风电场改造升级和退役面临的问题及建议

张华耀，徐鹤

（中节能风力发电股份有限公司，北京 100034）

1 前言

我国加快构建清洁低碳能源体系，清洁能源和非化石能源消费比重加快提高。风电作为清洁能源在我国的能源结构调整中正扮演着越来越重要的角色。经过20多年发展，我国已发展为世界第一风电大国，根据国家能源局统计，当前我国风电装机已突破3亿kW，形成了包括海上风电、陆上风电和集中式风电、分散式风电等多机种、多品牌的风力发电机组，部分机组已经或即将面临退役。因老旧机组运行效率低、安全性能差等因素，风电场对其升级改造的需求越来越迫切，针对老旧风电场机组改造升级将成为支撑风电可持续发展的重要因素之一。

2021年12月，国家能源局出台了《风电场改造升级和退役管理办法》征求意见稿，鼓励老旧机组进行改造升级，但目前我国的老旧风机升级改造还存在诸多困难和问题。本文首先对国内老旧风电场风电机组运行现状分析，进而提出当前老旧风电机组技改面临的突出问题及对策建议。

2 国内老旧风电场风电机组运行现状分析

（1）我国风电装机容量不断扩大，老旧风机数量也将不断攀升。图1为中国可再生能源学会风能专业委员会（CWEA）对我国在2003～2013年风电装机容量统计。根据统计，2005年我国风电累计装机容量首度突破100万kW，风机设计寿命通常为20年，至今运行时长超过20年的老旧风电场规模约50万kW，运行时长超过15年的老旧风电场规模将近600万kW。据国家发改委能源研究所测算，“十四五”期间对运行超15年的1.5MW容量以下机组进行改造，置换需求超过1800万kW，市场规模预期达630亿元。如此庞大的退役机组处置给我国风电行业带来了机遇与挑战。

图1 2003-2013年我国风电装机容量（数据来源：CWEA）

（2）老旧风机单机容量小，资源利用效率低，维护成本高，并网安全性差。如图2所示，根据CWEA在《中国风电产业地图》中统计，运行年限在15～25年的老旧机组单机容量多为750kW以下，且超过52%的老旧机组集中在风能资源较优的“三北”地区。随着国内风电行业的崛起，单机容量不断，截至2012年国内主流机型的单机容量增加到1.5～2MW，1MW以下的小容量机组几乎没有新增装机增加。近年来，行业的竞争愈发激烈，部分国际整机制造商已退出中国市场，这些制造商早期出售机组的备品备件早已停产或进口供应断档，市场采购困难，且老旧机组故障频发，导致运维成本居高不下。同时，早期安装的机组多为定桨失速型，没有功率反馈和变桨系统，动态特性不好控制，部分老旧风机无法适应新型电网，环境适应能力差导致并网的安全性低。

（3）已有运营商针对老旧风机开展升级改造，但改造规模仍较小。2021年12月，国家能源局出台《风电场改造升级和退役管理办法》征求意见稿，风电场“以大代小”项目进入实操和示范阶段。如表1所示，2021年12月6日，全国首个“以大代小”风电技改项目获备案，国家能源集团龙源电力贺兰山第四风电场，其首批机组于2006年并网运行，总装机容量79.5MW，计划将原有老旧机组全部拆除，等容更新建设79.5MW风电项目，补贴沿用原项目相关政策，增容建设240MW风电项目，按照新增风电项目管理。大唐山西左云二期项目原来安装的32台1.5MW老旧机组将更换为东方风电的11台4MW和3台2MW风电机组。华能饶平风电场“以大代小”技改项目采购设备的名称、数量、技术规格为3.6MW等级机型2套，叶轮直径145m及以上，轮毂高度95m及以上。截至目前，运营商针对老旧风机升级改造已开展探索，但真正试水改造的风电项目较少，总规模在1GW左右，实际完成全容量并网的不到100MW。针对如何评估风电场是否需要升级改造，如何选择改造方案，等容更新还是增容更新，投资效益评价等问题尚未形成行业统一标准。

表1 升级改造风电场方案对比

（4）风电机组回收利用处于探索阶段，回收利用率较低。风电机组的叶片、机械和电气等部件主要材料，均有一定的回收利用价值。大多数风电叶片所采用的玻璃纤维增强环氧树脂是一种热固性材料，一旦固化成型，通常采用掩埋、焚烧或粉碎再塑型等方式处理。叶片无害化处理需要投入大量资金，在平价上网的大背景下，由于没有明确退役机组回收再利用的补贴或税收优惠政策，风电开发商开展叶片无害化处理的动力和意愿大打折扣。风电机组的机械和电气系统的大部分原材料，可重新回炉冶炼回收，少部分通过检测评估后，可以作为备品备件继续使用。老旧机组退役处于初期阶段，回收利用处置也还在探索，尚未形成产业链，回收利用率较低。

