風(fēng)能與生物質(zhì)能發(fā)電研究

齊洪波

(黑龍江省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，哈爾濱 150001)

風(fēng)能與生物質(zhì)能發(fā)電研究

齊洪波

(黑龍江省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，哈爾濱 150001)

快速的經(jīng)濟發(fā)展帶來了日益增大的能源缺口和嚴峻的環(huán)境問題，加快清潔能源發(fā)展替代傳統(tǒng)能源，實現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)升級成為我國能源電力發(fā)展的重大戰(zhàn)略選擇。本文對風(fēng)能與生物質(zhì)能發(fā)電的現(xiàn)狀、面臨的問題及解決的方法進行研究，旨在對發(fā)展新能源和可再生能源綜合利用提供參考價值。

風(fēng)能；生物質(zhì)能；新能源

0 引 言

隨著化石資源迅速消耗，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，世界各國尤其是主要大國把發(fā)展新能源與可再生能源作為新一輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點，尋找新的能源資源以解決能源短缺給人類發(fā)展帶來的危機，已成為全球日益緊迫的課題[1]。發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，大力推動低碳經(jīng)濟，已在全球各國達成共識。當(dāng)前，開發(fā)利用可再生能源已成為世界各國保障能源安全、加強環(huán)境保護、應(yīng)對氣候變化的重要措施。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，我國能源需求持續(xù)增長，能源資源和環(huán)境問題日益突出，加快開發(fā)利用可再生能源已成為我國應(yīng)對日益嚴峻的能源環(huán)境問題的必由之路。

可再生能源是可以永續(xù)利用的能源資源，如水能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能和海洋能等，不存在資源枯竭問題。我國可再生能源資源豐富，具有大規(guī)模開發(fā)的資源條件和技術(shù)潛力，可以為未來社會和經(jīng)濟發(fā)展提供足夠的能源，開發(fā)利用可再生能源大有可為。

低碳經(jīng)濟的實質(zhì)是能源的高效利用和清潔能源的開發(fā)，新能源由此構(gòu)成了低碳經(jīng)濟的核心內(nèi)容。它是帶動經(jīng)濟增長和應(yīng)對氣候變化的雙贏選擇[2]。2014年6月，中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議召開，研究我國能源安全戰(zhàn)略。會議強調(diào)，面對能源供需格局新變化、國際能源發(fā)展新趨勢，保障國家能源安全，必須推動能源生產(chǎn)和消費革命。立足國內(nèi)多元供應(yīng)保安全，大力推進煤炭清潔高效利用，著力發(fā)展非煤能源，形成煤、油、氣、核、新能源、可再生能源多輪驅(qū)動的能源供應(yīng)體系。

1 我省風(fēng)能與生物質(zhì)能發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 風(fēng) 能

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源和替代能源[3]，越來越受到世界各國的重視?！逗邶埥⌒履茉春涂稍偕茉串a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2010—2020年)》中講到我省風(fēng)能資源總儲量23 920萬kW，可開發(fā)利用資源儲量約為1 723萬kW，排在內(nèi)蒙古、新疆之后，居全國第三位。風(fēng)能資源豐富區(qū)主要分布在東部地區(qū)，包括依蘭、樺川、樺南、富錦、雞東、林口、鶴崗、伊春、龍江、泰來等地。此區(qū)50 m高度年平均風(fēng)功率密度在300 W/m2以上，年平均風(fēng)速在6.4 m/s以上，有效風(fēng)速時數(shù)在7 400 h以上。風(fēng)能資源較豐富區(qū)包括西南的大部分地區(qū)和三江平原大部分以及牡丹江、雞西等地。此區(qū)50 m高度年平均風(fēng)功率密度在250 W/m2以上，年平均風(fēng)速大部分在6.0 m/s以上，有效風(fēng)速時數(shù)在7 200 h以上。目前全省共有49個已核準未投產(chǎn)的風(fēng)電項目，其中12個項目核準時間在1年以內(nèi)，37個項目核準期超過1年。

