“退役”潮即將到來(lái) 百萬(wàn)噸風(fēng)電設備當歸何處

12月初，國家能源集團龍源電力新疆公司達坂城風(fēng)電二場(chǎng)，155臺老舊風(fēng)機緩緩停止轉動(dòng)，結束了20余年的服役生涯。

在空中轉動(dòng)時(shí)，碩大的風(fēng)機是捕風(fēng)高手，帶來(lái)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據顯示，2023年，風(fēng)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(cháng)的同時(shí)，專(zhuān)業(yè)機構預計，自2025年起，我國將迎來(lái)風(fēng)機退役高峰期。預計到2030年，累計將有超過(guò)3萬(wàn)臺機組達到退役年限，退役裝機容量達4473萬(wàn)千瓦，由此帶來(lái)的固體廢棄物規模將達94.79萬(wàn)噸。

退役風(fēng)機該何去何從，已成為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須邁過(guò)的一道檻。

擺在風(fēng)電企業(yè)面前的一道必答題

2006年被視為我國風(fēng)電規?；l(fā)展的起點(diǎn)。

這一年，我國新增風(fēng)電裝機量達133.7萬(wàn)千瓦，超過(guò)此前全部裝機量總和。此后，我國風(fēng)電發(fā)展駛入快車(chē)道。截至2022年底，風(fēng)力發(fā)電累計并網(wǎng)規模達3.96億千瓦，發(fā)電量占社會(huì )總發(fā)電量的8.6%。

按照陸上風(fēng)機20年的使用壽命估算，預計在2025至2030年間，我國會(huì )出現第一波風(fēng)機退役高峰。來(lái)自中國風(fēng)能協(xié)會(huì )(CWEA)的數據顯示，2023年我國退役風(fēng)機裝機量約為10萬(wàn)千瓦，2025年將增至50萬(wàn)千瓦。到2030年，累計有4473萬(wàn)千瓦風(fēng)機進(jìn)入退役期。

由于早期風(fēng)電技術(shù)發(fā)展尚不充分，單臺機組裝機容量較小，長(cháng)時(shí)間運行后發(fā)電效率下降較快。為提升風(fēng)能資源利用效率，今年6月，國家能源局印發(fā)《風(fēng)電場(chǎng)改造升級和退役管理辦法》，鼓勵并網(wǎng)運行超過(guò)15年或單臺機組容量小于1.5兆瓦的風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)展改造升級。在業(yè)界看來(lái)，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(fēng)機提前走向退役。

不只是中國，風(fēng)機大規模退役也是全球主要風(fēng)電市場(chǎng)共同面臨的問(wèn)題。

歐洲是全球發(fā)展最早、規模最大的風(fēng)電市場(chǎng)之一。歐洲風(fēng)電行業(yè)機構發(fā)布的最新數據顯示，到2023年，歐洲約有4000臺風(fēng)機面臨退役。到2030年，裝機容量達78吉瓦的風(fēng)電機組運行年限將超過(guò)20年，進(jìn)入退役期。

美國電力研究所的一項研究也顯示，未來(lái)30年，美國風(fēng)機葉片的報廢總量將超過(guò)210萬(wàn)噸。

早期退役規模不大時(shí)，退役風(fēng)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、歐盟等國家及地區的企業(yè)常常采用此類(lèi)方式。

去年3月，彭博社曾報道稱(chēng)，美國懷俄明州多座陸上風(fēng)電場(chǎng)退役。風(fēng)機拆解后，超過(guò)1000個(gè)報廢的風(fēng)機葉片堆積在空地上，葉片被切成數段后，就地堆積填埋。

顯然，這種處理方法無(wú)法應對未來(lái)大規模的風(fēng)機“退役”潮。

甘肅省酒泉市的一家風(fēng)機制造企業(yè)負責人告訴科技日報記者，以總裝機規模20萬(wàn)千瓦、單臺風(fēng)機容量5兆瓦、單個(gè)葉片重20噸的風(fēng)電場(chǎng)為例，風(fēng)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(gè)足球場(chǎng)還大。而全國類(lèi)似規模的風(fēng)電場(chǎng)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(huì )給環(huán)境帶來(lái)一定影響。

如何用低成本將退役風(fēng)機剩余價(jià)值最大化，把“包袱”轉化為財富，成為擺在所有風(fēng)電企業(yè)面前的一道必答題。

葉片回收處理技術(shù)經(jīng)濟性有待提高

風(fēng)機的可回收比例其實(shí)并不低。一臺風(fēng)機大致可被拆解為幾個(gè)部分，即塔筒、葉片、機艙及發(fā)電機等機電設備。

“理論上，風(fēng)機可回收比例有可能達到100%。”中國物資再生協(xié)會(huì )風(fēng)光設備循環(huán)利用專(zhuān)委會(huì )主任程剛齊告訴記者，風(fēng)機不同部位有著(zhù)不同的回收處理方式。例如，風(fēng)機塔筒是金屬材質(zhì)，可按照廢舊金屬進(jìn)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(fēng)機中處理起來(lái)最棘手的部件，當屬葉片。

