今日要聞
推薦展會
更多 > >
推薦專題
更多 > >
環保政策下，如何應對萬噸級退役風機葉片
導讀：近日，在北京組織召開了風力發電葉片推窗及產業發展模式研討會，相關行業協會針對退役葉片的回收和后處理問題，就如何推進葉片回收的產業化技術及高效綜合利用進行了專題討論。
【塑料機械網 熱點關注】近日，在北京組織召開了風力發電葉片推窗及產業發展模式研討會，相關行業協會針對退役葉片的回收和后處理問題。
就如何推進葉片回收的產業化技術及高效綜合利用進行了專題討論，這也是目前風電行業及材料行業專題就葉片回收及后處理綜合利用進行公開正式討論。
隨著煤、石油、天然氣等傳統化石能源的逐漸耗盡，風能、太陽能等新型能源的開發利用也越來越得到人們的重視，已成為能源領域最具商業推廣前景的項目之一，目前在國內外發展迅速。
我國的風電發展開始于20世紀50年代，早期的發展主要用于海島和偏遠地區的電力空缺問題，主要是非并網小型風電機組的建設。70年代末期，我國開始研究并網風電，主要通過引入國外風電機組建設示范電場，1986年5月，示范性風電場馬蘭風力發電場在山東榮成建成并網發電。
在不斷的發展過程中，我國的風電行業從1986年開始，經歷了早期示范階段，產業化探索階段、快速成長階段、高速發展階段、調整階段和從2014年開始的穩步增長階段。經過前期的洗牌，我國風電產業過熱的現象得到一定的遏制，發展模式從重規模、重速度到重效益、重質量。2016年我國風電新增裝機容量占全部電力新增裝機容量的比例為15.5%，累計裝機容量占比9.0%。風電新增裝機容量占比近幾年均維持15%以上，累計裝機容量占比則呈現穩步提升的態勢。發電量上，2016年全國風電發電量2,410億千瓦時，占全部發電量的4.1%，發電量逐年增加，市場份額不斷提升，風電已成為繼煤電、水電之后我國第三大電源。
國內的整機生產企業中，新疆金風、浙江運達、大連重工集團、東方汽輪機廠等幾家的市場前景被業界看好，占據了市場較多的份額。而在風電行業中，葉片市場的情況很大程度上決定著整機市場的情況。目前單是丹麥LM Glasfiber公司一家就占據了國際市場40%以上的份額，其產品被GE WIND、西門子(原丹麥BONUS)、SUZLON、Repower、Nordex等公司全部或部分采用；另外Vestas和Enercon公司也擁有各自的葉片生產部門。國內的葉片生產企業主要有中航保定惠騰、連云港中復連眾復合材料集團等。
目前全球的風力發電企業處于一個競爭激烈的發展過程，國內的發展商你追我趕，與國外的風電巨頭企業相比較起來，目前還有一定的距離。而風電葉片影響著整個風電行業的發展，在風電葉片中，材料體系和制造工藝決定著風電葉片的發展水平。
現階段風電葉片的發展，復合材料被用到的是最廣泛的。目前復合材料在風力發電中的應用主要是轉子葉片、機艙罩和整流罩的制造。相對而言，機艙罩和整流罩的技術門檻較低，生產開發的難度不大。而風力發電機轉子葉片則是風力發電機組的關鍵部件之一，其設計、材料和工藝決定風力發電裝置的性能和功率。
在風力發電機興起100多年的歷史里，葉片材料經歷了木制葉片、布蒙皮葉片、鋁合金葉片等。隨著聯網型風力發電機的出現，風力發電進入高速發展時期，傳統材料的葉片在日益大型化的風力發電機上使用時某些性能已達不到當下葉片的發展要求，于是具有高比強度的復合材料葉片發展起來?，F在，幾乎所有的商業級葉片均采用復合材料為主體制造，風電葉片已成為復合材料的重要應用領域之一。
