“退役”潮即將到來(lái) 百萬(wàn)噸風(fēng)電設(shè)備當(dāng)歸何處

2023-12-25 07:53:26 來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào) 作者: 都芃 陳瑜 李坤

深瞳工作室出品

科技日?qǐng)?bào)記者 都芃 策劃:陳瑜 李坤

12月初,國(guó)家能源集團(tuán)龍?jiān)措娏π陆具_(dá)坂城風(fēng)電二場(chǎng),155臺(tái)老舊風(fēng)機(jī)緩緩?fù)V罐D(zhuǎn)動(dòng),結(jié)束了20余年的服役生涯。

在空中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),碩大的風(fēng)機(jī)是捕風(fēng)高手,帶來(lái)源源不斷的財(cái)富,退役后卻成了企業(yè)的“包袱”。

12月21日,國(guó)家能源局公布的最新數(shù)據(jù)顯示,2023年,風(fēng)光總裝機(jī)量突破10億千瓦,在電力新增裝機(jī)中的主體地位更加鞏固。

值得一提的是,在總裝機(jī)量快速增長(zhǎng)的同時(shí),專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì),自2025年起,我國(guó)將迎來(lái)風(fēng)機(jī)退役高峰期。預(yù)計(jì)到2030年,累計(jì)將有超過(guò)3萬(wàn)臺(tái)機(jī)組達(dá)到退役年限,退役裝機(jī)容量達(dá)4473萬(wàn)千瓦,由此帶來(lái)的固體廢棄物規(guī)模將達(dá)94.79萬(wàn)噸。

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

起重機(jī)將B1260A型超大型海上風(fēng)電葉片從貨輪吊運(yùn)上岸。(視覺(jué)中國(guó)供圖)

擺在風(fēng)電企業(yè)面前的一道必答題

2006年被視為我國(guó)風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展的起點(diǎn)。

這一年,我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)量達(dá)133.7萬(wàn)千瓦,超過(guò)此前全部裝機(jī)量總和。此后,我國(guó)風(fēng)電發(fā)展駛?cè)肟燔?chē)道。截至2022年底,風(fēng)力發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)規(guī)模達(dá)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(jī)20年的使用壽命估算,預(yù)計(jì)在2025至2030年間,我國(guó)會(huì)出現(xiàn)第一波風(fēng)機(jī)退役高峰。來(lái)自中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)(CWEA)的數(shù)據(jù)顯示,2023年我國(guó)退役風(fēng)機(jī)裝機(jī)量約為10萬(wàn)千瓦,2025年將增至50萬(wàn)千瓦。到2030年,累計(jì)有4473萬(wàn)千瓦風(fēng)機(jī)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(tái)機(jī)組裝機(jī)容量較小,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(guó)家能源局印發(fā)《風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)和退役管理辦法》,鼓勵(lì)并網(wǎng)運(yùn)行超過(guò)15年或單臺(tái)機(jī)組容量小于1.5兆瓦的風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)展改造升級(jí)。在業(yè)界看來(lái),這一以大容量、高效率機(jī)組替換小容量、低效率機(jī)組的“以大代小”政策,讓一批風(fēng)機(jī)提前走向退役。

不只是中國(guó),風(fēng)機(jī)大規(guī)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(guī)模最大的風(fēng)電市場(chǎng)之一。歐洲風(fēng)電行業(yè)機(jī)構(gòu)發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示,到2023年,歐洲約有4000臺(tái)風(fēng)機(jī)面臨退役。到2030年,裝機(jī)容量達(dá)78吉瓦的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行年限將超過(guò)20年,進(jìn)入退役期。

美國(guó)電力研究所的一項(xiàng)研究也顯示,未來(lái)30年,美國(guó)風(fēng)機(jī)葉片的報(bào)廢總量將超過(guò)210萬(wàn)噸。

早期退役規(guī)模不大時(shí),退役風(fēng)機(jī)尤其是其葉片部分的處理方式往往是掩埋或焚燒,如英國(guó)、歐盟等國(guó)家及地區(qū)的企業(yè)常常采用此類(lèi)方式。

去年3月,彭博社曾報(bào)道稱(chēng),美國(guó)懷俄明州多座陸上風(fēng)電場(chǎng)退役。風(fēng)機(jī)拆解后,超過(guò)1000個(gè)報(bào)廢的風(fēng)機(jī)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(wú)法應(yīng)對(duì)未來(lái)大規(guī)模的風(fēng)機(jī)“退役”潮。

甘肅省酒泉市的一家風(fēng)機(jī)制造企業(yè)負(fù)責(zé)人告訴科技日?qǐng)?bào)記者,以總裝機(jī)規(guī)模20萬(wàn)千瓦、單臺(tái)風(fēng)機(jī)容量5兆瓦、單個(gè)葉片重20噸的風(fēng)電場(chǎng)為例,風(fēng)機(jī)全部退役后,僅葉片總重量就達(dá)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(guó)類(lèi)似規(guī)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(fèi),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(jī)剩余價(jià)值最大化,把“包袱”轉(zhuǎn)化為財(cái)富,成為擺在所有風(fēng)電企業(yè)面前的一道必答題。

