風電場改造升級和退役面臨的問題及建議

張華耀，徐鶴

（中節能風力發電股份有限公司，北京 100034）

1 前言

我國加快構建清潔低碳能源體系，清潔能源和非化石能源消費比重加快提高。風電作為清潔能源在我國的能源結構調整中正扮演著越來越重要的角色。經過20多年發展，我國已發展為世界第一風電大國，根據國家能源局統計，當前我國風電裝機已突破3億kW，形成了包括海上風電、陸上風電和集中式風電、分散式風電等多機種、多品牌的風力發電機組，部分機組已經或即將面臨退役。因老舊機組運行效率低、安全性能差等因素，風電場對其升級改造的需求越來越迫切，針對老舊風電場機組改造升級將成為支撐風電可持續發展的重要因素之一。

2021年12月，國家能源局出臺了《風電場改造升級和退役管理辦法》征求意見稿，鼓勵老舊機組進行改造升級，但目前我國的老舊風機升級改造還存在諸多困難和問題。本文首先對國內老舊風電場風電機組運行現狀分析，進而提出當前老舊風電機組技改面臨的突出問題及對策建議。

2 國內老舊風電場風電機組運行現狀分析

（1）我國風電裝機容量不斷擴大，老舊風機數量也將不斷攀升。圖1為中國可再生能源學會風能專業委員會（CWEA）對我國在2003～2013年風電裝機容量統計。根據統計，2005年我國風電累計裝機容量首度突破100萬kW，風機設計壽命通常為20年，至今運行時長超過20年的老舊風電場規模約50萬kW，運行時長超過15年的老舊風電場規模將近600萬kW。據國家發改委能源研究所測算，“十四五”期間對運行超15年的1.5MW容量以下機組進行改造，置換需求超過1800萬kW，市場規模預期達630億元。如此龐大的退役機組處置給我國風電行業帶來了機遇與挑戰。

圖1 2003-2013年我國風電裝機容量（數據來源：CWEA）

（2）老舊風機單機容量小，資源利用效率低，維護成本高，并網安全性差。如圖2所示，根據CWEA在《中國風電產業地圖》中統計，運行年限在15～25年的老舊機組單機容量多為750kW以下，且超過52%的老舊機組集中在風能資源較優的“三北”地區。隨著國內風電行業的崛起，單機容量不斷，截至2012年國內主流機型的單機容量增加到1.5～2MW，1MW以下的小容量機組幾乎沒有新增裝機增加。近年來，行業的競爭愈發激烈，部分國際整機制造商已退出中國市場，這些制造商早期出售機組的備品備件早已停產或進口供應斷檔，市場采購困難，且老舊機組故障頻發，導致運維成本居高不下。同時，早期安裝的機組多為定槳失速型，沒有功率反饋和變槳系統，動態特性不好控制，部分老舊風機無法適應新型電網，環境適應能力差導致并網的安全性低。

（3）已有運營商針對老舊風機開展升級改造，但改造規模仍較小。2021年12月，國家能源局出臺《風電場改造升級和退役管理辦法》征求意見稿，風電場“以大代小”項目進入實操和示范階段。如表1所示，2021年12月6日，全國首個“以大代小”風電技改項目獲備案，國家能源集團龍源電力賀蘭山第四風電場，其首批機組于2006年并網運行，總裝機容量79.5MW，計劃將原有老舊機組全部拆除，等容更新建設79.5MW風電項目，補貼沿用原項目相關政策，增容建設240MW風電項目，按照新增風電項目管理。大唐山西左云二期項目原來安裝的32臺1.5MW老舊機組將更換為東方風電的11臺4MW和3臺2MW風電機組。華能饒平風電場“以大代小”技改項目采購設備的名稱、數量、技術規格為3.6MW等級機型2套，葉輪直徑145m及以上，輪轂高度95m及以上。截至目前，運營商針對老舊風機升級改造已開展探索，但真正試水改造的風電項目較少，總規模在1GW左右，實際完成全容量并網的不到100MW。針對如何評估風電場是否需要升級改造，如何選擇改造方案，等容更新還是增容更新，投資效益評價等問題尚未形成行業統一標準。

表1 升級改造風電場方案對比

（4）風電機組回收利用處于探索階段，回收利用率較低。風電機組的葉片、機械和電氣等部件主要材料，均有一定的回收利用價值。大多數風電葉片所采用的玻璃纖維增強環氧樹脂是一種熱固性材料，一旦固化成型，通常采用掩埋、焚燒或粉碎再塑型等方式處理。葉片無害化處理需要投入大量資金，在平價上網的大背景下，由于沒有明確退役機組回收再利用的補貼或稅收優惠政策，風電開發商開展葉片無害化處理的動力和意愿大打折扣。風電機組的機械和電氣系統的大部分原材料，可重新回爐冶煉回收，少部分通過檢測評估后，可以作為備品備件繼續使用。老舊機組退役處于初期階段，回收利用處置也還在探索，尚未形成產業鏈，回收利用率較低。

