近日，山东大学威海前沿交叉科学研究院蓝绿发展研究院团队联合马里兰大学、澳大利亚阿德莱德大学、中国科学院城市环境研究所、南京图德科技有限公司等研究团队在中国退役光伏组件的经济资源环境效益评估方面取得研究进展。相关研究成果以《Facilitating circularity of end-of-life photovoltaic in China with environmental benefits and costs informed by a high-resolution waste map》为题，在在线发表。山东大学李佳硕教授为论文独立通讯作者，山东大学博士生王晨为论文第一作者。
光伏的快速发展和大规模应用是实现“碳中和、碳达峰”战略的重要措施。2024年中国光伏装机量为886GW，预计2050年装机量激增至2000GW以上。然而，光伏组件寿命通常为25-30年，当达到运行年限时，我国将会面临大批组件报废处理挑战。光伏作为新兴固废兼具资源和环境危害双重属性，如果处置不当，不仅会造成战略资源浪费、经济效益损失、占用大量土地、也会带来重金属泄漏污染土壤和水源等难逆转的环境污染问题，进一步对生态环境造成多重威胁。因此，为了应对废旧光伏组件引起的资源环境问题，及时开展具体、有效的回收行动，迫切需要增强对退役光伏组件产生规模、趋势、分布以及组成等关键信息的了解，并全面评估不同废弃物管理策略下退役光伏组件所产生的资源环境经济效益。
鉴于此，本研究通过耦合电力系统优化模型、基于python的开源光伏废弃物评估模型（PV in the circular economy, PV ICE）、生命周期分析和生命周期成本效益评估等多模型，构建了2010-2019年可再生能源电站的点源数据清单，并基于高时空分辨率的电力系统优化模型，评估了2050年中国光伏装机量。在此基础上，建立光伏组件不同物质强度（铝、硅、银、铜、玻璃等）及其动态演变趋势特征参数集，从全国、省级、点源等多尺度视角出发，精细、动态地量化2020-2050年组件报废量与资源回收潜力，明晰时空动态规律。最后，研究设置了多种循环经济情景，探索了不同废弃物管理策略对资源、环境和经济效益的影响。
研究结果表明，要实现2°C目标，光伏装机容量预计将增加到2050年的2200GW以上。在光伏装机激增的推动下，中国的光伏废弃物将急剧增加约130倍，到2050年达到2600万吨，其中包含大量金属和非金属物质。光伏组件退役的热点地区将首先出现在2034年左右的西北地区，然后蔓延到2040年左右的北部和东部。退役光伏组件中玻璃占的占比最大，为68.8%，但其经济效益仅为6.6%。在光伏组件的整个生命周期中实施回收可以提高环境效益，潜在减少35-55 MtCO2eq排放。同时，累计回收成本可能相当可观（64-131亿美元），取决于回收策略的组合。
研究结果强调，回收政策应同时考虑省级废弃物特性和回收策略的特点，以实现光伏产业的可持续发展。具体而言，在国家层面，建议采取全方位的循环经济战略，包括提高回收率、延长产品寿命等回收策略。在省级层面，提倡区域异质性回收策略：对于面临大量退役废物的西北地区，应优先建立光伏回收试点项目。在北京和上海等废物产生量较低的地区，可以考虑跨区域合作，实现废物收集的规模经济。此外，为了提高回收的经济可行性，研究强调重点关注高价值材料回收技术以提高经济效益。
2020-2050年中国光伏退役光伏组件时空分布图 （a）2020-2050年光伏累计和年度退役光伏组件量 （b）-（d）1km分辨率下2030 年、2040 年和 2050 年累计退役光伏组件空间分布图
建筑材料工业技术情报研究所、国家能源集团科学技术研究院、中国电建山东电建一公司、中国科学技术大学先进技术研究院等单位定于5月16-18日在安徽合肥共同主办召开【全国退役风机叶片及光伏组件循环利用学术与技术交流论坛】。
届时将广邀业内专家学者、相关企业、地方政府齐聚一堂，针对退役风光设备的回收利用进行深度交流与研讨。
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