新能源产业作为我国国家战略新兴产业之一,近年来进入高速发展快车道。随着产业发展以及技术升级带来的设备更新换代,动力电池、风电机组、光伏组件“退役潮”正在到来。做好这些新能源产业再生资源的回收利用工作,既是保障新能源产业持续健康发展的关键环节,也是加快发展方式向绿色转型,促进高质量发展和高水平保护的应有之义。2023年8月,国家发展改革委会同有关部门联合印发《关于促进退役风电、光伏设备循环利用的指导意见》(发改环资〔2023) 1030号),首次对我国风电、光伏领域退役设备循环利用工作做出全面、系统部署,对推动我国新能源产业高质量发展,助力实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。本文通过全面梳理我国光伏、风电、动力电池发展现状,基于不同理论基础推测相应产业设备再生资源回收前景,特别是废钢回收预测,为我国擎画新能源领域再生资源,特别是废钢产业发展蓝图提供坚实基础。

光伏组件回收利用
1. 1光伏产业发展概况
随着全球能源结构转型,光伏产业作为清洁能源的重要组成部分,正迎来前所未有的发展机遇。统计数据显示,截至2023年底,我国光伏累计装机609.SGW,同比增长55.2%:新增装机216.9GW,占
全球可再生能源发电新增容量的42%,新增和累计装机容量均为全球第一。我国光伏组件产量己连续16年位居全球首位,多晶硅、硅片、电池片、组件等产量产能的全球占比均达80%以上。 中国光伏市场起步于2000年前后,光伏组件的使用寿命一般在20到25年左右,预计2025年前后首批光伏组件将陆续走向退役,自2030年开始,光伏组件的废弃量随着2000年到2010年装机量的大幅发展而显著增加,行业将进入光伏组件报废的密集期。由于光伏组件中超过90%的组件材料可以回收,因此,对光伏组件进行合理的回收利用,既有利于节约资源,减少原生资源的开采,又可以带来可观的经济回报。根据有关报告预计,到退役密集期的2030年,通过光伏组件回收技术可获取的原材料价值累计达76.8亿元,到2040年,累计可回收价值高达1.1千亿元。
1. 2光伏回收规模评估
当前,国内使用的光伏组件退役量预测数据主要来自国际可再生能源机构(IRENA)和国际能源署(IEA) 2016年发布的《End of Life ManagementPhotovoltaic Panels)):基于威布尔分布模型,在提前退役条件下,中国在2030年、2040年、2050年光伏组件累计退役量将达到150万吨、700万吨和2000万吨。自2016年以来,我国光伏市场无论是装机规模还是技术水平均取得跨越式增长,同时随着近年国内
技改项目的推进,中国光伏回收规模将更大、更早到来。为此,光伏回收产业中心联合十余家企业及科研院所于2023年开展中国光伏组件回收市场预测工作。同样基于威布尔分布模型的最新预测显示,在提前退役条件下,我国在2030年、2040年、2050年光伏组件累计退役量将达到62.1GW, 839.3GW, 1257.1GW.对应重量为400万吨、2300万吨和6600万吨。折合到当年,我国在2030年、2040年、2050年光伏组件退役量为56万吨、290万吨和860万吨。
除光伏组件外,光伏退役过程中另一重要回收物项为光伏支架,其主体为钢材。光伏支架为非标准产品,需要根据现场情况,依据客户需求及产品参数进行定制化制造,每个项目用钢量差异较大,通过对文献和光伏支架企业调研,光伏支架用钢量平均值为1MW用钢约38吨。由此推算,我国在2030年、2040年、2050年光伏支架用钢退役量将达到36万吨、209万吨和638万吨。
2.风电回收利用
2. 1风电产业发展概况
中国对近代风电技术的探索始于上世纪50年代后期。上世纪70年代,风电产业在中国正式起步。经过近三十年的努力,到2005年,中国的风电产业实现了规模化发展,并自此进入了快速发展时期。中国风电新增和累计装机容量分别于2009年和2010年升至世界首位,并保持至今,成为全球风电生产和应用大国。
伴随着风电产业规模的扩大以及机组大型化发展,机组的相关部件,包括风机塔筒、机舱罩、叶片等的尺寸和原材料用量也相应增加,将带来更大的回收市场空间。其中,风电叶片机组及配套设施中所使
用的复合材料是最难回收处理的部分,未来退役后需要处理的废弃物规模越大,相应的回收难度也越大。
2. 2风电回收规模评估
风机退役受到政策、市场、技术水平等因素影响较大,如果支持政策到位,技术成熟,则会加速风机退役,扩大待回收规模。若无政策激励,缺乏成熟可靠的技术,则会放缓退役速度。通过调研了解,目前对于风电退役主要采用寿命平行推移方法预测退役规模,按照风电机组设计使用寿命20年计算,则2005年投运的风电机组,将在2025年退役,其余年份以此类推。参考中国风电产业发展历程,预计到2025年,中国将迎来第一批大规模退役风电机组,届时运行时长超过20年的老旧风电场规模将超过1.2GW。随后,每年退役的机组将逐步增加,预计2030年退役风机规模将达到l OGW左右;2030-3035年间,累计退役风机规模将超过100GW; 2036-2040年间,累计退役风机规模将达到1 SOGW o