目前國內最大的風(fēng)機葉片生產(chǎn)企業(yè)——中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中材葉片)研發(fā)總監李成良告訴記者，風(fēng)機葉片是典型的熱固性復合材料。目前絕大多數風(fēng)機葉片由玻璃纖維、芯材、環(huán)氧樹(shù)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(gè)顯著(zhù)缺點(diǎn)，一旦加工成型后，材料結構非常穩固，只能在高溫等條件下降解，所以回收處理起來(lái)困難重重。”李成良說(shuō)。

梯次利用被視為優(yōu)先選擇。經(jīng)評估無(wú)結構性損傷、狀態(tài)良好的退役葉片可優(yōu)先作為風(fēng)機備件，或經(jīng)小范圍改造，如延長(cháng)、增加氣動(dòng)附件等，重新“上崗”。此外，包括葉片在內的退役風(fēng)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模畢竟有限。面對龐大的退役葉片數量，實(shí)現葉片的資源化回收利用被認為是未來(lái)主要處理途徑。

目前，能夠實(shí)現這一途徑的方法可分為兩種，即物理法和化學(xué)法。

“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，物理法就是只改變葉片的物理形態(tài)，例如，把葉片切割、分拆，利用葉片的材料特性，做成長(cháng)椅、頂棚、物流托盤(pán)等，還可進(jìn)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，也可以在水泥回轉窯中燒掉。”世界風(fēng)能協(xié)會(huì )副主席、中國可再生能源學(xué)會(huì )風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)秦海巖說(shuō)。

雖然技術(shù)工藝不復雜，但目前物理法處理規模并不大，葉片產(chǎn)物應用價(jià)值也不算高。

例如，對于最前端的葉片拆解環(huán)節，多家回收企業(yè)負責人告訴記者，風(fēng)電場(chǎng)大多地處偏遠地區，受交通條件和成本等限制，拆解主要依賴(lài)工人手持電鋸或者利用小型設備，處理規模短時(shí)間內難以擴大，成本下降空間有限。

通過(guò)物理法處理后的葉片產(chǎn)物價(jià)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(chǎng)景。“這考驗企業(yè)是否有足夠的創(chuàng )意。”程剛齊說(shuō)。

要直接提升葉片處理后產(chǎn)物的經(jīng)濟價(jià)值并非沒(méi)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(shù)脂等融為一體，要完整提取出葉片中高價(jià)值的玻璃纖維，僅靠物理方法無(wú)法實(shí)現，需要用到復雜的化學(xué)法。

“所謂化學(xué)法，就是利用高溫或者化學(xué)溶劑，把玻璃纖維和樹(shù)脂分開(kāi)，然后再分別進(jìn)行回收。”秦海巖表示，通過(guò)化學(xué)法回收處理，葉片產(chǎn)物附加值相對較高，后端消納市場(chǎng)和應用空間也更大。他透露，目前國內部分企業(yè)的高溫熱解技術(shù)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(shù)路線(xiàn)眾多，但舊技術(shù)的經(jīng)濟性不好，新技術(shù)工藝還需不斷打磨。”秦海巖總結道。

瞄準技術(shù)突破和標準體系建設

放眼全球，退役風(fēng)機回收利用市場(chǎng)尚處萌芽階段。“不過(guò)，因為巨大市場(chǎng)前景，一批國內企業(yè)已涉足這一領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)也在快速更新迭代。”程剛齊說(shuō)。

金風(fēng)科技有關(guān)負責人告訴記者，通過(guò)整合公司內部資源和外部供應鏈體系，已逐步建成遍及全國的風(fēng)機回收再利用生態(tài)圈，目前已在全國設有6個(gè)產(chǎn)業(yè)基地、10個(gè)區域公司、18家資源回收企業(yè)。公司通過(guò)實(shí)施區域化回收服務(wù)，建立起了“收、轉、運”的回收網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)，公司還研發(fā)出一項創(chuàng )新技術(shù)，將處理后的葉片材料制成耗材添加劑，用于3D打印。實(shí)驗結果顯示，利用該耗材3D打印成的建筑物，性能與傳統混凝土建筑相當，可進(jìn)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(kāi)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(fēng)電產(chǎn)業(yè)強調全生命周期可循環(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(jìn)行考量，目前已經(jīng)取得了技術(shù)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(fēng)電葉片成功下線(xiàn)。此前，歐洲只實(shí)現了60米級的熱塑性復合材料葉片生產(chǎn)。

“不同于傳統葉片，回收由熱塑性樹(shù)脂制成的葉片，可以通過(guò)高溫加熱或者解聚反應將固態(tài)樹(shù)脂液體化，從而輕松實(shí)現玻璃纖維與樹(shù)脂的完全分離，大大降低了回收成本，實(shí)現了材料的循環(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(guān)技術(shù)、標準規范等仍需要進(jìn)一步探索和完善。