與國內(nèi)其他省市相比，我省在風(fēng)力資源開發(fā)方面起步較晚，1992年才開始對密山市北山和木蘭縣蒙古山兩個點進行風(fēng)速測試。2003年，全省僅有木蘭風(fēng)電場一期工程首批機組正式投產(chǎn)發(fā)電，裝機容量0.36萬kW。2008年末，風(fēng)力發(fā)電廠發(fā)展到12個，主要分布在依蘭、樺南、伊春、富裕等地。2010年末，我省風(fēng)力發(fā)電廠發(fā)展到34個，發(fā)電設(shè)備裝機容量191.5萬kW，累計發(fā)電33.1億kW·h，其中上網(wǎng)電量32.5億kW·h，實現(xiàn)增加值14億元。2014年末，我省新能源和可再生能源發(fā)電裝機規(guī)模突破600萬kW，其中風(fēng)電裝機規(guī)模453.7萬kW。全省重點風(fēng)能發(fā)電電場簡介如下：

依蘭風(fēng)力資源得天獨厚，是全國富風(fēng)區(qū)，被譽為“風(fēng)電之都”，截止2013年建成風(fēng)電場8個，總裝機40萬kW，實現(xiàn)并網(wǎng)40萬kW，并網(wǎng)量為黑龍江縣級之首。年均可為國家電網(wǎng)輸送電力10億千瓦時，成為全國風(fēng)電第一縣。

富裕風(fēng)電場共分三期進行開發(fā)，一期工程于2004年開工建設(shè)，于當(dāng)年末并網(wǎng)發(fā)電；二期工程于2007年開工建設(shè)，于2008年初建成并網(wǎng)發(fā)電；三期工程于2008年開工建設(shè)，于當(dāng)年9月建成并網(wǎng)發(fā)電。2014年9月富裕風(fēng)電場三期又建設(shè)33臺單機容量為1 500 kW風(fēng)機，與富裕一期、二期工程共用110 kW變電站送出。

大慶瑞好風(fēng)電場一期裝機容量4.95萬kW，由36臺風(fēng)力發(fā)電機組和附屬設(shè)備組成。2008年9月建設(shè)至12月末全部安裝完畢，實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，年發(fā)電量達1.2億kW·h。

1.2 生物質(zhì)能

生物質(zhì)能是唯一可以直接規(guī)模化生產(chǎn)氣體、液體、 固體等清潔能源的可再生資源。開發(fā)利用生物質(zhì)能源，將有助于能源結(jié)構(gòu)多元化和實現(xiàn)低碳發(fā)展，對于調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變、推進經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展意義重大[4]。開發(fā)利用生物質(zhì)能源，把有機廢棄物轉(zhuǎn)化為生物燃氣等清潔能源，把城鄉(xiāng)環(huán)保衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)保能源產(chǎn)業(yè)，把荒山荒地轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉瓷a(chǎn)基地，將有助于維護國家能源安全，保障社會可持續(xù)發(fā)展；有助于減少溫室氣體排放和環(huán)境污染，實現(xiàn)低碳發(fā)展；有助于改善農(nóng)村環(huán)境，促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。

目前，世界上技術(shù)較為成熟、實現(xiàn)規(guī)模化開發(fā)利用的生物質(zhì)能利用方式主要包括生物質(zhì)發(fā)電、生物液體燃料、沼氣和生物質(zhì)成型燃料等。我省生物質(zhì)能主要用來發(fā)電，即利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。

