12月初，國家能源集團龍源電力新疆公司達坂城風電二場，155臺老舊風機緩緩停止轉(zhuǎn)動，結(jié)束了20余年的服役生涯。
在空中轉(zhuǎn)動時，碩大的風機是捕風高手，帶來源源不斷的財富，退役后卻成了企業(yè)的“包袱”。
12月21日，國家能源局公布的最新數(shù)據(jù)顯示，2023年，風光總裝機量突破10億千瓦，在電力新增裝機中的主體地位更加鞏固。
值得一提的是，在總裝機量快速增長的同時，專業(yè)機構(gòu)預計，自2025年起，我國將迎來風機退役高峰期。預計到2030年，累計將有超過3萬臺機組達到退役年限，退役裝機容量達4473萬千瓦，由此帶來的固體廢棄物規(guī)模將達94.79萬噸。
退役風機該何去何從，已成為我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須邁過的一道檻。
擺在風電企業(yè)面前的一道必答題
2006年被視為我國風電規(guī)模化發(fā)展的起點。
這一年，我國新增風電裝機量達133.7萬千瓦，超過此前全部裝機量總和。此后，我國風電發(fā)展駛?cè)肟燔嚨?。截?022年底，風力發(fā)電累計并網(wǎng)規(guī)模達3.96億千瓦，發(fā)電量占社會總發(fā)電量的8.6%。
按照陸上風機20年的使用壽命估算，預計在2025至2030年間，我國會出現(xiàn)第一波風機退役高峰。來自中國風能協(xié)會(CWEA)的數(shù)據(jù)顯示，2023年我國退役風機裝機量約為10萬千瓦，2025年將增至50萬千瓦。到2030年，累計有4473萬千瓦風機進入退役期。
由于早期風電技術發(fā)展尚不充分，單臺機組裝機容量較小，長時間運行后發(fā)電效率下降較快。為提升風能資源利用效率，今年6月，國家能源局印發(fā)《風電場改造升級和退役管理辦法》，鼓勵并網(wǎng)運行超過15年或單臺機組容量小于1.5兆瓦的風電場開展改造升級。在業(yè)界看來，這一以大容量、高效率機組替換小容量、低效率機組的“以大代小”政策，讓一批風機提前走向退役。
不只是中國，風機大規(guī)模退役也是全球主要風電市場共同面臨的問題。
歐洲是全球發(fā)展最早、規(guī)模最大的風電市場之一。歐洲風電行業(yè)機構(gòu)發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，到2023年，歐洲約有4000臺風機面臨退役。到2030年，裝機容量達78吉瓦的風電機組運行年限將超過20年，進入退役期。
美國電力研究所的一項研究也顯示，未來30年，美國風機葉片的報廢總量將超過210萬噸。
早期退役規(guī)模不大時，退役風機尤其是其葉片部分的處理方式往往是掩埋或焚燒，如英國、歐盟等國家及地區(qū)的企業(yè)常常采用此類方式。
去年3月，彭博社曾報道稱，美國懷俄明州多座陸上風電場退役。風機拆解后，超過1000個報廢的風機葉片堆積在空地上，葉片被切成數(shù)段后，就地堆積填埋。
顯然，這種處理方法無法應對未來大規(guī)模的風機“退役”潮。
甘肅省酒泉市的一家風機制造企業(yè)負責人告訴科技日報記者，以總裝機規(guī)模20萬千瓦、單臺風機容量5兆瓦、單個葉片重20噸的風電場為例，風機全部退役后，僅葉片總重量就達2400噸。如果將其平鋪擺放，占地面積比3個足球場還大。而全國類似規(guī)模的風電場比比皆是。如果采用堆放、填埋或焚燒等處理方式，不僅占用大量土地資源、造成資源浪費，也會給環(huán)境帶來一定影響。
如何用低成本將退役風機剩余價值最大化，把“包袱”轉(zhuǎn)化為財富，成為擺在所有風電企業(yè)面前的一道必答題。
葉片回收處理技術經(jīng)濟性有待提高
風機的可回收比例其實并不低。一臺風機大致可被拆解為幾個部分，即塔筒、葉片、機艙及發(fā)電機等機電設備。
