三、计算结果 多晶硅生产消耗工业硅原料：1.2kg，即每生产1kg高纯多晶硅需要1.2kg冶金硅； 铸锭消耗高纯多晶硅：1.05kg，即1kg硅锭需要1.05kg高纯多晶硅； 1kg硅锭可以切156×156mm的硅片49片，按现在多晶电池平均转换效率18.3%计算，每片平均制造4.45Wp太阳电池，合计为：218Wp/kg。 制造每瓦太阳电池需要的高纯多晶硅：1050g/218Wp = 4.81g/Wp； 制造每瓦太阳电池需要的工业硅：1.05×1.2×1000g/218Wp = 5.8g/Wp； 根据上述参数计算，得到各环节电力消耗情况如下： EP1 =12kWh/kg×5.8g/Wp/1000 = 0.0696 kWh/Wp EP2 = 80kWh/kg×4.81g/Wp/1000 = 0.384 kWh/Wp EP3 =8kWh/kg÷218Wp/kg = 0.036kWh/Wp EP4=0.45kwh/片÷4.45Wp/片=0.1kwh/Wp EP5=0.1kwh/Wp; EP6=0.35kWh/Wp; EP7=0.36kWh/Wp; EP8=0.11kwh/Wp 太阳能电池片至组件的效率损失大概在1.5%左右，全部能量消耗：EP = （EP1+ EP2 + EP3 + EP4 + EP5)/0.985 + EP6+EP7+EP8=1.52kWh/Wp 如果按照当前国内领先企业的能耗水平计算，每瓦的耗电成本可进一步下降。按硅粉耗量1.15kg/kg-Si，多晶硅生产综合电耗60kwh/kg-Si，硅锭电耗8kwh/kg，金刚线切割单位出片量55片，切割电耗0.3kwh/片，多晶电池转换效率18.8%计算，则全部能量消耗仅为1.33kwh/w左右。 四、能量回收期计算 光伏发电系统的能量回收期TP（年）＝制造光伏系统的全部能耗/光伏发电系统年发电量，即光伏发电的增值效应。 根据上面的测算，可以得到光伏发电从硅石到系统的总能耗为1.52kwh/Wp。 中国西北部的太阳能资源丰富，光伏发电系统的年满发平均利用小时数1500小时以上，中东部约为1100小时，取两者平均值1300小时，即每峰瓦太阳电池一年可以发出1.3kWh电。由此，可以计算出光伏发电的能量回收期： TP = 1.52/1.3 = 1.17年 即在晶体硅电池实现发电后，只需要1.17年就可以收回生产过程中所消耗的电力，先进产能则仅需1年左右。而太阳能组件的质保普遍在25年，有些甚至达30年，太阳能电池在全寿命周期内，基本上都是生产清洁电力。与传统煤电比较，2015年我国6000千瓦及以上电厂供电标准煤耗为315克标煤/kWh，最先进的超超高临界发电机组煤耗约为268克标煤/kWh，而光伏生命期内耗电1.52度电，折合标煤约为478克标准煤，25年寿命周期内可发电32.5kWh，即平均每度电耗费14.7克标煤，仅为最先进煤电机组的5.4%。因此，太阳能光伏发电是名副其实的清洁能源电力。 五、光伏万元产值能耗比较 如果将光伏系统作为一个产品，按2015年光伏系统投资约为8.5元/瓦，每瓦耗电量约为1.52度，根据GB/T2589—2008《综合能耗计算通则》各种能源标准参考系数电力（当量值）为0.1229kgce/(kw.h)，即一度电折算0.1229kgce千克标煤计算，1.52度电折合0.186kgce，即光伏行业的万元产值能耗约为0.21吨标准煤，而2015年我国能源消费总量43.0亿吨标准煤，国内生产总值为676708亿元，即2015年全国万元GDP能耗平均为0.635吨标准煤，光伏万元产值能耗比全国平均万元GDP能耗低约67%，因此光伏行业所谓的“高能耗”说法是站不住脚的。 六、光伏行业与传统高耗能产业的比较 从上述光伏产业链各环节的数据看，能耗最高的是多晶硅环节，因此可将能耗最高的多晶硅与传统高耗能产业电解铝和水泥进行对比研究，从上述分析可以看到，多晶硅生产过程中，电耗约为80kwh/kg-Si，折合标煤9.83kgce/kg-Si（这里不计多晶硅生产过程中所需的蒸汽，按热值计入蒸汽后，折合标煤约为11.4kgce/kg-Si）最近一年多晶硅产品价格平均为12万元/吨，对应的万元产值能耗约为0.82吨标煤。而根据工业绿色发展规划数据，电解铝生产电耗约为13350kwh/吨，过去一年平均价格约为1.25万元，对应的万元产值能耗为1.31吨标煤，而水泥则为3.86吨标煤。因此多晶硅的万元产值能耗远低于电解铝和水泥，加上其他环节后，如将光伏系统作为产品计算，其万元产值能耗仅为0.21，更是远低于传统高耗能产业，如下表所示。
值得指出的是，“高耗能”一词产生的背景是由于“十一五”期间电力需求紧张，为了节能而衍生出该词，国家也将六大行业列为高耗能产业，但在当前电力过剩的背景下，再谈高耗能已经无太大意义。而从全寿命周期看，光伏生产过程中所耗电力仅需约一年多一点即可全部回收，可为世界贡献25年以上的清洁能源，因此关于光伏行业所谓“高耗能”的话题可以休矣。 中国光伏行业协会行业发展部 2016年10月9日 |
