12月初,国家能源集团龙源电力新疆公司大坂城风电场155台老旧风电机组缓缓停止转机,结束了20多年的服役。
在空中旋转时,巨大的风扇是追风的高手,带来源源不断的财富,但退休后却成了企业的“包袱”。
12月21日,国家能源局发布的最新数据显示,2024年风光电机组装机量将突破10亿千瓦,在新增装机容量中的优势地位将进一步巩固。
值得一提的是,在首台风机快速增长的同时,专业机构预计,从2024年开始,我国将迎来风电机组退役的高峰期。 预计到2024年,超过3万台机组将达到退役寿命,装机容量达4473万千瓦,由此产生的固废规模将达到94个790,000吨。
退役风电机组何去何从,已成为我国风电产业发展必须跨越的门槛。
摆在风电企业面前的必答题。
2024年被视为我国风电大规模发展的起点。
今年,我国风电新增装机容量达到133个70,000千瓦,超过之前所有装置的总装机容量。 从此,我国风电发展步入快车道。 截至2024年底,风力发电累计并网规模达到3个96亿千瓦,占86%。
根据陆上风电机组20年使用寿命估算,预计2025-2024年间,我国将出现第一波风电机组退役高峰。 根据中国风能协会(CWEA)的数据,2024年中国退役风电机组装机容量约为10万千瓦,2024年将增加到50万千瓦。 到2024年,共有4473万千瓦风电机组进入退役期。
由于前期风电技术开发不足,单台机组组装单元容量小,长期运行后发电效率迅速下降。 为提高风能资源利用效率,今年6月,国家能源局印发《风电场改造升级退役管理办法》,鼓励并网运行15年以上或单机容量小于15兆瓦风电场将进行升级改造。 在业内看来,以大容量、高效率机组替代小容量、低效机组的政策,使得一批风电机组提前退役。
不仅在中国,在风力发电机组的大规模退役中也是如此,这是全球各大风电市场面临的共同问题。
欧洲是世界上历史最悠久、规模最大的风电市场之一。 根据欧洲风电行业机构发布的最新数据,到2024年,欧洲约有4000台风力涡轮机面临退役。 到2024年,装机容量为78吉瓦的风力发电机将运行20年以上,并进入退役期。
美国电力科学研究院的一项研究也显示,未来30年美国报废风力发电机叶片总量将超过210万吨。
在早期退役规模不大的情况下,退役风电机组,特别是其叶片的处置往往被掩埋或焚烧,如英国、欧盟等国家和地区的企业。
去年3月,彭博社报道称,怀俄明州的一些陆上风电场已经退役。 涡轮机拆卸后,1000多片报废的风力发电机叶片堆积在空地上,切成几段,然后堆放在垃圾填埋场。
显然,这种处理方式无法应对未来风电机组“退役”的大浪潮。
甘肃省酒泉市某风电机组制造企业负责人告诉科技记者,规模为20万千瓦、单台风机容量为5兆瓦、单叶片重达20吨的风电场就是一个例子,风电机组全部退役后, 仅叶片的总重量就将达到2,400吨。如果布局,它覆盖的面积大于3个足球场。 类似规模的风电场在全国各地比比皆是。 如果采用堆放、填埋或焚烧等处置方式,不仅会占用大量土地资源,造成资源浪费,还会对环境产生一定的影响。
如何以低成本实现退役风电机组剩余价值最大化,将“包袱”转化为财富,成为所有风电企业必答的问题。
叶片处理的技术经济性有待提高。
粉丝的比例其实并不低。 一台风力发电机组大致可以拆解成几个部分,即塔架、叶片、机舱和发电机等机电设备。
从理论上讲,可以达到100%的风扇。 中国物资再生协会风光设备回收专业委员会主任程刚奇告诉记者,风力发电机组的不同部位有不同的处理方法。 例如,风力发电机塔架由金属制成,可以根据废金属进行加工发电机、轴承等设备作为成熟的机电产品,也有完整的加工工艺。 风力涡轮机最难处理的部分是叶片。
目前,中国最大的风力发电机叶片制造商中材科技风电叶片有限公司研发总监李成亮告诉记者,风电机组叶片是典型的热固性复合材料。 目前,绝大多数风力发电机叶片均采用玻璃纤维、芯材、环氧树脂等材料,采用真空灌注加热固化工艺。 用这种方法制成的刀片重量轻,强度高。 “但它有一个明显的缺点,一旦加工成型,材料结构非常稳定,只有在高温等条件下才能降解,因此很难处理。 “李成亮说。
