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一篇看懂!光伏组件回收超全科普
组件回收是光伏产业链上的最后一环,也被视为整个光伏绿色产业链的“最后一公里”。
随着光伏发电的大规模利用, 退役和废旧光伏组件的回收利用 成为越来越突出问题,同时也为行业带来了巨大的新商机。如今,这一新兴产业已经处于爆发的前夕。
一、组件回收——必要性与紧迫性并存
随着全球环境恶化和能源危机的日益加剧,碳达峰、碳中和已成为全球的共识,光伏新能源作为各国实现气候目标的重要途径之一,装机容量更是快速增长。
2021年,全球新增光伏装机量达到183GW,同比增长30%以上。据BNEF彭博新能源财经预计,到2030年这一数字将增加到334GW。我国作为光伏产业发展最成熟的国家,光伏发电累计装机容量已超过200GW,预计2030年新增装机水平将达到105GW~128GW。
未来光伏发电的装机规模,无疑将由“GW时代”跨越至“TW时代”。
但与此同时,光伏发电的大规模应用,却不可避免地衍生出了废旧光伏组件的回收问题。
据国际能源机构一组预测数据显示,2030年,全球光伏组件回收将达800万吨左右,迎来回收大潮。2050年,全球则会有将近8000万吨的光伏组件进入回收阶段。
其中, 中国将在2030年面临需要回收达150万吨的光伏组件,在2050年将达到约2000万吨,是埃菲尔铁塔重量的2000倍。
如此大量的废旧光伏组件如果处理不当,给环境、社会带来不良影响无疑将不可小觑。
但如果处理得当,则不仅可以助力资源的循环再利用,缓解资源短缺,还能够培育新兴产业,创造更多就业价值,同时真正实现光伏全生命周期的绿色发展,促进光伏产业的可持续发展。
组件回收必要性与紧迫性并存,但当前组件回收工作仍然面临着诸多挑战。
二、组件回收目前面临的难点有哪些?
1、非法遗弃和非法倾倒
安装在建筑物屋顶上的分布式光伏电站,往往会随着建筑物的拆除而废弃。在土地上搭建的地面电站则可能随着土地租赁到期被拆掉,如果业主无法支付或准备回收处理的费用,那么废弃的组件很可能会被放置在原处,或者被非法倾倒在其他土地上。
2、有害物质泄漏和扩散的潜在威胁
实际上,大多数废弃光伏电池板件的归宿是被当做废品卖到废品回收站。
我们知道,根据电池板的类型,太阳能电池板含有铅、硒和镉等有害物质。当电池板被卖到废品回收站后,很少有人知道其中有这么多有害物质,也就很少会进行适当的废弃处理。
3、处理场所短缺
以日本为例,自2012年日本引入FIT(可再生能源固定价格收购)制度开始,光伏发电装机规模明显扩大且扩大速度持续提升。按照光伏组件25年的生命周期来计算,预计会在2040年左右进入密集报废期,每年约产生80万吨的废弃光伏电池板。如果把这些电池板铺开, 面积相当于182个天安门广场, 高峰期可能导致回收处理场所的暂时短缺。
4、技术难点
目前已有的成熟光伏组件回收处理技术主要有三种,包括 物理分离、有机溶剂溶解法、热处理与化学方法相结合。
①物理分离法
物理分离法是指将组件经破碎、金属剥离、湿法冶金分离等步骤来回收金属。实验表明此方法仅可获得17.4%金属回收率。
②有机溶剂溶解法
有机溶剂溶解法是指选择几种有机溶剂浸泡去除背板的晶硅电池片,用有机溶剂溶解封装材料EVA,使玻璃与电池片分离,此方法可以获取整块完整的电池片。
③热处理与化学方法相结合法
热处理与化学方法相结合法是指把去除背板的电池板放在管式炉或者马弗炉中,将封装材料EVA去除干净,得到纯净的电池片,再使用化学方法把电池片表面的减反射层、银浆和铝去除,得到纯净的硅片。
以上方法中,无机酸和有机酸溶解只针对EVA的去除和分离,未考虑到边框的拆除和硅晶片再利用,且剩下的废液也难处理;而物理分离法也不够完善,未能分离各单一的组分。同时,对含氟背板的回收问题,也是一个难点。我国光伏退役回收工作的重要参与者、带头人,中国科学院电工研究所高级工程师吕芳表示:“过去90%的光伏组件背板是含氟背板,不能烧、埋,否则会带来不可逆的环境污染,对人体也有重大危害。”
光伏组件的回收处理方法仍有待探索。
5、高成本
无锡尚德总裁何双权曾发文指出,目前很大一部分组件建于偏僻的西北地区或位于屋顶之上,增加了运输成本,同时需要购置专门的回收设备与相关材料,加上技术尚不成熟,投资消耗较大,回收物质的纯度却不高,以及尚未形成大规模的操作形式,因此 光伏组件回收成本仍高。
高成本仍是光伏组件回收市场难以回避的一个“门槛”。
三、光伏组件回收正呈产业化趋势
尽管光伏组件回收还面临着诸多棘手难题,但光伏的飞速发展和大规模应用,正为这一新兴产业的诞生和发展不断添火。
