摘要：通過優(yōu)化葉片回收流程，攻克當前退役風電葉片回收難度大、利用率低的難題?；诳沙掷m(xù)設(shè)計理論，通過采用“末端治理+源頭干預+共享服務(wù)”的綜合策略方法，構(gòu)建一個系統(tǒng)化高效的風電葉片回收處理模式。結(jié)合移動工廠與共享平臺的方式，構(gòu)建線上線下一體化的退役葉片回收模式，減少回收過程中材料與資金消耗，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟回收效果。整合葉片回收的各方資源，全面優(yōu)化回收流程，兼顧綠色可持續(xù)回收與經(jīng)濟效益，從而推動葉片回收系統(tǒng)的順利落地與實施。

關(guān)鍵詞：退役風電葉片；回收再利用；末端治理；源頭干預；共享服務(wù)

中圖分類號：TE41 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）23-0094-04

引言

風力發(fā)電是利用自然資源產(chǎn)生的一種清潔能源，在我國已得到廣泛應(yīng)用。隨著風電裝機量的逐年攀升，大規(guī)模退役潮的到來已迫在眉睫。國家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于促進退役風電、光伏設(shè)備循環(huán)利用的指導意見》為退役風電設(shè)備的循環(huán)利用工作指明了方向[1]。該指導意見強調(diào)建立完善退役設(shè)備處理機制，并設(shè)定了到2030 年完成風電設(shè)備全流程循環(huán)利用技術(shù)體系建設(shè)的目標。當前，如何系統(tǒng)化回收處理退役風電葉片，實現(xiàn)其全生命周期的綠色化，已成為當前亟待解決的問題。

一、可持續(xù)設(shè)計理論與方法

（一）可持續(xù)設(shè)計理論

1980 年，自然保護國際聯(lián)盟（IUCN）首次提出可持續(xù)發(fā)展（Sustainable Development）概念。1987 年世界環(huán)境與發(fā)展委員會（WCED）發(fā)表了報告《我們共同的未來》，將持續(xù)發(fā)展定義為：能滿足當代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展?？沙掷m(xù)設(shè)計強調(diào)在生態(tài)哲學的指導下，將設(shè)計行為納入“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)，以實現(xiàn)社會價值并保護自然價值[2]。

可持續(xù)設(shè)計在強調(diào)環(huán)境保護的同時，也在全面均衡地考慮經(jīng)濟、道德準則以及社會影響。在風電葉片回收過程中，就需要綜合考慮回收成本、環(huán)境效益、社會效益等方面的因素。通過利用設(shè)計方法和技術(shù)手段的創(chuàng)新，以實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙贏，推動風電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。除此之外，用戶需求和體驗也是可持續(xù)設(shè)計的關(guān)注點，在風電回收再利用過程當中，鼓勵用戶參與設(shè)計，并且加入用戶體驗設(shè)計。通過與用戶和相關(guān)方的緊密合作，共同推動風電葉片回收的進展，以實現(xiàn)資源的最大化利用。

（二）設(shè)計方法

綠色可持續(xù)循環(huán)回收是指貫穿產(chǎn)品全生命周期的環(huán)保理念。整個生命全周期強調(diào)“源頭干預”“末端處理”和“共享服務(wù)”3 個關(guān)鍵維度考慮[3]。從產(chǎn)品的前期規(guī)劃到中期生產(chǎn)，再到后期的回收再利用，每個階段都經(jīng)過系統(tǒng)的分析。

在“源頭干預”階段，主要是項目開始時進行的預防和控制措施[4]。通常在產(chǎn)品設(shè)計的規(guī)劃、生產(chǎn)、運作等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，會實施精準的措施，用以減少材料消耗、提升設(shè)備效率，從根本上降低后期可能對環(huán)境造成的污染和對資源的過度消耗[3]。

“末端治理”階段，主要針對的是事后處理，強調(diào)在問題或污染產(chǎn)生后，通過一系列工程技術(shù)和方法，對已經(jīng)產(chǎn)生的污染進行治理和處置。

