“退役”潮即將到來 百萬噸風電設備當歸何處
在空中轉動時,碩大的風機是捕風高手,帶來源源不斷的財富,退役后卻成了企業的“包袱”。
12月21日,國家能源局公布的最新數據顯示,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,專業機構預計,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模將達94.79萬噸。
退役風機該何去何從,已成為我國風電產業發展必須邁過的一道檻。
擺在風電企業面前的一道必答題
2006年被視為我國風電規模化發展的起點。
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,我國風電發展駛入快車道。截至2022年底,風力發電累計并網規模達3.96億千瓦,發電量占社會總發電量的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,我國會出現第一波風機退役高峰。來自中國風能協會(CWEA)的數據顯示,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展尚不充分,單臺機組裝機容量較小,長時間運行后發電效率下降較快。為提升風能資源利用效率,今年6月,國家能源局印發《風電場改造升級和退役管理辦法》,鼓勵并網運行超過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。
歐洲是全球發展最早、規模最大的風電市場之一。歐洲風電行業機構發布的最新數據顯示,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、歐盟等國家及地區的企業常常采用此類方式。
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,葉片被切成數段后,就地堆積填埋。
顯然,這種處理方法無法應對未來大規模的風機“退役”潮。
甘肅省酒泉市的一家風機制造企業負責人告訴科技日報記者,以總裝機規模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”轉化為財富,成為擺在所有風電企業面前的一道必答題。
葉片回收處理技術經濟性有待提高
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%。”中國物資再生協會風光設備循環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,可按照廢舊金屬進行回收處理;發電機、軸承等設備作為成熟的機電產品,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。
目前國內最大的風機葉片生產企業——中材科技風電葉片股份有限公司(以下簡稱中材葉片)研發總監李成良告訴記者,風機葉片是典型的熱固性復合材料。目前絕大多數風機葉片由玻璃纖維、芯材、環氧樹脂等材料,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量輕、強度高。“但它有一個顯著缺點,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,所以回收處理起來困難重重。”李成良說。
梯次利用被視為優先選擇。經評估無結構性損傷、狀態良好的退役葉片可優先作為風機備件,或經小范圍改造,如延長、增加氣動附件等,重新“上崗”。此外,包括葉片在內的退役風機也可用于企業展覽展示等。
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,實現葉片的資源化回收利用被認為是未來主要處理途徑。
目前,能夠實現這一途徑的方法可分為兩種,即物理法和化學法。
“簡單來說,物理法就是只改變葉片的物理形態,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。這種顆粒可作為添加劑加入混凝土,提升混凝土的強度,也可以在水泥回轉窯中燒掉。”世界風能協會副主席、中國可再生能源學會風能專業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模并不大,葉片產物應用價值也不算高。
例如,對于最前端的葉片拆解環節,多家回收企業負責人告訴記者,風電場大多地處偏遠地區,受交通條件和成本等限制,拆解主要依賴工人手持電鋸或者利用小型設備,處理規模短時間內難以擴大,成本下降空間有限。
通過物理法處理后的葉片產物價值幾何?程剛齊表示,由于產物較為單一,回收處理后的附加值大小完全取決于企業“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。“這考驗企業是否有足夠的創意。”程剛齊說。
要直接提升葉片處理后產物的經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、絕緣性好等優勢,是可被廣泛應用的重要工業原料。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,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,目前國內部分企業的高溫熱解技術已具備商業化應用條件,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,但舊技術的經濟性不好,新技術工藝還需不斷打磨。”秦海巖總結道。
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,一批國內企業已涉足這一領域,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圈,目前已在全國設有6個產業基地、10個區域公司、18家資源回收企業。公司通過實施區域化回收服務,建立起了“收、轉、運”的回收網絡。同時,公司還研發出一項創新技術,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,可進行大范圍推廣應用。