“理論上，風機可回收比例有可能達到100%。”中國物資再生協(xié)會風光設備循環(huán)利用專委會主任程剛齊告訴記者，風機不同部位有著不同的回收處理方式。例如，風機塔筒是金屬材質(zhì)，可按照廢舊金屬進行回收處理;發(fā)電機、軸承等設備作為成熟的機電產(chǎn)品，也有完善的回收處理流程。風機中處理起來最棘手的部件，當屬葉片。
目前國內(nèi)最大的風機葉片生產(chǎn)企業(yè)——中材科技風電葉片股份有限公司(以下簡稱中材葉片)研發(fā)總監(jiān)李成良告訴記者，風機葉片是典型的熱固性復合材料。目前絕大多數(shù)風機葉片由玻璃纖維、芯材、環(huán)氧樹脂等材料，采用真空灌注加熱固化工藝制成。用這一方法制成的葉片質(zhì)量輕、強度高。“但它有一個顯著缺點，一旦加工成型后，材料結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)固，只能在高溫等條件下降解，所以回收處理起來困難重重。”李成良說。
梯次利用被視為優(yōu)先選擇。經(jīng)評估無結(jié)構(gòu)性損傷、狀態(tài)良好的退役葉片可優(yōu)先作為風機備件，或經(jīng)小范圍改造，如延長、增加氣動附件等，重新“上崗”。此外，包括葉片在內(nèi)的退役風機也可用于企業(yè)展覽展示等。
然而，梯次利用能夠處理的規(guī)模畢竟有限。面對龐大的退役葉片數(shù)量，實現(xiàn)葉片的資源化回收利用被認為是未來主要處理途徑。
目前，能夠?qū)崿F(xiàn)這一途徑的方法可分為兩種，即物理法和化學法。
“簡單來說，物理法就是只改變?nèi)~片的物理形態(tài)，例如，把葉片切割、分拆，利用葉片的材料特性，做成長椅、頂棚、物流托盤等，還可進一步把分拆的葉片粉碎成顆粒。這種顆?？勺鳛樘砑觿┘尤牖炷?，提升混凝土的強度，也可以在水泥回轉(zhuǎn)窯中燒掉。”世界風能協(xié)會副主席、中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖說。
雖然技術工藝不復雜，但目前物理法處理規(guī)模并不大，葉片產(chǎn)物應用價值也不算高。
例如，對于最前端的葉片拆解環(huán)節(jié)，多家回收企業(yè)負責人告訴記者，風電場大多地處偏遠地區(qū)，受交通條件和成本等限制，拆解主要依賴工人手持電鋸或者利用小型設備，處理規(guī)模短時間內(nèi)難以擴大，成本下降空間有限。
通過物理法處理后的葉片產(chǎn)物價值幾何?程剛齊表示，由于產(chǎn)物較為單一，回收處理后的附加值大小完全取決于企業(yè)“想象力”——能否最大程度挖潛葉片的材料特性，找到適宜的應用場景。“這考驗企業(yè)是否有足夠的創(chuàng)意。”程剛齊說。
要直接提升葉片處理后產(chǎn)物的經(jīng)濟價值并非沒有辦法。李成良告訴記者，葉片的主要組成材料之一是玻璃纖維。其具有耐腐蝕、強度高、絕緣性好等優(yōu)勢，是可被廣泛應用的重要工業(yè)原料。但葉片中的玻璃纖維通常與樹脂等融為一體，要完整提取出葉片中高價值的玻璃纖維，僅靠物理方法無法實現(xiàn)，需要用到復雜的化學法。
“所謂化學法，就是利用高溫或者化學溶劑，把玻璃纖維和樹脂分開，然后再分別進行回收。”秦海巖表示，通過化學法回收處理，葉片產(chǎn)物附加值相對較高，后端消納市場和應用空間也更大。他透露，目前國內(nèi)部分企業(yè)的高溫熱解技術已具備商業(yè)化應用條件，正處于推廣階段。
“總體而言，目前葉片回收處理的技術路線眾多，但舊技術的經(jīng)濟性不好，新技術工藝還需不斷打磨。”秦海巖總結(jié)道。
瞄準技術突破和標準體系建設
