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1989年,新疆风能公司用丹麦政府赠送的320万美元购置了13台,在达坂城建立了当时亚洲最大的厂。

2013年,这批外壁漆皮开始脱落,塔架因渗漏的油渍而发黄,呈现垂垂老矣之态。

这批退役风机该怎么处理?当时业界对此争论不休。

有建议更换部件继续使用的。但零部件已很难找到,之前那批风机生产日期较早,机型较小,与后来的1.5~2.5兆瓦之间的主力机型相比,内部结构、塔筒和叶片差别很大,维护和更换难度大,成本很高。

有建议以大换小的,即直接用大风机更换掉退役的小风机。但更换风机牵扯多个部门,审批手续繁杂,国家还没有相关规定。申请更换风机相当于走一遍新上项目流程,用业主的话说,“不如直接去开发一个新风场”。且大风机换小风机,意味着电价补贴要增多,这多出的补贴谁出?没有答案。

争论不休的背后,是因为没有先例可以借鉴。

到了2018年,达坂城风电场曾经遇难到的难题,摆在了越来越多的风电场业主面前。

追溯过往,我国的风电规模化发展是从2003年开始的。2003年,中国开始实施风电特许权招标项目,确定风电场投资商、开发商和上网电价;2005年,《可再生能源法》及其细则通过,建立了稳定的费用分摊制度。这些都刺激并提高了中国风电开发规模和本土设备制造能力,随后的2006~2010年这五年间,中国风电装机实现爆发式增长。

理论上风电机组等设备的设计使用寿命为20年左右,如此计算,2000年初安装的机组也已进入“暮年”。

与达坂城的那13台风机不同,经过近几年的发展,中国风电运维市场已经建立,而且国外市场也给出了可供参考的退役风机处理思路。进入“暮年”的风机选择性也更多了,当然,市场面临的问题也有所不同。

翻新改造,成本要考量

行将退役的风机,可以进行翻新改造,迎来“第二春”。

翻新,就是拆除旧风机用新的机组替代安装,改造则是对老旧部件或软件系统进行更换。

风电机组的质保期多在2~5年之间,理论寿命20年左右,过了质保期之后的漫长时间里,运维成了风电机组工作的日常。ul咨询公司最近正在进行“全生命周期风电机组剩余寿命评估”项目,以检测机组运行状态,评估其失效的风险,对于失效风险比较大的关键机组,可以做部件更换以延长机组使用寿命,减少资产的摊销折旧,从而为企业带来更大的利润。据ul中国高级项目工程师苏彤介绍,目前国外对此项目需求较多,机组使用寿命可以平均延长至25年,国内目前尚没有该项服务。

对于翻新改造这种处理方式,业主普遍反映最关心的还是性价比问题。

国内风电市场发展仅仅二十多年,早期基本全部依赖进口,后期自主研发的风电技术也多是国外控制系统的复制版,同时国内部件制造工艺与国际相比有一定差距,接近退役机组的机械构件质量难以达到继续运行的要求,同时由于控制系统没有技术延续性,改造成本也很高。

就目前运维市场观察而言,进行翻新改造的风机有三类:濒临设计寿命的小风机、使用了10~15年的小风机和运行状况差强人意的1.5兆瓦风机。而这些风机多位于三北地区,饱受弃风限电的困扰,又面临如今竞价上网的境遇,提升的发电量是否能转化为发电收益,目前还很难预测。

回收再利用,叶片是焦点

退役风机的第二个出路,便是回收再利用。

在风机的五大关键部件中,叶片占据整机成本的15%,且风电事故中,三分之一都因叶片而起。在风机的回收利用中,叶片是绝对的焦点。

2012年,荷兰率先将退役风电机组叶片用作儿童公园的构筑物。如今,荷兰设计公司superusestudios则进一步将退役叶片用于城市建筑(如公共座椅)和户外遮蔽场所(如公交候车亭)。

这显然是叶片很讨喜的一种退役方式。但是先看一组数据,目前风电的累计装机容量为1.88亿千瓦,全部叶片总量超过22万片,且叶片半径也从1990年的25米发展到2015年的190米,越做越大。如此大批量大体积的叶片,被全部改造成公共建筑,显然不具可行性。

风机叶片属于热固性复合材料,回收处理十分复杂。据吉林重通成飞新材料股份公司循环经济事业部部长曹振涛介绍,热固性复合材料回收处理十分复杂,欧美国家大多采用集中存放等待先进且经济的方式再进行处理;小部分采用化学回收或焚烧发电的方法处理,国内目前按普通固废掩埋方式处理。这些处理方式成本高、效率低、对人类与环境的危害极大,给绿色清洁能源带来瑕疵。

对这些潜在的“白色污染物”进行物理或者化学降解乃至回收再利用,成为全世界的研究课题。

一是通过化学物质分离再循环。在一个被称为“dreamwind”的研究项目中,一个丹麦奥胡斯大学的科学家团队正在开发一种化学物质,该物质将有可能将风电机组叶片复合材料进行分离,而这正是解决风电机组叶片循环利用的主要问题。

二是可以切碎后再利用。华盛顿州立大学正在与西雅图的全球玻璃纤维解决方案公司(gfs)共同开展退役叶片复合玻璃纤维材料的回收和制造工作。gfs先将风电机组叶片切碎成手掌大小的碎片,然后再由华盛顿州立大学的研究人员进行提炼并加工成新型的复合材料。经过测试,华盛顿州立大学的团队发现,新材料可以与许多木质复合材料相媲美。回收后的叶片可以用于不同的途径,从地砖到塑料路面障碍等。

三是粉碎后作燃料。目前,德国保持着世界上唯一的工业规模的工厂,用来处理风电机组叶片。就像在华盛顿州立大学的研究人员那样,先将退役叶片切成小块,然后再敲碎成碎屑,并与其他废料共同作为水泥厂的燃料。

期待政策支持

与当年达坂城遭遇的窘境不同,这些年伴随着风电装机容量的不断增加,风电在电力供给中的占比不断提升,风电运维市场逐渐成熟。而关于叶片的处理尚未引起相关方的足够重视。

环保,是叶片必须面对的问题。

仅2016年,我国在风电叶片生产中就产生固废材料1.28万吨。截至2017年底,我国热固性复合材料总产量约为2100万吨,风电叶片应用占比25%,达525万吨。退役叶片数量也在逐渐增多,2022年将产生5.9万吨退役叶片废料。

“我们现在遇到的一个问题是大家对叶片处理的重视程度还不够,相信再过5年的时间,大家会对这个问题越来越重视”,曹振涛告诉记者,这个行业面临着经济性和环保性的双重压力,也期待政策的进一步支持。

查阅《风电发展“十三五规划”》,其中并未提及风机退役问题。目前,关于风机的退役问题,归口为当地能监局。发电机组运行达到设计使用年限的,应当向所在地派出能源监管机构申请退役,不得继续并网发电。到期未申请退役的,能源监管机构会进行公示并依法注销许可。发电机组符合国家产业政策和节能减排政策,未纳入政府有关部门关停或停用计划的,如需申请延续运行,应当于机组设计寿命到期前3个月向所在地派出能源监管机构申请延续运行。风电发电机组申请延续运行的,也应按照国家及地方有关规定开展延寿改造、安全评估,并提供相应的证明材料。

退役风机的处理是一个问题,也是一个可以催生市场前景的机遇。而要把握好这个机遇,需要先进的技术以及完备的政策。

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