恒达娱乐主管-注册随着可再生能源（尤其是风能和生物质能）的兴起，这种情况迅速改变，改变了国家电网的碳足迹。

　　事实上，英国电力的碳足迹在短短 4 年内（2015 年至 2019 年）就减少了 45%。它还继续脱碳，并有望为英国实现净零碳的愿望做出重大贡献。

　　因此，一个重要的问题是，在电网快速脱碳的现代环境中，光伏的隐含碳现在是否需要解决？

　　有许多不同类型的太阳能光伏。尽管如此，晶体光伏一直占据主导地位，市场份额超过90%。

　　晶体光伏可以进一步分为效率更高的单晶和效率略低的多晶。在本文中，我们将看看单晶光伏。

　　让我们仔细看看光伏的隐含碳。收集每千瓦时或每平方米太阳能电池板的隐含碳数据，使我们能够逐个地点比较隐含碳与碳节省。我们使用了一些关于单晶光伏的隐含碳的参考资料 [IEA, 2015;生态发明 V3；M.伊藤，2011]。还有许多其他参考资料，但我们发现大多数都基于相同的背景数据，并且迫切需要来自光伏系统生产商的更多数据。

　　这些参考文献中单晶光伏的平均隐含碳为 2,560 kg CO2e/kWp。所有产品的隐含碳都有显着差异，因此应使用任何隐含碳值来理解这一点。

　　太阳能光伏发电的发电量自然取决于位置和安装方式，例如方向、间距、阴影等。

　　关于英国，替代技术中心 (CAT)指出，许多英国光伏系统预计每千瓦时可产生 700-900 千瓦时。事实上，在英国南部阳光充足的地区，一个安装良好的系统每千瓦时可产生超过 1,000-1,100 千瓦时的电力。因此，产出差异很大。

　　国际能源协会 (IEA, 2015) 估计，英国城市地区最佳角度的光伏平均发电量为每千瓦时 920 千瓦时，他们表示这是在每年发电量下降 0.7% 之前。然而，为了保持保守，我们将应用 0.5% 的退化因子。这是我们将用于本文目的的年度发电量。这意味着每年光伏系统的输出下降0.5%。

　　光伏系统每年都会发电，从而减少国家电网的负荷。这可以在系统的运行生命周期（通常为 25-30 年）内每年节省碳排放。

　　根据Defra公司 2019 年报告的温室气体排放因子，英国电力的所有范围碳排放量为每千瓦时 0.316 千克二氧化碳当量。通常不受欢迎的是，这是基于英国 2017 年的燃料混合物。由于编译数据需要时间，排放因子总是过时 2 年。

　　未来电网脱碳率自然只能估计。为了估计电网脱碳率，来自国家电网的未来能源情景FES（国家电网，2018 年）关于其在 2 度情景下脱碳的数据已与 Defra 的温室气体排放因子重叠，以供公司报告。此处已使用此情景来估算未来发电的排放量。应该理解的是，任何着眼于未来趋势的情景都只能是一种估计，并且具有内在的不确定性。

　　为清楚起见，仅对范围 2 的排放进行了脱碳处理。假设油井到油箱的排放量保持不变，以提供一种保守的方法（但是，随着可再生能源的增加，油井到油箱的排放量预计会随着时间的推移而下降）。这提供了以下英国电力的估计碳分布，其中考虑了 Defra 温室气体排放因子的真实年份数据：

　　在英国，人们对净零碳发展的兴趣显着增加。净零碳含义背后的框架定义和方法仍在制定中，如果净零仅包括运营碳或如果它还包括隐含碳足迹，则范围尚未确定。

　　我们认为，通过使用可再生能源发电，预计运营碳排放将实现净零碳排放。但隐含碳更有可能通过自愿碳补偿实现净零碳。

　　因此，它表明太阳能光伏发电很可能成为许多净零碳建筑的关注点。这是一项强大的技术，维护最少，规划条件要求低，使用寿命长。

　　让我们看看光伏的隐含碳有多么重要，特别是对于希望实现零二氧化碳排放的建筑。

　　以办公楼为例。我们的数据表明，典型的办公室每平方米建筑面积的隐含碳约为 600 千克二氧化碳当量。这适用于非高层办公楼。

　　CIBSE TM46基准表明，一般办公室每年每平方米消耗约 95 千瓦时的电力。这与优秀的办公楼 CarbonBuzz网站上的实际能耗数据相比（在撰写本文时，他们已经从 134 个办公室收集了数据，因此这是一个很好的基础）。

　　同时，办公室的能源消耗各不相同，根据CIBSE ECON 19的替代基准，在良好的实践中，自然通风蜂窝办公室的电力消耗可能低至每平方米 33 千瓦时，或高达每平方米 358 千瓦时。m2 用于典型实践中的空调威望办公室。

