风电叶片退役潮来临，如何破解经济环保双重难题？

我国风电市场经过十几年的高速发展，大批叶片正在步入“暮年”。如何让它们“体面地退出”，或经过再造重新获得“就业机会”，是一道难题。

业内专家认为，关于风机服役期满的处置尚未引起相关方的足够重视，不当处理会带来巨大的环境负担，行业面临着经济性和环保性的双重压力。不少业内人士希望能尽快找到答案。

(资料图)

2022年11月，在北京瑞中奇点高科技有限公司担任总工程师的胡进一直在为风机组页片循环利用做出努力。近日，他的一项实验引起不少人士的关注。一片片被切割成小块的风机叶片，被转化成可用的玻璃纤维、轻质热裂解油和可燃气等物质。这给退役风机叶片的处理带来了一种新的可能。

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大批风电机组步入“暮年”

叶片回收面临挑战

中电能源情报研究中心的邱丽静介绍：“（全球）很多重达数吨的老化叶片在拆除之后，最终都被扔进了垃圾填埋场，带来庞大的环境负担。从目前国际上普遍通用的风机回收工艺来看，大部分风机部件都可以回收利用，但剩下的约15%却面临着工序复杂、不可回收的挑战。”

我国风电大规模发展始于2004年，起步虽晚，但跑得很快。据中国电力网的数据显示，截至2022年，我国海上风电累计装机容量预计达3250万千瓦，持续保持海上风电装机容量全球第一的态势。业内专家预测，2023年，在大兆瓦趋势下，我国风电的发电成本直线下降，风电造价将会迎来历史上第一个低点，风电装机规模将会迎来历史上第一个最高峰。

据全国首届风电设备循环利用论坛暨中国物资再生协会风光设备循环利用专委会成立大会提供的信息，2025年，我国将有595台风机运行到期，此后退役呈现逐年递增态势；到2030年，这一数字将攀升至12904台。

据国家发改委能源研究所测算，“十四五”期间，我国对运行超15年的1.5兆瓦容量以下机组进行改造，置换需求超过1800万千瓦，市场规模预期达630亿元。

退役风机叶片的处理到底难在哪？

国内某大型风电运营商的相关技术人员告诉记者：“风机叶片是一个由复合材料制成的薄壳结构，一般由根部、外壳和加强筋或梁三部分组成。复合材料在整个风电叶片中的重量一般占到90%以上。”

邱丽静介绍：“风机退役后，约85%到90%的风机总量可以回收利用，其中包括基础、塔筒、齿轮箱和发电机。但大多数叶片由玻璃纤维增强的热固性树脂基复合材料加工而成。这一材料尽管抗压、耐用性能优异，却无法有效回收，回收时切割拆解工艺也十分复杂，因此叶片回收是一个特殊的挑战。”

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节能环保是风机叶片处理的技术突破点

目前，国内外大多采用焚化或掩埋方式处理退役风机叶片。从能耗和碳排放角度来说，风电叶片进入焚烧厂前还需进行拆解和粉碎，这进一步增加了环境的压力。

相较于掩埋处理，叶片回收综合利用是一种相对环保的处理方式，目前主要为水泥窑协同处理，但由于回收价值较低，难以大规模推广。

面对如何处理风机叶片这道难题，长期在有机固废和循环经济领域开展研究的胡进，带来了怎样的解决思路呢？他的答案是采用复合材料电磁热裂解技术，将风机叶片转换成可用物质。目前，这项技术已获得瑞士发明专利。

实验过程是这样的：上午10点投料，即将被切割成小段的风机叶片放到反应釜里，设置好相关参数；16点打开反应釜，只见原来乳白色的风机叶片还保留着原来的形状，但已经变成黑色的玻璃纤维了，另外还有轻质热裂解油和可燃烧的不可凝气体产生。胡进说：“这个过程实现了无害化处理，产出的物质都是可利用的，非常环保。”

在现场，胡进将产生的轻质热裂解油倒入一个小碟子，并将其点燃。他介绍说：“能够轻易地燃烧说明这些油品质比较好。这些工业毛油经过炼油厂提炼，便能变成柴油使用。这一整套工艺流程环保且能源利用率非常高。热裂解处理风机叶片会得到3种主要产物，即保持相对完整的长纤维、毛油（即轻质热裂解油）和可燃气。其中，长纤维可以重新返回到风机叶片生产或建筑领域。毛油经过精炼以后成为柴油。因为整个热裂解系统采用电磁感应加热，所以没有污染排放问题。生产过程中会产生极少量的废水，经过净化可以重复使用；同时产生极少量的不可凝气体，为可燃气，经过干燥、除尘等一系列处理之后可以作为燃料进行燃烧。此外，电磁感应加热技术的热效率达到90%，非常节能。”

图为胡进在进行利用电磁热裂解技术处理废弃风机叶片的实验

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如何降低风机叶片的回收成本

提高经济效益？

除了技术突破以外，处理方式的经济性也是决定其能否最终走向市场，实现大规模应用的一个重要因素。

胡进表示：“在切割与运输成本方面，大多数叶片主要由玻纤复合材料加工而成。这种材料固化成型后，自然降解极其困难，其中最有回收价值的纤维材料与环氧树脂难以拆分、重复使用。同时，叶片回收包括现场切割、运输、到厂整理、再加工等多个环节，且叶片直径和质量也在逐渐增加，而风电项目多处于偏远地区，运输距离远，难以集中处理，切割与运输成本较高，造成叶片回收成本居高不下。因此，我的发明提供了一种车载可移动式复合材料处理系统，可以实现流动作业。”

相关技术人员说：“不同的风电场通常相距较远，投资建厂进行叶片回收处理不现实。车载系统可以较好地满足处置需求。”

此外，叶片处理的成本和收益也是风电运营商和技术发明人较为关注的问题。胡进给记者算了一笔账：“用我发明的这套系统处理风机叶片，保守地估算，处理一吨叶片的毛利润为1080元，毛利率为60%。和国内一些大型风场付费找人对叶片进行破碎处理相比，具有较大的经济优势。”

除了推动技术研发，邱丽静认为：“叶片回收亟需政策、机制补位。叶片退役回收后处理规模巨大，急需要行业企业、叶片厂主动作为，以及开发商和国家的投入。行业融合也将有助于各行业转型至循环经济，因此还需要与材料、建筑等多领域进行跨行业合作，让报废叶片回收处置形成完整闭环，建立起回收生态。”

关键词： 海上风电