放眼全球，退役風機回收利用市場尚處萌芽階段。“不過，因為巨大市場前景，一批國內(nèi)企業(yè)已涉足這一領域，相關技術也在快速更新迭代。”程剛齊說。
金風科技有關負責人告訴記者，通過整合公司內(nèi)部資源和外部供應鏈體系，已逐步建成遍及全國的風機回收再利用生態(tài)圈，目前已在全國設有6個產(chǎn)業(yè)基地、10個區(qū)域公司、18家資源回收企業(yè)。公司通過實施區(qū)域化回收服務，建立起了“收、轉(zhuǎn)、運”的回收網(wǎng)絡。同時，公司還研發(fā)出一項創(chuàng)新技術，將處理后的葉片材料制成耗材添加劑，用于3D打印。實驗結(jié)果顯示，利用該耗材3D打印成的建筑物，性能與傳統(tǒng)混凝土建筑相當，可進行大范圍推廣應用。
相比后端發(fā)力，加強葉片可回收原材料的開發(fā)與應用，則被視為從根本上破除葉片回收處理瓶頸的出路。
李成良表示，如今風電產(chǎn)業(yè)強調(diào)全生命周期可循環(huán)利用的概念，更加注重從源頭上將再回收、可循環(huán)因素納入整體設計進行考量，目前已經(jīng)取得了技術突破。
不久前，由中材葉片研制的近百米級熱塑性復合材料風電葉片成功下線。此前，歐洲只實現(xiàn)了60米級的熱塑性復合材料葉片生產(chǎn)。
“不同于傳統(tǒng)葉片，回收由熱塑性樹脂制成的葉片，可以通過高溫加熱或者解聚反應將固態(tài)樹脂液體化，從而輕松實現(xiàn)玻璃纖維與樹脂的完全分離，大大降低了回收成本，實現(xiàn)了材料的循環(huán)利用。”但李成良坦承，由于葉片生產(chǎn)制造工藝復雜，目前相關技術、標準規(guī)范等仍需要進一步探索和完善。
瞄準技術突破和標準體系建設，相關政策也在逐步出臺。
今年8月，國家發(fā)展改革委等多部門聯(lián)合發(fā)布《關于促進退役風電、光伏設備循環(huán)利用的指導意見》(以下簡稱《指導意見》)，提出到2025年，集中式風電場、光伏發(fā)電站退役設備處理責任機制基本建立，退役風電、光伏設備循環(huán)利用相關標準規(guī)范進一步完善，資源循環(huán)利用關鍵技術取得突破。
程剛齊告訴記者，目前相關團體、協(xié)會正在加快推進標準規(guī)范體系建設。“比如，什么樣的葉片可以繼續(xù)使用，什么樣的必須回收，回收過程應該遵循怎樣的標準流程。”他認為，標準規(guī)范體系的逐步完善將為企業(yè)開展業(yè)務提供便利，使其加快技術研發(fā)，進而壯大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
建立退役設備回收利用體系是關鍵
在李成良看來，無論是物理法、化學法，還是可循環(huán)設計，從技術路線上看都有很強的關聯(lián)性，只是在經(jīng)濟性、規(guī)?；确矫孢€有很大提升空間。他認為，當務之急是摸索建立產(chǎn)業(yè)可持續(xù)運行的、完整的產(chǎn)業(yè)鏈條和能夠大規(guī)模推廣應用的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
“不管是誰處理，都要算經(jīng)濟賬。在沒有強制處理的情況下，只要不劃算，企業(yè)的積極性就會大大下降。”中國能源研究會能源與環(huán)境專委會秘書長王衛(wèi)權(quán)說。
西部一家退役風機回收處理企業(yè)負責人給記者算了一筆賬：根據(jù)風電場的不同地理位置和基礎設施條件，拆除、運輸一臺風機的費用，最低為30萬元左右，最高可能達百萬元。
退役風機的金屬塔筒、機電設備等可以競價回收，抵消部分拆除成本，但較難處置的葉片則成為“燙手山芋”。“目前葉片處置費的業(yè)內(nèi)行情價在800—2000元/噸之間，具體多少還要看葉片的數(shù)量、狀況等。”程剛齊說。