在“共享服務(wù)”階段，以服務(wù)共享為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個靈活多變的服務(wù)選擇和服務(wù)導向系統(tǒng)。相較于單一個體，共享服務(wù)能夠匯聚更豐富的資源和服務(wù)優(yōu)勢，為用戶提供更為全面和高效的服務(wù)體驗。

二、退役風電葉片現(xiàn)狀與問題

我國風電裝機量連續(xù)數(shù)年位居世界首位，在初期投入使用的風電機組即將陸續(xù)到達設(shè)計的使用年限。典型的風電使用壽命約為20年，據(jù)此測算，2023 年中國退役風電機組達到980 臺，裝機容量為54.6 萬千瓦，2025 年將達到1800 多臺，裝機容量為125 萬千瓦；到2030 年將超過3.4 萬臺，裝機容量約4500 萬千瓦。大約85% ～ 90% 的風電機組可以回收利用，其中包括塔筒、機艙、光伏等部件，已經(jīng)做了系統(tǒng)可回收處理[5]。然而葉片是由玻璃纖維復合材料制成，其高昂的成本和技術(shù)的不成熟性限制了其廣泛應(yīng)用。在實際操作中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

（一）所處偏遠地區(qū)，運輸成本高

在我國，風電場主要集中分布在西北和東北等偏遠邊疆地區(qū)，這些區(qū)域地形錯綜復雜，道路蜿蜒曲折，為風電葉片的回收工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。退役風電葉片尺寸龐大，長度動輒數(shù)十米，重量更是可達數(shù)噸，因此其運輸、處理和儲存無疑都是一項艱巨的任務(wù)。

（二）應(yīng)用領(lǐng)域小，缺乏協(xié)同創(chuàng)新

目前，退役風電葉片經(jīng)過機械回收再利用后，常被用作填料使用，如水泥、混凝土等產(chǎn)品中。也可用作3D 打印耗材，作為材料建造景觀花壇。此外，廢舊葉片經(jīng)過簡單切割也可用于兒童樂園設(shè)施、公交候車廳等。雖然目前在積極探索廢舊葉片可能性，但其回收仍然停留傳統(tǒng)的回收再利用模式或低附加價值的再利用場景。這使得風電葉片回收在更大范圍內(nèi)缺乏市場競爭力，難以在更多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。并且目前回收只是上游材料回收企業(yè)孤立解決問題，缺乏不同行業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新推動，使得葉片回收難以突破現(xiàn)有的局面，無法開發(fā)出更具有創(chuàng)新性和實用性的應(yīng)用方案。

（三）回收經(jīng)濟效益低，商業(yè)模式尚未形成

退役風電在前期回收流程當中，葉片供應(yīng)方通過單一方式向需求企業(yè)提供葉片原材料，如圖1 所示。并且，運輸和處理費用占據(jù)大部分成本，回收再利用的利潤低下。而后期市場需求不足，行業(yè)也未能形成產(chǎn)業(yè)化。導致葉片回收成為投資高、回收收益少的行業(yè)現(xiàn)狀，降低了企業(yè)的投資熱情。同時廢舊葉片也缺乏完整的回收產(chǎn)業(yè)鏈，沒有成熟的商業(yè)模式支撐業(yè)務(wù)發(fā)展，制約了風電回收再利用的規(guī)?；l(fā)展和經(jīng)濟效益的提升。

三、退役風電葉片系統(tǒng)回收的設(shè)計實踐

在加快實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的政策導向下，面對即將到來的退役風電高峰，積極應(yīng)對葉片規(guī)?；厥?，實現(xiàn)資源循環(huán)利用，成為當前主要任務(wù)。實踐案例在可持續(xù)設(shè)計理念基礎(chǔ)上，設(shè)計出《ANT退役風電葉片系統(tǒng)化處理移動工廠》方案。以退役葉片為設(shè)計對象，通過“源頭處理”“末端治理”“共享服務(wù)”的設(shè)計策略，采用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)+ 現(xiàn)場協(xié)作方式，形成退役葉片系統(tǒng)化回收模式。