工程技術(shù)人員正在對(duì)即將安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片進(jìn)行檢測(cè)。(視覺(jué)中國(guó)供圖)

葉片回收處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)性有待提高

風(fēng)機(jī)的可回收比例其實(shí)并不低。一臺(tái)風(fēng)機(jī)大致可被拆解為幾個(gè)部分,即塔筒、葉片、機(jī)艙及發(fā)電機(jī)等機(jī)電設(shè)備。

“理論上,風(fēng)機(jī)可回收比例有可能達(dá)到100%。”中國(guó)物資再生協(xié)會(huì)風(fēng)光設(shè)備循環(huán)利用專(zhuān)委會(huì)主任程剛齊告訴記者,風(fēng)機(jī)不同部位有著不同的回收處理方式。例如,風(fēng)機(jī)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(jī)、軸承等設(shè)備作為成熟的機(jī)電產(chǎn)品,也有完善的回收處理流程。風(fēng)機(jī)中處理起來(lái)最棘手的部件,當(dāng)屬葉片。

目前國(guó)內(nèi)最大的風(fēng)機(jī)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(jiān)李成良告訴記者,風(fēng)機(jī)葉片是典型的熱固性復(fù)合材料。目前絕大多數(shù)風(fēng)機(jī)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(qiáng)度高。“但它有一個(gè)顯著缺點(diǎn),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(lái)困難重重?!崩畛闪颊f(shuō)。

梯次利用被視為優(yōu)先選擇。經(jīng)評(píng)估無(wú)結(jié)構(gòu)性損傷、狀態(tài)良好的退役葉片可優(yōu)先作為風(fēng)機(jī)備件,或經(jīng)小范圍改造,如延長(zhǎng)、增加氣動(dòng)附件等,重新“上崗”。此外,包括葉片在內(nèi)的退役風(fēng)機(jī)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(duì)龐大的退役葉片數(shù)量,實(shí)現(xiàn)葉片的資源化回收利用被認(rèn)為是未來(lái)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(xué)法。

“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),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(zhǎng)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(qiáng)度,也可以在水泥回轉(zhuǎn)窯中燒掉?!笔澜顼L(fēng)能協(xié)會(huì)副主席、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)秦海巖說(shuō)。

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

例如,對(duì)于最前端的葉片拆解環(huán)節(jié),多家回收企業(yè)負(fù)責(zé)人告訴記者,風(fēng)電場(chǎng)大多地處偏遠(yuǎn)地區(qū),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(shè)備,處理規(guī)模短時(shí)間內(nèi)難以擴(kuò)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(yīng)用場(chǎng)景?!斑@考驗(yàn)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(jì)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(qiáng)度高、絕緣性好等優(yōu)勢(shì),是可被廣泛應(yīng)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(xiàn),需要用到復(fù)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?!鼻睾r表示,通過(guò)化學(xué)法回收處理,葉片產(chǎn)物附加值相對(duì)較高,后端消納市場(chǎng)和應(yīng)用空間也更大。他透露,目前國(guó)內(nèi)部分企業(yè)的高溫?zé)峤饧夹g(shù)已具備商業(yè)化應(yīng)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(jì)性不好,新技術(shù)工藝還需不斷打磨?!鼻睾r總結(jié)道。

瞄準(zhǔn)技術(shù)突破和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

放眼全球,退役風(fēng)機(jī)回收利用市場(chǎng)尚處萌芽階段?!安贿^(guò),因?yàn)榫薮笫袌?chǎng)前景,一批國(guó)內(nèi)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?!背虅傹R說(shuō)。

金風(fēng)科技有關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者,通過(guò)整合公司內(nèi)部資源和外部供應(yīng)鏈體系,已逐步建成遍及全國(guó)的風(fēng)機(jī)回收再利用生態(tài)圈,目前已在全國(guó)設(shè)有6個(gè)產(chǎn)業(yè)基地、10個(gè)區(qū)域公司、18家資源回收企業(yè)。公司通過(guò)實(shí)施區(qū)域化回收服務(wù),建立起了“收、轉(zhuǎn)、運(yùn)”的回收網(wǎng)絡(luò)。同時(shí),公司還研發(fā)出一項(xiàng)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(yàn)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(dāng),可進(jìn)行大范圍推廣應(yīng)用。

相比后端發(fā)力,加強(qiáng)葉片可回收原材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)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(qiáng)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(shè)計(jì)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(jí)熱塑性復(fù)合材料風(fēng)電葉片成功下線(xiàn)。此前,歐洲只實(shí)現(xiàn)了60米級(jí)的熱塑性復(fù)合材料葉片生產(chǎn)。

“不同于傳統(tǒng)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(yīng)將固態(tài)樹(shù)脂液體化,從而輕松實(shí)現(xiàn)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(xiàn)了材料的循環(huán)利用?!钡畛闪继钩?,由于葉片生產(chǎn)制造工藝復(fù)雜,目前相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等仍需要進(jìn)一步探索和完善。

