则 ” Product Environmental Footprint Category Rules for Photovoltaic Modules Used In Photovoltaic Power Systems For Electricity Generation NACE/CPA class 27.90 “Manufacturing of other electrical equipment” 欧盟对于光伏产品的全生命周期评估进展与应用 欧盟针对光伏产品的 PEFCR提供了对光伏产品进行 标准化、科学合理、全 面、一致的进行 LCA研究的方法 。 欧盟 对于光伏产品的 PEFCR有着 政治 附加值 基于 PEFCR进行的产品 LCA研究 可能会用于现有的或新的欧盟政策法规中 。 PEFCR的制定是包容的、透明的，所有市场参与者和监管机构都可以在整个欧洲实 施这种方法，这种方法还将 影响和塑造欧盟的各种标签，指令和活动等 。 例如 欧盟 Performance Lable 欧洲市场现有的 76种绿色 标识 统一 绿色 标识 将产品划分 A、 B、 C、 D、 E五个 等级 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 可能成为光伏产品继贸易壁垒之后的“绿色壁垒” 请提出 宝贵意见与建议 联系方式 北京市海淀 区中关村北二条 6号，中国科学院电工研究所 贾晓洁 *，博士，助理研究员， jiaxiaojiemail.iee.ac.cn