随着风电机组单机功率增大,单功率材料用量会略有下降,但最先退役的机组以1.5 MW机组为主,故以1.SMW风机的材料回收量来估算风机回收市场量。据调研了解,典型I.SMW风机单机(塔筒高度
按75米计算)重量在I%吨,其中钢铁占到170吨。由此推算我国在2025年、2030年、2040年风机退役量将达到7万吨、247万吨与711万吨水平,相应废钢产量为6万吨、215万吨与617万吨。
3.动力电池回收利用
3. 1动力电池产业发展概况
动力电池是指为交通工具提供动力的电池,主要包括磷酸铁锉电池和三元铿电池。根据中汽协数据,2023年中国新能源汽车产销分别完成958.7万辆和949.5万辆,同比分别增长35.8%和37.9%,市场占
有率达到31.6%,同比增长6.0个百分点。根据中国汽车动力电池产业创新联盟数据,2023年我国动力电池装车量387.7GWh,累计同比增长31.6%,仍保持高速增长趋势。截至2023年,我国新能源汽车产销量已连续9年保持全球第一,同时我国动力电池产业市场规模连续8年全球领先。
废旧动力电池作为新兴固废的重要组成部分,其回收利用事关汽车产业乃至整个工业经济绿色低碳循环发展。当前,我国动力电池回收利用产业迎来高速期,现己初步形成完善的产业链条与具有国际竞
争力的产业格局。相关数据显示,我国现存动力蓄电池回收相关企业14.19万家。
根据CABRCA数据,截至2023年底,全国累计停用新能源汽车87.8万辆,其中2023年38.9万辆,同比增长161.2% 0 2023年,全国共产生退役动力电池16.8万吨,同比增长78.3%。其中,磷酸铁铿电池占50.1%,三元电池占46.9% o
为更好指导动力电池回收产业发展,早在2016年,工信部就发布《新能源汽车废旧动力蓄电池综合行业规范条件》《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》,从布局选址、技术及装备技术、综合利用率、环保等方面制定废旧动力电池的综合利用标准,规范行业和市场健康发展。2018年,工信部启动“符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单”(俗称
“动力电池回收企业白名单”)申报与公布,至今已公布五批共156家企业。白名单作为规范条件,无强制市场排他性,但能够代表入围企业在电池回收资质、技术、渠道等方面发展较为完善。2019年,信
部发布《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》,提出了新能源汽车废旧动力蓄电池以及报废的梯次利用电池回收服务网点建设、作业以及安全环保要求。
目前,工信部认定的新能源汽车动力蓄电池回收服务网点共有15446个,主要集中在东部地区,其中广东、江苏、山东、浙江排名前四,分别为1547个、1141个、1138个、1078个。
3. 2动力电池回收规模评估
动力电池的寿命可以分为循环寿命与日历寿命,按行业算法,以循环寿命为标准进行测算。根据新能源汽车动力电池循环寿命测试标准,电池容量衰减到初始容量的80%以下时,该动力电池就需从新能源
汽车上退役。磷酸铁铿电池的早期循环寿命为20003000次,三元电池的早期循环寿命为15002000次,使用寿命大致为5}8年。据此,早期装机的动力电池将在2023-2030年迎来大规模退役。
预计2024年我国动力电池退役量将达到20.2GWh,同比增长48.53%,退役新能源汽车40.29万辆,同比增长46.56%; 2030年退役电池和新能源汽车分别达到148.7GWh和298.91万辆。2025至2030
年退役电池和退役新能源汽车年均复合增速分别达到37.64%和38.11%0
目前回收的电池包组件中钢材应用较低,回收量比较低,但随着钢壳电池逐步应用以及固态电池的持续发展,未来钢铁材料作为包装材料或将在动力电池中获得广泛应用。
4.结语
综上,目前新能源设备及其废钢资源的再回收利用正处于方兴未艾的关键时期,即将迎来快速增长乃至爆发式增长期。中国高度重视相应资源的回收利用,己从国家层面发布相应政策鼓励相关产业的发
展,并从体系、制度等领域给予重要指导与支持。我国钢铁行业企业作为相应设备的上游主要材料供应商,应紧紧抓住新能源设备再回收领域发展机遇,从材料供应商转变为服务商,利用自身废钢回收经验,大力发展包括光伏组件、风机等设备的回收技术,以绿色低碳为抓手,开展相应材料高效回收利用,为实现“双碳”目标与自身高质量发展提供有力支持。