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IIGF观点推进风电、光伏设备退役管理促进产业链绿色低碳发展

时间: 2024-07-28 08:25:19 |   作者: 总统娱乐国际平台官网

  2024年全国能源工作会议提到,全国能源系统坚持稳中求进的工作总基调,强调持续优化调整能源结构,推动新能源安全可靠发展。

  在政策支持下,我国风电、光伏累计装机量和新增装机量多年来稳居全球第一,2023年风电、光伏总装机量突破10亿千瓦。与此同时,我国风电、光伏设备退役高峰期也马上就要来临,固废资源化回收利用成为两会聚焦的热点问题。

  自我国2020年“双碳”目标提出后,风电、光伏作为新能源行业受到稳定的政策支持,设备量持续增加。截至2023年12月,我国太阳能发电装机容量达到6.09亿千瓦,风电装机容量达到4.41亿千瓦。然而,在大规模推广新能源发电市场蒸蒸日上后,随之而来是退役设备的处置和管理问题。风电机组叶片和光伏组件寿命一般为20-25年,早期风电光伏设备常规使用的寿命临近、设备持续迭代将导致大量设备退役。根据中国物资再生协会风光设备循环利用专业委员会发布的《2022中国风电光伏设备循环利用产业高质量发展报告》,预计到“十四五”末,我国将迎来第一批大规模退役风电机组,20302040年间,累计退役风机规模将达到2.5亿千瓦;2030年起,光伏组件将进入报废密集期,2030年的累计待回收量将达1780万千瓦,2035年起,回收总量将爆发式增长。

  由于早期风电技术发展尚不充分,单台机组装机容量较小,长时间运行后发电效率下降较快。如今,平价上网与装机规模提升需求大,降本增效势在必行。为提升风能资源利用效率,2023年6月,国家能源局印发《风电场改造升级和退役管理办法》,鼓励并网运行超过15年或单台机组容量小于1.5兆瓦的风电场开展改造升级。在此背景下,风电机组大型化趋势显露,已有项目的技改需求旺盛,大容量、高效率的风电机组、光伏组件逐一落地,将可能会引起早期风电、光伏设备的提前退役。

  风电、光伏设备退役将产生可大量固体废弃物,其中有多种材料具备高回收价值,对其进行高效回收利用将降低废弃物处置手段带来的环境污染,间接降低原材料生产产生的碳排放,是实现风电、光伏产业链绿色低碳循环发展的重要举措。

  风机方面,截至2040年,风电行业将累计产生回收价值超过900亿元的3000万吨废钢、近500亿元的80万吨废铜。光伏设备方面,光伏组件90%的材料可进行循环再利用,包括稀有金属、玻璃、铝材等物质。截至2040年,报废光伏组件中累计可回收利用的原材料累计价值将高达1.1千亿元,玻璃高达近1400万吨,废弃铜、废弃银也将达到30万吨、6万吨。晶体硅电池的电极制备需要消耗银、铜、硅等材料,这些材料在其他尖端技术领域也存在广泛的应用前景,资源回收价值高。

  2023年6月,国家能源局印发《风电场改造升级和退役管理办法》,填补了风电场改造升级和退役管理政策的“空白”。从国家层面针对行业普遍关注的问题进行解答,明确改造升级与退役项目的具体内涵、改造升级方式、项目如何管理与审批、电网接入手续怎么样办理、要素保障有哪些、废旧设备设施如何回收利用和处置等问题,倡导设备循环利用,明确主体责任,为有序实施风电场改造升级和退役提供了政策保障。

  2023年8月,国家发展改革委等多部门联合发布《关于促进退役风电、光伏设备循环利用的指导意见》,提出了重点工作目标和工作任务,目标分为2025和2030两个阶段。到2025年,集中式风电场、光伏发电站退役设备处理责任机制基本建立,退役风电、光伏设备循环利用有关标准规范加强完善,资源循环利用关键技术取得突破。到2030年,风电、光伏设备全流程循环利用技术体系基本成熟,资源循环利用模式更健全,资源循环利用能力与退役规模有效匹配,标准规范更完善,风电、光伏产业资源循环利用水平明显提升,形成一批退役风电、光伏设备循环利用产业集聚区。从6个方面部署了重点任务,即大力推进绿色设计、建立完整退役设备处理责任机制、完善设备回收体系、强化资源再生利用能力、稳妥推进设备再制造、规范固体废弃物无害化处置。

