多晶硅光伏组件生产可持续性评价

分别采用了全生命周期评价软件、全生命周期成本法、社会性指数评价法,对我国多晶硅光伏组件生产阶段的环境影响、经济性和社会性影响进行了定量评估.结果表明:多晶硅生产、多晶硅电池片生产、电池组装3个阶段的环境影响相对较大,其中多晶硅生产阶段对气候变化的贡献率在50%以上.经济成本分析显示,原料和劳动力的成本占总成本的70%以上.多晶硅电池片生产阶段的成本在光伏组件生产过程的5个阶段中所占的比重最大.社会性影响分析结果显示,在光伏组件生产中,劳动岗位增加的贡献指数值为0.72,劳动力就业贡献较大,而生产能力提高的贡献指数值仅为0.18,显示生产能力提高的贡献较小.研究显示,为提高多晶硅光伏组件的可持续性,在生产过程中需寻找清洁能源、寻找环保替代材料以降低环境影响;积极鼓励支持企业进行技术研发创新,着力提高电池转换效率以降低生产成本;通过市场良性竞争提高多晶硅光伏行业的社会贡献.      

以晶体硅太阳能电池产业为例的产业生命周期评价初探

面对日益复杂的环境问题和精细化环境管理需求,为了将生命周期评价在产业结构调整、发展方式转变中更好地发挥作用,对在产业层面开展生命周期评价的方法进行了探索研究.产业生命周期评价是在产品生命周期评价的基础上增加了:①基于“可拆解可组合”生态设计理念的功能单位和系统边界确定;②质量评估和数据整合的数据收集过程;③以不确定性分析来验证数据的合理性.选择晶体硅太阳能电池产业进行了产业生命周期评价的案例应用.结果表明:晶体硅太阳能电池产业可分为4个产品单元和11个工艺单元.基于上述产品单元和工艺单元的资源能源投入和污染物排放数据进行收集,在数据质量评估之后通过数据整合形成了产业生命周期数据清单.产业生命周期环境影响主要集中在呼吸系统影响（41.94%）、化石燃料（25.20%）、致癌（14.89%）和气候变化（8.80%）4个环境影响类别;减少环境影响的精准化途径是减少高纯多晶硅、硅片、电池片产品的电耗,组件产品中焊带消耗,硅片产品中的砂浆消耗和组件产品的铝合金边框消耗.蒙特卡洛分析结果显示,高纯多晶硅生命周期评价结果不确定性较高,与数据质量评估的结果较为一致.案例应用结果说明,产品生命周期评价可将生命周期评价从产品层面提升到产业层面,可为国家产业发展提供科学支撑.      

光伏发电和燃煤发电的生命周期评价比较研究

文章运用生命周期评价（life cycle assessment,LCA）的分类、特征化、量化处理的方法,对多晶硅太阳能光伏发电和燃煤发电的全过程进行环境影响评价.通过收集两者的资源消耗量和污染物排放量,建立两者全生命周期资源消耗及污染物排放清单,得到相应的资源消耗系数和环境影响潜值.综合多晶硅太阳能光伏发电和燃煤发电全生命周期评价结果,从资源消耗和环境影响的角度来看,与传统燃煤发电相比,多晶硅太阳能光伏发电具有明显的优势.     

太阳能级多晶硅生命周期环境影响评价

采用生命周期评价法对太阳能级多晶硅生产过程的环境影响进行评价. 基于Eco-Indicator99,建立了适用于我国的终点破坏类影响评价模型(Chinese endpoint damage model,CEDM). 对影响评价模型的资源属性参数进行了本地化研究,核算出以2010年为基准年、以我国为基准区域的资源属性本地化人均年度基准值(4.33×105 MJ). 采用现场和问卷调研的方式获得太阳能级多晶硅所有生命周期阶段的能量物质的输入、输出和环境外排数据,调研样本总产量达到2012年全国产量的80%. 结果表明:从环境影响的最终破坏受体来看,太阳能级多晶硅生命周期环境影响主要集中在对人体健康损害方面,占其整个环境影响的72.31%;其次是对资源衰竭方面的影响,占24.23%;对生态系统的损害最小,仅占3.46%. 在所有环境要素中,电的环境影响最高,占79.48%;其次是蒸汽消耗、工业硅原料,二者分别占13.18%、5.97%. 我国太阳能级多晶硅生命周期环境影响是欧洲平均水平的2倍多,主要是受电力结构所致,但在技术先进性和污染防治水平方面要优于欧洲平均水平.      

