技术创新支撑！推动“退役”光伏组件资源化利用迫在眉睫
发布日期：2022/3/15
能源是一个国家国民经济的命脉，是国民经济和社会发展的重要物质基础。为改变我国能源消费结构过于依赖石油和煤炭现状，在“双碳”目标下，加大对风电、光伏和其他新能源开发使用力度，已成为我国经济实现可持续发展的战略选择。目前，我国已成为全球最大的光伏组件生产国和全球最大的光伏发电应用国家。据国际可再生能源机构预测，从2025年起，我国开始产生大批量的“退役”光伏组件，至2030年，报废光伏组件将达到150万吨左右。在2060年前，我国光伏组件报废量预计将以每年30%的速度增长。报废光伏组件回收与绿色处置，作为光伏产业的最后一环，是构造光伏产业闭环绿色产业链的最终保障，将进一步推动光伏产业健康持续发展。
新兴固废的物质组成与相应产品相同，含多种有价金属，资源回收价值极高。以光伏行业为例，晶体硅光伏组件中玻璃、铝和半导体材料比重可达92%，另外，还含1%左右的银等贵金属。若能全量回收，到2030年，可从废弃光伏组件中得到145万吨碳钢、110万吨玻璃、54万吨塑料、26万吨铝、17万吨铜、5万吨硅和550吨银。而薄膜光伏组件中含有的碲、铟、镓等稀贵金属，主要依赖国外进口。因此，其高效回收利用，不仅具有巨大的经济效益，而且有利于减少相关资源的进口依赖，防范原材料供给风险，对保障国家资源安全具有重要战略意义。
“退役”光伏组件回收利用已受到国家各部门重视
如何应对大量报废的“退役”光伏组件、风电机组叶片等清洁能源产业固废，以及如何高效规范回收利用，已成为当前重要的热点话题，引起了各国政府部门、固废资源化产业界和学术界的高度重视。
2022年2月9日，国务院办公厅转发国家发改委等部门《关于加快推进城镇环境基础设施建设的指导意见》。《意见》指出，持续推进固体废物处置设施建设。推进工业园区工业固体废物处置及综合利用设施建设，提升处置及综合利用能力。健全区域性再生资源回收利用体系，推进废钢铁、废有色金属、报废机动车、“退役”光伏组件和风电机组叶片、废旧家电、废旧电池、废旧轮胎、废旧木制品、废旧纺织品、废塑料、废纸、废玻璃等废弃物分类利用和集中处置。开展100个大宗固体废弃物综合利用示范。
2022年2月10日，工信部等8部门联合印发了《加快推动工业资源综合利用实施方案》，文中提到，推动废旧光伏组件、风电叶片等新兴固废综合利用技术研发及产业化应用，加大综合利用成套技术设备研发推广力度，探索新兴固废综合利用技术路线。
2022年1月4日，工信部等5部门印发了《智能光伏产业创新发展行动计划（2021年-2025年）》，明确提出了要研究开发“退役”光伏组件资源化利用的技术路线和实施路径，推动废旧光伏组件回收利用技术研发及产业化应用，加快资源综合利用。
2021年7月1日，国家发改委印发了《“十四五”循环经济发展规划》。该规划中提到，“光伏组件等新型废旧产品产生量大幅增长，回收拆解处理难度较大”，“将对包括“退役”光伏组件和风电机组叶片等废旧物资分类循环利用和集中处置，引导再生资源加工利用项目集聚发展”，并将其列为“第一项重点工程”。
2021年12月14日，为贯彻落实《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，加快工业资源综合利用先进适用技术装备推广应用，持续提高资源利用效率，工信部、国家发改委、科技部、生态环境部4个部门共同编制了《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录（2021年版）》。该目录共评选94项工业资源综合利用先进适用工艺技术设备，其中，再生资源利用工艺技术设备19项。