作为风电、光伏制造和应用大国,我国风电、光伏累计装机量和新增装机量多年来稳居全球第一。随着技术进步和设备更新,早期的部分风电、光伏设备逐步进入退役期,未来几年将迎来大规模集中退役。《经济参考报》记者在采访调研中发现,当前我国退役风电、光伏设备循环利用尚处于起步阶段,面临着技术、标准、环保、经济性等诸多难题,且多数企业参与意愿不足,循环处理能力有限。
业内人士指出,目前,大量新增装机和退役组件,正成为我国风电、光伏产业的一体两面,要谨防“新能源”变成“新废品”,开发新能源的同时造成“新污染源”。须建立规范监管以及支持引导政策制度,加大回收利用技术研发力度,系统构建清晰的协同发展格局,创新优化商业模式,打通回收利用“最后一公里”,依靠循环利用变废为宝。
“风光有限”:大批量设备面临退役
贺兰山下,一台台风力发电机组矗立;戈壁滩上,一块块太阳能电池板铺开……2003年投运第一座风电场的宁夏,经过多年发展,已形成8个大规模风电光伏产业集群,成为我国大规模推广应用绿色能源的重要基地。
然而,“风光资源”虽然无限,但风机、光伏组件的使用寿命有限。据了解,按照风机设计寿命周期20年计算,预计从“十四五”后期开始,宁夏部分早期建设的风电机组将逐渐退役。
“最早投运的大多是兆瓦级以下的风电机组,随着风电制造业迅猛发展,当时的设备利用效率比较低,再加上运行了十几年,设备损耗大、故障率高,很多设备‘光见转,不发电’。”宁夏一新能源公司负责人说。
这并非个例。2000年以来,我国新能源产业迈入规模化发展快车道。截至2023年10月底,我国太阳能发电装机容量约5.4亿千瓦,风电装机容量约4.0亿千瓦。
“早期建设的风电、光伏设备逐步进入退役期,而且随着技术的不断进步,更低成本、更高效率的风电机组、光伏组件会替代此前的设备。既有项目的技改需求旺盛,导致很多风电机组、光伏组件退役时间点提早到来,退役规模比预想的更大。”中国技术经济学会环境技术经济分会常务理事张建红告诉记者,预计“十四五”后期,我国将迎来第一批大规模退役风电机组,规模将超过100万千瓦。而光伏组件则将在2030年前后进入报废密集期,2035年开始,总回收量将急剧增加。
中国物资再生协会风光设备循环利用专业委员会发布的《2022中国风电光伏设备循环利用产业发展报告》预计,到“十五五”末期,年退役风机规模将达到1000万千瓦左右;2030—2040年间,累计退役风机规模将达到2.5亿千瓦。2030年,光伏组件累计待回收量将达1780万千瓦。
促进退役风电、光伏设备循环利用是落实资源全面节约战略的重要内容,也是推动实现碳达峰、碳中和的应有之义和建设美丽中国的内在要求。
清华苏州环境创新研究院副院长么新表示,退役风电、光伏设备循环利用,不仅可以减少设备生产运维过程中的原生材料消耗,降低新能源产业自身的碳排放,减少环境污染,还可以有效提高原材料资源利用效率,减少原生资源开采。
数据显示,预计到2030年,我国累计退役的风电、光伏设备产生的废弃物约3500万吨。这些退役新能源设备中蕴含着丰富的资源。初步估算,每兆瓦风电设备退役后可循环利用钢铁、铜、铝、玻璃纤维等材料100吨至240吨,每兆瓦光伏设备退役后可循环利用铜、铝、塑料等材料60吨至80吨。
意愿不足:经济利用、环保存难题
今年8月,相关部门出台了《关于促进退役风电、光伏设备循环利用的指导意见》,部署从绿色设计、规范回收、高值利用、无害化处置等方面构建退役风电、光伏设备循环利用体系,促进新能源产业高质量发展。
但《经济参考报》记者在采访中发现,面对近在眼前的设备集中退役,目前业内对于如何处置风电、光伏退役设备仍无最佳可行技术,相关回收利用工作尚处于起步阶段,很多企业参与意愿低,创新研究和应用跟不上。
一方面,退役设备规模储量大、回收难度更大。“以一个总装机规模为20万千瓦、单个风机为5兆瓦、单个叶片重20吨的风电场为例,退役后的叶片总重量将达到2400吨左右。”中材科技(酒泉)风电叶片有限公司工艺装备部工程师刘锦帆介绍,风机、光伏电站多位于沙漠、戈壁、高山、海上等自然条件恶劣地区,高难度的运输条件将“劝退”很多企业参与回收。
另一方面,技术不成熟也制约了退役设备材料回收利用的环保性和经济性。以风机叶片回收为例,目前我国存在三种较为主流的回收方式:第一种是将叶片进行拆解,将材料进行重复利用,用于市政建设等领域;第二种是将叶片打碎,回收后添加进建筑材料,增强材料性能;第三种则是进行化学回收,分解后再进行重新利用。“但这三种处理方案均存在环保不够友好、技术不够成熟、经济性不够好等问题,难以实现大规模产业化发展。”张建红说。
光伏设备回收利用存在着类似的问题。“光伏面板的材料多为多晶硅、液体银、玻璃、铝制边框等,其中铝边框较易回收利用,但其中的多晶硅、液体银等材料分离技术难度大、工艺复杂、分离成本高,目前也没有大规模回收利用的场景。”甘