瞄準技術(shù)突破和標準體系建設，相關(guān)政策也在逐步出臺。

今年8月，國家發(fā)展改革委等多部門(mén)聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)退役風(fēng)電、光伏設備循環(huán)利用的指導意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指導意見(jiàn)》)，提出到2025年，集中式風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電站退役設備處理責任機制基本建立，退役風(fēng)電、光伏設備循環(huán)利用相關(guān)標準規范進(jìn)一步完善，資源循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)取得突破。

程剛齊告訴記者，目前相關(guān)團體、協(xié)會(huì )正在加快推進(jìn)標準規范體系建設。“比如，什么樣的葉片可以繼續使用，什么樣的必須回收，回收過(guò)程應該遵循怎樣的標準流程。”他認為，標準規范體系的逐步完善將為企業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)提供便利，使其加快技術(shù)研發(fā)，進(jìn)而壯大產(chǎn)業(yè)規模。

建立退役設備回收利用體系是關(guān)鍵

在李成良看來(lái)，無(wú)論是物理法、化學(xué)法，還是可循環(huán)設計，從技術(shù)路線(xiàn)上看都有很強的關(guān)聯(lián)性，只是在經(jīng)濟性、規?；确矫孢€有很大提升空間。他認為，當務(wù)之急是摸索建立產(chǎn)業(yè)可持續運行的、完整的產(chǎn)業(yè)鏈條和能夠大規模推廣應用的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

“不管是誰(shuí)處理，都要算經(jīng)濟賬。在沒(méi)有強制處理的情況下，只要不劃算，企業(yè)的積極性就會(huì )大大下降。”中國能源研究會(huì )能源與環(huán)境專(zhuān)委會(huì )秘書(shū)長(cháng)王衛權說(shuō)。

西部一家退役風(fēng)機回收處理企業(yè)負責人給記者算了一筆賬：根據風(fēng)電場(chǎng)的不同地理位置和基礎設施條件，拆除、運輸一臺風(fēng)機的費用，最低為30萬(wàn)元左右，最高可能達百萬(wàn)元。

退役風(fēng)機的金屬塔筒、機電設備等可以競價(jià)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)內行情價(jià)在800—2000元/噸之間，具體多少還要看葉片的數量、狀況等。”程剛齊說(shuō)。

王衛權坦言，大多數業(yè)主在10多年前開(kāi)發(fā)陸上風(fēng)電時(shí)，基本沒(méi)有考慮過(guò)廢舊風(fēng)機回收處理的成本。

根據《指導意見(jiàn)》，集中式風(fēng)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(lái)，企業(yè)不僅要花錢(qián)買(mǎi)葉片，退役后還要額外花一筆錢(qián)來(lái)處置葉片，相當于兩頭付費，處置積極性不高。

由于退役風(fēng)機回收處理問(wèn)題目前剛剛顯現，拆解一臺或者報廢一臺機組究竟要多少錢(qián)，如今行業(yè)尚無(wú)定論。

金風(fēng)科技有關(guān)負責人提到，對退役機組的回收價(jià)值缺乏行之有效的評估辦法。如果以廢舊金屬的市場(chǎng)回收價(jià)格來(lái)看，目前退役機型整體評估殘值高于市場(chǎng)需求價(jià)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(fēng)機回收處置涉及國有資產(chǎn)交易流轉，既要高效流暢，又要規范合理，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(fǎng)中了解到，目前不少企業(yè)對退役后的風(fēng)機主要采取在合適地點(diǎn)暫時(shí)存放的方式，這一方面在短期內避免了切割分解、長(cháng)距離運輸等問(wèn)題，另一方面也期待在相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步成熟后能夠降低處理成本，甚至帶來(lái)一定收益。

如何進(jìn)一步降低退役風(fēng)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(shí)行業(yè)標準、技術(shù)規范、認證體系等，建立起合理的商業(yè)模式。例如，國家對規?；a(chǎn)線(xiàn)建設進(jìn)行預算內資金支持，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(fēng)科技有關(guān)負責人也建議，可將優(yōu)惠的綠色金融服務(wù)引入風(fēng)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(fēng)電機組循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)專(zhuān)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(jiàn)》時(shí)表示，國家發(fā)展改革委將會(huì )同有關(guān)部門(mén)持續落實(shí)《指導意見(jiàn)》明確的各項任務(wù)，統籌現有資金渠道，加大對相關(guān)重點(diǎn)項目建設的支持力度，引導金融機構為符合條件的相關(guān)項目提供融資便利;支持重點(diǎn)地區建設風(fēng)電光伏設備循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)集聚區，探索區域協(xié)同回收利用模式，培育風(fēng)電光伏設備循環(huán)利用央企“領(lǐng)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(huì )圍繞“加快建立新能源產(chǎn)業(yè)再生資源回收利用體系”開(kāi)展了一系列調查研究。近日，全國政協(xié)召開(kāi)雙周協(xié)商座談會(huì )，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(huì )的多位委員提到，在新能源產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展的現狀和設備即將面臨大規模退役的形勢下，加快建設退役設備回收利用體系至關(guān)重要。

“雙碳”目標下，如何實(shí)現新能源產(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。