《黑龍江省生物質(zhì)發(fā)電規(guī)劃》指出我省擬到2020年建設(shè)58處生物質(zhì)發(fā)電項目，總裝機容量150萬kW，年發(fā)電量可達900 000萬kW·h。據(jù)了解，截止2011年我省已建成生物質(zhì)并網(wǎng)發(fā)電項目18個，總裝機容量33.45萬kW，另有6個項目核準在建。2014年末，我省新能源和可再生能源發(fā)電裝機規(guī)模突破600萬kW。其中，生物質(zhì)發(fā)電裝機規(guī)模56.5萬kW，增長24%。我省生物質(zhì)資源發(fā)電將有更大的上升空間。

2 風(fēng)能與生物質(zhì)能發(fā)展中遇到的問題

2.1 風(fēng)能發(fā)展中的問題

(1)風(fēng)電消納難

2014年全國棄風(fēng)量及棄風(fēng)率雙降，但三北地區(qū)棄風(fēng)形勢仍非常嚴峻。我省平均利用小時數(shù)為1 799 h，全國平均利用小時數(shù)為1 905 h。自2010年以來我國出現(xiàn)明顯的風(fēng)電限電現(xiàn)象，2011—2013年棄風(fēng)限電量均在100億kW·h以上，2012年棄風(fēng)量為200億kW·h，棄風(fēng)率均在10%以上。只有建立完善政策措施，創(chuàng)新體制機制，優(yōu)化調(diào)度管理等才能解決風(fēng)電消納難的問題。

(2)風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)技術(shù)仍是瓶頸

我國風(fēng)電送出通道不足，調(diào)風(fēng)、調(diào)頻能力不足，電網(wǎng)穩(wěn)定性較差，控制管理不足，這些問題實際上都是技術(shù)問題，需要我們自主創(chuàng)新。同時風(fēng)電裝備制造業(yè)規(guī)模小，市場競爭力弱。近幾年，風(fēng)機等新能源裝備產(chǎn)業(yè)在全國發(fā)展迅猛，盡管我省相關(guān)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)起步，但相比之下，培育和發(fā)展機制還沒有形成，與國內(nèi)先進省份和企業(yè)差距較大，風(fēng)電項目選用設(shè)備與我省制造業(yè)沒有明顯關(guān)聯(lián)，對裝備制造業(yè)支撐少，制約了新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

(3)風(fēng)電裝機規(guī)模逐年增大，項目因種種原因而延緩開工

經(jīng)調(diào)查分析，省核準一年以上風(fēng)力發(fā)電機項目未開工的原因主要有政策性因素——項目審批緩慢，項目單位無法取得開工許可；市場性因素——經(jīng)濟效益滑坡，項目單位對投資持猶豫態(tài)度；投資主體因素——投資主體融資遇到困難，建設(shè)資金不到位。

2.2 生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的困難

(1)生物質(zhì)能原料收集成本高，沒有全面收集系統(tǒng)。

生物質(zhì)規(guī)模收集體系尚未形成，收集率低，大部分被農(nóng)民在田里直接燒掉，造成環(huán)境污染。秸稈及稻殼比重小、體積大，運輸成本高，存儲期長增加了損耗和場地、管理等費用。

(2)生物質(zhì)能源扶持政策缺乏系統(tǒng)性和配套性，檢測認證體系建設(shè)滯后，缺乏市場監(jiān)管和技術(shù)監(jiān)督。黑龍江省生物質(zhì)發(fā)電僅執(zhí)行《可再生能源法》規(guī)定的全額收購可再生能源電量，使得生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)雪上加霜。

(3)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)缺乏市場競爭力，生物質(zhì)能源開發(fā)技術(shù)發(fā)展緩慢。

與新能源產(chǎn)業(yè)方興未艾的發(fā)展態(tài)勢相比，我省新能源產(chǎn)業(yè)核心與關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力不強，尚未實現(xiàn)根本性突破。生物質(zhì)能源建設(shè)與新能源產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展對我省經(jīng)濟貢獻率低。整個生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)體系仍屬于初級階段，技術(shù)體系還沒有形成，大部分技術(shù)處在研發(fā)過程中，離商業(yè)化還有很長的路要走，即使是現(xiàn)在已經(jīng)進行商業(yè)化運行的技術(shù)，仍然有很大的提升空間。