3 當前老舊風電機組技改面臨的突出問題

（1）老舊機組局部改進治標不治本，系統性治理成本高。老舊機組機型差異性大，部分機組采用的技術路線因風能利用率低已被淘汰，部分機型在國內應用范圍窄、零部件通用程度低，一旦零部件供應斷檔、備品供應減速，就會拉長停機時間、增高運維成本。目前，大多數運營商采取的技改模式為“檢修+局部改造”，即機組發生故障后，為盡快恢復機組運行，運營商多通過修理解決相關問題；無法修理或備件無法保障時，開展局部替代性改造。這一模式的優點是投入較少、實施容易；缺點是治標不治本，機組出力低、故障率高、安全性差等問題不能根治。系統性治理包括對機組整機的替換，此模式的優點是可以根治老舊機組帶來的運行性能差、維修困難等問題，提高風電場的可利用率及發電量；缺點是工期較長，投入較高。

（2）老舊機組升級改造及退役政策制定及落實有待完善。國家能源局出臺的《風電場改造升級和退役管理辦法》征求意見稿，雖然對組織管理、電網接入、有關保障和循環利用和處置都有相關解釋，但是實施細則還不明晰。在用地方面，需要綜合考慮生態環保和土地政策，意見稿中指出，對不改變風電機組位置且改造后用地面積總和小于改造前面積的改造升級項目，符合國土空間規劃的，不需重新辦理用地預審與選址意見書。但是，風電場內建筑物通常辦理50年不動產證書，土地租賃合同通常為20～25年，當風電機組達到使用壽命時，不動產證書還未到期，針對后續的土地退租或改造后用地面積總和大于改造前面積的改造升級項目續租審理政策尚未明確。在增容上限方面，管理辦法指出風電場改造升級分為增容改造和等容改造，增容改造項目實施前要重新辦理接入系統意見，但未明確指出增容上限，這會導致運營商擔心國家政策會對增容規模進行限制，進而影響電網負荷消納，不利于充分發揮存量風資源價值。在退役機組循環利用和處置方面，尚未明確廢舊物資循環利用和處置相關標準和規范。

（3）退役風機回收及循環利用的相關產業鏈不完善，限制項目改造收益。

《2030年前碳達峰行動方案》指出，健全資源循環利用體系，推進退役風電機組葉片等新興產業廢物循環利用。國家能源局出臺的《風電場改造升級和退役管理辦法》征求意見稿，明確要求開發企業依法做好風電機組葉片、發電機、主軸承、齒輪箱、塔架，升壓站電氣設備和場內電纜等風電場改造升級和退役項目廢舊物資的循環利用工作。但風力發電機組退役處理包括大量的分項工作，關鍵退役部件尚未良好流通機制形成，部件回用比例低，報廢件附加值小，回收的壓力大，導致處置企業的積極性較差。

4 對策建議

（1）加大老舊風電場開展“以大代小”升級改造鼓勵力度。對于風電機組“以大代小”中的“大”通常為3MW以上機組，“小”通常為1.5MW及以下的運行機組。采用大容量機組進行更換可以節約土地、提高資源利用效率，且相對新建風電場能夠節約投資成本。對于運營多年的風電項目而言，設備條件、財務狀況和技術水平各不相同，建議政府主管部門在把何時退役、是否更換、如何更換等事宜決策權交給企業的同時，加強對于“以大代小”升級改造的鼓勵力度，建議針對“增容”部分，制定相應的電價保障措施或補貼措施。

（2）行業政府主管部門加快建立及落實相關政策。加快推進已達到設計壽命周期的風電機組升級改造試點示范，探索可行的實現路徑和實現形式，為行業提供更多的可復制可推廣的經驗做法。進一步明確土地手續變更、環評、電力許可延期等審批備案方式，簡化辦理手續，整體應本著“管理從簡”原則，給運營商更多自由度，如放寬改造后新項目運營年限等。加快細化風力發電機組退役處理的配套政策，完善老舊風電機組循環利用等相關管理辦法，明確老舊機組翻新的技術、檢測、試驗和評估等相關標準，解除運營商后顧之憂。

（3）健全資源循環利用體系，完善退役部件及設施的回收處理及循環再利用產業鏈。老舊機組的回收再利用作為一項系統化工程，單純依靠企業層面推動難以實現，還需國家政策有效引導，激發企業參與積極性和主動性。一方面，為了充分利用機組零部件的剩余價值，國家政策引導加快循環再利用產業鏈盡快形成，促進關鍵部件的良好流通機制形成，從而提高部件回用比例，減少報廢回收的壓力，增加報廢件附加值，提升負責舊設備處置企業的積極性。另一方面，為了實現退役機組的綠色回收，國家或行業要制定相關標準在風電機組設計、材料選擇時，把整個壽命周期的利用考慮進去，從源頭控制機組的綠色回收屬性的評定，尤其是對葉片等關鍵部件，制定具體指標評價方法，進行激勵和引導。

5 結語

本文針對國內老舊風電場風電機組運行現狀進行了分析，總結了當前老舊風電機組技改面臨的突出問題，并對此提出了老舊機組升級改造的對策建議以及未來的發展方向。針對老舊風電場的升級改造還有很多問題值得進一步探究，除行業政府主管部門加快建立及落實相關政策外，針對資源循環利用體系，完善退役部件及設施的回收處理及循環再利用產業鏈也尤為重要。