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2024 07/02

记者徐卫星

来源:中环报

生态环境部征集废风光设备拆解环境问题线索 退役风光设备回收处理存在哪些环境管理突出问题?

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摘要:我国退役风电和光伏设备循环利用面临技术和法规瓶颈,但市场潜力巨大,预计2025-2035年市场总额超1500亿元。目前,回收处理存在环境风险和高成本问题,需突破技术难点,优化商业模式,构建循环经济体系。

作为新兴固废,退役风电和光伏设备因具有环境与资源的双重属性,并同时包含一般固体废弃物和危险废弃物,其规范处置成为循环利用的重要环节,也成为当前环境监管关注的焦点。

据6月29日生态环境部官网消息,为促进废弃设备及消费品进入规范回收处理主渠道,生态环境部拟在全国范围内集中开展违法拆解废弃设备及消费品污染环境专项整治,并已在生态环境部政府网站开通“废弃设备及消费品非法拆解处理污染环境投诉举报专栏”,重点征集废光伏组件、废风机叶片等六类废弃设备和消费品拆解处理活动中的污染环境问题线索,严厉打击非法拆解污染环境行为。

“当前,我国退役风电和光伏循环利用呈现规模化的新趋势。有统计数据显示,2023年,我国退役风电回收金属等资源五万多吨;回收光伏组件约十万多片,回收资源6000多吨。针对即将大规模退役的风机叶片,目前尚无全面推广的回收技术和处理标准,同时也没有针对于大宗工业固废回收的法律法规和行业体系,因此,退役叶片应如何处置成为当前难点。此外,光伏组件回收利用的工序较多、流程较长,每个工序及整个工艺路线必须优先考虑的是在无害化前提下进行资源化,再加上环境污染严重和回收利用率低下的小工厂、小作坊对正规企业生存空间的挤占,造成光伏组件回收利用的盈利能力偏弱。”6月29日,在辽宁省朝阳市召开的中国风光设备循环利用大会暨辽宁风光设备循环利用产业促进会上,一位业内专家向记者表示,退役风电叶片、光伏组件的回收体系、技术标准、污染控制标准等瓶颈问题仍需通过产学研深度融合进行解决。

将有多少风光设备面临退役?

风电光伏设备循环利用市场总额将超1500亿元

据此次会议主办方、中国物资再生协会风光设备循环利用专业委员会主任程刚齐预测,2025年—2035年,风电光伏设备循环利用市场总额将超过1500亿元。届时,退役风电设备循环利用将形成规模化发展态势,退役光伏组件处置市场主要还取决于具体政策,可能相较风电设备循环利用推迟3年—5年。

中国物资再生协会风光设备循环利用专业委员会数据显示,截至2024年5月,风电机组达到退役年限装机容量1760万千瓦,累计拆除1392台,147.7万千瓦;产权交割449台,54.93万千瓦;平均1千瓦回收价格为355元。预计到2025年,中国将迎来第一批大规模退役风电机组,退役的老旧风电场规模将超过1.2GW;到2030年,年退役风机规模将达到10GW左右;2030年—2035年间,累计退役风机规模将超过100GW;2036年—2040年间,累计退役风机规模将达到150GW。与此同时,自2030年开始,将进入光伏组件报废的密集期,截至2030年累计待回收容量达到90MW;从2035年开始待回收总量将呈爆发式增长,2040年预计累计回收量将达到254GW。

据业内人士介绍,退役风电和光伏设备的循环利用技术路线基本都可以遵循拆解(拆除)预处理—部件再制造(功能修复) —材料级回收利用的基本原则。

其中,风电设备中的各类零部件主要由钢、铜、铝、热固件复材、磁钢等组成,每千瓦用钢量约为0.11吨、每千瓦用铜量约为2.9千克—3.52千克,除了较难处理的风机叶片,其余85%—90%可以进行回收处理。根据未来我国3年—5年内需要退役的风力发电机组数量将达上万台来估算,拆除后将产生约2000万吨废弃物资,其中,废钢铁、废铜、混凝土及复合材料等一般固体废物近1970万吨,废矿物油、废铅酸蓄电池等危险废物约30万吨。

退役光伏设备以晶体硅(C-Si)光伏板为主,废光伏板中含有玻璃(约68%) 、铝 (约18%)、硅(约3.5%)、银铟等稀有金属(约1%)等,具有较大的资源价值。晶硅组件含有铅、锡等金属元素,具有较高浸出毒性,易导致土壤和水源污染。薄膜太阳能电池特别是碲化镉薄膜电池中镉、铜等重金属元素含量很高,可能对十壤和植被造成破坏。

退役风光设备回收处理有哪些环境管理突出问题?