过去数年,韩国、日本和来自欧盟的一些国家在光伏组件回收产业化问题上一直积极布局。
欧盟于2014年正式将光伏组件纳入“报废电子电气设备指令”,还通过“PV CYCLE”和“CERES CYCLE”回收组织负责处理废旧光伏组件。2017年,又进一步颁布了针对光伏组件回收的欧盟标准,并建设了化学法示范线和物理法/化学法综合示范线。
2018年, 法国建立了世界首个光伏组件回收工厂 ,对光伏组件材料的回收利用率超95%;
2021年,澳大利亚正式批准Clive Fleming成立澳洲首家光伏组件回收工厂Claiming PV,尚德、阿特斯、英利、韩华等公司参与技术支持;
在国内,光伏组件回收发展起步于“十二五”规划,依托于科技部“863”课题计划,经历了长达10年的实验室研究,在技术上可与国外并驾齐驱。
2019年4月,国家科技部的国家重点研发计划可再生能源和氢能技术重点专项“成套技术和装备项目”开始实施,英利集团、晶科能源等13家光伏企业联手中国科学院等众多科研院所,针对光伏组件的回收技术、关键装备研制、回收处理示范线、回收标准体系和监管机制,积极展开探索。
同时,自2017年起,国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司(以下简称“黄河公司”)还率先自主开展光伏组件环保处理、回收的关键技术和装备的研究。截止2021年12月底, 黄河公司已建成我国首条组件回收中试线 ,闭环形成多晶硅、硅片、电池、组件、支架、光伏电站规划设计及建设、运行维护、检测评价及组件回收的垂直一体化光伏全产业链。
三、亟待更多力量的加入
中国科学院电工研究所高级工程师、中国绿色供应链联盟光伏专委会秘书长吕芳表示:“未来,光伏组件回收将成为光伏产业链的新产业增长点,必然会有人进入,不管是资本方还是工业界等都会进入。”而当前国内光伏组件回收技术正是需要“百花齐放”。
期待未来随着更多力量的加入,如何低成本地实现光伏废弃组件的回收利用和无害化处理等一系列问题,都能够得到逐一破解,真正实现光伏全生命周期的绿色发展,实现光伏产业的可持续发展。
光伏发电厂家地址
光伏组件指具有封装及内部联结的,能单独提供直流电输出的,最小不可分割的光伏电池组合装置,由太阳能电池片或由激光切割机或钢线切割机切割开的不同规格的太阳能电池组合在一起构成。
光伏电池片为光伏组件最重要也是最基本的发电单元,因此光伏组件质量很大程度上依赖于光伏电池片的好坏,因此组件厂家是否拥有自家的电池片厂,以自家电池片的质量可以作为一个重要的评估标准。
一套家庭光伏发电系统主要由光伏组件、逆变器、支架、电缆以及其他零部件组成。通过本人了解,目前家用光伏发电系统的合理建设成本大概在5-10元/瓦,其中光伏组件的所占成本最大,几乎占到一半;逆变器可以占到5%-8%。对比前几年,整体上来说,确实是便宜了。
参考资料:
天河光伏天合光能成立于1997年,是第一家获得UL客户测试数据项目认证(CTDP)的光伏企业。世界上最大的太阳能组件供应商。京奥太阳能晶澳太阳能成立于2005年,是全球领先的高性能光伏产品制造商,产品应用于住宅、商业和地面光伏发电系统。英利英利自1998年成立以来,在行业内有着悠久的历史。2007年6月在纽约证券交易所上市,是全球领先的太阳能光伏企业。宇瞻光伏宇瞻光伏是全球光伏行业的领导者,聚集了全球顶尖的晶体硅电池制造商、组件集成商和行业上下游资源,构建了从晶体硅电池、高效光伏组件、全智汇光伏系统到综合解决方案的一体化产业链,形成了从项目前期融资、产品定制、安装、售后的完善服务体系。杜邦光伏杜邦光伏在行业内拥有25年的生产经验,无论是材料研发还是技术应用都深受同行好评,为全球光伏行业提供了最完整、最全面的创新材料组合。协信GCL光伏拥有先进的技术和管理经验,不断推动经济发展。经过20年的努力,它已成为中国领先的高效能源企业。汉华新能源有限公司汉华新能源有限公司是一家全球性能源公司,主要从事晶体硅和太阳能电池等组件的项目开发和融资。该业务还涉及大型公共事业、企业和住宅/小型企业的太阳能装置。阿特斯阳光电力公司阿特斯阳光电源是中国第一家美国光伏一体化企业,专业从事硅锭、硅片和太阳能电池的研发、生产和销售。该业务还涉及太阳能电站系统的设计和安装。海润光伏海润光伏是中国最大的晶体硅太阳能电池制造商之一,主要专注于晶体硅太阳能电池和太阳能组件的研发和生产,努力拓展全球光伏电站的开发、建设和运营。尚德电力控股有限公司尚德电力控股有限公司是中国首家在美国证券交易所上市的企业,专业从事晶体硅太阳能电池光伏发电系统等产品的研发、制造和销售。