（一）基于“源頭干預”的移動工廠設(shè)計

在風電葉片前期回收過程中，運輸和加工環(huán)節(jié)占據(jù)了大量的人力和物力成本，因此，在“源頭干預”方法策略下，采用創(chuàng)新的回收方式——將工廠的加工設(shè)備直接搬運到現(xiàn)場進行處理[6]，不僅可以保留工廠加工的核心功能，還能減少葉片運輸?shù)某杀竞蜁r間。為確保移動工廠運作，需要配備先進的現(xiàn)場加工設(shè)施，以及多種選擇的切割方案，以滿足后續(xù)企業(yè)的再加工需求。

1. 現(xiàn)場加工設(shè)備的設(shè)計?，F(xiàn)場處理的設(shè)施有智能切割機、粉碎機和運輸車輛等，如圖2、3 所示。主體設(shè)備是智能切割機和智能粉碎機，主要協(xié)作現(xiàn)場工作人員進行切割、粉碎處理。其主要功能為：

（1）現(xiàn)場工作人員利用操控手柄，遠程操控智能切割設(shè)備，將拆卸下來的葉片，按照需求切割成小段或者小片。

（2）切割成片狀的葉片，再利用智能粉碎機將葉片再次粉碎，該機器采用全自動粉碎技術(shù)，無需人工值守即可高效將葉片再次細化。機器還配備緊急停止按鈕，確保在任何緊急情況下能夠迅速、安全地停止工作。

（3）當現(xiàn)場葉片處理任務(wù)完成后，智能切割機和粉碎機利用底部配置的履帶輪胎，迅速轉(zhuǎn)移到下一個工作地點，繼續(xù)高效執(zhí)行任務(wù)。

在外觀造型方面，使用系統(tǒng)設(shè)計方法，對智能切割機和粉碎機進行深入研究，首先，使用半包裹長方體造型作為基礎(chǔ)造型，在滿足設(shè)備的功能性基礎(chǔ)上，增加產(chǎn)品科技未來感。在切割機前部分，設(shè)計了伸縮臂，確保切割工作的流暢性和準確性。在粉碎機部分，通過在出料口加裝加強筋，有效提升設(shè)備在運作過程中的穩(wěn)定性。

在色彩方面，設(shè)備主體采用黑色和銀色作為設(shè)備的主色調(diào)，凸顯設(shè)備的高端科技感。當設(shè)備處于運作狀態(tài)時，藍色指示燈會自然亮起，而設(shè)備出現(xiàn)故障時，則會亮起紅色指示燈。

2. 增加切割方案。實踐操作中，可根據(jù)客戶的不同需求，提供兩種處理方案。一種是使用切割機將葉片切成一段或條狀，然后直接進行現(xiàn)場打包裝箱運輸。另一種方案則是將切成條狀的葉片放入粉碎機進行粉碎，得到粉末后再進行打包處理，如圖4 所示。

（二）基于“共享服務(wù)”的回收服務(wù)設(shè)計

葉片回收的共享服務(wù)階段，就是將“源頭干預”“末端處理”銜接起來，形成系統(tǒng)化回收體系的過程。通過構(gòu)建共享服務(wù)平臺[7]，為“源頭干預”的供應(yīng)方和“末端處理”的需求方提供了交流和合作的服務(wù)體系，從而促進經(jīng)濟循環(huán)，實現(xiàn)資源高效利用。

1. 利益相關(guān)者分析。為構(gòu)建一個高效的回收服務(wù)平臺，需要關(guān)注于葉片回收從前期拆卸到后期再應(yīng)用的整個流程當中，探究在該流程當中涉及的利益相關(guān)者的需求。通過專家訪談和實地調(diào)研，總結(jié)出相關(guān)核心利益者，如圖5 所示。

其核心利益者主要包括葉片處理方和需求企業(yè)，葉片處理方的主要需求是將處理后的葉片材料轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟收入，確?；厥展ぷ鞯慕?jīng)濟效益和可持續(xù)性；而需求企業(yè)則是收購性價比高、品質(zhì)優(yōu)良的葉片材料，以便后續(xù)的再設(shè)計加工。物流公司則通過運輸葉片材料和設(shè)施設(shè)備獲取利潤；對于終端運營商，其需求是通過經(jīng)營管理服務(wù)平臺獲取收入。

