《Resources, Conservation & Recycling Advances》：Transferable MFA-Policy Integration Framework for Emerging PV Markets with Regulatory Misalignment
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智利快速的光伏（photovoltaic, PV）扩张正在形成新兴的寿命终止（end-of-life, EoL）挑战。本研究开发了一个动态、基于队列的物质流分析（Material Flow Analysis, MFA），以量化智利2026年至2050年的PV系
智利快速的光伏（photovoltaic, PV）扩张正在形成新兴的寿命终止（end-of-life, EoL）挑战。本研究开发了一个动态、基于队列的物质流分析（Material Flow Analysis, MFA），以量化智利2026年至2050年的PV系统废弃物，并讨论其对循环经济政策的启示。该模型将基于直流（DC）的组件和支撑结构与界定的电气平衡系统（balance-of-system, BOS）清单分开。它结合了官方容量序列、明确的AC/DC假设、存量守恒的替换流入、Weibull寿命情景、repowering敏感性以及Monte Carlo分析。在regular-loss参考情景下，到2050年累计PV系统废弃物可达1.151 Mt，年废弃物为134.9 kt/year。所选寿命情景下累计废弃物范围为0.043至1.547 Mt。20,000次运行的Monte Carlo中位数为1.142 Mt，中心95%参数区间为0.643–1.903 Mt。这些条件性估计依赖于代表性晶体硅（crystalline-silicon, c-Si）清单、部署轨迹和寿命假设。Circularity Gap作为概念性指标保留；在没有收集、处理和市場数据的情况下，无法建立国家回收百分比。监管协调、安全分离和经核实下游出路可能支持回收，但其定量影响仍未测量。
由 María Loreto Canales Silva、Diego A. Vasco、Pavlo Santander、Cristian Canales Miranda 和 Iván Derpich 完成的研究，围绕智利光伏（photovoltaic, PV）系统寿命终止（end-of-life, EoL）废弃物和监管错位问题展开。研究背景是全球PV部署已进入太瓦级阶段，早期关于2050年累计60–78 Mt PV废弃物的估计是历史情景，并非扩增部署下的固定上限。已有研究将未来废物管理与材料强度、收集、回收质量和需求增长联系起来，但全球情景速率不能直接转移到智利。PV废弃物既带来环境风险，如组件可能含铅焊料和微量元素，也包含大量可回收材料，如玻璃、铝、钢、铜、硅和少量有价值金属，因此不仅是处置问题，也是二次资源回收挑战。智利是拉美快速部署案例，IRENA序列显示装机容量从2016年1.125 GW增至2025年12.032 GW；CEN 2026年3月Solar值为13.0264 GW，作为独立PV代理和AC等效模型锚点，在假定比率1.20下对应15.6317 GW
dc；PELP碳中和情景下2050年PV容量按源单位可达49.305 GW，在模型中对应59.167 GW
dc。问题在于，智利存在循环经济目标与危险废物控制之间的监管错位：Ley No. 20,920和DS 22/2025在电气电子设备类别下为光伏板建立收集和valorization目标，但PV组件也可能因铅等受管制物质而落入DS 148危险废物管理卫生条例，形成生产者责任回收逻辑与危险废物风险预防逻辑之间的制度摩擦。国际上，欧盟通过WEEE框架管理PV组件，加利福尼亚采用Universal Waste方法，而许多新兴PV市场仍缺乏特定EoL路径。现有PV废弃物研究多聚焦模块级材料组成、回收技术或国家废物预测，较少整合完整PV系统质量，包括支撑结构和BOS组件，并同时连接物质流预测与监管障碍。因此，研究人员开展本研究，旨在建立可迁移的MFA–政策整合框架，回答智利至2050年PV废物流的规模与时间、有效回收潜力相关监管和操作条件，以及智利案例对其他新兴PV市场的可迁移性。
