中国浮动光伏生命周期评估中分配方法与区域优化的整合研究:推动清洁能源转型的关键路径

【字体: 时间:2025年07月26日 来源:Journal of Cleaner Production 9.8

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  本研究针对浮动光伏系统在清洁能源转型中的关键作用,创新性地整合生命周期评估(LCA)中的分配方法与区域优化策略。通过多尺度分析框架,研究人员系统评估了中国不同区域浮动光伏系统的环境效益与能源产出,为区域差异化政策制定提供了量化依据,对实现碳中和目标具有重要实践意义。

  

随着全球气候危机加剧,传统能源结构转型迫在眉睫。浮动光伏(FPV)作为新兴可再生能源技术,既能缓解土地资源紧张问题,又具备较高发电效率,但其全生命周期环境效益评估仍存在方法论缺陷。现有研究多采用单一分配方法,忽视了中国幅员辽阔带来的区域差异性,导致评估结果难以指导实际政策制定。

马来西亚理工大学(Universiti Teknologi Malaysia)的研究团队在《Journal of Cleaner Production》发表重要成果,首次将多标准决策分析与地理信息系统(GIS)技术整合到生命周期评估框架中。通过构建"分配-区域"双维度模型,系统比较了经济分配、能量分配等五种方法在中国七大地理区域的适用性,并建立了区域特异性优化方案。研究发现华东地区采用能量分配法结合水面蒸发抑制策略,可使系统净现值提升23%;而西北地区则适宜采用质量分配法配合反光涂层技术。

关键技术包括:(1)基于ISO 14040标准的生命周期评估框架;(2)结合卫星遥感的区域资源潜力GIS分析;(3)多目标优化算法;(4)涵盖13个环境指标的Impact 2002+评估体系;(5)中国典型气候区实证验证。

【材料与方法】
研究选取中国14个代表性FPV电站,采集运营期3年数据。通过Simapro软件建立从硅料生产到退役处理的完整清单分析,重点比较不同分配方法对水资源消耗、富营养化等指标的影响差异。

【结果与讨论】
• 分配方法敏感性分析显示,经济分配法会高估沿海地区环境效益达18%,而能量分配法则更适应内陆高辐照条件
• 区域优化模型表明,华中地区采用混合分配法可使单位发电量土地占用减少31%
• 生命周期成本分析揭示,当前FPV系统回收期较传统光伏长2.3年,但通过优化运维策略可缩短至1.8年

【结论】
该研究建立了首个适用于中国复杂地理环境的FPV评估体系,证实区域定制化方案比统一标准增效显著。提出的"分区-分级"优化路径,为《十四五可再生能源规划》提供了关键技术支撑,其方法论框架可扩展至海上风电等新兴领域。建议后续研究纳入气候变化情景模拟,以增强长期预测可靠性。

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