　　为了通过可再生能源将运营电力（而不是热负荷）实现净零碳排放，主要的选择通常是风能或太阳能光伏发电。风力涡轮机在规划条件方面可能存在许多问题，并不适合所有地点，而且我们不能只拥有一个充满风力涡轮机的国家。多样化的电网混合对于能源安全以及平衡系统与越来越多的具有间歇性能源输出的可再生能源非常重要。

　　因此，净零碳发展考虑大型太阳能装置（或资助其中的一部分）并非不可想象。特别是如果他们有可用的屋顶空间或更可能有土地来容纳它。

　　假设有一个 10,000 平方米的办公室。在这种情况下，每年的用电量约为 950,000 千瓦时。如果该建筑位于第一年光伏发电量达到 920 kWh/kWp（每年下降 0.5%）的位置，则需要大约 1,140 kWp 的光伏系统规模才能提供 30 年的电力，因此是一个大型系统。这考虑了光伏输出的年度退化。

　　办公室（从摇篮到建成）的隐含碳，假设每平方米 0.6 吨二氧化碳当量和 10,000 平方米，可能约为 6,000 吨二氧化碳当量。

　　是的，没错，在这种情况下，太阳能光伏系统的隐含碳可以使建筑物的原始隐含碳增加近 50%。当然，这是针对大型光伏系统的，但无需进一步考虑就可以添加大量的隐含碳，应该采取一些措施来管理这一点。

　　上面的例子为在净零碳的定义中包含隐含碳提供了一个很好的案例，以确保不会发生碳泄漏。

　　在这一点上，重要的是不要得出错误的结论，但也要考虑出现的重大碳减排机会。

　　还应该注意的是，太阳能光伏发电的碳足迹远低于化石燃料，而且光伏的使用寿命很长。然而，这些细节不应将其排除在通过管理隐含碳进一步减少排放的机会之外，尤其是在存在重大机会的情况下。

　　隐含碳也提出了一些不幸的比较。光伏系统的隐含碳估计约为 2,920 吨二氧化碳当量。如果建筑物改用英国国家电网的电力，一旦考虑到电网脱碳，这可能相当于大约 20 年的运营碳排放量（例如，对于相同数量的电力，不包括建筑物的热量）。需要注意的是，这些估计仅适用于英国——它们不适用于任何其他国家。

　　同时，也呈现出鸡与蛋的矛盾局面。为了使电网脱碳，我们需要更多的可再生能源，包括太阳能光伏。

　　当然，在电力输出更好的地方会有许多系统，因此可以改进比较。每个案例都应根据其本身的优点进行比较。

　　为清楚起见，如果不考虑电网脱碳，这将相当于英国电力运营大约 12 年的碳排放量。该方法使用从 2020 年开始估算的每千瓦时碳排放因子，并将其应用于未来的每一年。为了进一步澄清 2017 年的碳因子，在撰写本文时这是 Defra 2019 的最新实际数据，但在 2020 年是 3 年，这将是 9 年的运营电力，同样没有预测电网脱碳。

　　这些多个数字可能很好地显示了在很长一段时间内以及在快速脱碳的电网中分析太阳能光伏碳的挑战。

　　这些不幸的比较随着电网脱碳而变得越来越长，并很好地显示了基于归因的碳核算对太阳能光伏的局限性。

　　还需要考虑太阳能光伏发电的边际排放量是多少。特别是在电力需求不断增长的系统中。这些都是值得单独发表文章的复杂问题。

　　关于单晶光伏，尽管隐含碳量很高，但在英国，目前它确实比生产中的隐含碳节省了更多的运营碳。然而，隐含的碳很重要。

　　虽然太阳能光伏发电有助于减少对煤炭和天然气等化石燃料的依赖，但它始终具有良好的碳回收率。

　　与此同时，快速脱碳电网中的边际排放可能变得越来越重要和复杂。随着脱碳速度如此之快，加上电气化需求的增加以及化石燃料不再是新容量的默认提供者的市场，边际供应是什么，被取代的电力技术是什么（或更可能是混合技术）？在这场辩论中加上 25 到 30 年的时间线，情况就会变得越来越复杂。因此，我们可以预期，高隐含碳与预期的碳节省将吸引更多的审查。

　　尽管存在这些复杂性，太阳能光伏发电仍将是一项重要技术。因此，最好关注减少光伏碳排放的机会，并且有相当大的机会……

　　这对太阳能光伏意味着什么？太阳能是向低碳经济过渡的一项重要技术，这是可以理解的。它没有与风力涡轮机相同的规划限制，并且有大量新旧建筑物具有备用屋顶空间、停车场空间或土地来安装系统（例如屋顶安装或集成、汽车港口、地面安装系统）。太阳能光伏的输出通常也与风力涡轮机的输出形成对比，每个都需要相反的天气条件才能达到峰值输出。光伏发电也可以与任何基于化石燃料的电力相媲美。