3 風(fēng)能與生物質(zhì)能未來發(fā)展建議

3.1 風(fēng)能未來發(fā)展建議

(1)國家繼續(xù)加大政策支持和監(jiān)管力度。

2014年國家主管部門出臺多項舉措力圖進一步減少棄風(fēng)限電，同時建立全國風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量信息監(jiān)測評價體系。風(fēng)電政策包括戰(zhàn)略與計劃方面，管理與規(guī)范方面，并網(wǎng)與消納方面，電價與扶持方面。國家能源局發(fā)布的《關(guān)于印發(fā)2014年能源工作指導(dǎo)意見的通知》，提出堅持集中式與分布式并重、集中送出與就地消納結(jié)合，穩(wěn)步推進風(fēng)電等可再生能源發(fā)展。保證風(fēng)電市場空間，加強風(fēng)電核準管理。強調(diào)并網(wǎng)消納，規(guī)范風(fēng)電開發(fā)秩序。加強安全監(jiān)督管理，規(guī)范風(fēng)電設(shè)備市場秩序，強調(diào)企業(yè)自律。2014年能源局下發(fā)《關(guān)于規(guī)范風(fēng)電設(shè)備市場秩序有關(guān)要求的通知》。通知提出加強檢測認證，規(guī)范風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量驗收工作，構(gòu)建公平、工資、開放的招標采購市場，加強風(fēng)電設(shè)備市場的信息披露和監(jiān)管。鼓勵通過行業(yè)自律的方式規(guī)范采購行為，避免不公平競爭。

(2)提高風(fēng)電技術(shù)研發(fā)能力，企業(yè)自主創(chuàng)新，轉(zhuǎn)變發(fā)展思路和商業(yè)模式。

近年來，風(fēng)電開發(fā)商逐步轉(zhuǎn)變觀念，不在單純追求規(guī)模擴張，更加重視項目的開發(fā)和經(jīng)營效益。加強基礎(chǔ)研究工作，建立技術(shù)研發(fā)平臺，將自主創(chuàng)新與技術(shù)引進和消化吸收再創(chuàng)新相結(jié)合，建立和形成以國內(nèi)制造為主的風(fēng)電裝備能力。風(fēng)電技術(shù)不斷創(chuàng)新、2.5 MW及以下機組已經(jīng)趨于成熟，風(fēng)電機組在設(shè)計方面更加智能化和細分化，出現(xiàn)了很多適合不同環(huán)境氣候條件的定制化機組。

就我國目前形式分析，大力開展大規(guī)模集中式風(fēng)力發(fā)電并不完全適合中國國情，國內(nèi)已出現(xiàn)了由于大規(guī)模接入電網(wǎng)導(dǎo)致危及電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定問題。因此，發(fā)展分散式風(fēng)電技術(shù)更適合我國國情。2015年1月我省參與的“分散式風(fēng)電接入技術(shù)及工程示范”科技項目通過國網(wǎng)公司總部科技項目驗收，分散式風(fēng)電開發(fā)是指不通過變電站，直接將風(fēng)電升壓后接入農(nóng)網(wǎng)和低壓電壓。與常規(guī)的集中風(fēng)電方式相比，分散式風(fēng)電可以與現(xiàn)有電力系統(tǒng)結(jié)合形成高效靈活的新系統(tǒng)，可以提高電網(wǎng)的可靠性。