拆解处理环节环境风险交织叠加,回收成本高堵点多,废物资源化程度有限,配套环境管理政策供给不足

2022年4月18日,内蒙古自治区锡林郭勒盟生态环境综合行政执法支队接到投诉举报,反映在锡林郭勒盟有人在拆解废旧风机叶片。经现场勘察,发现该区域内共堆放废旧风机叶片58支,其中43支已拆解。经查,内蒙古中广核风力发电有限公司宝力格风电场委托锡林郭勒盟酒泉市顺风复合材料再利用有限公司(以下简称顺风材料有限公司)处置废旧风机叶片,顺风材料有限公司接收后,未按双方签订的委托协议要求拉运至指定地点进行处置,就近拉运至白银库伦场部(灰腾河)东南1公里处空地上堆放并进行露天拆解,拆解过程中粉末扬散。其擅自堆放废旧风机叶片并露天拆解造成工业固体废物扬散的行为违反了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》相关规定,锡林郭勒盟生态环境局作出行政处罚36.1920万元,并责令顺风材料有限公司限期将堆放的废旧风机叶片按要求妥善处置。

“从整体层面看,退役风力发电机组呈现出废物产量大、种类复杂、危害性大等特点。”一位业内专家向记者表示,目前,退役风力发电设备回收处理环境管理突出问题包括拆解处理环节环境风险交织叠加,回收成本高堵点多,废物资源化程度有限,配套环境管理政策供给不足等问题。

例如在拆解处理环节风电机组叶片、钢制塔筒的切割,齿轮箱的拆解,混凝土基础底座的破碎等环节可能会产生扬尘;拆解过程产生的废弃铅酸蓄电池、废旧齿轮润滑油等危险废物可能会发生“跑冒滴漏”情况。

此外,退役风力发电设备多位于偏远地区、尺寸较大、难以切割,人工成本与运输成本高昂,业主单位参与回收处理的积极性和主动性不强。退役设备中有价元素分散且含量低,大多以合金等复杂形态存在,导致其中的稀贵金属难以得到回收和资源化利用。

“现阶段国内退役风力发电设备的回收规模较小,没有形成配套的产业链,有关环境管理政策制定进度缓慢。大部分风力发电机组仍在服役期内正常运转,业主单位进行回收处理的迫切性不强。现行的退役风力发电设备回收或无害化处理的通用性、指南性技术标准文件约束性有限,尚无针对性的强制回收处理要求。”上述专家表示。

与退役风电设备类似,退役光伏组件处置也尚处于起步阶段,并暴露出不少环境管理问题。

“目前,市场参与主体呈现小作坊野蛮生长、龙头企业鲜见的特点,由于缺乏政策和标准,加之技术装备短板明显,处置过程中容易造成二次污染。”一位业内人士向记者表示。

据了解,废光伏组件超过80%价值集中于层压件中,其高效解离与高值回收是实现循环利用的关键。其中,脱除封装材料(EVA)胶膜与背板,实现各组分解离,是层压件有价元素高值回收的首要前提。

然而,“EVA的剥离强度大,用物理破碎方法分选,金属回收率仅为70%;用化学试剂溶解的方法易产生大量废液,污染严重;用热转化分解易产生含有氟化物的有害气体等。”中国科学院广州能源研究所研究员、博士生导师吴奔腾介绍。

华中科技大学教授、博士生导师罗光前表示,目前,我国主要采用的是热处理法对退役光伏层压件进行解离,通过利用高温环境处理,使胶膜丧失粘性并受热分解,处理效率高,产物易分离,具有大规模利用前景。不过,现有热法解离技术也存在技术瓶颈,直接高温热解虽然效率高,但易导致玻璃炸裂,影响产品价值,例如完整玻璃的回收单价约为0.36万元/吨,回收价值达到3240元/吨光伏板,但碎玻璃回收单价仅约为0.05万元/吨,回收价值为352元/吨光伏板。而低温降黏剥离法虽然可避免高温热处理过程中的剥离破碎问题,但需要手动剥离背板,处理效率有待提升。

“背板是由PVDF/PVF和PET构成的复合膜,氟的质量含量约6%—10%,部分以难溶性有机氟形式存在,无法被湿法有效洗涤,深度脱除技术缺乏。”罗光前认为,实现大通道层压件连续无损热解及氟控制技术/装备是突破热法高效清洁解离瓶颈的关键。

如何构建新质生产力?

