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文档简介
《风力发电机组叶片再利用技术规范》团体标准
编制说明
(征求意见稿)
一、工作概况
1、任务来源
《风力发电机组叶片回用及再制造技术规范》团体标准项目由
中国物资再生协会风光设备循环利用专委会向中国物资再生协会提
出,于2023年4月3日在中国物资再生协会立项,文件号:物再协
函〔2023〕04号。
2、标准制定的背景和意义
1)行业概述
行业发展呈现突飞猛进
得益于国家对新能源发展的大力支持,近年来,我国风电行业发
展飞速。截至2021年底,我国陆上风电累计装机突破3亿千瓦,连
续12年位居全球首位,海上风电累计装机达2639万千瓦,跃居世界
第一。最新数据显示,截至2022年11月底,全国累计风电装机量已
达到35096万千瓦,同比增长15.1%。技改升级、以大代小的风电后
市场服务也将迎来新一轮增长。
国家能源局在2021年底在全行业范围内征求《风电场改造升级
和退役管理办法》意见,鼓励并网运行超过15年的风电场开展改造
升级和退役,并明确了改造升级项目补贴方案。风力发电机组设计寿
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命通常为20年,这意味着到2022年底,运行10年及以上的风电机
组将超过5万台,预计3-5年内需要退役的风力发电机组数量将达上
万台,同时这也将催生海量的升级换代需求,市场发展不可限量。其
中叶片作为风电机组的主要部件之一,从2024年到2030年,风电叶
片每年下线几乎都是翻番的增量。根据预测,到2025年,累计将有
19984吨复合材料固体废物产生;到2030年将有302880吨风电用复
合材料产生,累计将有715664吨固体废物产生。大量风机叶片批量
下线,若不能及时处理,不仅阻碍风能产业的健康发展,还将对环境
产生巨大影响。
废弃(含退役)叶片再利用亟待标准规范
据行业公开数据显示,到2025年,全国约有1800台风电机组服
役期满,其中退役叶片产生的固废规模预计接近5800吨,到2028年
将进一步增长至7.4万吨。而到2030年,服役期满的风电机组数量
将激增至34000台(相关数据援引自《中国能源报》)。而据CWEA
数据分析,到2030年,我国将有近145GW的老旧风机将服役超过
15年,面临更新改造或退役。
对废旧风电叶片进行资源化利用是资源再生利用产业的重要内
容。一方面,废旧风电叶片再利用具有巨大的经济效益,有利于减少
资源浪费;另一方面,如果对废旧风电叶片处置不当,其带来的环境
和生态影响也会极为严重,因此废旧风电叶片的再利用,也是保护生
态环境和促进风力发电产业可持续发展的重要内容。
综上所述,围绕上述问题,运用标准化手段规范并引领废旧叶片
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再利用工作,已成为当前迫在眉睫的重要课题。
编制团体标准的目的
具体而言,研制《风力发电机组叶片再利用技术规范》团体标
准的目的主要包括两个方面:
一是,通过编制环境管理指南,可以更好地贯彻《中华人民共和
国环境保护法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》《关于
“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》等法律法规,以标
准支撑我国环保法律法规的落实。二是,帮助风电场运营商、叶片制
造商对废旧风电叶片进行有效地再利用,提升环境保护水平。
2)政策导向
《“十四五”循环经济发展规划》指出,对包括退役光伏组件和
风电机叶片等废旧物资进行分类循环利用和集中处置。《2030年前碳
达峰行动方案》提出,要全面提高资源利用效率,充分发挥减少资源
消耗和降碳的协同作用。废旧风电叶片再利用对碳减排贡献显著,是
实现碳减排、碳达峰的重要抓手。
2022年10月31日,国家市场监管总局、国家发改委、工信
部、自然资源部、生态环境部、住建部、交通运输部、中国气象
局、国家林草局等九部门联合发布《建立健全碳达峰碳中和标准计
量体系实施方案》,方案提出,加强重点领域碳减排标准体系建
设,健全非化石能源技术标准。围绕风电和光伏发电全产业链条,
开展关键装备和系统的设计、制造、维护、废弃后回收利用等标准
制修订。建立覆盖制储输用等各环节的氢能标准体系,加快完善海