3 当前老旧风电机组技改面临的突出问题

（1）老旧机组局部改进治标不治本，系统性治理成本高。老旧机组机型差异性大，部分机组采用的技术路线因风能利用率低已被淘汰，部分机型在国内应用范围窄、零部件通用程度低，一旦零部件供应断档、备品供应减速，就会拉长停机时间、增高运维成本。目前，大多数运营商采取的技改模式为“检修+局部改造”，即机组发生故障后，为尽快恢复机组运行，运营商多通过修理解决相关问题；无法修理或备件无法保障时，开展局部替代性改造。这一模式的优点是投入较少、实施容易；缺点是治标不治本，机组出力低、故障率高、安全性差等问题不能根治。系统性治理包括对机组整机的替换，此模式的优点是可以根治老旧机组带来的运行性能差、维修困难等问题，提高风电场的可利用率及发电量；缺点是工期较长，投入较高。

（2）老旧机组升级改造及退役政策制定及落实有待完善。国家能源局出台的《风电场改造升级和退役管理办法》征求意见稿，虽然对组织管理、电网接入、有关保障和循环利用和处置都有相关解释，但是实施细则还不明晰。在用地方面，需要综合考虑生态环保和土地政策，意见稿中指出，对不改变风电机组位置且改造后用地面积总和小于改造前面积的改造升级项目，符合国土空间规划的，不需重新办理用地预审与选址意见书。但是，风电场内建筑物通常办理50年不动产证书，土地租赁合同通常为20～25年，当风电机组达到使用寿命时，不动产证书还未到期，针对后续的土地退租或改造后用地面积总和大于改造前面积的改造升级项目续租审理政策尚未明确。在增容上限方面，管理办法指出风电场改造升级分为增容改造和等容改造，增容改造项目实施前要重新办理接入系统意见，但未明确指出增容上限，这会导致运营商担心国家政策会对增容规模进行限制，进而影响电网负荷消纳，不利于充分发挥存量风资源价值。在退役机组循环利用和处置方面，尚未明确废旧物资循环利用和处置相关标准和规范。

（3）退役风机回收及循环利用的相关产业链不完善，限制项目改造收益。

《2030年前碳达峰行动方案》指出，健全资源循环利用体系，推进退役风电机组叶片等新兴产业废物循环利用。国家能源局出台的《风电场改造升级和退役管理办法》征求意见稿，明确要求开发企业依法做好风电机组叶片、发电机、主轴承、齿轮箱、塔架，升压站电气设备和场内电缆等风电场改造升级和退役项目废旧物资的循环利用工作。但风力发电机组退役处理包括大量的分项工作，关键退役部件尚未良好流通机制形成，部件回用比例低，报废件附加值小，回收的压力大，导致处置企业的积极性较差。

4 对策建议

（1）加大老旧风电场开展“以大代小”升级改造鼓励力度。对于风电机组“以大代小”中的“大”通常为3MW以上机组，“小”通常为1.5MW及以下的运行机组。采用大容量机组进行更换可以节约土地、提高资源利用效率，且相对新建风电场能够节约投资成本。对于运营多年的风电项目而言，设备条件、财务状况和技术水平各不相同，建议政府主管部门在把何时退役、是否更换、如何更换等事宜决策权交给企业的同时，加强对于“以大代小”升级改造的鼓励力度，建议针对“增容”部分，制定相应的电价保障措施或补贴措施。

（2）行业政府主管部门加快建立及落实相关政策。加快推进已达到设计寿命周期的风电机组升级改造试点示范，探索可行的实现路径和实现形式，为行业提供更多的可复制可推广的经验做法。进一步明确土地手续变更、环评、电力许可延期等审批备案方式，简化办理手续，整体应本着“管理从简”原则，给运营商更多自由度，如放宽改造后新项目运营年限等。加快细化风力发电机组退役处理的配套政策，完善老旧风电机组循环利用等相关管理办法，明确老旧机组翻新的技术、检测、试验和评估等相关标准，解除运营商后顾之忧。

（3）健全资源循环利用体系，完善退役部件及设施的回收处理及循环再利用产业链。老旧机组的回收再利用作为一项系统化工程，单纯依靠企业层面推动难以实现，还需国家政策有效引导，激发企业参与积极性和主动性。一方面，为了充分利用机组零部件的剩余价值，国家政策引导加快循环再利用产业链尽快形成，促进关键部件的良好流通机制形成，从而提高部件回用比例，减少报废回收的压力，增加报废件附加值，提升负责旧设备处置企业的积极性。另一方面，为了实现退役机组的绿色回收，国家或行业要制定相关标准在风电机组设计、材料选择时，把整个寿命周期的利用考虑进去，从源头控制机组的绿色回收属性的评定，尤其是对叶片等关键部件，制定具体指标评价方法，进行激励和引导。

5 结语

本文针对国内老旧风电场风电机组运行现状进行了分析，总结了当前老旧风电机组技改面临的突出问题，并对此提出了老旧机组升级改造的对策建议以及未来的发展方向。针对老旧风电场的升级改造还有很多问题值得进一步探究，除行业政府主管部门加快建立及落实相关政策外，针对资源循环利用体系，完善退役部件及设施的回收处理及循环再利用产业链也尤为重要。