2000年邁入規(guī)?;l(fā)展快車道的中國風電與光伏產(chǎn)業(yè),即將抵達20至25年設計使用壽命的終點,迎來首批大規(guī)模退役潮。
來自國際環(huán)保組織綠色和平7月6日發(fā)布的一份名為《可再生能源零廢未來:風電、光伏回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究》(以下簡稱“報告”)數(shù)據(jù)預測,中國風電產(chǎn)業(yè)將在2025年迎來第一批大規(guī)模退役潮,退役規(guī)模將超過1.2GW;緊隨其后,2030年光伏組件將進入密集報廢期,預計可回收容量高達17.8GW。到2040年風電退役累計將達到約280GW,光伏退役組件累計規(guī)模將達到約250GW。
新疆金風科技股份有限公司董事長(以下簡稱“金風科技”,02208.HK)武鋼認為,“風機退役有可能帶來大量待回收材料,這些退役的材料中所含有的銅、鋼、水泥、碳纖維/玻璃纖維等物質仍具備很高的回收價值。如何在不對環(huán)境產(chǎn)生危害的基礎上,對退役風機進行高效回收再利用,已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展最重要的一環(huán)。”
“組件回收是光伏產(chǎn)業(yè)鏈上的最后一環(huán),也被視為整個光伏綠色產(chǎn)業(yè)鏈的‘最后一公里’。希望供應鏈上下游企業(yè)、科研院所、投資機構以及社會各界力量積極參與,探索切實可行的光伏回收產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式,共建退役光伏組件回收的健康市場,實現(xiàn)光伏組件全生命周期綠色發(fā)展。”英利集團創(chuàng)始人苗連生建議。
2025年組件陸續(xù)走向退役
截止至2021年底,中國風電累計裝機量達328GW,光伏累計裝機量達306GW,已連續(xù)數(shù)年保持全球裝機量首位。
伴隨中國3060雙碳目標的出臺,無數(shù)目光聚焦在風、光等可再生能源行業(yè)。綠色環(huán)保的回收方式,不僅能為退役組件賦予新的價值,在創(chuàng)新科技的加持下,前沿的回收方法還能大量減少風電、光伏壽命盡頭的二氧化碳排放及對環(huán)境的負面影響,助力可再生能源高速發(fā)展。
根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),截至2021年底,中國風電累計裝機超過17萬臺,累計裝機的風電機組平均單機容量2025kW,當年新增機組平均單機容量達到3114kW。其中,2.0-2.9兆瓦風電機組占比最高,占累計裝機容量47.3%,是市場的主力機型;3MW及以上風電機組所占市場份額不斷增長,占新增容量的八成以上。
伴隨風電產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大以及機組大型化發(fā)展的趨勢,機組相關部件如風機塔筒、機艙罩、葉片等的尺寸和原材料用量也在相應增加,為風電回收帶來巨大市場空間。風機的機艙、塔筒、葉片等部件包括銅、鋼、水泥、碳 纖維/玻璃纖維等材料,在風機退役后均具有回收價值。其中,風機艙罩、塔筒中包括的銅、鋼等90%左右的可回收材料具備成熟的回收體系。而風電葉片機組及配套設施中所使用的復合材料卻最難回收處理。
據(jù)了解,風電葉片是一個由復合材料制成的薄殼結構,結構較為復雜,不同部件由不同的材料構成,并且根據(jù)制造商和應用場景的不同,葉片所涉及的結構和使用的材料也各不相同。整體而言,玻璃纖維/碳纖維樹脂復合材料憑借其輕質高強、性能可設計的優(yōu)質特點,成為全球風機葉片的核心材料,其在整個風電葉片中的重量占了90%以上。但復合材料由于在化學交聯(lián)過程中具有不可逆性,產(chǎn)品固化成型后不可再熔化、重塑或自然降解,難以進行循環(huán)利用。因此,當前風機葉片回收技術難度大、成本高,其退役后的回收模式也尚處于探索中。
