黑龙江省太阳能光伏产业环境污染问题及对策研究

杨 辉，刘国玲，胡雪桐

(东北农业大学 经济管理学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

随着经济的迅猛发展，人们对能源的需求量日益增加，我国能源自给率呈现持续走低的趋势。目前我国存在能源紧缺、能源结构过分单一现象, 能源供应过度依赖煤炭资源, 化石能源发电量占总发电量的比重长期在70%左右[1]。能源的紧缺以及传统化石能源带来的环境污染问题日益凸显，成为制约经济和社会发展的重要因素。引导产业健康良性发展、促进能源的结构转型，走一条绿色可持续的发展道路已经成为发展必然趋势[2]。太阳能作为一种可再生的清洁能源，资源储量巨大，在节能减排、生态改善、促进能源结构优化中起到了重要的作用。利用光伏电板中的硅材料将太阳能转化为化学能和电能，可以满足人们日常生产生活的需求。近年来，伴随着黑龙江省光伏产业的蓬勃发展，由于技术条件的限制、光伏发电设备的损耗、废弃物不加以处理等行为对生态环境造成严重影响，在太阳能光伏产业发展中所显现的弊端也逐渐受到了人们的重视。因此，如何避免光伏产业在发展过程中对生态环境造成潜在危害，也成为目前黑龙江省太阳能产业发展迫切解决的问题。

1 黑龙江省太阳能光伏产业发展现状分析

黑龙江省拥有丰富的太阳能资源。根据中国气象局相关调查数据显示，黑龙江省太阳总辐射量大致在4 000—5 100 MJ/m2的范围内，并呈现由西南部向东北部递减的空间分布趋势。2018年，黑龙江省全年太阳能光伏发电量总计20.27亿度，光伏发电累计装机容量已经突破200万千瓦。目前，作为煤炭输出的主要省份，为调整能源结构合理布局，黑龙江省正积极推进太阳能光伏产业的良性运行，落实地区光伏发电“领跑者”计划。除此以外，黑龙江省不断推进“光伏+扶贫”的项目建设，积极响应国家节能减排政策的号召。截至目前，黑龙江省有16个县(市)，总计429个光伏扶贫项目已经完成并网发电。随着农村经济的不断发展，将太阳能光伏发电与现代农村种植业、养殖业相结合，为保护环境、优化能源结构、产业健康发展提供了新契机。立足于黑龙江省光伏产业发展的实际情况，太阳能光伏发电虽然带动了地区产业发展，但在光伏产业链组件生产以及系统应用等各个环节中，太阳能光伏产业依旧面临着环境污染、能源浪费的风险。

2 黑龙江省太阳能光伏产业的环境污染问题

黑龙江省太阳能光伏产业链主要包括：上游硅原料采集与硅片等材料的加工，中游太阳能光伏电池的制造，下游太阳能光伏的系统应用。由于生产工艺、监管力度、经济效益等因素的影响，在上、中、下游各个环节中，所产生的环境污染有以下方面。

在太阳能光伏产业链上游面临的环境污染问题主要来源于，在硅原料生产过程中产生的有毒液体SiCl4对环境造成的危害[3]。其中，硅的生产、提取环节在光伏产业中对环境造成的危害最大。目前，黑龙江省大部分光伏产业都是用改良西门子工业来生产提纯多晶硅，在生产过程中使用的氢氟酸、硝酸、三氯氧磷等原辅料是造成环境污染的主要原因。这种工艺在多晶硅的提取过程中排出的尾气含有大量氯硅烷、HCl和SiCl4等副产物，其中SiCl4所产生的潜在危害极大。SiCl4外观为淡黄色发烟液体，根据其特殊性质，在遇到潮湿空气后很容易释放出有毒的腐蚀性烟气。若吸入少量SiCl4对人体上呼吸道有强烈的刺激作用，会出现胸闷、头晕的症状。据相关数据统计，每1kg多晶硅会产生18—20kg的SiCl4，由于转化利用技术不够成熟，SiCl4的处理对于黑龙江省大部分企业而言，依旧是产业链上游生产环节的一大难题。此外，在硅的生产与提取过程中产生的污染产物多为废气、废水和固态废物，而在多晶硅的制备以及切割过程中，粉尘污染几乎是不可避免的，这些粉尘颗粒体积微小，会随着呼吸进入人体，对人体健康也存在危害。