中国光伏系统的生命周期评价

研究多晶硅光伏发电系统在整个生命周期之内的环境排放能源消耗情况,使用了代表中国生产技术水平的清单数据,对生命周期各阶段,尤其是生产制造和废弃处理阶段进行详细建模,分析了两种不同回收处理情形下的能量回收时间、温室气体排放量,并进行了生命周期影响评价。结果显示:能量回收时间和温室气体排放因太阳辐射量而异;太阳能电池板的生产制造过程对环境造成的影响最大;不同的回收处理方式对整个系统有较大的影响。     

光伏行业生命周期碳排放清单分析

本研究建立了光伏行业生命周期碳排放清单,并在处置阶段对不同处置情景的碳排放进行比较.通过现场、资料调研和工艺研发应用的方式,获得光伏行业生产、使用、处置阶段及三个情景的资源、能源的输入/输出和污染物排放数据.结果表明：光伏行业碳排放集中在生产阶段,其中又以高纯多晶硅生产过程的碳排放最高;使用阶段碳排放较小,仅为生产阶段的3%;电耗是最主要的碳排放因素,占生产和使用阶段碳排放的64.98%.处置阶段的3种情景的碳排放由大到小依次是填埋 > 拆解 > 热解,除了填埋略微增加碳排放外,拆解和热解都能显著降低行业碳排放,可分别降低6.03%和33.59%.研究显示采用热解回收技术的光伏组件生命周期单位发电量碳排放强度,不仅低于同类研究,还远低于我国当前电力结构的碳排放水平,发展光伏行业可实现环境与能源双赢.     

铁路运输生命周期评价初探

基于生命周期评价方法,建立了我国铁路运输的生命周期模型,包含电力机车和内燃机车的运行、基础设施建设、上游能源和原料生产等主要过程;采用我国2010年铁路货运统计数据、中国生命周期核心数据库(CLCD)等数据源,通过eBalance软件对铁路运输生命周期的环境影响进行了计算和分析. 归一化分析表明,铁路运输生命周期的主要环境影响类型为富营养化、酸化和可吸入无机物,三者分别占全国相应环境影响类型总量的0.92%、0.70%和0.62%. 对大理—保山段铁路实际建设数据的研究表明,铁路基础设施建设及原材料生产的各项环境影响类型对铁路运输生命周期环境影响的贡献在9.45%(富营养化)～73.55%(非能源资源消耗)之间,影响十分显著. 生命周期节能减排综合评价表明,铁路运输节能减排综合指标的主要贡献来自于初级能耗、NO_x和CO₂,三者分别占ECER(节能减排综合指标值)的30.90%、27.50%和21.60%. 电力机车运输的节能减排效果优于内燃机车运输,其节能减排综合影响比内燃机车低41.91%.      

瓦楞纸箱全生命周期环境影响评价研究

分析了瓦楞纸箱从原材料生产、产品加工到使用后的废物处置整个全生命周期的物耗、能耗及向环境中的排放;根据ISO14040系列标准制定的技术框架,建立了全生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)模型,采用Eco-indicator 99方法,对瓦楞纸箱进行了整体和基于流程的全生命周期环境影响分析,得出其全生命周期和原料生产、产品加工、废物管理3个流程的主要环境影响类型和对应指标值,以及造成各流程主要环境影响类型的原因.为改善瓦楞纸箱的环境性能,针对其设计、生产加工、使用、废物处理等方面提出了改进建议;并对全生命周期环境影响评价研究中存在的不足进行了总结.      

