【摘要】本文探讨了对退役风力发电机组后期处理的问题。分别介绍了国内外对风力发电机组退役后的翻新处理方式步骤，回收材料的利用价值，处理费用等相关内容。 【关键词】风力发电机组；退役； 翻新；回收
Abstract：In this paper the discussion for the retirement of the wind turbine system（WTS）. The discussion contains the recovery of the WTS， the material recycling， process expense.
Keywords：Wind turbine system；Retirement；Recovery Recycling
1、概述
我国风力发电行业开始于上世纪80年代，2003年以后我国风电进入了迅猛发展的时期，2006至2007年增速达到峰值。到2013年上半年止，我国风电累计装机容量8082万千瓦。2013年上半年净增长550万千瓦装机，目前的主力机型为单机容量为2兆瓦的机组，粗略统计2013年上半年新增机组数量约2750台。目前我国拥有数量庞大的风力发电机组在服役中。
大部分风电机组设计使用寿命为15～20年，因此目前我国大部分正在服役的风力发电机组尚未或者刚刚达到设计寿命的一半。目前只有始建于1989年的新疆达坂城风场的30余台风电机组达到使用年限，面临退役处理问题[1]。
目前关于对风电机组退役处理问题的研究，国内尚无太多关注。在欧洲和美国，部分学者和机构已经针对风电机组如何退役处理，以及退役风机的经济价值和对环境影响的问题开始了研究和讨论。本文主要讨论了我国现役风电机组的结构组成及材料，风电机组超期服役的危害，退役风机的处理方式和其利弊，风电机组退役后处理的经济利益，以及对该领域的展望。 2、风力发电机组概况[2][3] [4]
2.1常见机型
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风力发电机组按转动轴向可分为水平轴和垂直轴两种，其中水平轴风机是当下大规模商用的机型。水平轴风机又可以分为有变速箱型和无变速箱型两种。带变速箱的风力机组有扫过面积巨大的转动部分，通过变速箱和变频器配合使输出电能的频率保持在恒频。无变速
建筑隔墙箱风机特征是三桨叶桨距控制转动部分，设计有无变速箱直驱发电机的轮机，相比有变速箱的风机，该机型转动部分较少，保养维护工作量少，但是制造永磁体需要消耗大量稀土材料。
2.2风力发电机组的构成部分
一台正常运行工作的风力发电机组需要由若干大部件构成，这些部件主要有：转动部，由连接口、鼻仓和三片叶片组装而成；机舱，通常由机舱框架、蒙皮和内含的发电机、变速箱（直驱式机组无此部件）、电子变流设备构成；塔筒，通常由多段部件组装成；基础以及变压器和并网线缆。
2.3风机各部分制造材料和成分
一台风力发电机组的构成部分很多，制造各个不同部分的材料相差很多，彼此各不相同，包括钢、铸铁、复合材料、铜、木材、混凝土等。
2.3.1转动部分的制造
转动部分由桨叶、连接部和鼻仓组装而成。其中，桨叶的制造材料大致包括60%的玻璃纤维和40%的环氧树脂。制造桨叶时材料被以成卷的形式运送至装配地，装配设备会把原材料裁成桨叶外壳和桨叶梁的形状。随后再用胶水把桨叶外壳和桨叶梁粘合起来，最终制成桨叶。转动部分连接部和鼻仓通常由铸铁和玻璃纤维强化的聚酯材料制造而成。
2.3.2机舱的制造
机舱由机舱龙骨、蒙皮和机舱内设备组合而成。机舱的龙骨和外皮主要由玻璃纤维、塑料和钢材等材料制造。发电机基本由硅钢和铜材制造。带有变速箱的机型的变速箱由铸铁和不锈钢制造。通常从供货商处可以直接获得发电机和变速箱的制造材料和重量。
磨光片2.3.3塔筒制造
塔筒是分段制造最后在风机基础上组装而成。塔筒的每个部分都是由钢制造的，这些材料被以钢板的形式运送到制造商处，这样制造商无需再次切割这些钢板了。在制造商处需要完成的工序就只包括焊接、喷砂和表面处理等。
2.3.4基础制造
木材烘干风力发电机组的基础由强化混凝土和强化钢筋制作浇筑而成。基础都是在选定地点开挖后由混凝土浇筑成型，基坑由混凝土和强化钢筋填充。
3、风力发电机组老损后危害
随着服役时间的增长，老化的风机会出现坠落、折断等重大事故的机率正在增大，即便经过维修，再次使用的寿命也是不能预见的。同时，其发电量已经开始下降，设备技术性能也已不能满足电网的要求，维护和保养成本大大增加。不管是从经济角度考虑还是从安全角度考虑，达到和超过服役年限的风力发电机组应该按计划退役。
退役后的风力发电机组如果不妥善处理也会对当地环境造成一定不良影响。塔筒和叶片会对鸟类造成致命危害，泄露的油脂也会对当地土壤造成污染。因此需要对退役后的风力发电机组进行妥善的处置。
4、处理方式
对于退出服役的风力发电机组的处理，目前提出有两种主要的处理方式。一个是将退役的风机进行翻新处理，再次投入使用或者做备件使用；另一种方式是将风机拆解，按材料成
分分类进行回收再利用。
4.1风机翻新