風力發電機葉片是一個復合材料制成的薄殼結構，一般由根部、外殼和加強筋或梁三部分組成，復合材料在整個風電葉片中的重量一般占到90%以上。復合材料葉片發展之初采用的是廉價的玻璃纖維增強不飽和聚酯樹脂體系，直到今天這仍是大部分葉片采用的材料。隨著葉片長度的不斷增大，自身重量也不斷增加，這種體系在某些場合已不能滿足要求，于是很自然地，性能更優異的增強材料—碳纖維走進了人們的視野。
基于目前國際上碳纖維價格居高不下，有些人認為在葉片生產中采用碳纖維太過昂貴，不應采用，實際上并非如此，一方面由于葉片長度的增加，其對剛度的要求也更加嚴格，在更大尺寸葉片的制造上，碳纖維的剛度大約是其他材料，如玻纖的3倍，制成的復合材料剛度約是玻璃鋼的兩倍，從這個意義上說碳纖維的引入是必要也是必須的；另一方面，由于葉片尺寸的加大，其質量也越來越巨大，高性能碳纖維的引入可以在很大程度上實現葉片的減重，而隨著葉片重量的減輕，旋翼葉殼、傳動軸、平臺及塔罩等也可以輕量化，從而可整體降低風力發電機組的成本，抵消或部分抵消碳纖維引入帶來的成本增加。隨著大型、超大型海上風力發電機的制造和陸續投入運行，碳纖維在風電葉片上大規模應用的時代已為時不遠。
在葉片的制造工藝上，傳統的葉片生產一般采用開模工藝，尤其是手糊方式較多，生產過程中會有大量苯乙烯等揮發性有毒氣體產生，給操作者和環境帶來危害；另外，隨著葉片尺寸的增加，為保證發電機運行平穩和塔架安全，這就必須保證葉片輕且質量分布均勻。這就促使葉片生產工藝由開模向閉模發展。采用閉模工藝，如現在熱門的真空樹脂導入模塑法，不但可大幅度降低成型過程中苯乙烯的揮發，而且更容易精確控制樹脂含量，從而保證復合材料葉片質量分布的均勻性，并可提高葉片的質量穩定性。
風電的發展令人欣喜，然而、退役葉片的回收問題一直被大家所忽視，隨著時間的推移，會越來越引起更多的人重視，是什么原因導致現在這樣的結果呢？是什么樣的復合材料，就連“回收”都要擺在桌面上來討論呢？
它的專業名稱叫纖維增強樹脂復合材料。這里談到的樹脂包括各類型的環氧樹脂、不飽和樹脂及正在使用推廣的聚氨酯樹脂。
復合材料當然使用最大的特性就是輕質高強，單位密度只有鋼鐵的1/3，同等重量的材料力學性能是金屬的好幾倍；而且性能可設計，與金屬材料不一樣的是各向異性，根據產品的物理屬性需求進行設計，風機葉片正是有這樣的功能需求采用了復合材料作為葉片材料。
復合材料當然使用最大的特性就是輕質高強，單位密度只有鋼鐵的1/3，同等重量的材料力學性能是金屬的好幾倍；而且性能可設計，與金屬材料不一樣的是各向異性，根據產品的物理屬性需求進行設計，風機葉片正是有這樣的功能需求采用了復合材料作為葉片材料。
但是，復合材料的一個特性就是材料的化學過程不能逆向，一旦固化成型后，無法返回原來的材料基體屬性，更重要的是如果不經過新的工藝處理，是無法降解，這對當前環保高壓政策而言，是一種巨大的威脅。
風機葉片的回收處理和再利用成為產業痛點，大會報告明確要求“加強固體廢棄物和垃圾處置，推進資源全面節約和循環利用，實現生產系統和生活系統循環鏈接”。
2020年9月1日起施行的《固體廢物污染環境防治法》被稱為“嚴固廢法”。新《固廢法》對固體廢物污染環境防治監督管理制度、工業固體廢物污染環境防治制度、生活垃圾污染防治制度、生產者責任延伸制度、工業固體廢物排污許可制度五個方面進行了更為嚴格的規定。
環保高壓政策下，葉片的回收和后處理已經成為行業即將面臨的一個重大難題，因為葉片無論采用哪種回收方式，都需要高額的成本，并接受“固廢法規”嚴格的制度制約。
千噸級的葉片回收在即：2026年開始萬噸級的葉片面臨處理。