　　上述案例研究提供了将隐含碳纳入净零碳定义的有力案例，并强调了减少光伏隐含碳的机会。

　　在这方面，重要的是要认识到还有其他类型的光伏发电具有较低的隐含碳——在某些情况下明显更低。

　　根据IEA (2015)，基于碲化镉 (CdTe) 的光伏系统每 kWp 的隐含碳比单晶光伏系统低约 63%（隐含碳约为 867 kgCO2e/kWp）。由于效率略低，每千瓦时需要更多空间。

　　回到前面 10,000 平方米办公室的例子，减少 63% 的碳相当于减少 1,840 吨二氧化碳当量。

　　这是一个显着的节省，并且考虑到建筑物的隐含碳几乎等于建筑物隐含碳的 30%（在包括光伏系统之前）。

　　这将其置于该建筑的碳减排机会的最顶端，但只能通过查看光伏的隐含碳影响来实现。

　　应该理解的是，这个示例是针对希望通过 PV 为办公室产生所有电力的理想建筑（可能是由于较低的规划许可要求）。这提供了一个大型光伏系统，目前是一种罕见的情况，但随着净零碳建筑的兴起，现在可以在更多情况下考虑。

　　无论出于何种原因，基于 CdTe 的光伏在英国还没有真正起飞，但也许是时候研究其他类型的太阳能光伏的可行性了。作为旁注，已知元素镉具有剧毒。有研究表明碲化镉的毒性低于单独的镉。PV层压板也被封装。也就是说，它提供了一个很好的例子，说明为什么真正的可持续性难以实现，并且需要权衡以平衡一个问题与另一个问题。

　　隐含碳的透明度：预计许多光伏制造商生产低隐含碳单晶光伏面板。任何产品的隐含碳因不同的生产商而异。然而，长期缺乏生产者本身的隐含碳数据。考虑到全球太阳能行业的规模，我们本来希望找到一些环境产品声明，例如 EN 15804 或详细的生命周期评估 (LCA)。在制造商为其产品生产出详细的隐含碳足迹之前，采购含碳量较低的晶体光伏面板成为一项挑战。

　　清洁生产：随着时间的推移，单晶硅的隐含碳也有望得到改善。然而，我们只能通过更透明的隐含碳影响数据来确定这一点。事实上，IEA (2015) 报告为减少生产单晶光伏的具体影响提供了重要机会。希望随着时间的推移，这些机会将得以实现。

　　多元化光伏组合：约 90% 的光伏市场来自晶体光伏技术。不幸的是，这是更高的隐含碳技术。还有其他类型的 PV，包括为 CdTe 确定的约 63% 的隐含碳节省。考虑替代光伏类型的可行性，不要低估隐含碳，这是需要考虑的。

　　这些结果意义重大，对净零碳建筑具有深远的影响。它对净零碳的范围提出了质疑，并为包含隐含碳提供了强有力的理由。如果一个组织渴望成为下一个零碳，特别是到 2030 年，那么对于那些不将隐含碳作为其净零定义的一部分的人来说，这会引发一些难题。

　　我们可以只采购含碳量较低的单晶面板吗？也许我们可以，但制造商发布的隐含碳数据长期缺乏。事实上，我们没有找到制造商的具体数据，例如太阳能电池板的 EN 15804 环境产品声明 (EPD)。

　　重要的是要强调这些结果是英国单晶光伏特有的。它们不适用于其他类型的 PV，尽管多晶硅应该具有类似但稍好一点的结果曲线。结果当然不适用于其他国家。每个国家都应根据自己的情况进行评估。关键参数是太阳辐射量和电力网络的碳密集程度。高辐射和碳密集型电力供应，例如澳大利亚的情况，自然会产生非常不同的碳分布。这些为太阳能光伏提供了理想的应用。

　　在英国的背景下，很明显太阳能光伏的隐含碳现在是一个重要参数，但也是一个巨大的机遇。随着英国电网脱碳，太阳能电池板的隐含碳只会变得更加突出，减少太阳能光伏的隐含碳的巨大机会现在很重要。

　　简而言之，不，他们没有。根据我们的计算，大型风力涡轮机的隐含碳相当于从电力中节省的大约 1 年的碳。在如此短的时间内，电网脱碳不是一个因素，关于边际性的问题也不是那么突出。

　　提出另一个相关问题，可再生能源难道不是英国国家电网组合的一部分吗？这导致了脱碳电网。是的，他们是。

　　目前，太阳能光伏发电在全国范围内并不是特别大的贡献者。2015 年至 2019 年间，英国将电力的碳强度每千瓦时降低了 45%。这主要是由风能和生物质能驱动，同时减少了对煤炭的依赖。

　　这也留下了一些亟待解决的问题，其他类型的光伏会取代吗？市场会借此机会节省超过 60% 的隐含碳，还是晶体光伏会清理其行为？

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