來自報告的數(shù)據(jù)顯示,風機葉片復合材料用量約在16-18千克/千瓦左右。假設按照目前國內已應用的廢棄葉片回收利用模式——葉片破碎之后用來鋪路,以節(jié)省鋪路的石子價格約100元 /噸11計,則可簡單計算出在即將到來的首批風機退役潮初期(2025-2030年),風機葉片采用現(xiàn)有回收利用模式在復合材料利用方面每年可產(chǎn)生的價值約在200萬-2000萬之間。
中國光伏組件產(chǎn)量連續(xù)15年位居全球第一, 累計裝機量連續(xù)7年位居全球首位,占據(jù)全球光伏總裝機容量的近1/3。根據(jù)《全球光伏》的調查,截止2022年3月底,全球累計光伏裝機總量跨越1太瓦大關,光伏正式進入太瓦級“T”時代。與此同時,伴隨光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,大量光伏組件的使用也產(chǎn)生了一個新的環(huán)境問題:光伏組件的使用壽命一般在20到25年左右,隨著光伏組件產(chǎn)品的快速更迭,目前安裝的第一批太陽能電池板中有相當一部分已需要退役。
報告分析,基于光伏組件20到25年的設計壽命與過往裝機量數(shù)據(jù)的預測,2025年前后首批光伏組件將陸續(xù)走向退役;自2030年開始,光伏組件的廢棄量隨著2000年到2010年裝機量的大幅發(fā)展而顯著增加,行業(yè)將進入光伏組件報廢的密集期;截至2030年累計待回收容量達17.8GW,相當于需要 1200列滿載50個四十英尺集裝箱的中歐班列方可裝載;因2015年前后爆發(fā)式的裝機量增長,從2035年開始待回收總量將呈爆發(fā)式增長,2040年預計累計回收量將達到252GW。
據(jù)了解,光伏組件中90%的材料可進行循環(huán)再利用,通過廢舊光伏組件的回收再利用,可以實現(xiàn)稀有金屬、玻璃、鋁材以及半導體等物質的循環(huán)使用,其中晶體硅電池的電極制備需要消耗銀、銅、硅等材料,這些材料在其他尖端技術領域也有著廣泛的應用前景。到2040 年,報廢光伏組件中累計可回收利用的玻璃高達近1400萬噸,其他材料也分別達數(shù)十萬及數(shù)百萬噸不等,資源回收價值極高。
此外,由于風電和光伏部件在生產(chǎn)過程中的能源消耗與工藝流程會產(chǎn)生大量的二氧化碳排放,高效的回收產(chǎn)業(yè)還可大幅度減少組件全生命周期的碳排放,極大助力實現(xiàn)碳中和目標。
報告數(shù)據(jù)顯示,若一臺1.5MW的風機被100%回收,可減少約600噸二氧化碳排放。隨著回收規(guī)模的增長,在2040年累計回收規(guī)模達280GW,將可減少約1.13億噸的碳排放。若1噸廢棄光伏組件被回收利用,可減少約5.41噸二氧化碳的排放;若2040年累計回收量到達約250GW,可減少約1.08億噸碳排放。
綠色環(huán)保的回收方式同樣能夠緩解裝機退役隨之而來的環(huán)境污染與資源浪費。以風電為例,至2040年,風電行業(yè)將累計產(chǎn)生3000萬噸廢鋼、回收價值超過900億元,以及80萬噸廢銅、回收價值近500億元。與此同時,難以回收的風機葉片將產(chǎn)生220萬噸廢棄玻璃纖維,以及近120萬噸廢棄樹脂和膠,若回收不當將造成生態(tài)環(huán)境污染。
