摘要：按20年壽命計算，中國風電產業將在2025年迎來第一波大規模風電機組“退役潮”，規模將超過1.2GW，同時由退役產生的復合材料固體廢物累計將有19,984噸。這些固體廢棄物只要處理得當，不僅不會造成污染，還會減少二氧化碳排放。
20世紀80年代末期，中國開始推廣應用風力發電，剛開始是示范階段。進入90年代，逐漸擴大規模，此后開始走向規模化、產業化。從2010年的44.73GW增加到2021年的329GW, 總裝機容量約占世界風電總容量的39.3%，成為世界上最大的風力發電設備生產和運營國。
與此同時，這也意味著中國風電的發展已進入第30個年頭，而風電場的設計運行壽命和風電機組的設計壽命一般為20-25年，老一代的風機已經站在了退役的舞臺上。
按20年壽命計算，中國風電產業將在2025年迎來第一波大規模風電機組“退役潮”，預計退役規模將超過1.2GW。
在2030年至2041年期間，風電機組退役數量將大大增加，每年風電退役規模基本等于下圖中的年新增裝機容量，預計共有303.30GW。
圖說：2010-2021年中國新增和累計風電裝機容量
來源：[1]
由此預測，到2025年，由風電機組退役產生的復合材料固體廢物累計將有19,984噸；到2030年，產生的固體廢物累計又將在此基礎上多三倍。
面對如此龐大的風電機組退役規模和固體廢物，能否合理得當回收和利用，決定了在以可再生能源為主體的新型電力系統中，能否進一步提高風電產業的低碳化，成為可持續發展的重要一環。
因此，國家戰略目標及環保政策也不斷出臺對風機組件回收、循環利用等方面的政策。例如，2021和2022年分別在《2030年前碳達峰行動方案》和《加快推動工業資源綜合利用實施方案》中提出推動廢舊風電組件等循環利用、新型固廢綜合利用技術研發及產業化應用。
在這種大背景下，風機組件回收越來越受到關注。現階段回收面臨哪些難題、到底要怎么回收、退役后風場如何處理、回收成本如何等問題也已成為各國及中國各地政府最想了解的事。
Q1
退役后的風機機組是否會對環境造成污染？
A
只要處理得當，不僅不會造成污染，還會減少二氧化碳排放。
一般來說，風機的機艙、塔筒、葉片等部件包括銅、鋼、水泥、碳 纖維/玻璃纖維等材料，在風機退役后均具有回收價值。其中，風機艙罩、塔筒中包括的銅、鋼等90%左右的可回收材料具備成熟的回收體系。
圖說：VESTAS V90-2.0MW型號的風力發電機組中不同材料的質量比例
來源：[2]
據國際環保組織綠色和平（Greenpeace)發布的報告顯示，以一臺1.5MW的風力發電機為例，如果能得到完全的處理處置與資源再生利用，將可減少約600噸二氧化碳排放。
若在2040年能將退役風電機組全量回收與處理處置，預計可減少約1.13億噸的碳排放，累計回收近3000萬噸廢鋼，近80萬噸廢銅以及220萬噸廢棄玻璃纖維和近120萬噸廢棄樹脂和膠，將產生相當可觀的經濟效益、資源效益和生態效益。
Q2
風電機組有些部件較難回收，退役后應該怎么處理？
A
風電機組中最難回收的是葉片，它是一個由玻璃纖維/碳纖維樹脂等復合材料制成的薄殼結構。這種復合材料在整個葉片中的重量占了90%以上。據統計，現在全球風能領域使用了約250萬噸復合材料，相當于每兆瓦電力需要使用12-15噸玻璃纖維/碳纖維。
由于復合材料在化學交聯過程中具有不可逆性，不可再熔化、重塑或自然降解，再加上葉片本身尺寸又大。因此，葉片回收在一定程度上存在難度大、成本高的問題，也導致不少的葉片被采用填埋等方式處理。
針對這種污染環境的行為，德國、奧地利、荷蘭和芬蘭已明確法律禁止。
其實，現階段已初步形成了多條技術路線回收葉片，比如綜合利用、機械粉碎法、熱解法、化學降解法、能量獲取法等。
一項值得關注的技術是，風能行業正與化工和復合材料行業合作開發回收葉片廢物的技術。目前已在水泥廠有試點成功案例，到2030年有望大規模全面部署。
例如垃圾回收管理公司Geocycle旗下水泥廠通過協同處置技術，將葉片廢料的有機含量作為熱能回收、廢料的礦物部分作為灰燼集成到工廠生產水泥熟料的原料中，取代了水泥生產過程中的部分化石燃料和其他材料。1噸葉片廢料可減少110公斤二氧化碳排放，節省461公斤原材料。
另外，退役后的風輪機處理也是一個不可回避的問題。一般來說，處理退役風力發電機有三種方式：再利用、再制造和回收。
再利用是指風電機可二次使用在學校、小企業的小型發電場所。再制造是指對舊風電機再加工，使其性能恢復到原有狀態。回收是指對不能再利用或再制造的部件和材料進行回收。
Q3
對退役風場如何處理？
A
針對達到服務年限的風電場，一般有四種處理方式：改造后繼續運行；風機替換后繼續運行；完全退役；完全退役后再改造或向旅游景點過渡。這四種方式的選擇主要由成本和收益及技術的可用性決定。
1/
改造后繼續運行
是指對運行年限已過的風機進行大修、部件維修或更換，以延長風機的使用壽命和風電場的運行時間。
