黑龍江省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染問題及對(duì)策研究

楊 輝，劉國玲，胡雪桐

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)能源的需求量日益增加，我國能源自給率呈現(xiàn)持續(xù)走低的趨勢(shì)。目前我國存在能源緊缺、能源結(jié)構(gòu)過分單一現(xiàn)象, 能源供應(yīng)過度依賴煤炭資源, 化石能源發(fā)電量占總發(fā)電量的比重長(zhǎng)期在70%左右[1]。能源的緊缺以及傳統(tǒng)化石能源帶來的環(huán)境污染問題日益凸顯，成為制約經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素。引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康良性發(fā)展、促進(jìn)能源的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，走一條綠色可持續(xù)的發(fā)展道路已經(jīng)成為發(fā)展必然趨勢(shì)[2]。太陽能作為一種可再生的清潔能源，資源儲(chǔ)量巨大，在節(jié)能減排、生態(tài)改善、促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化中起到了重要的作用。利用光伏電板中的硅材料將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和電能，可以滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的需求。近年來，伴隨著黑龍江省光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，由于技術(shù)條件的限制、光伏發(fā)電設(shè)備的損耗、廢棄物不加以處理等行為對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，在太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展中所顯現(xiàn)的弊端也逐漸受到了人們的重視。因此，如何避免光伏產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境造成潛在危害，也成為目前黑龍江省太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迫切解決的問題。

1 黑龍江省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

黑龍江省擁有豐富的太陽能資源。根據(jù)中國氣象局相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，黑龍江省太陽總輻射量大致在4 000—5 100 MJ/m2的范圍內(nèi)，并呈現(xiàn)由西南部向東北部遞減的空間分布趨勢(shì)。2018年，黑龍江省全年太陽能光伏發(fā)電量總計(jì)20.27億度，光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量已經(jīng)突破200萬千瓦。目前，作為煤炭輸出的主要省份，為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)合理布局，黑龍江省正積極推進(jìn)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的良性運(yùn)行，落實(shí)地區(qū)光伏發(fā)電“領(lǐng)跑者”計(jì)劃。除此以外，黑龍江省不斷推進(jìn)“光伏+扶貧”的項(xiàng)目建設(shè)，積極響應(yīng)國家節(jié)能減排政策的號(hào)召。截至目前，黑龍江省有16個(gè)縣(市)，總計(jì)429個(gè)光伏扶貧項(xiàng)目已經(jīng)完成并網(wǎng)發(fā)電。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，將太陽能光伏發(fā)電與現(xiàn)代農(nóng)村種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合，為保護(hù)環(huán)境、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供了新契機(jī)。立足于黑龍江省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，太陽能光伏發(fā)電雖然帶動(dòng)了地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但在光伏產(chǎn)業(yè)鏈組件生產(chǎn)以及系統(tǒng)應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)中，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)依舊面臨著環(huán)境污染、能源浪費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)。

2 黑龍江省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的環(huán)境污染問題

黑龍江省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括：上游硅原料采集與硅片等材料的加工，中游太陽能光伏電池的制造，下游太陽能光伏的系統(tǒng)應(yīng)用。由于生產(chǎn)工藝、監(jiān)管力度、經(jīng)濟(jì)效益等因素的影響，在上、中、下游各個(gè)環(huán)節(jié)中，所產(chǎn)生的環(huán)境污染有以下方面。