介孔MnO_2催化剂的生命周期评价

生命周期评价能对产品生产全过程所涉及的环境问题进行评价,是筛选和开发高效、成本低、环境性能好的产品的重要支持工具。基于生命周期法对介孔MnO_2催化剂产品生命周期的资源消耗和污染物排放数据进行了环境影响评价,结果表明:生产1 t介孔MnO_2催化剂所需资源是人均资源消耗量的68.44倍;介孔MnO_2生命周期的主要环境影响类型为化石燃料的消耗、气候变化、酸化、人体健康和颗粒物的生成;介孔MnO_2生命周期产生的污染物中95%是电能消耗产生的,因此,要降低整个生命周期环境影响,需适当改进生产工艺,使用低电耗设备。     

不确定数据条件下的生命周期评价及其应用

针对产品生命周期评价中普遍存在着的不确定性数据问题，提出基于概率统计的方法，进行生命周期评价以及重要环境影响清单参数的识别与灵敏度分析。结合水源中央空调系统，建立了统计平均意义下的污染排放清单，运用MonteCarlo模拟获得了以均值219．746和方差9．4243所表征的空调机系统生命周期环境影响的概率分布。进一步通过K—S检验与灵敏度分析，识别出10个具有重要环境影响贡献的清单参数及其中4个对环境影响分布较敏感的参数。以概率分布代替固定数值可以反映产品环境绩效的统计信息，能够有效地用于不确定数据条件下的产品生命周期评价。     

中国电动自行车动力铅酸蓄电池生命周期评价

以近年来中国用量增长最快的电动自行车动力铅酸蓄电池为对象,建立了生命周期环境影响评价模型,分析了从原材料生产、电池生产、电池运输、电池使用和废旧铅酸蓄电池及含铅废物回收处理全生命周期的环境影响.研究采用了大量企业调研数据和中国本土LCA数据库,以期反映整个中国铅酸蓄电池产业链的技术工艺和环境管理水平现状.结果表明,原材料生产和电池使用是资源(含能源)消耗的主要阶段,贡献了电池全生命周期绝大部分的环境影响.原材料生产贡献最多的全生命周期环境影响包括非生物资源耗竭(699%)、富营养化(89%)、光化学烟雾(98%)、臭氧层破坏(117%)、人体毒性(159%)和生态毒性(484%).电池使用过程的电耗间接消耗了83%的一次能源,相应地贡献了最多的气候变暖潜值(86%)和酸化潜值(70%).废旧铅酸蓄电池和含铅废物回收再生铅可抵消很大一部分原材料生产造成的环境影响.延长电池寿命,减少电池生产金属用量及提高废旧电池回收处理过程的工艺技术和污染控制水平也是减少铅酸蓄电池生命周期环境影响的关键.     

中国水泥生产工艺的生命周期对比分析及建议

为了定量分析各种水泥生产工艺造成的环境影响以及工艺替代时可能造成的环境问题转移,采用生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)方法,建立了大型、中型、小型新型干法、传统立窑、新型半干法(JT窑)5种典型水泥生产工艺从原材料开采到熟料生产的生命周期模型,对比分析了以上工艺生命周期过程中能耗、温室效应、酸化、可吸入无机物等主要环境影响类型的差异,提出并计算了大型新型干法替代其他工艺时的"平衡运输距离",并推导了其一般表达式.结果表明,由于大型新型干法工艺氮氧化物排放较多,使得工艺替代时可能伴随着环境问题从能耗、温室效应向酸化、可吸入无机物等影响类型转移;同时,由于产能增加,大型新型干法工艺也可能导致环境影响从生产阶段向运输阶段转移.从本文的案例研究可以看出,LCA方法可以定量分析不同环境影响类型之间和不同生命周期阶段之间的环境问题转移,能为技术评价和相关政策制定及实现全社会节能减排目标提供科学的依据与建议.     