根據行業會議數據統計表明，截止2020年底，全國風電裝機臺數超過14000萬臺，到2021年年底，實際可退役風機數量超過38.3萬千瓦（這是非數據，估計統計口徑不一有差異），根據當前葉片單位千瓦的用量計算，以16kg/kw估算，到今年年底實際可退役風機的復合材料葉片重量高達6096噸（大致測算）。
根據行業統計數據來看：2006年的葉片用量超過2萬噸，意味著2026年葉片回收行業就會迎來第一次風電退役的大考。到2029年，年處理回收葉片的量將達到22萬噸，2035年其規模將達到52.7萬噸左右。
葉片回收后處理還在起步階段：行業還有時間應對。
從規模來看，到2023年之前，每年的葉片處理量都在1000-2000噸之間，從復合材料的綜合利用來看，還處于工程試驗階段，也就是說，我們行業還有2-3年的時間去進行這方面的試驗研究與工程化規模應用。2024年開始年規模就開始達到5000噸以上，這就不是我們小作坊式的工業企業能解決這么大規模處理。當前，有退役的葉片都是簡單的處理，但都是基于臨時處理的做法，真正大規模的退役風機葉片開始后，必須考慮如何在滿足環保的基礎上，做好退役葉片的綜合利用，實現變廢為寶。
其實，我們的葉片行業企業也在行動，包括中材科技、時代新材、成飛重通都也在做這方面的研究，也得到了國家的支持，但距離大規模的應用還有很長一段路要走，需要指出的是，個人認為：作為最熟悉葉片的關聯者-葉片企業應該是葉片回收及綜合利用最重要的單元，應該是這個回收后處理的主體實施者，而風機的擁有者必須要有風機退役處理成本的考慮。
葉片的回收和后處理：未來的風電場需要準備好風機退役準備金作為全生命周期的一個環節，風機的退役也是需要成本的，這一點可能在過去的風電場沒有考慮，但在實際壽命終結時候，需要拿出一筆錢來用于風機的退役。
除了葉片外，其他金屬部件大部分可以實現再生利用，但是葉片作為工業非降解固廢，必須要有一筆固廢處理基金，與塔筒、機組金屬件的再生不一樣的是，需要給葉片回收處理單位相應的固廢處理費用，再加上葉片回收后實現一部分的綜合利用，使得葉片回收的商業模式成立，具有最基本的行業利潤(企業可以正常運轉)，那么風電行業的風機退役與循環就實現了真正的綠色發展。
此外，行業也在制定相關的葉片復合材料固廢處理標準，好界定未來葉片的回收處理是否達標環保政策，這一點也是我們面臨的一個新課題。
風電裝備產業的綠色循環發展，是風電產業實現健康發展的基礎，葉片的回收后處理也是發展到一定階段出現和面臨的新問題，行業在關注，企業更加要關注，尤其是風電場業主，如何花最少的錢，讓葉片這種固體廢物實現綠色綜合利用，同時又能避免高壓環保政策的懲戒，這是我們風電葉片人的又一個重要歷史任務！
“大風車”能不能再生，我們在期待！
來源：全國能源信息平臺
版權與免責聲明： 凡本網注明"來源:塑料機械網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-塑料機械網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用,并注明“來源:塑料機械網6868dy.com" 。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
本網轉載并注明自其它來源(非塑料機械網6868dy.com)的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點或和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，負版權等法律責任。
猜你喜歡
所有評論僅代表網友意見，與本站立場無關。