中国再生资源产业技术创新战略联盟理事单位、中国光伏回收产业发展合作中心核心成员——常州瑞赛环保科技有限公司凭借“晶硅光伏组件高压研磨拆解成套技术与装备”成功入选。该公司总经理庄虎梁表示，此次入选目录的“晶硅光伏组件高压研磨拆解成套技术与装备”为瑞赛环保自主研发，瑞赛环保获得了该项技术相关的多项发明专利及实用新型专利，专利范围涵盖技术方法、整机装备以及核心零部件等。通过对报废晶硅光伏组件的高压研磨，可以获得洁净的整块玻璃、整条状的焊带、颗粒状的电池片以及片状的EVA和背板等高分子材料。不同材料间差异巨大的物理形态，大大降低了研磨拆解后材料分选的技术难度。该技术装备可实现95%以上的材料回收率、90%以上的材料可再生利用率，并且凭借其拆解过程中近100%的水循环利用率和废气零排放，实现了循环经济技术的环境友好型。
2021年3月18日，国家发改委等10部委联合发布《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》，提出针对“退役”光伏组件、风电机组叶片等新兴产业固废，探索规范回收以及可循环、高值化的再生利用途径；鼓励企业建立技术研发平台，加大关键技术研发投入力度，重点突破源头减量减害与高质综合利用关键核心技术和装备，推动大宗固废利用过程风险控制的关键技术研发；依托国家级创新平台，支持产学研用有机融合，鼓励建设产业技术创新联盟等基础研发平台；加大科技支撑力度，将大宗固废综合利用关键技术、大规模高质综合利用技术研发等纳入国家重点研发计划；适时修订资源综合利用技术政策大纲，强化先进适用技术推广应用与集成示范。
技术创新将支撑“退役”光伏组件回收利用产业发展
据中国再生资源产业技术创新战略联盟副理事长兼秘书长尚辉良介绍，为贯彻落实国家相关政策，推动我国清洁能源产业固废资源化利用工作发挥积极作用，该联盟相关成员单位积极响应，决定依托联盟平台组建以市场为导向、产学研用相结合的清洁能源产业固废资源化工作组，积极探索废碳纤维复合材料、“退役”光伏组件、风电机组叶片等清洁能源新兴产业固废规范回收以及可循环、高值化的再生利用途径。
尚辉良表示，联盟清洁能源产业固废资源化工作组将主要做好五方面的重点工作：一是为国家部委、地方政府相关部门出台清洁能源产业固废再生利用产业发展顶层规划、政策法规、标准规范、科技规划、项目指南等提供决策建议。二是积极发挥联盟现有成员单位和工作组成员单位优势和工作积极性，建立清洁能源产业固废再生利用公共技术创新服务平台，研发清洁能源产业固废再生利用关键及重大创新技术，开展技术对接合作，加强为国内清洁能源产业固废再生利用企业培养专业人才和专门技能人才。三是以标准规范为引领，根据产业发展需求，通过研究制定、发布、使用有关清洁能源产业固废再生利用标准，积极完善产业链和供应链，围绕产业链部署创新链，围绕创新链完善资金链，推动产业链与创新链深度融合。四是指导和引导国内清洁能源产业固废再生利用企业，执行国家生态环境保护政策要求，协助相关单位开展技术改造和升级，制定企业“十四五”发展规划，协调解决在落实国家税收政策过程中遇到的困难和问题。五是依托联盟和工作组平台，培育长期稳定的产学研合作队伍，积极申请承担国家重点研发计划技术创新任务，建立相应的组织模式和运行机制，支撑清洁能源固废再生利用产业高质量发展。
中国再生资源产业技术创新战略联盟常务副理事长、常州工学院党委副书记、副校长周全法教授表示，光伏组件的资源价值相对较高，但不当处置带来的环境和生态影响极为严重，光伏组件及其配套设施和土地的资源化利用，是资源再生利用产业的重要内容。光伏组件中含有铜铝银锡等多种有色金属。对其进行资源化利用，是保障国家战略金属安全、保护生态环境和促进光伏产业可持续发展的重要内容。