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洋能、地热能、核能、生物质能、水力发电等标准体系,推进多能
互补、综合能源服务等标准的研制。
3)相关标准梳理
有关风电叶片方面的国家标准
有关风电叶片方面的国家标准共10余项,其中主要国家标准如
下:
——GB/T19960.1-2005风力发电机组第1部分:通用技术条件
——GB/T18451.1-2022风力发电机组设计要求
——GB/T25383-2010风力发电机组风轮叶片
——GB/T25384-2018风力发电机组风轮叶片全尺寸结构试验
——GB/T37431-2019风力发电机组风轮叶片红外热像检测指
南
——GB/T42592-2023风力发电机组风轮叶片超声波检测方法
——有关环境管理方面的国家标准
——GB/T24001-2016《环境管理体系要求及使用指南》
——GB/T24004-2017《环境管理体系通用实施指南》
有关废弃产品回收利用和处置相关的国家标准和行业标准
——GB/T20861《废弃产品回收利用术语》
——GB/T21474《废弃电子电气产品再使用及再生利用体系评
价导则》
——GB/T23685《废电器电子产品回收利用通用技术要求》
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3、协作单位
本团体标准项目由中国科学院广州能源研究所、北京金风慧能
技术有限公司、上海电气集团股份有限公司、哈电风能有限公司、
中国广核新能源控股有限公司、陆军装甲兵学院、北京瑞科同创能
源科技有限公司、华能新能源股份有限公司、华能新能源股份有限
公司辽宁分公司、中车山东风电有限公司、国家电投集团远达环保
催化剂有限公司、北京鉴衡认证中心有限公司、中国三峡新能源(集
团)股份有限公司、龙源(北京)新能源工程技术有限公司、水电水利
规划设计总院、上海第二工业大学、中国物资再生协会风光设备循
环利用专业委员会等单位共同起草编写。
4、主要工作过程
2023年3月项目组形成团体标准项目建议书和标准项目草案,并
向中国物资再生协会提出标准的立项申请。
第一阶段:前期预研究及调研分析
2023年2月-3月,项目组在团体标准草案编写过程中,调研了我
国废旧风电叶片处理现状,搜集、梳理了现行相关法律法规和国
家、行业、地方相关标准,并进行了汇总、分析和比对,为更好把
握标准制定方向,确定标准制定思路及重点奠定了基础。
第二阶段:成立标准编制工作组
2023年4月3日,中国物资再生协会批准《废旧风电叶片回用及
再制造技术规范》标准立项计划(物再协函〔2023〕04号)。
2023年7月18日,中国物资再生协会风光设备循环利用专业委员
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会(以下简称专委会)会同生态环境部固体废物与化学品管理技术
中心(以下简称固管中心)在北京召开了《废旧风电叶片回用及再
制造技术规范》团体标准启动会,专委会主任程刚齐主持会议。近
百位来自生态环境主管部门、行业领军企业、高等院校、科研院所
的代表与会。会上成立了由中国物资再生协会风光设备循环利用专
业委员会、中国科学院广州能源研究所、北京金风慧能技术有限公
司、上海电气集团股份有限公司、哈电风能有限公司、陆军装甲兵
学院、北京瑞科同创能源科技有限公司、华能新能源股份有限公
司、华能新能源股份有限公司辽宁分公司、中车山东风电有限公
司、中广核风电有限公司、国家电投集团远达环保催化剂有限公
司、北京鉴衡认证中心有限公司、中国三峡新能源(集团)股份有限公
司、龙源(北京)新能源工程技术有限公司、水电水利规划设计总院、
上海第二工业大学等单位组成的团体标准编制工作组。
对标准的重要性给予了肯定,希望各参编单位高质量完成标准
编制工作,同时积极推动退役风光发电设备循环利用相关行业标准
乃至国家标准的准备工作。专委会主任程刚齐就标准的编制背景、
编制目标等情况进行了介绍。哈电风能专家王琦工程师对标准草案
框架进行了细致讲解。各单位与会代表就标准编制展开了热烈讨
论,提出了诸多意见建议,并达成了广泛共识。会议确定了本标准
编制的具体工作内容、工作分工及工作进度时间节点等相关事项。
由于当前废旧风电叶片处置项目实施过程中缺乏整体要求和规
范,各施工环节之间也无相应标准依据,因此在业主无明确要求
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时,往往出现再利用不到位的现象。业主方无法对施工现场进行有