在太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游面臨的環(huán)境污染問題主要來源于，在硅原料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒液體SiCl4對(duì)環(huán)境造成的危害[3]。其中，硅的生產(chǎn)、提取環(huán)節(jié)在光伏產(chǎn)業(yè)中對(duì)環(huán)境造成的危害最大。目前，黑龍江省大部分光伏產(chǎn)業(yè)都是用改良西門子工業(yè)來生產(chǎn)提純多晶硅，在生產(chǎn)過程中使用的氫氟酸、硝酸、三氯氧磷等原輔料是造成環(huán)境污染的主要原因。這種工藝在多晶硅的提取過程中排出的尾氣含有大量氯硅烷、HCl和SiCl4等副產(chǎn)物，其中SiCl4所產(chǎn)生的潛在危害極大。SiCl4外觀為淡黃色發(fā)煙液體，根據(jù)其特殊性質(zhì)，在遇到潮濕空氣后很容易釋放出有毒的腐蝕性煙氣。若吸入少量SiCl4對(duì)人體上呼吸道有強(qiáng)烈的刺激作用，會(huì)出現(xiàn)胸悶、頭暈的癥狀。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每1kg多晶硅會(huì)產(chǎn)生18—20kg的SiCl4，由于轉(zhuǎn)化利用技術(shù)不夠成熟，SiCl4的處理對(duì)于黑龍江省大部分企業(yè)而言，依舊是產(chǎn)業(yè)鏈上游生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一大難題。此外，在硅的生產(chǎn)與提取過程中產(chǎn)生的污染產(chǎn)物多為廢氣、廢水和固態(tài)廢物，而在多晶硅的制備以及切割過程中，粉塵污染幾乎是不可避免的，這些粉塵顆粒體積微小，會(huì)隨著呼吸進(jìn)入人體，對(duì)人體健康也存在危害。

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈中游所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題主要來源于企業(yè)廢氣、廢水的亂排亂放。根據(jù)2011—2018年黑龍江省廢氣、廢水污染物排放數(shù)據(jù)來看(表1和表2)，光伏產(chǎn)業(yè)的廢棄物排放對(duì)黑龍江省原本的排放管理系統(tǒng)將造成巨大沖擊。在太陽能電池生產(chǎn)制造過程中，會(huì)產(chǎn)生大量含有氟、氯等離子的腐蝕性有毒物質(zhì)。若處理技術(shù)不規(guī)范，將這類有毒物質(zhì)直接排放，會(huì)對(duì)土壤、大氣造成嚴(yán)重污染，通過生態(tài)循環(huán)進(jìn)入動(dòng)植物體內(nèi)后果將非常嚴(yán)重。例如，通過呼吸作用進(jìn)入人體內(nèi)會(huì)對(duì)身體健康構(gòu)成威脅；通過降水進(jìn)入土壤會(huì)影響植被的生長(zhǎng)發(fā)育，破壞生態(tài)環(huán)境。

表1 2011—2018年黑龍江省廢氣中主要污染物排放情況

表2 2011—2018年黑龍江省工業(yè)廢水排放情況

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈下游所面臨的環(huán)境污染問題主要有廢棄元件丟棄以及光污染等。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中所產(chǎn)生的廢棄元件會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，其中鉛蓄電池中含有鉛、銻、鎘、硫酸等有毒物質(zhì)，在電容元件報(bào)廢后對(duì)環(huán)境具有極強(qiáng)的破壞性。黑龍江省關(guān)于廢棄物的回收處理技術(shù)水平相對(duì)較低，無法將廢棄物處理到較高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)廢棄物進(jìn)行有效回收處理受到限制。在當(dāng)前形勢(shì)下，黑龍江省用于“光伏扶貧”的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)主要設(shè)置于農(nóng)村地區(qū)，尚且沒有形成大規(guī)模收購光伏廢棄元件的流程體系，因而廢棄元件隨意丟棄掩埋現(xiàn)象較為嚴(yán)重，也將造成資源的浪費(fèi)。此外，光污染也是當(dāng)下較為常見的污染之一，同時(shí)也是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)中一個(gè)值得被關(guān)注的環(huán)境污染問題。隨著光伏發(fā)電在黑龍江省各地區(qū)的廣泛應(yīng)用，太陽能光伏發(fā)電設(shè)施隨處可見，尤其在住宅區(qū)內(nèi)，當(dāng)太陽光照射強(qiáng)烈時(shí)，建造在住宅區(qū)附近的太陽能集熱板就會(huì)反射強(qiáng)光，產(chǎn)生的光污染直接影響人們的日常生活。