2. 回收系統(tǒng)流程。基于“共享服務(wù)”策略，建立第三方服務(wù)平臺，構(gòu)建新的葉片回收流程。其回收流程可以分為信息流、材料流和經(jīng)濟流3 部分[8]。如圖6 所示，在信息流方面：需求企業(yè)通過App 瀏覽商品并進行下單，葉片處理方通過平臺所發(fā)布的信息發(fā)送給工作人員進行現(xiàn)場處理。材料流方面：葉片處理方在現(xiàn)場通過切割設(shè)備，并在現(xiàn)場進行打包處理后，通過物流運輸?shù)叫枨笃髽I(yè)。在經(jīng)濟流方面：主要支出部分為現(xiàn)場處理工人的薪水，App 運營費用以及投放媒體廣告費用。而收入部分主要來源于需求企業(yè)訂單。

通過這種操作流程建立起新的供應(yīng)方、應(yīng)用平臺和需求方的關(guān)系，將產(chǎn)品與服務(wù)融合在一起。資源整合，形成完整的葉片回收體系產(chǎn)業(yè)鏈。

3. 服務(wù)藍圖?；谇捌诶嫦嚓P(guān)者和系統(tǒng)流程綜合分析，構(gòu)建出服務(wù)藍圖，如圖7 所示。整個服務(wù)藍圖分為前端和后臺兩個部分，前端主要是客戶、葉片供應(yīng)方?？蛻魹g覽葉片材料，并且下單，葉片供應(yīng)方接收任務(wù)，確保葉片材料及時供應(yīng)，并上架下架相關(guān)產(chǎn)品。后臺主要是物流運輸和平臺運營，進行運輸工作和后臺的運作管理。在這個系統(tǒng)當中，將整個流程利益相關(guān)者緊密連接起來，形成一個高效、完整的產(chǎn)業(yè)回收鏈。

4. 退役風電葉片回收App 設(shè)計。通過“ANT”應(yīng)用程序，回收企業(yè)可以獲取葉片的地址、尺寸、切割方式等詳細信息，從而進行精準購買。同時，運營商也能通過這一應(yīng)用程序，上架葉片材料，與客戶進行實時溝通，并隨時查看訂單與訂購狀態(tài)，確保回收流程的順暢進行。

“ANT”應(yīng)用程序整體分為兩大部分。一部分是用戶操作界面，包括“首頁”“回收用途”“消息”“購物車”和“我的”五大模塊。在“首頁”，用戶可以瀏覽到各種葉片材料商品的詳細信息，通過簡單的點擊操作，就能選擇自己所需的尺寸、數(shù)量和地址。而“回收用途”模塊則為用戶展示了國內(nèi)外以及相關(guān)比賽通過葉片制作的實際案例，為用戶提供了豐富的參考和啟示。此外，“消息”模塊為用戶與用戶、用戶與客服之間的溝通和咨詢提供了便利；“購物車”模塊方便用戶將心儀的產(chǎn)品加入購物車，隨時進行購買和查找；“我的”模塊則集中展示了用戶的訂單信息、地址管理、售后服務(wù)等內(nèi)容，方便用戶隨時查看和管理自己的賬戶，如圖8 所示。

另一部分則是管理員操作界面，如圖9 所示，同樣分為“交易”“商品管理”“物流”“客戶管理”和“設(shè)置”五大模塊。在“交易”模塊中，管理員可以查看已交易的訂單信息，管理用戶的評價；在“商品管理”模塊中，可以發(fā)布新的風電葉片材料商品，并對出售中的商品進行管理；在“物流”模塊中，則能實時追蹤物流信息，查看物流狀態(tài)，并進行物流運費的設(shè)置；在“客戶管理”模塊中，運營人員負責退款、售后以及咨詢回收等相關(guān)事宜；而“設(shè)置”模塊里包括商家信息、認證信息、資料修改等基礎(chǔ)設(shè)置功能，方便管理員對應(yīng)用程序進行日常維護和更新。

（三）基于“末端處理”的快閃店設(shè)計

雖然初步加工后的材料會交由客戶進一步處理，但鑒于公眾對退役葉片材料應(yīng)用領(lǐng)域的認知尚淺，普及與示范工作也需要加快進程。我國風電葉片長達40 米，每段葉片的寬度和形狀各有特點，因此在利用過程中必須充分考慮每段的獨特性，實施分段處理策略。