效管控,常有施工单位造成诸多环境污染现象,故对风电叶片再利
用成为了行业内一个急需规范的问题。为此,启动会各企业代表和
专家结合目前实际现状对标准草案提出以下几方面主要意见和建
议:
——明确废旧风电叶片回用是叶片拆下来经过维修重新上机还
是拆解回收利用。
——关于废旧风电叶片的定义的范围,建议参考GB/T20361废
弃产品术语。
——标题是技术规范,是否可以删减关于管理类的要求,添加
更多的技术要求。
——对于叶片的拆解建议参考风电机组绿色拆解方案,查阅
“风机拆除标准”“拆除循环利用标准”,以及有关拆除的行业标
准。
——建议将标准内容扩展为废旧风电叶片拆机后分为两个方向
处置,一是失去维修价值的叶片进行回收利用,回收利用过程中每
个步骤的标准是什么;二是成色较好的有再使用价值的重新利用的
技术标准是什么。
——应明确从事废旧风电叶片处置的相关方的具体资质要求。
应针对不同地域的特点和实际需求加强考虑设备所在地的环境保护
要求,注重不同地区的可操作性,不予地方规则相冲突。
第三阶段:标准编制起草阶段
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2023年7月18日后,标准编制工作组对启动会各单位代表提出的
意见和建议进行了认真汇总和梳理,结合前期已开展的广泛调研和
咨询、资料收集和查阅,以及各相关方目前在废旧风电叶片再利用
方面积累的实际经验、遇到的需求和难点等,充分听取相关单位和
行业专家的意见,对标准草案进行了完善和修改,于2023年7月28
日,形成了标准工作组讨论稿。并将标准名称拟更名为《风力发电
机组叶片再利用技术规范》,适用范围清晰界定为:适用于机组设
计寿命未到上限不再使用的叶片、技改后退役的机组叶片和由于本
身缺陷没有正常使用的叶片的再利用评估。
2023年7月28日,起草工作组内部进行了标准工作组讨论稿的技
术研讨工作,对技术内容细节进行讨论并进行修改完善,于2023年8
月4日完成了对标准工作组讨论稿的初步修改。
2023年8月10日,专委会组织标准编制工作组成员单位及行业专
家对标准工作组讨论稿进行进一步研讨,针对成员单位及专家所提
意见和建议,对标准工作组讨论稿的技术内容再次进行修改完善,
于2023年8月20日形成标准征求意见稿。
5、标准主要起草人及其所做的工作
本标准主要起草人:蒋邦、王琦、袁浩然、周新远、程刚齐、
王巍、王飞、李小东、李晓东、段晓、董楷、刘显彬、胡聪良、吴
兴华、任淮辉、黄洁亭、苑文仪、冯志刚。
根据任务分工,专委会、中科院广州能源研究所、哈电风能有
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限公司负责工作计划、前期相关资料的收集、调研、标准文本编写
及修订工作;其余单位负责汇总行业和专家意见及标准文本的审核
等工作。
二、标准编制原则和确定标准主要内容
1、编制原则
本标准编制过程中遵循以下原则:
1)符合性原则
——符合现行的国家节能、环保、绿色、低碳、循环相关的法律
法规和政策的要求,做到合规首位;
——符合风力发电行业发展现状和实际需求,坚持问题导向和目
标导向,体现行业环境管理的需求和特点;
——符合GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准化文
件的结构和起草规则》、GB/T20001.5《标准编写规则第5部分:规
范标准》和团体标准管理规定给出的规则和要求。
2)科学性原则
——规范的技术内容充分体现风电叶片再利用过程清洁生产和
循环经济理念,以及持续改进的思想,力求做到先进合理,操作性强,
体现行业绿色发展、创新发展。
3)代表性原则(开放性、普适性)
——相关方的广泛参与是标准科学性、合理性、可操作性的决定
因素,指南编制充分依靠各相关方的力量,开放听取各相关方的需求、
意见和建议,求同存异的前提下力求实现广泛代表性和普适性。
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4)协调性原则
——规范的编制与现行的本领域相关的国家、行业、地方标准(包
括工艺、设备、检测、管理等相关标准)紧密结合并保持相互协调一
致;
——同时协调好废旧风电叶片再利用评估工作中各相关方(参与
方)的权利和义务。
2、标准主要内容
本标准的主要内容包括:风力发电机组叶片再利用技术规范的