太阳能光伏产业链中游所产生的环境污染问题主要来源于企业废气、废水的乱排乱放。根据2011—2018年黑龙江省废气、废水污染物排放数据来看(表1和表2)，光伏产业的废弃物排放对黑龙江省原本的排放管理系统将造成巨大冲击。在太阳能电池生产制造过程中，会产生大量含有氟、氯等离子的腐蚀性有毒物质。若处理技术不规范，将这类有毒物质直接排放，会对土壤、大气造成严重污染，通过生态循环进入动植物体内后果将非常严重。例如，通过呼吸作用进入人体内会对身体健康构成威胁；通过降水进入土壤会影响植被的生长发育，破坏生态环境。

表1 2011—2018年黑龙江省废气中主要污染物排放情况

表2 2011—2018年黑龙江省工业废水排放情况

太阳能光伏产业链下游所面临的环境污染问题主要有废弃元件丢弃以及光污染等。太阳能光伏发电系统中所产生的废弃元件会对环境造成污染，其中铅蓄电池中含有铅、锑、镉、硫酸等有毒物质，在电容元件报废后对环境具有极强的破坏性。黑龙江省关于废弃物的回收处理技术水平相对较低，无法将废弃物处理到较高的环保标准，光伏产业对废弃物进行有效回收处理受到限制。在当前形势下，黑龙江省用于“光伏扶贫”的太阳能光伏产业主要设置于农村地区，尚且没有形成大规模收购光伏废弃元件的流程体系，因而废弃元件随意丢弃掩埋现象较为严重，也将造成资源的浪费。此外，光污染也是当下较为常见的污染之一，同时也是太阳能光伏产业中一个值得被关注的环境污染问题。随着光伏发电在黑龙江省各地区的广泛应用，太阳能光伏发电设施随处可见，尤其在住宅区内，当太阳光照射强烈时，建造在住宅区附近的太阳能集热板就会反射强光，产生的光污染直接影响人们的日常生活。

3 黑龙江省太阳能光伏产业环境污染的优化路径

3.1 发挥政府的监督管理作用

在太阳能光伏产业中，黑龙江省必须加强相关部门的监管力度，严厉打击企业将未达标的污染物乱排乱放的现象，不断提高污染物排放标准，完善监督管理制度，做好降低光伏产业污染的助推剂。首先，在项目选址初期，政府要对周围环境的条件进行严格把控，对于污染物排放量已经处于超标状态或者环境已无过多承载量的地区，禁止光伏产业项目建设。政府对项目的批准实施也要进行全面把关，合理分布光伏发电厂，对地区排放污染物总量进行合理布局，从而降低光伏产业对环境的干预作用。其次，在光伏产业运营期间，对于废水废气的排放标准要有明确的规定，应严格遵守国家和地方对排放的总量控制和标准要求，环保部门应对企业污染物排放的执行情况进行严格监督，设立相应的奖惩机制，对不遵守规定将污染物随意排放造成环境破坏的光伏企业，加大惩处力度，提高企业主观上降低污染物排放的积极性。最后，从黑龙江省光伏产业的全产业链出发，依据相关环境保护的立法规定，完善政府的相关标准体系框架，同时增加监督检查频率。此外，还可以提高社会公众的参与度，将公众监督纳入监督体系，使其成为部门监督的补充力量[4]。

