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燃煤耦合生物质发电迎来发展机遇
时间:2018-02-02 09:41:03来源:中国科学报
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提要:燃煤耦合生物质发电是另一途径。国际上,作为一项成熟的技术,利用现役大容量、高效率燃煤机组,燃煤耦合生物质发电效率可达到40%~46%。
燃煤耦合生物质发电迎来发展机遇

2017年11月上旬,黑龙江省部分地区由于秸秆焚烧治理不力导致空气质量爆表。11月28日,黑龙江省农业委员会和哈尔滨、佳木斯、双鸭山、鹤岗4市政府更是因空气污染问题被环保部约谈。秸秆露天焚烧直接污染大气环境,对重污染天气的形成和加重起到推波助澜作用。尤其是秋冬季节秸秆焚烧,对PM2.5日均浓度影响的贡献率在14%至55%之间。

解决秸秆焚烧问题,生物质发电是途径之一,但由于政策原因,我国生物质发电长期采用直燃发电技术,由于机组容量小、参数低,该技术发电效率一般不高于25%,而且因为燃料收集经济性问题,导致在国家补贴持续十多年不变的情况下,技术得不到突破性进步,也没实现切实解决秸秆田间焚烧致霾的初衷。

燃煤耦合生物质发电是另一途径。国际上,作为一项成熟的技术,利用现役大容量、高效率燃煤机组,燃煤耦合生物质发电效率可达到40%~46%。在我国,利用现役煤电环保集中治理平台,生物质发电的大气污染物排放浓度可降至生物质直燃发电的六分之一。

一项经济有效的技术

碳减排是我国经济社会绿色低碳可持续发展的客观要求,燃煤生物质耦合发电具有生物质能电力二氧化碳零排放的特点,可较大幅度消减煤电的碳排放。随着我国碳减排制度体系建设和碳排放交易市场建设的日趋完善,燃煤生物质耦合发电将迎来良好的发展机遇。

燃煤耦合生物质发电技术是指:生物质在循环流化床气化炉中完成高效气化,产生燃气经过净化系统除尘后,以热燃气的方式直接送入大型燃煤电站锅炉,与煤粉进行混烧,利用原有发电系统实现高效发电的技术。

该技术提供了一种经济有效的方法,利用大型燃煤电站机组的高参数,将生物质高效转化为电能,实现生物质的有效利用,以缓解能源危机和温室气体污染问题。

针对生物质难以在大型火力电站应用的问题,采取循环流化床气化方式与大型燃煤电站进行耦合高效发电的方法,进行了物质和能量平衡计算和循环流化床内流场组织,开发了系列循环流化床气化装置,实现了生物质在大型燃煤机组内稳定的耦合发电,生物质转化为电能的效率可超过37%,远高于现有的生物质直燃发电,并可获得生物质电价补贴,具有良好的经济、环境和社会效益。

可实现超低排放

生物质气化耦合发电项目有诸多优点。生物质气化耦合发电效率35%~40%;生物质气化发电部分与电网单独结算,可精准计量,接受第三方监督,享受生物质电价补贴,目前运行项目已享受0.75元每千瓦时电价补贴;根据电价不同,灵活调整气化产品,保障项目高收益;生物质灰分进电站锅炉前被收集,避免了对电站锅炉受热面的腐蚀;高温燃气输送和燃烧过程无焦油析出;生物质气化耦合发电充分利用燃煤机组的烟气超低排放处理装置,实现超低排放,清洁发电;电力行业已纳入碳减排交易市场,每增加1兆瓦生物质耦合发电装机,减排二氧化碳0.826吨每小时。

以60万千瓦的燃煤机组为例,耦合3万千瓦的生物质量,按生物质发电每年运行5000小时计算,每年可以减少12.39万吨的二氧化碳排放,按照我国碳交易平均价格50元每吨,单二氧化碳减排就可以创造619.5万元的效益。

燃煤耦合农林生物质发电技术可破解秸秆田间直燃难题。燃煤耦合生物质发电技术是指秸秆经过简单预处理之后,以热解气化的方式产生燃气直接送入电站锅炉,与煤粉进行混烧,利用原有燃煤发电系统实现高效发电。燃煤电站耦合生物质发电建设周期、发电效率、工艺流程、环保特性、效益等多个方面优势突出,代表了生物质发电的方向,为我国的节能减排作出了突出贡献,创造了环保、高值、持续的运营模式,实现了社会效益、环保效益、经济效益的三翼齐飞。

同时,生物质气化耦合发电还破解了秸秆的社会治理难题。我国具备煤电耦合生物质发电的资源条件。我国每年产生的农林废弃残余物约12.5亿吨。其中,可供收集的农作物秸秆资源量约6.9亿吨,除肥料、饲料、基料、原料等产业消纳约3.5亿吨外,可供能源化利用的约3.4亿吨;还有可供能源化利用的林业加工剩余物约3.5亿吨。

能源转型的必然选择

燃煤生物质耦合发电通过现役煤电机组的高效发电系统和环保集中治理平台,尽力消纳田间露天直燃秸秆,规模化协同处理污泥,实现燃料灵活性,降低存量煤电耗煤量,提升可再生能源发电量。

从煤电机组在电力结构中占主体地位的国情出发,燃煤生物质耦合发电是优化能源资源配置、破解污染治理难题、促进生态文明建设、推动经济社会绿色发展的有力举措。

针对秋冬雾霾,国家能源局和环保部联手出新政。2017年12月4日,国家能源局和环保部发布《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》,建议发电企业积极参与燃煤生物质耦合发电工作,试图破解秸秆田间直焚等环境治理难题,也是当前我国煤电转型升级的新路径。

为了实现中国能源的转型,力争2030年非化石能源发电量占比不低于50%,大力发展燃煤生物质耦合发电是必然选择。

生物质与燃煤直接混合燃烧耦合发电技术虽然运行效率高、技术成熟,但是也存在生物质燃料应用量的在线监测难题。因此,国家要求,试点项目应建立生物质资源入厂管理台账,详细记录生物质资源利用量,采用经国家强制性产品认证的计量装置,可再生能源电量计量在线运行监测数值同步传输至电力调度机构,数据留存10年。这一要求有望克服此前业内比较担心的生物质资源利用量可能做假导致骗补的问题。

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燃煤耦合 生物质 发电 发展机遇 千人计划 千人智库

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作者系张平

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