范围,规范性引用文件,术语和定义,基本要求,废旧叶片再利用性
评估,再利用叶片与机组匹配性评估和叶片运输及贮存等内容。
1)范围
本文件适用于机组设计寿命未到上限不再使用的叶片、技改后退
役的机组叶片和由于本身缺陷没有正常使用的叶片的再利用评估。
2)规范性引用文件
本标准规范性引用文件包括了风电叶片相关国家标准,职业健康
安全管理体系标准,废弃产品回收利用、再生利用、再制造相关标准,
质量管理体系等。
3)术语和定义
本标准给出了废旧风电叶片、回收工厂、回收利用、再利用等4
个术语和定义。其中:
按照GB/T20861《废弃产品回收利用术语》的2.1,“废弃风力发
电设备”定义为“风电机组设计寿命未到上限不再使用的叶片、
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技改后退役的机组叶片和由于本身缺陷没有正常使用的叶片等”。
其余术语和定义均来源于GB/T20861《废弃产品回收利用术语》
国家标准。
4)基本要求
本章主要对废旧风电叶片再利用的基本要求作了统一规定。主要
涉及:参与方应具备经营资质和特种作业资质的要求;从事拆除、回
收利用及处置活动应满足国家、行业、地方法律法规、政策及强制性
标准的要求;在满足安全性、生态友好性、合法合规性的条件下,对
废旧风电叶片进行再利用;作业设施、设备、技术和工艺的要求,采
用的环境保护相关技术和设备的要求,人员专业培训和资质上岗要求
等;原制造商产品的知识产权等。
5)废旧叶片再利用性评估
本章将废旧叶片的再利用性评估分为废旧叶片再利用设计评估、
叶片记录评估、叶片概况调查、叶片状态评估、叶片检查结果评估、
叶片再利用性评估。
在叶片再利用设计评估子阶段,提出废旧风电叶片应经由专业机
构根据叶片实际运行载荷计算叶片可再利用性,再利用设计评估至少
应包括:疲劳余量评估;刚度衰减评估,包括整机载荷要求和叶片
结构刚度要求等。
在叶片记录进行评估子阶段,提出主要有需要评估的叶片生产记
录包括但不限于:叶片生产的人员(包括人员能力矩阵,培训资料等);
材料记录(包括材料的型号,批号,入厂检验记录等);模具信息(模
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具的验收记录,模具检验记录等);叶片生产质量记录,以及生产叶
片的图纸及工艺文件等资料。需要评估的叶片运行记录包括但不限于:
风机SCADA数据;叶片的日常巡检和检查内容及日期等。需要评估
的叶片损伤、维修记录包括但不限于:叶片的损伤记录至少包括损伤
的日期,损伤的名称,位置和大小等信息;维修记录至少包括维修单
位,维修人员,维修材料,维修关键质量控制点,维修结果的信息。
雷击记录:雷击的日期,雷击的位置,大小以及维修相关信息等。需
要评估的叶片实际运行时间包括但不限于:记录叶片的安装方案、日
期及安装记录;叶片运行的时间及状态等信息。
在叶片概况进行调查子阶段,提出对同型号叶片的使用运行情况
进行较详细的调查,了解此型号叶片的良品率,作为评估的额外补充
资料,调研区域可以不限于风场。主要调查项目有同型号同一生产厂
的叶片损伤情况;同型号同一生产厂的叶片修补加强情况;同型号同
一生产厂的叶片退役时间及原因。
在叶片状态评估子阶段,提出通过对叶片检查的方式,确定叶片
状态,包括但不限于:常规目视检查及避雷系统检测:检查人员利用
吊篮对叶片外表面进行检查,同时检查人员进入叶片内部对可进入区
域内的叶片内表面进行目视检查,并测量叶片各接闪器到叶根的电阻;
机器人内部检查:利用内窥机器人或工业内窥镜,对人员无法进入的
叶片内部进行检查,包括可见区域的粘接质量和壳体质量;超声无损
检查:利用超声检查设备,检查目视无法检查区域的粘接质量或壳体
质量,如检查腹板与壳体粘接胶的厚度和宽度;无人机检查:通过无
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人机携带相关影像采集工具,配合机器人视觉智能AI分析识别,检
查风机叶片表面缺陷。叶片现场检查项目包括:涂层及表面污染物检
查;接闪器及避雷线检查;叶根螺栓外观检查;叶片缺陷损伤检查;
叶片功能部件(叶尖制动、涡流发生器、锯齿尾缘等)检查;其他检
查。经过检测常有的叶片损伤或缺陷包括:主梁/腹板/后缘梁损伤;
叶根螺栓开裂;前缘涂层破坏,或大范围涂层破坏;严重褶皱缺陷(高
宽比大于0.1,涉及层数较多);表面污染物附着(对气动性能影响