研究结论显示，在regular-loss参考情景下，2026—2050年累计PV系统废弃物可达1.151 Mt，2050年年废弃物为134.9 kt/year；所选寿命情景累计范围为0.043–1.547 Mt；20,000次Monte Carlo中位数为1.142 Mt，中心95%参数区间为0.643–1.903 Mt。系统级边界很重要，仅模块为0.525 Mt，支撑结构为0.433 Mt，电气BOS为0.194 Mt。监管协调、安全分离和经核实下游出路可能支持回收，但其定量影响尚未测量。其意义在于，PV EoL管理必须纳入长期能源基础设施规划，而不是被视为边际废物问题；该框架也可支持其他面临快速太阳能部署、不完整废物分类和延迟回收基础设施的新兴市场。
关键技术方法不超过250字：研究人员构建动态队列物质流分析（MFA）模型，系统边界包括PV组件、支撑结构和电气平衡系统（BOS）中的逆变器与变压器。容量数据来自IRENA 2016—2025年智利光伏序列、CEN 2026年3月Solar值13,026.4 MW source，以及PELP碳中和情景2027—2050年序列。模型以C
dc/C
ac=1.20为参考，并测试1.33和全DC解释；采用Weibull寿命情景、库存守恒替换流入、5% age 18 repowering敏感性、20,000次Monte Carlo及概念性Circularity Gap指标。回收路径按机械、热和化学路线作定性情景。
研究结果部分：
3.1 已安装容量轨迹。通过比较历史源容量序列与模型轨迹，IRENA序列中PV容量从2016年1.125 GW增至2025年12.032 GW；CEN 2026年3月Solar锚点为13.0264 GW；PELP碳中和轨迹2050年可达49.305 GW source，参考中解释为AC等效，对应59.167 GW
dc。源单位与模型单位全程保持区分。该容量轨迹定义了将逐步转为EoL流量的活跃存量；2020年后陡增尤其相关，因为这些安装队列决定2035—2050年废弃物产生的时间和规模。
3.2 废弃物产生预测。通过Weibull累积分布函数表示early-loss、regular-loss和long-life寿命情景，队列MFA模型显示regular-loss下年PV系统废弃物在2026年为0.4 kt/year，2030年为2.6 kt/year，2040年为42.8 kt/year，2050年为134.9 kt/year；early loss下2050年为123.7 kt/year，long life下为13.8 kt/year。20,000次Monte Carlo下2050年年中位数为129.1 kt/year，P
2.5–P
97.5为88.5–171.4 kt/year。研究人员比较5,000、10,000和20,000次嵌套运行后保留20,000次最终报告，但较高次数并不验证底层假设。结论是寿命依赖很大，基础设施时机应按情景评估，而非固定于单一预测。
3.3 材料特定废弃物流动。通过采用framed PERC清单，regular-loss参考下组件废弃物总量可为0.525 Mt，其中玻璃356.2 kt、铝框66.8 kt、聚合物78.9 kt、硅15.0 kt、电池/互连金属8.0 kt。这些是所含材料量，不是回收产品，也不是智利技术份额预测。结论是模块废弃物中大宗材料尤其是玻璃突出；回收质量和下游接受与所含质量是分开的，监管和技术壁垒若阻碍模块部分的分离或回收，可能阻断大量二次资源基础。
3.4 累计废弃物与二次资源。通过MFA按寿命情景汇总，regular loss下2026—2050年累计系统废弃物可达1.151 Mt，early loss为1.547 Mt，long life为0.043 Mt；Monte Carlo中位数为1.142 Mt，中心参数区间为0.643–1.903 Mt。regular-loss累计结果由0.525 Mt模块、0.433 Mt支撑结构和0.194 Mt电气BOS组成。所含材料与组件质量中，玻璃356.21 kt、铝框66.80 kt、聚合物78.94 kt、硅14.98 kt、电池/互连金属8.02 kt、支撑结构432.86 kt、电气BOS 193.55 kt。结论是采用系统级MFA边界具有相关性；若仅限PV模块，将低估与模型PV系统边界EoL管理相关的总物流和材料回收挑战。