级联利用率被认为是首选选项。 经评估为无结构损坏且状况良好的退役叶片可优先作为风力涡轮机的备件,或在进行小范围修改后重新使用,例如扩展和添加气动附件。 此外,退役的风力涡轮机,包括叶片,也可用于企业展览等。
但是,级联利用可以处理的规模是有限的。 面对数量庞大的退役刀片,实现刀片的资源化利用被认为是未来处理的主要途径。
目前,有两种途径可以实现这一途径,即物理途径和化学途径。
简单来说,物理方法就是只改变刀片的物理形态,例如,对刀片进行切割和拆卸,利用刀片的材料特性制作长凳、天花板、物流托盘等,并进一步将分裂的刀片粉碎成颗粒。 这种颗粒可以作为添加剂添加到混凝土中,以提高混凝土的强度,也可以在水泥回转窑中燃烧。 世界风能协会副主席、中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海燕说。
虽然技术工艺不复杂,但目前物理处理规模不大,叶片产品应用价值不高。
例如,对于前端叶片拆解环节,多家龙头企业负责人告诉记者,风电场大多位于偏远地区,受交通条件和成本限制,拆解主要依靠工人拿着链锯或使用小型设备,加工规模难以在短时间内扩大, 并且降低成本的空间有限。
经过物理处理的叶片产品价值是多少?程刚琪表示,由于产品相对单一,处理后的附加值大小完全取决于企业的“想象”——能否最大限度地发挥潜叶的材料特性,找到合适的应用场景。 “这是对创造力的考验。 程刚琪说。
直接提高叶子加工产品的经济价值并非不可能。 李成亮告诉记者,刀片的主要部件之一是玻璃纤维。 具有耐腐蚀、强度高、绝缘性好等优点,是可广泛应用的重要工业原料。 但是,叶片中的玻璃纤维通常与树脂等融为一体,要完全提取叶片中的玻璃纤维,仅靠物理方法无法实现,需要复杂的化学方法。
所谓化学法,就是用高温或化学溶剂将玻璃纤维和树脂分离,然后分别进行**。 秦海燕表示,通过化学处理,叶类产品的附加值相对较高,后端消费市场和应用空间也较大。 他透露,目前国内部分企业的高温热解技术具备商业化应用条件,正处于推广阶段。
一般来说,刀片处理的技术路线很多,但旧工艺的经济性不好,新的工艺工艺需要不断打磨。 秦海燕总结道。
以技术突破和标准体系建设为目标。
放眼世界,退役风力涡轮机的使用市场仍处于起步阶段。 但是,由于市场前景巨大,国内多家企业纷纷涉足这一领域,相关技术也在快速更新迭代。 程刚琪说。
金风科技相关负责人告诉记者,通过整合公司内部资源和外部链体系,逐步构建了遍布全国的风机复用生态圈,在全国拥有6个产业基地、10个区域公司、18个资源企业。 公司通过实施区域化服务,建立了一流的“集、转、运”网络。 同时,该公司还开发了一种创新技术,将处理过的叶材制成3D打印的消耗性添加剂。 实验结果表明,长丝3D打印的建筑性能与传统混凝土建筑相当,可以广泛推广。
与后端力量相比,加强叶片原材料的开发应用,被视为从根本上打破叶片加工瓶颈的出路。
李成良表示,现在风电行业强调全生命周期可回收性的概念,从源头上更加注重将可回收性和可回收性因素纳入整体设计,并取得了技术突破。
不久前,中材叶片研发的近百米级热塑性复合风电机组叶片成功下线。 此前,欧洲只生产60米长的热塑性复合材料叶片。
与传统叶片不同,由热塑性树脂制成的叶片可以通过高温加热或解聚反应使固体树脂液化,从而轻松实现玻璃纤维和树脂的完全分离,大大降低了成本,实现了材料的回收利用。 不过,李成良坦言,由于叶片制造工艺复杂,目前的相关技术、标准和规范仍有待进一步探索和完善。
针对技术突破和标准体系建设,相关政策也陆续出台。
今年8月,国家发改委等部门联合印发《关于促进退役风电、光伏设备回收利用的指导意见》(以下简称《指导意见》),提出到2024年,基本建立集中式风电场、光伏电站退役设备处置责任机制, 进一步完善退役风电、光伏设备回收利用的相关标准规范,在资源循环利用关键技术上取得突破。