基于投入产出与生命周期评价的集成电路产业环境影响分析

我国集成电路产业正蓬勃发展,在国家经济与高科技产业中占据重要地位。基于投入产出与生命周期评价,分别使用生命周期评价软件SimaPro7.0中的Eco-indicator 98与IMPACT 2002+2种评价模式作为量化影响评价方法,分析了我国集成电路产业的生产制造过程对环境的影响。根据Eco-indicator98分析结果,集成电路产业的各项环境影响中,重金属污染最高,其次为能源消耗、夏季烟雾、温室效应等;而IMPACT 2002+的损害评价结果显示,人体健康危害为集成电路产业最显著的环境损害,其次为生态系统质量、资源消耗及气候变化。在评估能源消耗与气候变化影响时,2种模式的结果一致。     

碱浸－电解法生产锌粉过程的生命周期评价研究

随着高品位优质闪锌矿资源的减少,研究开发利用贫杂锌矿、含锌废渣等二次资源的锌冶炼清洁工艺,成为锌冶炼工业重要而迫切的任务.碱浸－电解法作为一种生产高纯度锌粉的新工艺,具有流程简单、原料适应性强、成本低等优点.为了对碱浸－电解法生产高纯度锌粉新工艺的环境影响进行分析,运用生命周期评价(LCA)方法,对该新工艺的环境负荷进行研究,并与传统的酸法和火法工艺进行了对比.结果表明:与传统酸法和火法工艺相比,碱法生产锌粉工艺的环境协调性更优越,其能源总需求、温室效应指数及酸化指数分别是酸法工艺的87.76%,47.80%和0.08%;是火法工艺的93.94%,9.25%和0.14%.      

Environmental impacts of disposable cups with special focus on the effect of material choices and end of life

Life cycle thinking is emphasised in EU policies and legislation. All products have environmental impacts during their production, use and disposal. It is important to ensure that environmental impacts are considered throughout the life-cycle and it will be more and more important for the industry to understand the meaning of the life cycle thinking and to adopt it.The environmental impacts of an industrial disposable cup concept were studied with help of life-cycle assessment method. The objective of the study was to create new knowledge about the life cycle effects of the carton based cup concept. The scope of the study was to compare the effects of material choices and different end-of-life scenarios. The paper focuses on the global warming potential of the cup concept. The carton based products were covered either with polyethene or polylactide. In addition, the environmental impacts of the carton-based cups were compared to the estimated environmental impacts of polymer-based cups. The polymer based cups were made of polyethylene terephthalate. The paper shows that significant improvements can be achieved with help of the choice of materials and optimal end of life.     

Assessing the environmental impact of metal production processes

Evaluating both new and existing processes for primary metal production to assess their environmental impacts is often difficult due to the many inputs and outputs involved. Life Cycle Assessment (LCA) is a methodology that can be used for such purposes to identify those parts of the metal production life cycle that have significant environmental impacts. LCA has been used by CSIRO Minerals to assess the “cradle-to-gate” environmental impacts of a number of metal production processes practised either currently or potentially in Australia. The metals considered included copper, nickel, aluminium, lead, zinc, steel, stainless steel and titanium, by both pyrometallurgical and hydrometallurgical routes in some instances. The environmental profile included greenhouse and acid rain gas emissions, solid waste emissions and gross energy consumption. The results for various metals are compared in this paper. New process technologies for primary metal production can be expected to reduce the environmental impacts of metal production, and estimates of likely reductions for technologies involving stainless steel, titanium and aluminium are also presented in this paper.     

生命周期评价在工农业生产中的应用研究

生命周期评价是指产品在整个生命周期中对环境的影响、对物质和能源的投入、产出进行汇集、测定的系统方法。从产品生命周期评价的发展过程和技术框架入手,对生命周期评价的意义以及工农业生产中的应用进行探讨,着重阐述了生命周期评价在农业生产、环保工艺、节能减排、清洁生产和环境管理中的应用。并认为生命周期评价应广泛用于环境治理领域,这是解决社会生产发展和环境污染之间矛盾的主要手段。