“風電、光伏的回收產(chǎn)業(yè)不僅能夠為退役的組件賦予新的價值,在創(chuàng)新科技的加持下,前沿的回收方法能夠大量減少風光壽命盡頭的二氧化碳排放、環(huán)境污染和資源浪費,避免這些影響對可再生能源行業(yè)的反噬,助力可再生能源行業(yè)可持續(xù)地高速發(fā)展。”綠色和平東亞地區(qū)氣候與能源項目主任李嘉童分析。
市場模式政策支持尚待完善
中國可再生能源回收行業(yè)伴隨長期遺留問題發(fā)展至今,市場空間規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)鏈豐富度高、雙碳目標執(zhí)行力強。不過,如何走好“最后一公里”,仍亟待完善可行的商業(yè)模式與政策支持。
在風電產(chǎn)業(yè),國內外風機葉片回收市場尚處于起步階段,缺少成熟的商業(yè)化模式。通過政策激勵,引導更多資金進入葉片回收產(chǎn)業(yè),推動新技術路線的研發(fā)和新商業(yè)模式的建立,鼓勵葉片回收與其他領域聯(lián)合應用,實現(xiàn)跨產(chǎn)業(yè)協(xié)同,都將成為促進葉片回收市場發(fā)展的重要方向和途徑。
中國工業(yè)報獲悉,目前廢棄風機葉片的回收處置主要有以下三種模式。第一種,由風機制造企業(yè)主導。風機制造企業(yè)負責風機拆解和有用物資的回收利用,循環(huán)經(jīng)濟領域企業(yè)負責廢物的處理,風電場配合,利益三方分成。第二種,專業(yè)化公司主導。進入市場大規(guī)模階段,專業(yè)化公司在充分了解風電市場的基礎上,利用自身專業(yè)的回收技術和市場運營方面的專長,主導風機拆解回收利用和廢物處理,風電場業(yè)主無需付費給專業(yè)化公司,雙方收益進行分成。第三種,應用端的多領域協(xié)同。除上述模式外,在回收廢棄物應用端的商業(yè)合作模式創(chuàng)新同樣值得關注。 此類模式下,通過擴大廢棄葉片的回收應用途徑,促進多領域協(xié)同,可以增加市場消費量,提高其循環(huán)利用價值。
對于風電產(chǎn)業(yè)而言,國家戰(zhàn)略目標以及相關環(huán)保政策不斷明確和加強,風機葉片等廢棄物回 收、循環(huán)利用正獲得有關注部門越來越高的關注。在2021年10月國務院印發(fā)的《2030年前碳達峰行動方案》中,已明確提出“完善廢舊物資回收網(wǎng)絡,推行‘互聯(lián)網(wǎng)+’回收模式;推進退役動力電池、光伏組件、風電機 組葉片等新型產(chǎn)業(yè)廢物循環(huán)利用”。為實現(xiàn)行動方案目標,科技研發(fā)方面也需提供保障。為此,2022年2月,國家工信部、國家發(fā)改委、科技部等八部委聯(lián)合印發(fā)了《加快推動工業(yè)資源綜合利用實施方案》,提出推動廢舊風電葉片等新型固廢綜合利用技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用,未來的政策措施可以包括補貼或納稅減免。這將十分有助于推動加快建設完整、健全的風機葉片回收產(chǎn)業(yè)。
“在政策層面,應加強財政稅收支持力度。在回收利用規(guī)模較小的初期,缺乏規(guī)模效應,可出臺一些財政稅收政策,并設立專門的風機回收利用基金。對拆解回收項目進行驗收,驗收合格后給予一定資金獎勵;對于推動產(chǎn)業(yè)鏈實施、或滿足綠色供應要求的企業(yè),給予稅收或金融政策優(yōu)惠。在市場層面,加強科技攻關。針對葉片回收技術的難點、對環(huán)境友好的替代材料的研發(fā),組織相關科研機構、風機制造企業(yè)、風電開發(fā)企業(yè)聯(lián)合攻關,加強跨行業(yè)協(xié)作。充分利用市場資源配置的特點,推動風電產(chǎn)業(yè)與社會其他行業(yè)間的合作交流,增加利用途徑,擴大市場消納空間,提高循環(huán)利用價值和經(jīng)濟效益。”報告建議。