1. 設(shè)計思路?？扉W店由于其臨時性和短期性的特點，在搭建時通常采用易拆卸、模塊化或可循環(huán)使用的材料，而退役風電葉片材料，憑借其堅固耐用、可回收再利用的特性，與快閃店需求完美契合。在選取材料方面，截取葉片3 ～ 15 米段不規(guī)則部分，將其直線切割分成兩部分，再清除內(nèi)部多余支撐結(jié)構(gòu)。在搭建方面，將處理完的葉片材料進行拼接搭建，加兩根承重立柱固定搭建材料。并切割側(cè)面材料開窗門，頂部加裝太陽能板，最后進行組合焊接，如圖10 所示。

2. 方案展示。整個快閃店將風電葉片材料與玻璃材料結(jié)合，利用玻璃透明性提升店內(nèi)的曝光度，如圖11。入口區(qū)域設(shè)置品牌標志和展板，介紹展覽主題。寬敞的內(nèi)部可布置多個展臺，周圍環(huán)繞的燈帶為整個快閃店內(nèi)部增添了氛圍。而在快閃店內(nèi)部展示當中，通過視頻或者海報形式，向公眾介紹快閃店搭建過程和環(huán)保理念，讓更多人了解風電葉片材料及其在環(huán)保事業(yè)中的重要作用，同時傳達出綠色可持續(xù)發(fā)展的核心價值觀。

結(jié)論

本文圍繞風電葉片回收現(xiàn)狀展開深入研究，針對當前葉片回收中存在的產(chǎn)業(yè)鏈不完整、企業(yè)積極性低、回收利用經(jīng)濟效益低下等問題，提出了基于可持續(xù)設(shè)計理論的解決方案。通過實施“源頭干預”“末端治理”和“共享服務(wù)”的綜合策略，形成系統(tǒng)回收體系。為退役風電葉片轉(zhuǎn)化為具有實用價值的產(chǎn)品和空間帶來了新的可能性。

以多學科融合方法，用設(shè)計學的視角解決風電回收問題，為風電葉片回收再利用提供了新的解決思路和方法。同時也豐富可持續(xù)設(shè)計理論的應(yīng)用實踐，為未來進一步完善風電回收產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)經(jīng)濟循環(huán)，共同創(chuàng)造具有更高利用價值的可持續(xù)產(chǎn)品，提供了較為科學的探索與參考。

參考文獻

[1]國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于促進退役風電、光伏設(shè)備循環(huán)利用的指導意見[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2023，16（09）：1-2.

[2]董治年，李杰，李葉.董治年：可持續(xù)設(shè)計是一種兼具理想主義色彩與強烈社會責任意識的創(chuàng)新設(shè)計思潮[J].設(shè)計，2023，36（24）：30-35.

[3]鄭雨薇.多邊協(xié)同可持續(xù)發(fā)展：德國飲料包裝押金退款系統(tǒng)設(shè)計研究[J].裝飾，2023（07）：85-89.

[4]張應(yīng)韜.面向沙漠徒步驢友的戶外產(chǎn)品可持續(xù)設(shè)計研究——以沙漠集水器為例[J].設(shè)計，2023，36（24）：100-103.

[5]胡靜怡，楊紹鵬.加快建立風電和光伏機組回收利用體系促進退役設(shè)備高效循環(huán)利用[J].中國經(jīng)貿(mào)導刊，2024（01）：27-29.

[6]渡邊誠，山娜，王浩晨，等.從社會設(shè)計向可持續(xù)出發(fā)[J].設(shè)計，2022，35（24）：60-63.

[7]王俊靈，胡藝帆，陳文靜.基于可持續(xù)設(shè)計視角的社區(qū)共享五金工具服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計[J].工業(yè)設(shè)計，2022（04）：89-91.

[8]安大地，虞心依.基于公眾參與的社區(qū)可持續(xù)設(shè)計研究與實踐——以RPET再生品設(shè)計為例[J].包裝工程，2024，45（06）：308-316.