在美国，设备翻新是一个530亿美元的产业。每年用于保障、养护作业的花费超过350亿美元，这说明设备翻新行业在良好的和养护管理前提下蕴藏了大量的机会。有超过73000家公司被吸引进设备翻新行业，这将创造350000个就业岗位。根据Hauser and Lund 2008年统计，601家轮胎工厂、382家发动机厂和337家汽车部件厂是美国设备翻新产业最主要的厂商。
除了利润以外，其他促使OEM厂商翻新他们自己产品的动力还包括：设备保修期内对备件的大量需求，独立运营商对品牌的保护，以及长到不能接受的全新部件订货期。同时，还有证据表明设备翻新对环境有很大益处。许多产业已经报到了翻新既有设备可以节省能源，减少CO2排放。更有报道称翻新设备成本可以减少大约50%。目前，有一部分OEM制造商对翻新产业展现出了兴趣。例如Vestas和Gamesa已经开始部分或整体开始翻新他们运营的风力发电机组的主要部件。普遍观点认为风力发电机组和其他可翻新的产品有共同特点。实际上，风电机组制造成本较高，需要定期保养更换坏损部件，同时具有较高的材
料价值和功能价值。在专业技术帮助下，风电机组可以比较容易的被拆解并且升级，甚至有可能超过原有特性指标[5]。
一台风力发电机组的主要部件包括塔筒，桨叶，机舱，发电机，变速箱，主轴和电气部件，每个部件都有独立的制造流程。每个部件的制造和保养分别具有以下要点：
（1）叶片偏航和结构测试，表面再调整，叶片根部连接处重点检查表面开裂和根部固定束（玻璃纤维束）。
（2）变桨电机和初级齿轮需要检查维修以及更换。
（3）变速箱更换新轴承和新密封，更换高速和中间轴。
（4）更换全部发电机的轴承，重绕制线圈，转子动平衡。
（5）检查平台和机舱有无结构性损坏，然后进行机械修复和表面修复。
（6）如果有必要，刹车系统需要重做，卡钳也需要重做或更换。
（7）塔筒需要检查有无开裂，如有开裂需要优先修补。[6]
可以预见，对风机进行翻新的产业将会遇见很多挑战。首先，风力发电机是不可移动的。因此翻新作业时需要提前在风机原址上进行前期拆除。第二，风机叶片的回收再加工过程中的安全问题尚未解决。第三，翻新后的风机的可靠性尚未知晓。翻新风机的特点和其他翻新产品基本一致[7][8][9][10]。装机容量和性能和全新风机一致的翻新风机的价格基本只有全新风机的一半。翻新风机的寿命有10到15年，提供2年到5年的保修期。为了保证翻新风机的安全性，这些风机的设计寿命都比较短。
4.2回收利用
风力发电机组的材料价值有这样的认识：风电机组重量的81%来自于塔筒、变速箱和桨叶。这些部件中钢材、玻璃纤维和混凝土是最主要的材料。随着全球对原材料的需求增加以及回收再利用的技术的发展，钢材、铝材和混凝土碎块的价值大大增长。目前退役风电机组中占总重的80%的材料都可以被回收利用[11]。表1给出了一台风力发电机组中的各种材料成分和比重。
同样的如同钢材、铝材、发电机（永磁铁中使用稀土元素）、扇叶等商品材料的二手材料市场也同样需要重视。达到美国风电能源目标，将需要3万到18万吨稀土材料。目前美国
市场上稀土材料供应短缺，回收和利用也有限。桨叶是非常重要的部件，不但因为它影响风机的性能，还由于它独特的成分。如果转动部分的风叶没有被重新利用或者翻新，还有其他三种处理方案：粉碎、高温分解和加热回收[12]。
在粉碎过程中，避雷器的铜和再生纤维需要分离。再生纤维可用作填充料。除此之外，粉碎过程中还需要考虑几个问题。该过程是劳动密集型工作，并且有职业危险，筛选方法不能全部区分玻璃纤维、合成树脂和PVC。还有，填充材料市场没有建立。热分解也许是前景最不为看好的替代方案，混合材料具有较低的热值，在加热回收过程中只能输出少量能量。
作为最终替代方案，加热回收会被应用，以玻璃强化塑料（GRP）作燃料可以给处理铁矿石和合成树脂提供热量。例如，Holcim在2008年启动的Geocycle项目整合桨叶和其他产品中大型纤维复合材料[13]。
4.3小结插板机
总体上看，翻新和回收应该被认为是风电机组修复的选择。通过使用回收材料可以降低风
电机组寿命周期内的耗能和CO2排放。翻新风机可用于提供备件或者用于被忽略的市场，例如学校、小型企业。回收利用将有助于完成材料循环，减少进口，降低初级原料消费量，同时将创造新的商业机会。
5、处理费用
修复风机在发电项目给翻新业带来了契机。由于缺少再利用和翻新，这些服役过的风力发电机组被以低于原材料的价值出售。表2给出了美国三个项目的退役风机成本表。在所有的研究案例中，每台风机的剩余价值都要比退役成本低，同时粉碎后的价值和质量不同。销售商和业主需要承受售价低于退役成本或者劣质元部件的困扰，这些因素都让再利用过程变得困难。
6、展望
随着时间的推移，我国风机大规模退役的情况将很快到来。目前我国的风机翻新几乎是空白，相关的材料回收利用产业也发展不完善。大规模的风机退役后将带来安全、环境和经济影响。妥善的处理好退役风机不但可以降低风力发电机组整个服役周期的成本，提高收
益；还可以减少对安全和环境的影响。作为清洁能源，风力发电正在被大力推广，各风电企业应未雨绸缪，在大力建设新项目的同时做好面对风机大规模退役的准备，不断完善风电产业链。
参考文献
[1]中国最老风机：达坂城风机退役疑云---北极星电力网.
豫公网安备41160202000603
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