瞄準(zhǔn)技術(shù)突破和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),相關(guān)政策也在逐步出臺(tái)。

今年8月,國(guó)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(shè)備循環(huán)利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指導(dǎo)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(shè)備處理責(zé)任機(jī)制基本建立,退役風(fēng)電、光伏設(shè)備循環(huán)利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(tuán)體、協(xié)會(huì)正在加快推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)?!氨热纾裁礃拥娜~片可以繼續(xù)使用,什么樣的必須回收,回收過(guò)程應(yīng)該遵循怎樣的標(biāo)準(zhǔn)流程。”他認(rèn)為,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(guī)模。

建立退役設(shè)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(shè)計(jì),從技術(shù)路線(xiàn)上看都有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性,只是在經(jīng)濟(jì)性、規(guī)模化等方面還有很大提升空間。他認(rèn)為,當(dāng)務(wù)之急是摸索建立產(chǎn)業(yè)可持續(xù)運(yùn)行的、完整的產(chǎn)業(yè)鏈條和能夠大規(guī)模推廣應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

“不管是誰(shuí)處理,都要算經(jīng)濟(jì)賬。在沒(méi)有強(qiáng)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?!敝袊?guó)能源研究會(huì)能源與環(huán)境專(zhuān)委會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)王衛(wèi)權(quán)說(shuō)。

西部一家退役風(fēng)機(jī)回收處理企業(yè)負(fù)責(zé)人給記者算了一筆賬:根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的不同地理位置和基礎(chǔ)設(shè)施條件,拆除、運(yùn)輸一臺(tái)風(fēng)機(jī)的費(fèi)用,最低為30萬(wàn)元左右,最高可能達(dá)百萬(wàn)元。

退役風(fēng)機(jī)的金屬塔筒、機(jī)電設(shè)備等可以競(jìng)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”?!澳壳叭~片處置費(fèi)的業(yè)內(nèi)行情價(jià)在800—2000元/噸之間,具體多少還要看葉片的數(shù)量、狀況等?!背虅傹R說(shuō)。

王衛(wèi)權(quán)坦言,大多數(shù)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(jī)回收處理的成本。

根據(jù)《指導(dǎo)意見(jiàn)》,集中式風(fēng)電和光伏發(fā)電企業(yè)應(yīng)依法承擔(dān)退役新能源設(shè)備處理責(zé)任。但在某葉片回收企業(yè)負(fù)責(zé)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(dāng)于兩頭付費(fèi),處置積極性不高。

由于退役風(fēng)機(jī)回收處理問(wèn)題目前剛剛顯現(xiàn),拆解一臺(tái)或者報(bào)廢一臺(tái)機(jī)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(fù)責(zé)人提到,對(duì)退役機(jī)組的回收價(jià)值缺乏行之有效的評(píng)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(jī)型整體評(píng)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(guó)有企業(yè),退役風(fēng)機(jī)回收處置涉及國(guó)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(yùn)行模式。

記者在采訪(fǎng)中了解到,目前不少企業(yè)對(duì)退役后的風(fēng)機(jī)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(nèi)避免了切割分解、長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)葐?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(jī)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(zé)任主體,并盡快完善落實(shí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、認(rèn)證體系等,建立起合理的商業(yè)模式。例如,國(guó)家對(duì)規(guī)?;a(chǎn)線(xiàn)建設(shè)進(jìn)行預(yù)算內(nèi)資金支持,逐步建立綜合利用產(chǎn)品綠色認(rèn)證體系,并給予稅收政策優(yōu)惠。

金風(fēng)科技有關(guān)負(fù)責(zé)人也建議,可將優(yōu)惠的綠色金融服務(wù)引入風(fēng)電機(jī)組資源化處置產(chǎn)業(yè)鏈條當(dāng)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(jī)組循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)專(zhuān)項(xiàng)支持政策。

12月19日,國(guó)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(dǎo)意見(jiàn)》時(shí)表示,國(guó)家發(fā)展改革委將會(huì)同有關(guān)部門(mén)持續(xù)落實(shí)《指導(dǎo)意見(jiàn)》明確的各項(xiàng)任務(wù),統(tǒng)籌現(xiàn)有資金渠道,加大對(duì)相關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)的支持力度,引導(dǎo)金融機(jī)構(gòu)為符合條件的相關(guān)項(xiàng)目提供融資便利;支持重點(diǎn)地區(qū)建設(shè)風(fēng)電光伏設(shè)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(fēng)電光伏設(shè)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(guó)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(diào)查研究。近日,全國(guó)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(guó)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(xiàn)狀和設(shè)備即將面臨大規(guī)模退役的形勢(shì)下,加快建設(shè)退役設(shè)備回收利用體系至關(guān)重要。

“雙碳”目標(biāo)下,如何實(shí)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。

責(zé)任編輯: 陳可軒