3.2 健全光伏产业废弃物回收机制

太阳能光伏产业链中废弃物处置不及时造成的污染对环境具有极强的破坏力，尤其是太阳能电池废弃后所产生的铅、锑、镉、锡等重金属污染物，处理不当将造成严重的水污染、土壤污染等，发展循环经济，建立废弃物回收市场机制可以有效缓解太阳能光伏产业对黑龙江省生态环境的影响程度。太阳能电池中废弃物质也是可回收利用的资源，通过化学方法重新提取其中的金属物质进行回收加工，又可以成为新产品的原材料。因此，完善和优化黑龙江省光伏产业链中关于废弃物处理的模式是减少光伏产业污染的一项重要举措。一方面，政府要对回收方和再制造商实行激励政策，引导废弃物进行有效回收利用。在废弃物的回收过程中，由于回收程序相对复杂以及回收数量的不稳定性，导致回收方的收益和再制造商的成本无法得到有效控制，此时政府要积极采取鼓励机制[5]，通过降低回收方的回收成本和再制造商生产成本，保证其正常的收益，可有效提高废弃物的回收利用率。另一方面，明晰责任划分，减少废弃物随意丢弃现象的发生。政府应加强对光伏产业废弃物防治的监控管理力度，积极引导获得收益的企业来回收利用光伏产业产生的废弃物，构建科学合理的“谁制造、谁负责”的责任机制[6]，明确光伏产业中废弃物污染处理的责任主体。

3.3 推动企业生产工艺的改革创新

黑龙江省应加大对于光伏产业的研发力度，支持科研机构相关科技项目的有序推进。企业也要做到自身技术水平的提高，除了可以进行技术的自主创新，还可以加强与同行业中具有领先的生产加工技术、废弃物的处理技术等企业间的合作沟通，配合政府共同实现黑龙江省光伏产业中的技术改良与突破，加强全产业链的技术工艺改革和优化升级，实现节能减排，促进生态效益的提升。目前，黑龙江省太阳能光伏产业虽然蒸蒸日上，但仍然面对着环保、技术等多方面的挑战。因此，要做到与时俱进、提高技术创新才能够把握市场的核心竞争力，铸就新兴产业发展的坚实基础，促进黑龙江省光伏产业的健康可持续发展。现如今，如何处理多晶硅在加工制造过程中产生的四氧化硅等副产物，依旧是整个行业内最为关注的焦点问题。考虑到产品的环境属性以及对环境可能造成的潜在危害，如何在保证正常生产的条件下，将四氧化硅进行有效的处理，并不给予产业发展过大的成本压力，又能做到清洁环保无污染，这必将依靠技术的改革和创新，应用新材料、新工艺才是减少产业环境污染的有效途径。此外，在设计环节要考虑到未来产品的回收利用，设计出易于回收的光伏产品，对于企业的绿色制造、生态管理也具有重要意义。

3.4 强化责任意识和环保观念

企业作为光伏产业的直接主体，提高光伏企业的环保意识是减少环境污染的另一举措。只有让光伏企业认识到光伏产业所能带来严重的环境损害，才能够将保护环境的工作积极落实下去。首先，就目前情况来看，面对黑龙江省光伏产业链中存在的资源浪费和环境污染问题，环保部门要广泛宣传光伏产业潜在的环境危害，加强生态、环保理念的推广以及对居民进行绿色消费的科普教育，加深其对清洁环保概念的深入理解，进而提高企业人员和社会群众的环保意识。其次，由于黑龙江省光伏企业大多出于降低成本提高收益的目的，环保意识相对淡薄，缺乏社会责任感和担当意识。所以，将企业利益与环境保护和资源利用相关联，依靠一系列政策的实施，增强企业内部的环保节约意识，提高企业的社会责任感，可降低光伏企业对污染物的乱排乱放[7]。最后，通过公众及企业内部环保意识的提升，让人们从根本上意识到保护环境的重要性，认识到光伏产品在使用过程中存在的潜在危害，从主观行动上避免环境污染的产生，对治理光伏产业污染同样发挥着积极作用。

4 结语

践行习近平总书记生态文明思想，做好自然力的转换[8]，黑龙江省大力发展光伏产业，并且不断实现产业链的延伸与创新，取得了极大的成效。这一举措不仅有助于增加贫困地区农民的收入，更有利于实现可持续发展和资源的永续利用。政府、企业和社会的共同发力协作必将推动黑龙江这一产业的快递发展，进而全面实现生态文明绿色发展。