风电机组退役复合材料叶片回收难题,深入剖析回收技术瓶颈,包括材料特性导致的回收难、回收技术路径不清晰、回收产业链不完善等。同时,探讨高值化再生系统构建的关键要素,如政策支持、技术创新、产业协同等。通过实际案例展示回收技术突破与高值化再生系统的应用成效,旨在为风电机组退役叶片的资源化利用提供理论支持与实践指导,推动风电产业绿色可持续发展。

一、引言
随着风电产业的蓬勃发展,大量风电机组陆续达到设计寿命,退役叶片的处理问题日益凸显。退役叶片主要由玻璃纤维增强复合材料(GFRP)等制成,这些材料在自然环境中难以降解,若处理不当,将对环境造成长期污染。因此,突破回收技术瓶颈,构建高值化再生系统,实现退役叶片的资源化利用,对于推动风电产业绿色可持续发展具有重要意义。
二、风电机组退役复合材料叶片回收技术瓶颈
(一)材料特性导致的回收难
退役叶片中的复合材料具有热固性,一旦固化成型,化学过程不可逆,难以自然降解。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。此外,叶片尺寸大、运输距离远、作业资源匮乏、人工成本高等,也加大了回收利用难度和成本。
(二)回收技术路径不清晰
目前,叶片复合材料回收初步形成了包括综合利用、机械粉碎法、热解法、化学降解法、能量获取法等在内的多条技术路线,但实际应用上,并未实现大规模推广。例如,机械粉碎法难以将纤维和树脂有效分离,回收产品质量较低;热解法能耗高,且可能产生有害气体;化学降解法成本高,工艺复杂。
(三)回收产业链不完善
我国风电设备回收政策体系还待继续完善,尚未建立完善的固废回收利用体系。风机叶片回收产业链缺乏系统性和完整性,上游产业的循环设计水平不足,生产工艺未能突破技术瓶颈,致使下游产业循环设计无法实现,下游与上游产业循环设计脱节,难以实现产业循环和可持续发展。


三、高值化再生系统构建的关键要素
(一)政策支持
相关部门应加快制定行业标准,完善行业政策支持体系。建立合理的商业模式,对产业化生产线建设进行国家预算内资金支持,逐步建立综合利用产品绿色认证,并给予税收政策优惠。同时,实施“一地一策”回收政策,根据各地区环境、资源及产业规划的差异,制定相应的处置管理办法或鼓励类政策。
(二)技术创新
加大对叶片回收技术的研发投入,探索新型材料分离和再利用方法。例如,开发高效的分离技术,将叶片中的玻璃纤维、树脂等组分进行有效分离;研发新型的可回收树脂材料,降低回收成本,提高回收价值。此外,还应加强产业多方合作,共同推进新型材料和技术的研发与应用。
(三)产业协同
鼓励风电企业建立一站式回收体系,将退役风电机组评估后,对部分可用于备品备件的进行再次回收利用,其余部分进行回收处理,拓展多重商业模式。同时,加强与材料供应商、回收公司等多方的合作,实现资源共享、优势互补,共同推进回收处置工作。
(四)行业监管
加强行业监管,规避市场风险。制定避免环境污染以及恶性竞争的限制类政策或地方法规,对风机叶片在收集、储存、运输、处理等过程中违反污染环境防治法律法规的行为进行监管和处罚,形成一个良性循环、健康发展、有序稳定的回收市场环境。


四、回收技术瓶颈突破与高值化再生系统构建的实践案例
(一)内蒙古锡林郭勒盟中试项目
该项目由上海交通大学丁文江院士团队领衔,锡林郭勒盟家鹏新型建材有限公司转化投产,建设了年处理2000吨废旧风机叶片回收高值再利用示范线,总投资近3000万元。项目采用绿色精细回收技术,对退役风电叶片进行拆解、清洗、破碎等预处理,然后利用先进的分离技术将叶片中的玻璃纤维、树脂等组分进行有效分离。分离后的玻璃纤维可以用于制造新的复合材料产品,如建筑材料、汽车部件等;树脂则可以通过化学处理再生利用,用于生产其他化工产品。该项目成功实现了退役风电叶片的绿色回收与高值再利用,减少了环境污染,推动了风电行业的绿色可持续发展。
(二)可回收热固性树脂叶片研发与应用
中材科技披露称,该公司2023年下线了近百米级热塑性复合材料风电叶片,利用阿科玛集团的热塑性可回收树脂制作而成,是国内目前较先进成熟的热塑性可回收叶片,刷新全球热塑性复合材料风电叶片长度纪录。时代新材则披露称,该公司自主研制并下线了全球第一款可回收热固性树脂叶片,实现公司在风电叶片新材料应用方面的全新突破。此外,明阳智能也在2023年宣布下线了长度为75.7米的热固性树脂叶片,实现了95%以上的叶片材料回收比率。这些可回收树脂叶片的研发与应用,为退役叶片的回收提供了新的解决方案,降低了回收成本,提高了回收价值。
(三)3D打印技术应用于叶片固废处理
将风机叶片固废转化为3D打印的原材料,借助3D打印产业就可实现对叶片固废的规模化消纳。此技术还可选择与风电场周边的建筑项目合作,应用移动式3D打印机器人,实现叶片固废的就近生产与消纳,减少长距离运输带来的成本。测算显示,以叶片材料作为3D打印材料原料,在设计建设880平方米的风电场园区基础设施项目中,对比传统行业材料成本可降低10%,叶片使用量则可达约103吨。


五、结论与展望
(一)结论
风电机组退役复合材料叶片回收技术瓶颈的突破与高值化再生系统的构建是推动风电产业绿色可持续发展的关键。通过政策支持、技术创新、产业协同和行业监管等多方面的努力,可以有效解决退役叶片回收难题,实现资源的循环利用,减少环境污染。
(二)展望
未来,随着技术的不断进步和政策的持续支持,退役风电叶片高值化回收利用将成为风电行业绿色发展的重要方向之一。更多企业将加大投入力度,研发更先进的回收处理技术和设备,推动风电叶片回收利用产业的快速发展。同时,需要进一步加强国际合作,借鉴国外先进经验,共同推动全球风电产业的绿色可持续发展。