本文選題：冶金法　切入點(diǎn)：多晶硅　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：燃燒傳統(tǒng)的化石燃料會(huì)帶來氣候變化、全球變暖、大氣污染、酸雨等一系列的環(huán)境問題。在全球能源安全和氣候變化問題日趨嚴(yán)峻的形勢(shì)下,迫切需要發(fā)展可再生能源技術(shù)。太陽能發(fā)電已成為一種可以大規(guī)模發(fā)展和應(yīng)用的可再生能源技術(shù)。太陽能級(jí)多晶硅是太陽能電池的核心材料,綠色太陽能背后的污染問題主要集中于多晶硅生產(chǎn)環(huán)節(jié)。工業(yè)硅不斷提純的過程不可避免會(huì)造成高能耗且產(chǎn)生環(huán)境污染物。生命周期評(píng)價(jià)是一種評(píng)價(jià)產(chǎn)品或過程在原材料采集、加工、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、消費(fèi)和回收以及最終處理等一個(gè)生命周期中所造成的環(huán)境影響的方法。國內(nèi)外對(duì)硅光伏系統(tǒng)生命周期的能源和環(huán)境進(jìn)行分析的相關(guān)研究越來越多,但研究對(duì)象多為改良西門子法或硅烷法多晶硅光伏系統(tǒng),且沒有完全涵蓋全生命周期所有階段。論文構(gòu)建了比較冶金法和改良西門子法生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅環(huán)境影響的生命周期評(píng)價(jià)模型,以及冶金法多晶硅光伏系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電的全生命周期評(píng)價(jià)模型。確定了各類環(huán)境影響的分類方法、特征化方法和計(jì)算模型,計(jì)算了各類環(huán)境影響的權(quán)重系數(shù)。基于我國的環(huán)境狀況,建立了本地化的影響評(píng)價(jià)方法和相關(guān)指標(biāo)因子,加權(quán)計(jì)算了十二五節(jié)能減排綜合指標(biāo)(ECER-125)和專家調(diào)查法綜合指標(biāo)(ISCP2009)。對(duì)兩種方法生產(chǎn)1kg太陽能級(jí)多晶硅錠的整個(gè)生產(chǎn)工藝中資源投入、能量消耗、環(huán)境排放和生命周期環(huán)境綜合影響進(jìn)行計(jì)算、分析和比較,得出二者影響環(huán)境的主要工序和環(huán)節(jié),找出降低環(huán)境負(fù)荷的主要方向和途徑。從光伏系統(tǒng)的生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝,光伏電站的運(yùn)行、維護(hù)和退役六個(gè)階段對(duì)中國1MWp冶金法多晶硅光伏系統(tǒng)發(fā)電進(jìn)行生命周期數(shù)據(jù)清單分析和環(huán)境影響評(píng)價(jià)。計(jì)算得到ECER-125綜合指標(biāo)為3.57×10~(-6),ISCP 2009綜合指標(biāo)為1.94×10~(-5)。在30年的生命周期內(nèi),總的一次能源消耗為1.41×10~7MJ,二氧化碳排放總量為913.8t,能量回收期3.06年。較全國平均電網(wǎng)電力共節(jié)約一次能源5.00×10~8MJ,節(jié)約工業(yè)用水1.20×10~8kg,減少CO_2等7類主要污染物總排放量4.23×10~7kg,節(jié)能減排環(huán)境效益非常明顯。通過貢獻(xiàn)分析,找出對(duì)綜合環(huán)境影響貢獻(xiàn)最大的過程階段和環(huán)境影響類型,并追溯分析其產(chǎn)生的主要原因。通過清單數(shù)據(jù)質(zhì)量分析,找出敏感性分析的側(cè)重點(diǎn)。敏感性分析表明,鋁制品的消耗導(dǎo)致最大的環(huán)境影響,光伏電站退役階段通過重要材料的回收利用對(duì)結(jié)果有非常積極的影響。改進(jìn)分析表明,光伏系統(tǒng)應(yīng)采用更合理、更生態(tài)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如,應(yīng)選擇更節(jié)能環(huán)保的材料替代鋁支架和鋁邊框,或設(shè)法增加鋁的回收率。應(yīng)竭力減少稀缺資源的使用量并設(shè)法增加其回收率。對(duì)比了太陽能級(jí)多晶硅兩種生產(chǎn)方法的綜合環(huán)境影響,與改良西門子法相比,冶金法具有明顯的環(huán)境優(yōu)勢(shì);比較了各種能源發(fā)電技術(shù)及國內(nèi)外光伏發(fā)電的生命周期環(huán)境影響,在可再生能源中,本文冶金法多晶硅光伏系統(tǒng)發(fā)電的ECER-125綜合環(huán)境影響最小,只占燃煤發(fā)電的3.33%,是其他幾個(gè)國家非冶金法多晶硅光伏系統(tǒng)發(fā)電的56%～66%。研究所用數(shù)據(jù)主要來源于"十二五"時(shí)期的文獻(xiàn)資料、相關(guān)實(shí)驗(yàn)和工廠實(shí)際生產(chǎn),代表中國當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平,因此,研究結(jié)果是在特定時(shí)期的技術(shù)條件下得到的,具有歷史階段性。就現(xiàn)在而言,由于科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),相關(guān)數(shù)據(jù)一直在動(dòng)態(tài)變化更新,相應(yīng)的綜合環(huán)境影響日新月異,節(jié)能減排指標(biāo)也會(huì)愈加優(yōu)異。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM615;TM914.4

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本文編號(hào)：1695532