“国务院《2030年前碳达峰行动方案》提出，‘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’，报废光伏组件拆解的主要物料为玻璃、铝边框、铜焊带、塑料等，再生利用对碳减排贡献显著，是实现‘双碳’的重要抓手。”中国再生资源产业技术创新战略联盟常务理事、常州大学教授魏伟说。
另外，据常州瑞赛环保科技有限公司总经理庄虎梁介绍，该公司在光伏行业内拥有扎实的行业基础，目前，已经与国内主要光伏组件生产企业以及主要光伏电站企业，均建立起了良好的业务合作关系。该公司先后参与制定了国家标准《晶体硅光伏组件回收处理方法物理法》、 团体标准《晶硅光伏组件回收评判指南》和《晶体硅光伏组件回收再利用通用技术要求》。而且，该公司已与常州大学、南京航天航空大学等科研院所达成紧密的产学研合作，为继续推动行业标准的建立发挥了有效的作用。
据了解，中国科学院电工所牵头开展了光伏组件回收技术的研发，在利用物理法回收技术研发方面，实现实验室总质量回收率91.2%、银回收率91%、硅回收率95.1%、铜回收率95.2%；研究的热分解法回收技术方面，实现实验室总质量回收率均在90.2%、银回收率93.76%、硅回收率96.27%、铜回收率99%。该项目的前瞻性相对完善，考虑到未来新型太阳能电池的回收，研究开发了面向未来新结构、新材料、新组件的新型回收方法，开展了激光刻划、线切割等拆解技术和异质结电池中银、铟等回收技术研究。
首条晶硅光伏组件回收产业化中试线取得成效
日前，从国家电投黄河水电公司(简称“黄河公司”)获悉，由该公司自主开展的“晶硅光伏组件回收产业化及设备国产化研究”科技项目，顺利通过专家组验收，标志着中国首条组件回收中试线建成。该条组件回收中试线，闭环形成了多晶硅、硅片、电池、组件、支架、光伏电站规划设计及建设、运行维护、检测评价回收等一体化光伏全产业链。
黄河公司科技管理部主任石生斌介绍，从2017年起，该公司开展晶硅光伏组件回收产业化及设备国产化等关键技术研究，旨在将“退役”的光伏组件通过分类拆解，回收其中可重复利用的硅、银、铜、铝等材料，将“退役”光伏组件“变废为宝”。通过回收循环再利用，减少了对原生资源开采的依赖，在降低能耗的同时，进一步优化了光伏组件全生命周期的绿色节能特性。
自开展“晶硅光伏组件回收产业化及设备国产化研究”工作以来，黄河公司受到了青海省委、省政府和国家电投集团的大力支持，累计投入研发资金逾4000万元。经过近5年时间持续研究，该公司最终确立了以“物理拆除工艺、热切割和选择性分离工艺、湿法提纯工艺”为核心的常规组件回收技术路线，形成了从废旧光伏组件拆框、接线盒拆除、背板去除到玻璃分离、焊带筛分、硅材料提纯的完整光伏组件回收产业化设备集成方案。同时，该公司针对现存电站中占主导地位的组件开展工艺设备开发，自主研发完成了国内首创的组件回收工艺设备22台/套，实现了组件回收工艺设备的国产化。2021年12月，形成综合回收率超90%以上，年处理能力11万片组件的中国首条组件回收中试线。
推动“退役”光伏组件资源化利用的建议
一是将“退役”光伏组件等新兴固废纳入固废资源化顶层规划。二是加强产学研用深度融合发展，联合培养专业技能人才，建设创新平台研发“退役”光伏组件回收处理技术，从产业全生命周期角度出发，推广应用“退役”光伏组件回收技术。三是持续完善“退役”光伏组件回收利用政策体系，探讨将“退役”光伏组件等新兴固废回收纳入废弃电器电子产品回收管理，明确设计、生产、销售、使用、报废、回收、利用等上下游各环节主体责任，构建循环利用管理体系。四是建设“退役”光伏组件回收处理信息平台，充分利用互联网、大数据等现代信息技术，建立“退役”光伏组件回收信息服务平台，为上游回收企业与下游拆解和利用企业信息发布、竞价采购和物流服务提供支撑。五是制定完善符合“双碳”目标的“退役”光伏组件回收利用标准体系。
来源：光伏驿站