3.5 情景比较与循环性差距。通过分析活跃材料存量与累计废物流的关系，活跃存量通过总安装和替换流入跟随给定容量目标，累计废弃物随较老队列达到EoL而逐步增长，表现时间滞后效应。物理模型量化generated waste，但不建立国家有效回收率。Circularity Gap概念区分generated mass与最终valorized amount；无法仅从法规或技术可回收材料含量推断数值。定性循环性条件包括受限收集与处理、改进分离与部分处理、协调管理与先进回收，量化仍需收集覆盖、授权出路、实际处置、试点产量、纯度、污染、买家接受、运行吞吐、已验证销售、成本和安全残渣处理等证据。结论是监管协调和授权分离可能支持材料回收，但效应大小并未建立；模型不证明指定质量被法律阻断，也不证明政策变化会回收指定数量。
3.6 敏感性分析。通过采用修正库存平衡的单因素敏感性分析，寿命假设主导所选测试：累计废弃物从long life的0.043 Mt到early loss的1.547 Mt。将源序列解释为DC使参考降低16.67%，替代PELP轨迹改变?7.11%至+7.54%。所有质量强度×0.8为0.921 Mt，×1.2为1.3816 Mt。支撑结构36.2 t/MW
dc为1.0678 Mt，变化?7.26%；TOPCon玻璃/玻璃模块代理为1.1465 Mt，变化?0.42%；2020 framed mono-Si模块代理为1.2759 Mt，变化+10.82%；DC/AC=1.33为1.2551 Mt，变化+9.01%；两个源序列均按DC解释为0.9595 Mt，变化?16.67%；初始2016年末库存年龄3年为1.1678 Mt，变化+1.42%，6年为1.1747 Mt，变化+2.03%；repowering敏感性中5%模块幸存者在年龄18为1.1792 Mt，变化+2.42%，5%全组件幸存者为1.2125 Mt，变化+5.31%。结论是规划应同时考虑组件设计变化以及队列退役时机的更大不确定性。
讨论部分总结：在智利回收基础设施方面，结果表明智利正进入太阳能转型新阶段，EoL管理必须成为国家能源基础设施规划的一部分。废物产生时间轮廓提示三阶段规划：2026—2030年流量较低但增加，应发展技术协议、授权程序、区域收集方案和试点回收能力；2030—2040年智利第一轮太阳能扩张期安装的早期队列开始接近EoL或repowering；到2050年，regular-loss参考可能需要成熟物流和处理基础设施管理超过100 kt/year的流量。系统性问题超越模块，支撑结构和BOS组件因金属含量和已建立回收市场而成为早期回收机会，而高复杂度模块回收技术仍在成熟。智利已有针对符合规格黑色废钢的国内出路，AZA将废钢作为炼钢输入并公布验收要求；这是分离支撑结构钢的潜在出路，并非证明AZA接受PV废物或混合模块。铝框和含铜电气部分也可能有废钢价值，但需要智利特定合同和接受数据；太阳能玻璃需要合适纯度和经核实买家，回收硅和次要金属需要进一步加工和市场资格。经济贡献包括可销售二次材料及本地收集、拆解、运输和处理服务，但净贡献须扣除成本，研究未声称收入、利润、就业或GDP估计。
在监管错位方面，分析识别监管协调为潜在使能条件，与收集系统、处理能力、产品质量和市场需求并列，但不建立监管为测得Circularity Gap主因。Ley REP建立生产者责任和废物管理义务，DS 148按分类标准管理危险废物；铅或其他受管制物质存在本身不决定每个完整PV模块或分离部分为危险废物，表征、适用名录和阈值及主管机关要求仍相关。DS 22/2025于2026年5月7日发布，为电池和电气电子设备包括光伏板提供收集和valorization框架，其实施须与危险废物要求和授权运营者实际可用性一并考虑。授权分离、测试和后续分类的不确定性可能 discouraging operators 分离模块部分，避免拆解或材料分离以降低监管风险，限制高体积部分回收，增加依赖危险废物运输、储存和处置。因此，提高循环性需要协调监管路径，允许安全表征、源头拆解和模块部分差异化处理；国家PV模块取样、浸出测试、可追溯性和组件分离协议可减少生产者、回收者和环境当局的不确定性。否则Ley REP和DS 22/2025目标可能形式建立但操作上受危险废物程序约束。
在可迁移性方面，该MFA–政策整合方法可迁移到其他新兴PV市场，即太阳能部署快于EoL治理和回收基础设施的市场。巴西、墨西哥、印度、南非、澳大利亚面临类似挑战：PV存量快速增长、废物分类路径不完整、回收能力有限、技术可回收材料能否成为有效二次资源存在不确定性。转移性在于结合物理废物估计与监管可行性：首先统一国家容量数据，区分基于DC的组件如模块和支撑结构与基于AC的BOS组件；其次用队列MFA、Weibull寿命建模、repowering假设和不确定性分析估计废物流时间和规模；第三，将所得流量通过反映分类规则、拆解条件、回收可用性和有效回收率的监管与技术情景解释。国际监管方法说明组织收集和处理的替代方式，但若无统一定义、日期、废物属性和测量成本数据，不支持共同数值成本指数。
