光伏产业发展的环境保护策略

2022-10-27高松

中国资源综合利用 2022年2期

高松

（宿迁市泗洪环境监测站，江苏宿迁 223900）

光伏产业是指将光能转化为电能，替代传统火电等高耗能发电方式的产业，在国家的倡导下，我国光伏产业世界领先。光伏产业以光能发电为原理，旨在保护能源安全，杜绝传统发电方式的环境污染，但光伏元件制造、使用、淘汰的环节都可能造成一定污染，如果不能杜绝这些污染，光伏产业的发展就不具有可持续性。因此，有必要深入探讨和解决光伏产业各个阶段的污染问题。

1 光伏产业各环节污染

光伏产业分为多个环节，硅材料生产分为多晶和单晶两种模式。首先生产出多晶硅棒和单晶硅棒，然后产出多晶硅片和单晶硅片，再利用多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池，分别组装太阳能电池组件，最终得到太阳能发电集成系统。在整条产业链中，多晶硅材料生产环节的污染最严重，其次是光伏工程施工、电路系统污染、废弃组件污染。

1.1 多晶硅生产环节

光伏产业的上游主要是多晶硅生产。目前有很多生产光伏电池的方案，但最可行的方案依然是采用多晶硅电池。硅元素需要提纯，其步骤是先生成SiHCl，再利用氢气进行还原，其间只有大概1/4 的SiHCl能够成功地生成多晶硅，而其他产物有SiCl、三氯氢硅（TCS）、二氯二氢硅（DCS）等，TCS 和DCS 属于低沸产物。其中，SiCl具有较强的腐蚀性，容易吸附在人体的各类黏膜组织上，造成极大的危害。低产物毒性相比SiCl稍弱，但能够迅速溶于水生成酸性物质，对土壤、水体等造成危害。近年来，随着我国环保政策的进一步趋严，很多光伏制造企业对多晶硅制造环节的污染进行控制，优化工艺流程，但依然存在一定隐患。无论是多晶硅生产企业还是下游厂家，都很难做到处理和再利用万无一失，都存在SiCl等污染物泄漏的可能。虽然多晶硅生产企业基于环保政策，会不惜加大成本来对SiCl进行回收再利用，但一些濒临倒闭或者已经破产的企业，其遗弃的污染物则存在极大的泄露风险，难以合理处置。近年来，随着竞争的加剧，国内曾经如雨后春笋般涌现的光伏企业被淘汰了一部分，这些淘汰企业所遗留的污染物很可能被非法地排出、掩埋，造成极大的危害。

1.2 光伏工程施工环节

利用光伏技术发电也需要建设相应的工程，这会破坏植被和生态。其间需要开挖土地，利用混凝土结构承载相应的构件，施工中会出现扬尘，造成周边空气污染。钻孔浇筑过程中会排出废水、废浆，同时会造成噪声污染。

1.3 电路系统污染

现阶段，国内光伏发电系统多属于离网型，其主要涵盖太阳能电池方阵、控制器、直流/交流逆变器、蓄电池组、电路保护器及用电器，其核心部件铅酸蓄电池内部的主要物质是铅、锑、镉、硫酸等，毒性较大，一旦出现泄漏，就会对水体、土壤造成严重危害，难以消解。节能灯使用稀土三基色荧光粉和液体汞灯管，如果意外破裂，会对周边环境造成难以恢复的污染。无论是蓄电池还是节能灯，在应用中都需要经常更换，却不能很好地回收，由此造成的污染难以估量。

1.4 废弃组件污染

光伏产品很多以民用的形式运营，但使用者缺乏相应的环保意识，光伏废弃物包括大量组件，大多数使用者认为其应当放置在垃圾桶，并没有意识到该类废弃物的污染性。事实上，光伏废弃物的污染十分严重，会对土壤、水体、大气等造成不可逆的影响。此外，很多光伏设施在城市中使用，被安装在低层建筑中，如别墅、市政建筑等，这就会对工作和生活在附近的群体造成光污染。这种光污染会损害人体的视网膜、虹膜等，提高白内障的发病率，同时造成人们精神方面的障碍，如失眠、神经衰弱等。

2 光伏行业发展的环保对策

光伏产业的发展方向是利用太阳能替代传统石化能源，与自然和平共处，造福子孙后代。光伏产业多个环节存在污染，当前应当从产业链的角度探索光伏污染的应对策略。

2.1 推动多晶硅生产环节的零排放

多晶硅生产环节排放污染物的原因包括技术原因和人为原因。首先，要在技术上实现污染物的处理和回收利用。目前，一些头部企业已经构建多晶硅生产的闭环，实现SiCl的回收利用，但成本较高，因此很多中小企业并不能配置该类设施。在环保政策的高压下，很多中小企业被行业淘汰。对于淘汰的企业，其废弃的工厂应当在清算中由第三方环保企业或其他拥有回收利用设施的企业接手，进行整改，以避免污染物外泄。其次，应当进一步细化和严化环保政策，在多晶硅加工各个环节（从原料的输入到产品的输出、废水废气的排出等）进行实时检测。在实践中，可以借助物联网技术，将污染物检测设备安装在工厂的所有关键位置，动态地收集数据，同时利用工厂周边的监控设施收集信息，不定期地查看，避免污染物非法运出。通过全方位的监管，督促多晶硅生产企业做到零排放。

2.2 倡导新技术，改变传统施工方式

基于传统的施工方式，光伏工程施工很难避免对周边环境的干扰。结合光伏工程标准容易统一的特点，建议采用材料更加环保、更为智能化的3D 打印技术，使得光伏工程能够在很短的时间内完成，减少浇筑等环节，规避噪声、扬尘等污染。光伏工程布局能够统一，利用3D 打印技术进行施工更加便捷，能够采用一个统一的“打印机”开展工作，因此也降低了综合成本。

2.3 实现电路系统的升级

在电路系统中，具有较大污染的是蓄电池，建议通过电池技术的升级，减少其污染性。应当对电池供应商提出更高的要求，使其优化电池结构。目前，在高容量蓄电池中，比亚迪所提出的刀片电池模式对传统的碳酸铁锂电池进行优化。有必要采用该模式进行光伏电池升级，同时持续探索新的方向，以更有效地规避其对环境的污染。当前，要探索新型照明材料，现有的节能灯可多加一层透光保护罩，以避免其在破裂后污染环境。

2.4 建立封闭的光伏废弃组件回收机制

对于光伏工程寿命结束的组件，应当采用生产者扩展责任（EPR）履行模式，使得厂家负责组件的回收和处理。为防止使用的个人或小型企业负责人自行丢弃，应当对组件的使用人进行实名登记，并定期对组件流向进行排查，而使用人应当主动上报光伏组件的动向，以确保其在淘汰后被有效回收。对于光伏组件带来的光污染，应当进一步创新玻璃材料，使其能够弱化对阳光的反射，减少对周边居民采光的影响。