3 黑龍江省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染的優(yōu)化路徑

3.1 發(fā)揮政府的監(jiān)督管理作用

在太陽能光伏產(chǎn)業(yè)中，黑龍江省必須加強(qiáng)相關(guān)部門的監(jiān)管力度，嚴(yán)厲打擊企業(yè)將未達(dá)標(biāo)的污染物亂排亂放的現(xiàn)象，不斷提高污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，完善監(jiān)督管理制度，做好降低光伏產(chǎn)業(yè)污染的助推劑。首先，在項(xiàng)目選址初期，政府要對(duì)周圍環(huán)境的條件進(jìn)行嚴(yán)格把控，對(duì)于污染物排放量已經(jīng)處于超標(biāo)狀態(tài)或者環(huán)境已無過多承載量的地區(qū)，禁止光伏產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目建設(shè)。政府對(duì)項(xiàng)目的批準(zhǔn)實(shí)施也要進(jìn)行全面把關(guān)，合理分布光伏發(fā)電廠，對(duì)地區(qū)排放污染物總量進(jìn)行合理布局，從而降低光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)環(huán)境的干預(yù)作用。其次，在光伏產(chǎn)業(yè)運(yùn)營期間，對(duì)于廢水廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn)要有明確的規(guī)定，應(yīng)嚴(yán)格遵守國家和地方對(duì)排放的總量控制和標(biāo)準(zhǔn)要求，環(huán)保部門應(yīng)對(duì)企業(yè)污染物排放的執(zhí)行情況進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，設(shè)立相應(yīng)的獎(jiǎng)懲機(jī)制，對(duì)不遵守規(guī)定將污染物隨意排放造成環(huán)境破壞的光伏企業(yè)，加大懲處力度，提高企業(yè)主觀上降低污染物排放的積極性。最后，從黑龍江省光伏產(chǎn)業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈出發(fā)，依據(jù)相關(guān)環(huán)境保護(hù)的立法規(guī)定，完善政府的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，同時(shí)增加監(jiān)督檢查頻率。此外，還可以提高社會(huì)公眾的參與度，將公眾監(jiān)督納入監(jiān)督體系，使其成為部門監(jiān)督的補(bǔ)充力量[4]。

3.2 健全光伏產(chǎn)業(yè)廢棄物回收機(jī)制

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈中廢棄物處置不及時(shí)造成的污染對(duì)環(huán)境具有極強(qiáng)的破壞力，尤其是太陽能電池廢棄后所產(chǎn)生的鉛、銻、鎘、錫等重金屬污染物，處理不當(dāng)將造成嚴(yán)重的水污染、土壤污染等，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立廢棄物回收市場(chǎng)機(jī)制可以有效緩解太陽能光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)黑龍江省生態(tài)環(huán)境的影響程度。太陽能電池中廢棄物質(zhì)也是可回收利用的資源，通過化學(xué)方法重新提取其中的金屬物質(zhì)進(jìn)行回收加工，又可以成為新產(chǎn)品的原材料。因此，完善和優(yōu)化黑龍江省光伏產(chǎn)業(yè)鏈中關(guān)于廢棄物處理的模式是減少光伏產(chǎn)業(yè)污染的一項(xiàng)重要舉措。一方面，政府要對(duì)回收方和再制造商實(shí)行激勵(lì)政策，引導(dǎo)廢棄物進(jìn)行有效回收利用。在廢棄物的回收過程中，由于回收程序相對(duì)復(fù)雜以及回收數(shù)量的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致回收方的收益和再制造商的成本無法得到有效控制，此時(shí)政府要積極采取鼓勵(lì)機(jī)制[5]，通過降低回收方的回收成本和再制造商生產(chǎn)成本，保證其正常的收益，可有效提高廢棄物的回收利用率。另一方面，明晰責(zé)任劃分，減少廢棄物隨意丟棄現(xiàn)象的發(fā)生。政府應(yīng)加強(qiáng)對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)廢棄物防治的監(jiān)控管理力度，積極引導(dǎo)獲得收益的企業(yè)來回收利用光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的廢棄物，構(gòu)建科學(xué)合理的“誰制造、誰負(fù)責(zé)”的責(zé)任機(jī)制[6]，明確光伏產(chǎn)業(yè)中廢棄物污染處理的責(zé)任主體。

