IEA-PVPS T12-29 报告：浮动光伏系统碳足迹分析
概述
本报告由荷兰研究机构TNO撰写，旨在通过生命周期评估（LCA）方法，对比分析浮动光伏系统（FPV）与地面光伏系统（GPV）的碳足迹。报告重点关注西欧低波浪高度内陆水域的FPV系统，并假设其光伏组件寿命、性能比和退化率与地面光伏系统相同。
研究方法
- 功能单元：产生1千瓦时（kWh）交流电。
- 系统边界：位于变压器中压侧。
- 数据来源：通过问卷调查收集两个FPV系统的数据（FPV_A：德国，HDPE浮体；FPV_B：荷兰，钢/HDPE浮体），并使用UVEK DQRV2:2022背景数据描述GPV系统。
- 生命周期阶段：包括产品阶段、施工阶段、使用阶段和生命周期结束阶段。
- 评估方法：使用SimaPro 9.3软件，基于IPCC 2013 GWP100方法进行碳足迹评估。
系统设计
- FPV系统：
- FPV_A：1.48 MWp，德国，朝南，HDPE浮体，11°倾斜。
- FPV_B：29.8 MWp，荷兰，朝东西，钢/HDPE浮体，12°倾斜。
- GPV系统：
- GPV_ew：东西向，12°倾斜。
- GPV_op：最佳朝向和倾斜角度（38°，南向）。
碳足迹结果
- 每千瓦时碳足迹：
- FPV_A：49 gCO eq/kWh。
- FPV_B：55 gCO eq/kWh。
- GPV_ew：46 gCO eq/kWh。
- GPV_op：38 gCO eq/kWh。
- 每千瓦时(kWp)碳足迹：
- FPV_A：1280 kgCO eq/kWp。
- FPV_B：1300 kgCO eq/kWp。
- GPV_op：1100 kgCO eq/kWp。
- 主要贡献：
- 光伏组件制造占60-70%。
- 支撑结构制造占17-27%。
- 支撑结构报废处理占7-15%。
敏感性分析
- 组件寿命：
- 缩短系统寿命至20年，碳足迹增加50%。
- 光伏组件寿命影响最大，其次是支撑结构。
- 光伏组件碳足迹：使用欧盟制造模块可降低碳足迹（FPV_A：24-25%，FPV_B：29%）。
- 支撑结构碳足迹：使用回收材料可降低碳足迹（FPV_A：7%，FPV_B：15%）。
- 支撑结构报废处理：用回收替代焚烧可降低碳足迹（FPV_A：11%，FPV_B：5%）。
- 综合改进效果：三项改进可使碳足迹降低40%以上。
结论与建议
- FPV系统优势：在预期能源产出下，FPV系统碳足迹显著低于电网混合能源，比欧盟2030年目标低3-4倍。
- 关键因素：光伏组件寿命、性能比和退化率对碳足迹影响重大，需系统监测。
- 改进建议：
- 使用低碳电力制造光伏模块。
- 采用回收材料制造支撑结构。
- 改善支撑结构报废处理方式。
- 未来研究方向：
- 系统监测FPV系统寿命、能量产出和退化。
- 扩大分析范围，包括跟踪太阳的FPV系统。
- 评估其他环境影响，如资源使用和生态影响。