大規(guī)模廢棄光伏組件來襲的浪潮,正為光伏產(chǎn)業(yè)帶來全新的業(yè)態(tài)和商機。根據(jù)中國光伏行業(yè)預測,“十四五”期間中國年均光伏新增裝機規(guī)模將達到90GW。然而如果退役光伏組件無法得到妥善回收,將占據(jù)大量土地資源,進而直接影響到新增裝機規(guī)模,阻礙雙碳目標的實現(xiàn)。
廢棄光伏組件的回收再利用可催生新的產(chǎn)業(yè)形態(tài),每年大量的銅、銀等多類金屬被回收后可進入金屬交易市場,衍生如“有色金屬期貨交易平臺”等新型平臺渠道,催生經(jīng)濟增長點,增加稅收。與此同時,還將帶動光伏組件回收處理流程各個環(huán)節(jié)(組件收集、運輸、處理、再利用等)的勞動力需求和就業(yè)崗位的增加。
據(jù)悉,當前在全球范圍,特別是德國、日本等光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早的發(fā)達國家,隨著第一批商業(yè)化應用的光伏組件使用陸續(xù)滿25年甚至滿30年,光伏組件的回收處理問題已受到這些國家的關注。我國目前有完善的針對廢棄電器、電子產(chǎn)品回收處理的政策體系,類似歐盟的WEEE,已于 2009 年 2 月 25 日簽發(fā)了《廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理管 理條例》( 以下簡稱《管理條例》),并于 2011 年 1 月 1 日起執(zhí)行。但尚未將廢棄光伏組件納入其中。
“現(xiàn)階段,我國光伏組件退役數(shù)量尚未爆發(fā)性增長,光伏組件回收規(guī)模還較小,國內也沒有形成相應的產(chǎn)業(yè)鏈,呼吁相關部門努力研究和出臺相關政策,對光伏組件回收處理產(chǎn)業(yè)加以指導和要求,填補這部分空白。”報告建議。
另據(jù)一道新能源首席技術官(CTO)宋登元分析,“目前已有的‘廢棄電器電子產(chǎn)品處理管理條例’不完全適合光伏組件。大部分電器電子產(chǎn)品大多為B2C模式,而面臨報廢的光伏組件以B2B模式為主。當前,國內仍缺乏完善的組件回收處理標準體系、組件判廢標準;缺乏成熟的組件回收處理商業(yè)模式、主體責任;組件處理技術仍處于發(fā)展階段,未形成規(guī)模處理能力。”
光伏作為新興固廢,在我國回收產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段。在國內,英利集團、河北大學、零碳發(fā)展研究院等單位自 2010 年開始研究組件回收關鍵技術,重點研究以物理法為主的綠色環(huán)保拆解分離技術及裝備,涵蓋光伏組件回收方法、裝備及關鍵技術等。與此同時,晶科能源(688223.SH)聯(lián)合中國環(huán)科院和中南大學,以熱解化學法為核心,開發(fā)光伏組件高價值環(huán)保處理關鍵技術及核心設備,并搭建實驗平臺及示范線。
不少企業(yè)已加緊布局光伏組件回收這一新興市場。晶科能源2021年年報顯示,晶科能源是國內最早一批開始進行光伏組件回收技術開發(fā)的公司,進展處于國內領先地位。2019年公司開始搭建和試運行回收示范線,并承接十三五國家重大專項“晶硅光伏組件回收處理成套技術和裝備”項目,推進規(guī)?;M件回收。自2017年起,國家電投集團黃河上游水電開發(fā)有限責任公司也已率先自主開展光伏組件環(huán)保處理、回收的關鍵技術和裝備的研究。5月6日,格林美(002340.SZ)在深交所互動易上回復投資者,公司一直在關注光伏組件的回收與利用,也啟動了相關技術研究,將適時建設回收光伏組件的回收工廠。
原標題:打通產(chǎn)業(yè)鏈“最后一公里” 風電、光伏迎首批退役潮