這種方法不太適合中國現階段將退役的風力發電機組，因為90年代風電場所使用的風電機組大多是從歐美進口，與中國現在自主研發的技術不一樣，因此零部件很難找到，也很難維修。除此之外，舊的風電機組的容量小，僅幾百千瓦，即使改造了，所產生的電力和收益也很低。
例如，建于1989年的達坂城風電場，是中國最早的風電場之一，風機功率只有150～300kW，約為目前常用機型(2MW)的十分之一。
2/
風機替換后繼續運行
俗稱“以大代小”，是指用容量較大的新風機替代舊風機，并且對配套升壓變電站、場內集電線路等設施進行更換或技術改造升級。鼓勵并網運行超過15年的風電場開展改造升級和退役，減少風資源的浪費。
風機替代計劃首先在丹麥實施。在2001年和2003年之間，丹麥用272臺總功率為332MW的新風輪機替換了1480臺總功率為122 MW的老風機。
3/
完全退役
這不僅意味著關閉風機，還包括拆卸風機、運輸部件、拆除地基、恢復植被等。
風電場完全關閉后，需要對風電場土地進行兩年觀察，以確保該區域能夠恢復到原來的狀態。除上述步驟外，還需要對剩余的部件和材料進行技術評估和價值評估，以便循環利用。
4/
完全退役后再改造或向旅游景點過渡
指的是在風電場完全關閉之后，對其進行改造，改造成與風機相關的旅游景點，也可利用風電機組做一些旅游設施，小品建筑等。
Q4
風電場部件回收處置的商業模式及風電場退役成本是怎么樣的？
A
首先，在風機部件回收處置方式上，主要有以下三種商業模式：
·
第一種，風機制造企業主導，負責風機拆解和有用物資的回收利用；循環利用企業負責處理廢物，風電場配合，利益三方分成。
·
第二種，專業化公司主導，利用自身專業的回收技術和市場運營能力，負責風機拆解回收利用和廢物處理，風電場業主無需付費給專業化公司，雙方收益進行分成。
·
第三種，應用端的多領域協同。通過擴大廢棄葉片的回收應用途徑，促進多領域協同，可以增加市場消費量，提高其循環利用價值。
其次，不可忽視風電場的退役成本。下圖展現的三個美國陸上風電場項目中風機的剩余價值都低于退役成本。
圖說：三個美國風電場項目的退役成本
來源：[2]
與陸上風電場相比，海上風電場拆除風機、地基和電力系統的工作量更大，退役通常需要2~3年時間。另外，海上風電場的設備拆除費達到了安裝費的60%以上，遠高于陸上風電場。此外，海上風電場在海床恢復和海洋環境維護方面的支出也不容忽視。
在這種情況下，降低退役成本和提高風力發電機組的剩余價值變得非常重要。
Q5
政府和企業需怎樣應對“退役潮”？
A
實際上，現階段中國在退役風電機組回收處理方面的環境管理政策較為欠缺，原因在于回收產業鏈未形成、技術標準約束性有限、業主迫切性不強。
因此，為促進回收市場良好發展，專家建議，首先國家層面或地方政府可出臺一些財政稅收政策，設立專門的風機回收利用基金。對拆解回收項目進行驗收，驗收合格后給予一定資金獎勵；對于推動產業鏈實施、或滿足綠色供應要求的企業，給予稅收或金融政策優惠。
其次，將風電機組退役處置與生態恢復方案作為項目核準與備案的前置條件，并作為“加分項”納入風電項目的審批流程。在風電場全生命周期造價中考慮風機處置費用，在項目可研概算中列支相關處置費用。
另外，全行業協同，跨學科領域創新，在研發新技術新材料的同時，政企合作構建風機回收監測平臺，建立退役產品回收市場，實現循環經濟。
據了解，若實現風電行業循環經濟，到2030年，僅海上風能一項，就能多衍生出的20,000個工作崗位。
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參考資料：
[1]可再生能源零廢未來：風電、光伏回收產業發展研究
[2]朱豫禮, 陳棣華, 高峰. 碳中和目標下的中國風電機組回收分析與建議[J]. 中國發展, 2022, 22(4):12.
[3]羅錦程, 閻達仁. 推進退役風力發電機組綠色處理處置的建議[J]. 資源再生, 2022(7):3.
[4]http://gxt.hlj.gov.cn/gxt/c107069/202207/c00_31272303.shtml
[5]風機葉片回收市場升溫，循環利用新工藝新材料層出不窮，中國能源報
[6]風電全生命周期成本建模與經濟分析綜述
[7]Milne C , Jalili S , Maheri A . Decommissioning cost modelling for offshore wind farms: A bottom-up approach[J]. Sustainable energy technologies and assessments, 2021(Dec.):48.
[8]Decommissioning of Onshore Wind Turbines
注：首圖來源于[8]