较大);局部涂层破坏并且范围较小;叶片防雷系统失效;一般褶皱
缺陷(高宽比小于0.1,涉及层数较少);表面污染物附着。
依据评分细则叶片评估分值大于90,建议企业再利用;评估分值
大于80建议企业维修后经过验收再利用;评估分值低于80分建议企
业报废进行回收利用。对于存在损伤或缺陷的叶片,应予以修复,叶
片修复方案和结果应通过第三方评估。但对于叶片缺陷轻微或基于现
实因素需要维持原状的,应分析其可能对寿命造成的影响。防雷系统
出现故障并且不能修复的,应出具雷击防护方案保证叶片及机组的安
全。
6)再利用叶片与机组匹配性评估
本章主要内容为再利用叶片与机组匹配性评估,分为叶片载荷和
机组载荷匹配性评估、叶片环境条件与机组环境匹配性评估、叶片叶
根连接与机组的匹配性评估三个子阶段。
在叶片载荷和机组载荷匹配性评估子阶段。提出载荷匹配评估应
依据GB/T18451.1-2022标准,载荷评估不仅包含载荷工况外部条件
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的影响,还包括:空气动力、自重、旋转惯量和动态惯量的作用。动
态响应包括塔架、叶片、驱动链、电气和控制系统模态的相互影响。
在叶片环境条件与机组环境匹配性评估子阶段,提出环境条件通
过热、光化学、腐蚀、机械、电气或其他物理作用会影响风力发电机
组的完整性和安全性,多种气候因素同时发生会加剧影响。再利用叶
片环境条件宜与机组环境进行匹配评估,其中包括:温度;湿度;空
气密度;太阳辐射;雨、冰雹、雪、冰;化学作用物质;机械作用颗
粒;盐雾;雷电;地震。
在废旧叶片的叶根连接与机组匹配评估子阶段,提出叶片的叶根
连接与机组匹配评估应包括:叶根连接方式;叶根螺栓数量及排列方
式;螺栓及螺栓套尺寸;螺栓连接强度评估。
7)叶片运输、贮存及吊装
本章分为叶片“运输”“贮存”和“吊装”三个子阶段。在运输
子阶段,提出了再利用叶片在运输途中对叶片支架、吊点保护、固定、
螺栓套保护等要求。在“贮存”子阶段,提出了叶片在存放过程中
表面保护、位置放置、支架、零配件保护等要求。在“吊装”子阶
段,提出了吊带规格、吊点保护、前后缘保护罩、天气等要求。
8)附录
本标准给出了资料性附录A“废旧叶片再利用流程”,以及资料
性附录B“废旧叶片损伤评级标准”。
三、若标准的技术内容涉及专利,则应列出相关专利的目录及其使用
理由。
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本标准的技术内容未涉及相关专利。
四、主要试验或验证的分析、综述报告、技术经济论证,预期的社会
经济环境效果。
研制《风力发电机组叶片再利用技术规范》团体预期将产生以
下几方面社会、经济和环境效益:
1、规范的编制,将提出废旧叶片再利用评估与再利用叶片与机
组匹配评估的具体要求,促进叶片再利用行业的整体技术规范性、合
规性,对提高废旧叶片再利用全过程的科学化水平和环保标准都具有
重要意义;
2、规范的编制,将明确风电叶片再利用的技术和管理要求,进
一步规范风电场退役管理,对指导风电叶片再利用企业提高再利用过
程的科学化水平和环保标准都有较高意义;
3、规范的实施将有利于提升业主及叶片制造商对风电叶片再利
用过程中的环境保护要素的认知,对落实风电场运营商及施工方等的
环境保护职责有实质意义;
4、规范的实施将有助于风电叶片行业减污降碳协同优化,切实
减少废旧叶片对环境的影响;
5、规范的发布有助于相关行业健全相关管理规范,明确废旧叶
片再利用要求,从而更好地建立收集、贮存、运输和利用及处置的全
过程技术、污染控制的行业标准、国家标准和国际标准。
五、采用国际标准或国外先进标准的目的、意义和一致性程度;我国
标准与被采用标准的主要差异及其原因;以及与国际、国外同类标准
第15页,共17页
水平的对比情况。
经检索,本标准制定过程中未发现相关国际标准和国外标准,
故不存在与国际、国外同类标准水平的对比情况。
本标准定位在对废旧风电叶片再利用提出要求,国内有关风电
叶片方面国家标准主要包括:GB/T19960.1-2005风力发电机组第
1部分:通用技术条件、GB/T18451.1-2022风力发电机组设计要
求、GB/T25383-2010风力发电机组风轮叶片、GB/T25384-2018
风力发电机组风轮叶片全尺寸结构试验、GB/T37431-2019风力发
电机组
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