中国储能网讯:伴随光伏产业的迅猛发展,大量光伏组件的使用也产生了一个新的问题:光伏组件的使用寿命一般在20~25年左右,但随着光伏组件产品的快速更迭,目前安装在运的第一批太阳能电池板中有很大一部分已经面临退役。要实现光伏产业形成节约资源和保护环境的新格局,必须走循环经济的发展模式,以光伏产业全生命周期的视角重视光伏产业的绿色发展,重视光伏系统的回收问题。
太瓦级装机容量孕育庞大回收市场
“作为光伏组件的最大生产国和应用国,2021年我国累计装机容量为30600万千瓦,全球累计光伏装机容量超过94000万千瓦,到今年4月,全球光伏装机容量跨越至‘太瓦时代’。”英利集团创始人苗连生表示。
中国光伏组件产量连续15年位居全球首位,累计装机量连续7年位居全球首位,占据全球光伏总装机容量的近1/3。光伏产业经过多年的高速发展,已形成太瓦级市场。
零碳研究院副院长、高级工程师吴翠姑介绍,中国光伏市场起步于2000年前后,基于光伏组件20~25年的设计寿命与过往装机量数据的预测,2025年前后首批光伏组件将陆续走向退役,自2030年开始,光伏组件将进入报废的密集期,截至2030年累计待回收容量达1780万千瓦;因2015年前后爆发式的装机量增长,从2035年开始待回收总量将呈爆发式增长,2040年预计累计回收量将达到252吉瓦。
要实现光伏产业形成节约资源和保护环境的新格局,必须走循环经济的发展模式,以光伏产业全生命周期的视角重视光伏产业的绿色发展,重视光伏系统的回收问题。
截至目前,晶硅电池组件是光伏组件的主流产品,晶体硅光伏组件的组成材料包括玻璃、铝材、塑料、硅、铜、银以及其他。吴翠姑介绍,其中超过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,减少对原生资源的开采,又可以带来可观的经济回报。
基于对于回收容量的预测,《可再生能源零废未来:风电、光伏回收产业发展研究》(以下简称《研究》)提出,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累计价值达76.83亿元,截止到2040年,累计可回收价值高达1.1千亿元。
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回收技术难题仍是挑战
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目前全球光伏组件回收市场逐渐形成的大背景下,回收技术突破显得尤为迫切。如何更低碳、环保、高效处理光伏组件,使废弃光伏组件充分资源化利用、达到经济可行的光伏回收技术,国内外科研工作者提出了多种技术途径。
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《研究》表明,欧美地区可再生能源发展较早的国家已经在市场中进行初步的探索,通过创新的商业模式,降低组件回收成本,探索经济价值。其中规模较大的商业模式包括建立回收网络,批量化运输处理待回收组件,大范围服务光伏电站的回收需求;通过龙头企业投入资金,在回收处置客户端退役组件后,循环利用其中有价值的材料。
在国内,回收产业尚处于起步阶段。基于物理法的研究,最早涉足光伏产业的英利集团、河北大学和零碳研究院自2010年开始研究组件回收关键技术,重点研究以物理法为主的绿色环保拆解分离技术及装备,涵盖光伏组件回收方法、装备及关键技术等。目前,该技术的示范产线年处理能力可实现1.2万千瓦,可实现铝材、玻璃、硅、铜等材料的高效分离,产品综合回收率高达93%,其中硅、银、铜回收率分别可实现96%、93%、97%;具有玻璃与胶膜热刀高效分离、振动研磨分选、多组分静电分选等核心技术。
此外,作为国内光伏的领军企业——晶科能源联合中国环科院和中南大学,以热解化学法为核心,开发光伏组件高价值环保处理关键技术及核心设备,并搭建实验平台及示范线。
该技术可拆解出完整背板、玻璃(无胶膜)、电池片,总质量回收率可达92%,其中硅、银、铜回收率可实现95%、95%、98%;具有基于气氛控制和热场匀流热解的绿色拆解技术、高价值金属组分环保分离技术、背板高效低损分离技术等。电池片回收涉及化学废液需进一步结合污水处理设施处理。
尽管国内外已初步形成回收相关的技术,但现在部分组件回收技术仍存在成本偏高、效率较低、带来环境二次污染等问题,因此目前技术的难点仍聚焦于既要提高组件拆解、回收效率,又须兼顾绿色环保特性。越来越多的研究机构开始采用复合工艺处理废弃光伏组件,根据不同光伏组件类型合理选取工艺,有效提升资源化利用效率。
“组件回收是光伏产业链上的最后一环,也被视为整个光伏绿色产业链的‘最后一公里’。希望供应链上下游企业、科研院所、投资机构以及社会各界力量积极参与,探索切实可行的光伏回收产业商业模式,共建退役光伏组件回收的健康市场。”苗连生如是说。