3.2 生物質(zhì)能未來發(fā)展建議

(1)加強政策調(diào)控與經(jīng)濟激勵

要開放能源市場，建立保障性收購制度。完善市場進入標準。完善生物質(zhì)能經(jīng)濟激勵政策的體系。要幫助生物質(zhì)能源拓展資金渠道。在制定更符合市場實際情況和企業(yè)真實需要的政策的同時，加大對政策的宣傳力度和渠道，做到“政策及時進企”，達到扶持產(chǎn)業(yè)的初衷。政府“加大對農(nóng)作物收獲及秸稈還田收集一體化農(nóng)機的補貼力度”、“研究建立秸稈還田或打捆收集補助機制”。這將提高農(nóng)戶正確處置秸稈的積極性，有利于生物質(zhì)能源企業(yè)解決既有的原料保障難題，使秸稈收集能夠常規(guī)化、規(guī)?；?。

(2)加大對生物質(zhì)資源的綜合利用，加快生物質(zhì)能源發(fā)展的步伐。

在生物質(zhì)能綜合利用方面，我省也在積極探索中。我省在哈爾濱市擬建的大型秸稈綜合利用加工基地建成后將成為全球范圍內(nèi)最大的生物乙醇燃料轉(zhuǎn)化加工基地。東林大的黑龍江秸稈綜合利用聯(lián)盟目前正在推行用秸稈制油的方法解決秸稈焚燒的問題。按照計劃，每年將2萬多噸秸稈進行深加工，將生產(chǎn)出1萬多噸清潔燃油和5 000 t 秸稈碳，清潔燃油可用于冶金、陶瓷等行業(yè)，經(jīng)濟環(huán)保，同時還能產(chǎn)生廢熱，可帶動農(nóng)村的沼氣工程。沼氣產(chǎn)生的沼渣和沼液還可以制成有機肥，用于有機農(nóng)業(yè)的種植。同時，積極探尋畜牧飼料、粉碎還田等方式加強補貼降低成本，探索秸稈綜合利用新路。

(3)加強技術(shù)開發(fā)能力，自主創(chuàng)新。

加大科技支撐力度，突破關(guān)鍵技術(shù)裝備制約，加強產(chǎn)學(xué)研組合，組織聯(lián)合攻關(guān)。積極吸納國際先進技術(shù)，技術(shù)開發(fā)要有地域針對性，推進生物質(zhì)能源產(chǎn)學(xué)研的組合，加快推進生物質(zhì)能源相關(guān)科研成果的轉(zhuǎn)化，進一步提高生物質(zhì)能開發(fā)相關(guān)企業(yè)的研發(fā)能力和自主創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語

我省風(fēng)能與生物質(zhì)能資源豐富，資源利用空間充足，積極發(fā)展新能源和可再生能源，可有效緩解環(huán)境污染嚴重，產(chǎn)業(yè)落后發(fā)展等狀況，對我省未來低碳經(jīng)濟發(fā)展具有積極推進作用。

[1] 張英珊.生物質(zhì)能——能源的新出路. 資源·發(fā)展，2006(12)20-21.

[2] 王多云，張秀英.低碳經(jīng)濟視角中的新能源發(fā)展問題研究.開發(fā)研究,2010,(149):104-107.

[3] 鄭 紅，于宏敏，魏 磊，等.黑龍江省風(fēng)能資源再分析[J].黑龍江大學(xué)工程學(xué)報，2010(3).

[4] 推進生物質(zhì)能源發(fā)展列入國家“十二五”規(guī)劃.建筑節(jié)能，2010(8).

Study of Wind Power and Biomass Power Generation

QI Hong-bo

(Energy Conservation Service Centre of Heilongjiang Province, Harbin 150001, China)

Rapid economic development has brought increasing energy gap and serious environmental problems, to speed up the development of clean energy alternative to traditional energy sources, to achieve energy industrial upgrading has become a major strategic choice for energy and power development in china. Research status of face, wind power and biomass power generation in this problem and solving method, in order to provide reference value of comprehensive utilization of the development of new energy and renewable energy.

Wind power；Biomass power；New energy

2014-12-10

2015-02-21

齊洪波(1983-)，女，工程師，2008年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，研究生學(xué)歷，主要從事能源技術(shù)研究工作、工程咨詢等工作。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.04.010

TK6.TK

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