1989年,新疆風能公司用丹麥政府贈送的320萬美元購置了13臺發電風車,在達坂城建立了當時亞洲最大的風力發電廠。
2013年,這批風機外壁漆皮開始脫落,塔架因滲漏的油漬而發黃,呈現垂垂老矣之態。
到了2018年,達坂城風電場曾經遇難到的難題,擺在了越來越多的風電場業主面前。
理論上,風電機組等設備的設計使用壽命為20年左右,如此計算,2000年初安裝的機組也已進入“暮年”。與達坂城的那13臺風機不同,經過近幾年的發展,中國風電運維市場已經建立,而且國外市場也給出了可供參考的退役風機處理思路。進入“暮年”的風機選擇性也更多了,當然,市場面臨的問題也有所不同。
行將退役的風機,可以進行翻新改造,迎來“第二春”。所謂翻新,就是拆除舊風機用新的機組替代安裝,改造則是對老舊部件或軟件系統進行更換。
風電機組的質保期多在2~5年之間,理論壽命20年左右,過了質保期之后的漫長時間里,運維成了風電機組工作的日常。UL咨詢公司最近正在進行“全生命周期風電機組剩余壽命評估”項目,以檢測機組運行狀態,評估其失效的風險,對于失效風險比較大的關鍵機組,可以做部件更換以延長機組使用壽命,減少資產的攤銷折舊,從而為企業帶來更大的利潤。
據UL中國高級項目工程師蘇彤介紹,目前國外對此項目需求較多,機組使用壽命可以平均延長至25年,國內目前尚沒有該項服務。
對于翻新改造這種處理方式,業主普遍反映最關心的還是性價比問題。
國內風電市場發展僅二十多年,早期基本全部依賴進口,后期自主研發的風電技術也多是國外控制系統的復制版,同時國內部件制造工藝與國際相比有一定差距,接近退役機組的機械構件質量難以達到繼續運行的要求,同時由于控制系統沒有技術延續性,改造成本也很高。
退役風機的第二個出路,便是回收再利用。
在風機的五大關鍵部件,葉片占據整機成本的15%,且風電事故中,三分之一都因葉片而起。在風機的回收利用中,葉片是絕對的焦點。
2012年,荷蘭率先將退役風電機組葉片用作兒童公園的構筑物。如今,荷蘭設計公司SuperuseStudios則進一步將退役葉片用于城市建筑(如公共座椅)和戶外遮蔽場所(如公交候車亭) 。
這顯然是葉片很討喜的一種退役方式。但是先看一組數據,目前風電的累計裝機容量為1.88億千瓦,全部葉片總量超過22萬片,且葉片半徑也越做越大,從1990年的25米發展到2015年的190米。如此大批量大體積的葉片,全部改造成公共建筑,顯然不具可行性。
風機葉片屬于熱固性復合材料,回收處理十分復雜。據吉林重通成飛新材料股份公司循環經濟事業部部長曹振濤介紹,熱固性復合材料回收處理十分復雜,歐美國家大多采用集中存放等待先進且經濟的方式再進行處理;小部分采用化學回收或焚燒發電的方法處理,還有些按普通固廢掩埋方式處理。這些處理方式成本高、效率低、對人類與環境的危害極大,給綠色清潔能源帶來瑕疵。
對這些潛在的“白色污染物 ”進行物理或者化學降解乃至回收再利用,成為全世界的研究課題。
一是通過化學物質分離再循環。
在一個被稱為“Dreamwind”的研究項目中,一個丹麥奧胡斯大學的科學家團隊正在開發一種化學物質,該物質將有可能將風電機組葉片復合材料進行分離,而這正是解決風電機組葉片循環利用的主要問題。
二是可以切碎后再利用。
華盛頓州立大學正在與西雅圖的全球玻璃纖維解決方案公司(GFS)共同開展退役葉片復合玻璃纖維材料的回收和制造工作。GFS先將風電機組葉片切碎成手掌大小的碎片,然后再由華盛頓州立大學的研究人員進行提煉并加工成新型的復合材料。經過測試,華盛頓州立大學的團隊發現,新材料可以與許多木質復合材料相媲美。回收后的葉片可以用于不同的途徑,從地磚到塑料路面障礙等。
三是粉碎后作燃料。
目前,德國保持著世界上唯一的工業規模的工廠,用來處理風電機組葉片。就像在華盛頓州立大學的研究人員那樣,先將退役葉片切成小塊,然后再敲碎成碎屑,并與其他廢料共同作為水泥廠的燃料。