14、光伏系统的能源回收期与二氧化碳排放：现状与未来展望

光伏系统的能源回收期与二氧化碳排放：现状与未来展望

1. 引言

光伏能源转换被广泛认为是最有前景的可再生能源技术之一，它有望为可持续能源供应做出重大贡献，并有助于减少温室气体排放。为实现这些目标，光伏技术需满足两个要求：一是具备可接受的成本/性能比；二是光伏系统的净能源产量应远大于零，即系统生命周期内的能源输出需大于能源输入。然而，在评估光伏技术的二氧化碳减排潜力时，人们往往未充分考虑净能源产量，导致结果过于乐观。

对光伏系统进行能源分析至关重要，这不仅要基于当前系统的数据，还需考虑生产和能源系统技术的预期改进。能源分析可作为更全面的环境生命周期评估（LCA）的第一步，同时也能很好地反映该能源技术的二氧化碳减排潜力。本文旨在估算光伏系统的能源需求，评估其能源平衡，并探讨未来技术改进对光伏技术长期前景的影响，主要关注并网光伏系统和太阳能家庭系统。

2. 能源分析方法

能源分析需全面记录产品或服务的能源输入和输出，通过计算生命周期内的所有能源流来确定其整体能源性能。对于太阳能电池，其总能源需求（Ei）是将资源获取、生产、安装、运行和退役等阶段的能源输入相加得出。能源回收期（EPBT）则是总能源需求除以年能源输出，它反映了能源投资被能源收益补偿所需的时间。

在单位使用上，需注意两点：一是遵循能源分析和LCA的惯例，所有能源数据均以等效一次能源表示，如电力输入需换算为一次能源载体的提取量，假设电力供应系统的转换效率为0.35；二是光伏模块的能源需求以每平方米模块面积的兆焦耳表示，因为模块生产的能源需求通常与面积相关而非功率，后续再结合每平方米的功率输出计算每瓦峰值（Wp）的能源需求，并考虑系统性能和辐照假设来评估系统层面的能源平衡。