王衛(wèi)權(quán)坦言，大多數(shù)業(yè)主在10多年前開發(fā)陸上風電時，基本沒有考慮過廢舊風機回收處理的成本。
根據(jù)《指導意見》，集中式風電和光伏發(fā)電企業(yè)應依法承擔退役新能源設備處理責任。但在某葉片回收企業(yè)負責人看來，企業(yè)不僅要花錢買葉片，退役后還要額外花一筆錢來處置葉片，相當于兩頭付費，處置積極性不高。
由于退役風機回收處理問題目前剛剛顯現(xiàn)，拆解一臺或者報廢一臺機組究竟要多少錢，如今行業(yè)尚無定論。
金風科技有關負責人提到，對退役機組的回收價值缺乏行之有效的評估辦法。如果以廢舊金屬的市場回收價格來看，目前退役機型整體評估殘值高于市場需求價值，這影響了回收企業(yè)參與其中的積極性。
此外，發(fā)電企業(yè)多為國有企業(yè)，退役風機回收處置涉及國有資產(chǎn)交易流轉(zhuǎn)，既要高效流暢，又要規(guī)范合理，還需要摸索出更加行之有效的產(chǎn)業(yè)運行模式。
記者在采訪中了解到，目前不少企業(yè)對退役后的風機主要采取在合適地點暫時存放的方式，這一方面在短期內(nèi)避免了切割分解、長距離運輸?shù)葐栴}，另一方面也期待在相關產(chǎn)業(yè)進一步成熟后能夠降低處理成本，甚至帶來一定收益。
如何進一步降低退役風機回收利用成本，提升企業(yè)的積極性?秦海巖建議，首先要明確責任主體，并盡快完善落實行業(yè)標準、技術規(guī)范、認證體系等，建立起合理的商業(yè)模式。例如，國家對規(guī)模化生產(chǎn)線建設進行預算內(nèi)資金支持，逐步建立綜合利用產(chǎn)品綠色認證體系，并給予稅收政策優(yōu)惠。
金風科技有關負責人也建議，可將優(yōu)惠的綠色金融服務引入風電機組資源化處置產(chǎn)業(yè)鏈條當中，提供資金便利，提升企業(yè)積極性。有條件的地方可制定退役風電機組循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)專項支持政策。
12月19日，國家發(fā)展改革委政策研究室副主任、新聞發(fā)言人李超在解讀《指導意見》時表示，國家發(fā)展改革委將會同有關部門持續(xù)落實《指導意見》明確的各項任務，統(tǒng)籌現(xiàn)有資金渠道，加大對相關重點項目建設的支持力度，引導金融機構(gòu)為符合條件的相關項目提供融資便利;支持重點地區(qū)建設風電光伏設備循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，探索區(qū)域協(xié)同回收利用模式，培育風電光伏設備循環(huán)利用央企“領跑者”。
值得一提的是，今年4月至10月，全國政協(xié)人口資源環(huán)境委員會圍繞“加快建立新能源產(chǎn)業(yè)再生資源回收利用體系”開展了一系列調(diào)查研究。近日，全國政協(xié)召開雙周協(xié)商座談會，圍繞“加快建立新能源產(chǎn)業(yè)再生資源回收利用體系”協(xié)商議政。參加全國政協(xié)雙周協(xié)商座談會的多位委員提到，在新能源產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展的現(xiàn)狀和設備即將面臨大規(guī)模退役的形勢下，加快建設退役設備回收利用體系至關重要。
“雙碳”目標下，如何實現(xiàn)新能源產(chǎn)業(yè)鏈綠色閉環(huán)發(fā)展，仍需科技界、產(chǎn)業(yè)界等共同探索，交出一份綠色低碳發(fā)展的高質(zhì)量答卷。
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