3.3 推動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)工藝的改革創(chuàng)新

黑龍江省應(yīng)加大對(duì)于光伏產(chǎn)業(yè)的研發(fā)力度，支持科研機(jī)構(gòu)相關(guān)科技項(xiàng)目的有序推進(jìn)。企業(yè)也要做到自身技術(shù)水平的提高，除了可以進(jìn)行技術(shù)的自主創(chuàng)新，還可以加強(qiáng)與同行業(yè)中具有領(lǐng)先的生產(chǎn)加工技術(shù)、廢棄物的處理技術(shù)等企業(yè)間的合作溝通，配合政府共同實(shí)現(xiàn)黑龍江省光伏產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)改良與突破，加強(qiáng)全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)工藝改革和優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，促進(jìn)生態(tài)效益的提升。目前，黑龍江省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)雖然蒸蒸日上，但仍然面對(duì)著環(huán)保、技術(shù)等多方面的挑戰(zhàn)。因此，要做到與時(shí)俱進(jìn)、提高技術(shù)創(chuàng)新才能夠把握市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，鑄就新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，促進(jìn)黑龍江省光伏產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)如今，如何處理多晶硅在加工制造過程中產(chǎn)生的四氧化硅等副產(chǎn)物，依舊是整個(gè)行業(yè)內(nèi)最為關(guān)注的焦點(diǎn)問題。考慮到產(chǎn)品的環(huán)境屬性以及對(duì)環(huán)境可能造成的潛在危害，如何在保證正常生產(chǎn)的條件下，將四氧化硅進(jìn)行有效的處理，并不給予產(chǎn)業(yè)發(fā)展過大的成本壓力，又能做到清潔環(huán)保無污染，這必將依靠技術(shù)的改革和創(chuàng)新，應(yīng)用新材料、新工藝才是減少產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染的有效途徑。此外，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要考慮到未來產(chǎn)品的回收利用，設(shè)計(jì)出易于回收的光伏產(chǎn)品，對(duì)于企業(yè)的綠色制造、生態(tài)管理也具有重要意義。

3.4 強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)和環(huán)保觀念

企業(yè)作為光伏產(chǎn)業(yè)的直接主體，提高光伏企業(yè)的環(huán)保意識(shí)是減少環(huán)境污染的另一舉措。只有讓光伏企業(yè)認(rèn)識(shí)到光伏產(chǎn)業(yè)所能帶來嚴(yán)重的環(huán)境損害，才能夠?qū)⒈Ｗo(hù)環(huán)境的工作積極落實(shí)下去。首先，就目前情況來看，面對(duì)黑龍江省光伏產(chǎn)業(yè)鏈中存在的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題，環(huán)保部門要廣泛宣傳光伏產(chǎn)業(yè)潛在的環(huán)境危害，加強(qiáng)生態(tài)、環(huán)保理念的推廣以及對(duì)居民進(jìn)行綠色消費(fèi)的科普教育，加深其對(duì)清潔環(huán)保概念的深入理解，進(jìn)而提高企業(yè)人員和社會(huì)群眾的環(huán)保意識(shí)。其次，由于黑龍江省光伏企業(yè)大多出于降低成本提高收益的目的，環(huán)保意識(shí)相對(duì)淡薄，缺乏社會(huì)責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)意識(shí)。所以，將企業(yè)利益與環(huán)境保護(hù)和資源利用相關(guān)聯(lián)，依靠一系列政策的實(shí)施，增強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部的環(huán)保節(jié)約意識(shí)，提高企業(yè)的社會(huì)責(zé)任感，可降低光伏企業(yè)對(duì)污染物的亂排亂放[7]。最后，通過公眾及企業(yè)內(nèi)部環(huán)保意識(shí)的提升，讓人們從根本上意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性，認(rèn)識(shí)到光伏產(chǎn)品在使用過程中存在的潛在危害，從主觀行動(dòng)上避免環(huán)境污染的產(chǎn)生，對(duì)治理光伏產(chǎn)業(yè)污染同樣發(fā)揮著積極作用。

4 結(jié)語

踐行習(xí)近平總書記生態(tài)文明思想，做好自然力的轉(zhuǎn)換[8]，黑龍江省大力發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)，并且不斷實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸與創(chuàng)新，取得了極大的成效。這一舉措不僅有助于增加貧困地區(qū)農(nóng)民的收入，更有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和資源的永續(xù)利用。政府、企業(yè)和社會(huì)的共同發(fā)力協(xié)作必將推動(dòng)黑龍江這一產(chǎn)業(yè)的快遞發(fā)展，進(jìn)而全面實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明綠色發(fā)展。