突破核心技术难点、优化商业模式、协同集群发展

“当前,迫切需要加强对废风光设备等新能源器件拆解、循环利用的综合性、系统性研究,聚焦共性问题,突破核心技术难点。与国外欧美等主要发达国家相比,我国相关的核心专利数量和转化量都远远低于前者,亟需加强研发投入,打破专利壁垒,形成支撑我国庞大新能源产业循环发展的科技能力。”吴奔腾指出。

据他介绍,目前,由中科院广州能源研究所承担的“退役新能源器件循环利用研发平台”纳入“十四五”科教基础设施建设规划,获得中央投资经费4.99亿元,正全力推进建设。项目建设的主要内容包括建设退役新能源器件智能拆解分选技术装备、杂化废材高效清洁热转化及智能装备、废杂有色金属清洁回收与高质再生技术三个研发平台。

清华苏州环境创新研究院副院长么新认为,风光行业企业应借设备更新之势做好生态设计产线布局,设定轻量化、易回收、易运输、易拆解的设计目标,优先选用再生材料,升级优化生产加工设备等。

么新介绍,《关于促进退役风电、光伏设备循环利用的指导意见》将生态设计作为构建风电和光伏设备循环利用体系的重要一环,欧盟也相继推出生态设计指令、能源标签法规、绿色公共采购标准及欧盟生态标签条例等产品绿色规范,构建了较为完善的绿色体系,生态设计和能源标签是欧盟推出的强制性规范,相关产品必须满足以上规范的要求才可以进入欧盟市场。

“在不断加强技术升级突破卡脖子难题的同时,应建立规范监管以及支持引导政策制度,系统构建清晰的协同发展格局,创新优化商业模式,同时推动风光设备回收和处理后的再生产品的市场消费引导,方可打通风光设备回收利用‘最后一公里’。”中国华能集团有限公司东北分公司副总经理杜东明认为。

国家电投投建的全国首条光伏组件回收中试线,采用‘物理+热解+化学提纯’的综合回收法,回收全过程绿色环保,目前综合回收效率可达92.23%。资料图片

风电叶片回收处理技术应用公共设施——保定“绿色公交站” 资料图片

“风光设备循环利用产业,本质上是新型城市矿山,是循环经济的组成部分,因此需要遵循循环经济第一法则,循环不经济就不是真正的循环经济,无法健康发展。”程刚齐表示,各地方政府要加强产业规划与引导,促进区域内循环经济发展。渐进式投入,协同集群发展。

据辽宁省发改委新能源处处长孙淼介绍,为了确保辽宁省新能源的可持续发展,未来将着力于新能源和新能源装备产业协同发展,将风光循环产业打造成新质生产力。

“风电光伏循环产业实际上是生产环节的逆向再造,通过这种方式,我们可以拉动化工、冶金、建材、环保、生态修复等多个产业协同发展,助力全省工业产业体系进一步优化升级。”孙淼透露了辽宁推动循环利用产业的发展思路,她说:“首先要做好规划,风电光伏循环产业最大的要求就是一定要进行产业集聚,我们立足本省优势,加快产业体系建设,集中力量打造1个—2个重点产业园区。其次,风光循环产业还是个系统性的工程,因此要构建覆盖绿色设计、规范回收、高值利用、无害处理等环节的风电和光伏设备循环利用体系,并且发挥链长的作用,鼓励生产制造企业、发电企业、运营企业、回收企业、利用企业等建立长效合作机制,加强产业衔接协同。最后,从政府层面,将退役风电、光伏设备循环利用产业链条进行细分树立,在剔除机械粉碎、填埋等简单处理方式基础上,对其中高技术、高附加值缓解进行重点支持。”


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