在国际比较方面，PV废物治理取决于生产者责任、废物分类、回收基础设施和风险基础处理标准之间的相互作用。欧盟通过Directive 2012/19/EU将PV模块纳入WEEE框架；加利福尼亚采用Universal Waste方法便利收集和管理并维持环境保障；日本依赖技术指南和基于浸出的评估；澳大利亚推进产品 stewardship 并讨论废物分类和EoL管理。与近期智利国家层面评估相比，本研究从单纯废物预测转向物质流与监管分类相互作用，纳入支撑结构和BOS组件，区分DC和AC质量计算，应用Monte Carlo不确定性分析，并定义概念性Circularity Gap，其未来量化需要观测回收、收集和市场数据。比较表明，若分类、拆解、运输和回收规则碎片化，仅生产者责任目标不足；监管现代化不必削弱环境保护，而需要差异化路径，将危险部分与可回收惰性材料和有建立市场的组件分开。风险基础和材料特定分类系统可使智利和其他新兴PV市场保护健康和环境，同时避免不必要处置玻璃、铝、硅和铜等可回收资源。
在局限性方面，寿命模型使用文献基础Weibull形状和尺度参数，真实PV降解因制造商、技术、安装质量、维护实践和环境暴露而变化；智利高紫外辐射、热循环、粉尘和沙漠运行可能以需实证验证的方式加速降解。未来装机容量基于官方长期能源规划轨迹，可能因电网约束、投资周期、储能部署、许可延迟或电力需求变化而改变，因此MFA结果应解释为规划情景而非确定性预测。材料组成基于代表性晶体硅PV系统；未来技术变化，包括更薄模块、双面设计、新封装剂、异质结电池或钙钛矿技术，可能改变质量强度和材料份额；敏感性分析捕获质量因素不确定性，但不完全代表PV技术颠覆性变化。源序列合并不同报告边界，并以3月观测作为年度锚点；AC/DC基础、车队技术份额、安装混合、历史模块强度、初始库存年龄未完全解决。统一参考清单是常数设计代理，包括较旧电气BOS数据集，并排除未列基础设施；共同组件寿命忽略独立逆变器替换和结构重用。敏感性分析使部分后果可见，但不消除这些局限。循环性条件为定性，因所供证据中没有全国代表性收集、处理产量和下游接受数据；不估计数值回收率或因果政策效应。未来工作应通过试点工厂、拆解试验、表征、物流数据以及与回收者和买家交易测量这些变量。模型不包括再利用或二次寿命应用；再利用可能延迟废物产生，尤其是因repowering移除但仍技术可用的模块，但再利用也需要标准、测试、保证和监管清晰度，尤其当模块仍处于危险废物不确定性下时。
未来研究方向：未来研究应在操作条件下验证所提MFA–政策整合框架。对智利，重点应是当地安装PV模块的实证表征，包括浸出测试、铅和痕量金属分析、聚合物降解评估，以及新、老和现场暴露模块比较。还需要试点规模拆解和回收试验，以量化智利监管条件下机械、热和化学路线的回收率、污染风险、处理产量和成本。未来模型应整合技术经济和区域物流变量，包括门费、运输距离、危险废物合规成本、材料价格和规模经济。将该框架应用于其他新兴PV市场，将有助于确定所提循环性约束是否在可再生部署快于EoL监管的国家中重现。
研究结论翻译：本研究开发了可迁移的MFA–Policy Integration Framework，以量化智利未来光伏废弃物流动，并讨论与循环经济结果相关的监管和操作条件。在regular-loss情景下，2026—2050年累计PV系统废弃物可达1.151 Mt，情景范围为0.043–1.547 Mt。这些条件性结果表明，PV EoL管理必须作为长期能源基础设施规划的一部分，而不是边际废物问题。该研究的中心贡献是采用系统级MFA边界，包括PV组件、支撑结构和BOS组件。这一区分显示，仅模块评估排除了总材料和物流挑战，同时将支撑结构和BOS组件识别为早期回收机会，因其金属含量和已建立回收市场。物理预测不建立国家Circularity Gap，也不量化监管的因果效应。在所含材料可转化为有效回收和经济价值之前，需要收集覆盖率、表征、工艺产量、产品质量和买家接受。概念性指标明确了这些证据要求。授权分离和协调管理可在维持环境和健康保障的同时支持回收。因此，智利需要协调的PV EoL路径，在保护环境和公共健康的同时使材料回收成为可能。所提框架也可支持其他面临快速太阳能部署、不完整废物分类系统和延迟回收基础设施等类似紧张关系的新兴PV市场。