  对于风机而言,当前一般会用露天堆放、填埋、焚烧或粉碎再塑形等方式来进行处置。若露天堆放,地表土地资源将被占用,风机叶片中的玻璃纤维、树脂和胶会造成土地利用性质的改变。若破碎填埋,玻璃纤维微小颗粒和树脂微小颗粒将进入土壤和地下水,改变土壤的理化性质,造成污染。

  光伏设备方面,目前废弃晶体硅光伏组件的常规处置方式包括直接掩埋与焚烧。若进行掩埋,光伏组件中的重金属元素会逐渐渗入土壤,对土壤、地下水等环境介质和植被、动物等生态要素造成危害和污染。此外,不经处理的废弃光伏组件也极易造成光污染。

  风机方面,若焚烧处理,有机树脂会在燃烧过程中产生有毒有害化学气体,且工序存在爆炸隐患。由于叶片复合材料的基体树脂的主要构成元素包含碳,大规模焚烧将排放大量二氧化碳。若一台1.5MW的风机可以被100%回收,将减少约600吨二氧化碳排放。随着回收规模的增长,在2040年累计回收规模达280GW,将可减少约1.13亿吨的碳排放。

  光伏设备方面,若焚烧处理,光伏板在燃烧中会释放二氧化硫、氟化氢、氰化氢和少量的挥发性有机物。1吨废弃光伏组件在回收利用后能够大大减少约5.41吨二氧化碳的排放。随着累计回收量的增长,截止至2040年,累计回收量到达约250GW,能够大大减少约1.08亿吨二氧化碳排放。

  风电、光伏产业供应链主要由设备制造商、发电企业组成,目前设备退役管理问题在产业链各环节的主体责任不明确,政策层面尚未划分政府、发电企业、设备制造企业、回收利用企业各自的责任,各环节企业对于设备退役报废与处置、回收与再利用的参与意识不强,不能构成系统构建清晰的协同发展格局。

  经济效益不显著是退役设备回收利用难以商业化的重要原因。回收利用技术前期研发和回收产业构建都需要大量资产金额的投入,但目前缺乏有关政策引导产业基金及市场资本支持,回收处置成本分摊的价费模式不合理导致市场参与热情不高。

  目前我国退役风电、光伏设备循环利用尚处于起步阶段,回收利用难度较高。一是退役设备规模储量大,多处于沙漠、戈壁、高山、海上自然条件恶劣的偏远地区,回收和运输难度高。二是回收利用技术尚不成熟,目前设备处置方式仍以火法和化学法为主,存在二次污染和成本的问题。

  对于风机叶片而言,无论是拆解重复利用于市政建设等领域,还是打碎回收后添加进建筑材料增强材料性能,均存在环保不够友好、技术不够成熟、经济性不够好等问题。对于光伏设备而言,其中的多晶硅、液体银等材料分离技术难度大、工艺复杂、分离成本高,目前也没有大规模回收利用的场景。

  风电、光伏设备供应商作为产业上游,应该在设计阶段和原材料使用阶段将未来设备退役处置纳入考量,将设备回收成本传导至产业链各环节,提高可回收材料使用比率,提高设备回收便利度。同时,上游供应商应加强回收利用技术的研发投入,既为自身生产运行降本增效也提高资源回收利用效率。

  绿色金融工具作为促进行业转型发展的重要手段,在传统高能耗企业转型过程中起到重要推动作用。各级能源主管部门可以联合金融监督管理部门,将退役风电、光伏设备循环利用类项目作为重点扶持行业,开发多种绿色金融理财产品和服务,为合乎条件的回收企业、回收项目及回收研发技术创新提供融资便利。

  监管机构可以出台有关政策支持设备回收产业链发展。一是制定政策明确设备回收管理责任主体;二是利用税收优惠政策等方式推动风电、光伏发电企业对设备做妥善处理;三是利用资金支持推动第三方专业机构对设备做统一回收;四是利用国家及地方奖项、创新平台建设等推动发电企业、设备制造企业、科研机构等相关的单位开展风电场废弃陈旧物资循环利用研究。

  作者施懿宸系中财大绿金院高级学术顾问、中财绿指首席经济学家;姜雨彤系中财大绿金院研究员;刘睿萱系中财大绿金院科研助理

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