相比后端發力,加強葉片可回收原材料的開發與應用,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,如今風電產業強調全生命周期可循環利用的概念,更加注重從源頭上將再回收、可循環因素納入整體設計進行考量,目前已經取得了技術突破。
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,歐洲只實現了60米級的熱塑性復合材料葉片生產。
“不同于傳統葉片,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樹脂液體化,從而輕松實現玻璃纖維與樹脂的完全分離,大大降低了回收成本,實現了材料的循環利用。”但李成良坦承,由于葉片生產制造工藝復雜,目前相關技術、標準規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,國家發展改革委等多部門聯合發布《關于促進退役風電、光伏設備循環利用的指導意見》(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、光伏設備循環利用相關標準規范進一步完善,資源循環利用關鍵技術取得突破。
程剛齊告訴記者,目前相關團體、協會正在加快推進標準規范體系建設。“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開展業務提供便利,使其加快技術研發,進而壯大產業規模。
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,還是可循環設計,從技術路線上看都有很強的關聯性,只是在經濟性、規模化等方面還有很大提升空間。他認為,當務之急是摸索建立產業可持續運行的、完整的產業鏈條和能夠大規模推廣應用的產業生態。
“不管是誰處理,都要算經濟賬。在沒有強制處理的情況下,只要不劃算,企業的積極性就會大大下降。”中國能源研究會能源與環境專委會秘書長王衛權說。
西部一家退役風機回收處理企業負責人給記者算了一筆賬:根據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內行情價在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。
王衛權坦言,大多數業主在10多年前開發陸上風電時,基本沒有考慮過廢舊風機回收處理的成本。
根據《指導意見》,集中式風電和光伏發電企業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負責人看來,企業不僅要花錢買葉片,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,拆解一臺或者報廢一臺機組究竟要多少錢,如今行業尚無定論。
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,這影響了回收企業參與其中的積極性。
此外,發電企業多為國有企業,退役風機回收處置涉及國有資產交易流轉,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業運行模式。
記者在采訪中了解到,目前不少企業對退役后的風機主要采取在合適地點暫時存放的方式,這一方面在短期內避免了切割分解、長距離運輸等問題,另一方面也期待在相關產業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標準、技術規范、認證體系等,建立起合理的商業模式。例如,國家對規模化生產線建設進行預算內資金支持,逐步建立綜合利用產品綠色認證體系,并給予稅收政策優惠。
金風科技有關負責人也建議,可將優惠的綠色金融服務引入風電機組資源化處置產業鏈條當中,提供資金便利,提升企業積極性。有條件的地方可制定退役風電機組循環利用產業專項支持政策。
12月19日,國家發展改革委政策研究室副主任、新聞發言人李超在解讀《指導意見》時表示,國家發展改革委將會同有關部門持續落實《指導意見》明確的各項任務,統籌現有資金渠道,加大對相關重點項目建設的支持力度,引導金融機構為符合條件的相關項目提供融資便利;支持重點地區建設風電光伏設備循環利用產業集聚區,探索區域協同回收利用模式,培育風電光伏設備循環利用央企“領跑者”。
值得一提的是,今年4月至10月,全國政協人口資源環境委員會圍繞“加快建立新能源產業再生資源回收利用體系”開展了一系列調查研究。近日,全國政協召開雙周協商座談會,圍繞“加快建立新能源產業再生資源回收利用體系”協商議政。參加全國政協雙周協商座談會的多位委員提到,在新能源產業加速發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重要。
“雙碳”目標下,如何實現新能源產業鏈綠色閉環發展,仍需科技界、產業界等共同探索,交出一份綠色低碳發展的高質量答卷。
- 下一篇:我科研人員制備出全天候人體熱管理系統
- 上一篇:新型加工系統讓稻米留胚率達95%
- 油價跌勢“崩盤”!11月24日調整后92號汽油,11月25日麥價如何?
- 點燃數字引擎!2024滬港數字經濟協同高質量發展論壇在江橋舉行
- 順豐沖刺港股IPO,10月旺季營收勁增高達241億元
- 因提供誤導性信息,聯儲證券經紀人被罰!3家券商經紀業務5天共收5張罰單
- 世界鋼鐵協會:10月全球粗鋼產量為1.512億噸 同比提高0.4%
- 臨高開展創業成果展示交流會
- “持續是一種信仰”中國太保壽險2024年藍鯨協會年度峰會圓滿召開
- 業績增速連年下降,航空工業、中國電科的供應商今日申購 | 打新早知道
- 助力中小企業加快對接資本市場,“文化+科技”行業最新政策培訓會舉辦
- 人保健康:因傭金數據不真實等被罰22萬元,年內收多張罰單