程刚琪告诉记者,目前,有关团体和协会正在加快标准规范体系建设。 “比如,什么样的刀片可以继续使用,必须使用什么样的刀片,在过程中应该遵循什么标准流程。 他认为,标准规范体系的逐步完善,将为企业开展业务提供便利,从而加快技术研发,进而扩大行业规模。
建立退役装备利用体系是关键。
在李成良看来,无论是物理方法、化学方法,还是可回收设计,从技术路线来看,都存在很强的相关性,但在经济性和规模性方面仍有很大的提升空间。 他认为,当务之急是探索建立产业永续运行的完整产业链和可大规模推广应用的产业生态。
无论谁处理,都必须结算到经济账户中。 在没有强制处理的情况下,只要不划算,企业的积极性就会大大降低。 “中国能源研究会能源与环境专业委员会秘书长王伟全说。
西部一家退役风电机组加工公司负责人为记者计算账目:根据风电场不同的地理位置和基础设施条件,一台风电机组的拆运成本最低在30万元左右,最高可能达到100万元。
退役风电机组的金属塔架和机电设备可以竞标**,抵消部分拆解成本,但难以处置的叶片却成了“烫手山芋”。 “目前,行业最优惠的叶片处理费价格在800-2000元吨之间,具体金额取决于叶片的数量和状况。 程刚琪说。
王伟权坦言,10多年前,大多数业主开发陆上风电时,基本没有考虑废旧风电机组的处置成本。
根据《指导意见》,集中式风电、光伏发电企业应当依法承担退役新能源设备处置责任。 但在某刀片企业负责人看来,公司不仅要花钱购买刀片,而且在退役后还要额外花钱处理刀片,相当于两头都付了钱,处置的积极性不高。
由于风力发电机组退役的问题,拆卸或报废一台机组需要多少钱,业内尚未得出结论。
金风科技相关负责人提到,退役单位价值缺乏有效的评估方法。 如果看废金属市场,目前退役机型的整体评估残值高于市场需求值,这影响了最先进企业参与其中的积极性。
此外,发电企业大多为国有企业,退役风电机组的处置涉及国有资产的交易流向,必须高效畅通、规范合理,还需要探索更有效的产业运营模式。
记者在采访中了解到,目前很多企业主要采取暂存于退役风机合适地方的方式,避免了短期内切割分解、长途运输等问题,另一方面也有望在相关行业进一步成熟后降低加工成本, 甚至带来一定的好处。
如何进一步降低退役风电机组利用成本,提升企业积极性秦海燕建议,首先要明确责任主体,尽快完善行业标准、技术规范、认证制度等的执行,建立合理的商业模式。 例如,国家为大型生产线建设提供预算财政支持,逐步建立产品综合利用绿色认证制度,并给予税收优惠政策。
金风科技相关负责人也建议,可将优惠的绿色金融服务引入风电机组资源处置产业链,为企业提供金融便利,提升企业积极性。 有条件的,可以制定退役风电机组回收利用行业专项扶持政策。
12月19日,国家发改委政策研究室副主任、新闻发言人李超在解读《指导意见》时表示,国家发展改革委将继续会同有关部门落实《指导意见》规定的任务,协调现有资金渠道,加大对相关重点项目建设的支持力度。 并指导金融机构为符合条件的相关项目提供融资便利支持重点领域风电、光伏设备回收产业集群建设,探索区域协同利用模式,培育风电、光伏设备回收利用央企“领军人物”。
值得一提的是,今年4月至10月,全国政协人口资源环境委员会就“加快构建新能源产业再生资源利用体系”开展了一系列调研。 近日,全国政协召开双周磋商座谈会,围绕“加快建设新能源产业和再生资源利用体系”进行政治探讨。 多位参加全国政协双周磋商座谈会的委员提到,在当前新能源产业加快发展的形势下,在装备即将面临大规模退役的形势下,加快老旧装备利用体系建设非常重要。
在“双碳”目标下,如何实现新能源产业链绿色闭环发展,仍需科技界和产业界共同探讨,交出一份绿色低碳发展的高质量答卷。
由Deep Pupil Studio制作]。
作者:杜鹏,本报记者。
策划人:陈宇、李坤。
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