生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電的發(fā)展可行性分析

董恒燁 詹雪穎 阿孜娜·木拉提

摘 要：本文通過深入調(diào)研和分析國內(nèi)外相關(guān)的生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電的法律法規(guī)、扶持政策、電廠建設(shè)機(jī)制，結(jié)合生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)以及生物質(zhì)耦合發(fā)電的各項(xiàng)優(yōu)勢分析，對生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電項(xiàng)目的投資成本、發(fā)電效率、經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行了研究分析。生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電兼具經(jīng)濟(jì)、生態(tài)與社會等綜合效益，應(yīng)大力推廣。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電；可行性研究；能源改革；可再生能源

1.前言

隨著能源消費(fèi)總量的增長和電力在能源消費(fèi)中的比重不斷提高，應(yīng)對氣候變化和生態(tài)環(huán)保約束日益趨緊，煤電轉(zhuǎn)型改造勢在必行。從國際發(fā)展趨勢來看，采用可再生能源替代煤炭、逐步實(shí)現(xiàn)煤炭減量化是國際能源轉(zhuǎn)型不可擋、不可逆的客觀規(guī)律。我國近年來密集發(fā)布了一系列支持生物質(zhì)發(fā)電健康發(fā)展的文件，如《關(guān)于開展燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技改試點(diǎn)工作的通知》、《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017-2021）》、《關(guān)于促進(jìn)生物質(zhì)能供熱發(fā)展指導(dǎo)意見的通知》和《關(guān)于開展“百個城鎮(zhèn)”生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)縣域清潔供熱示范項(xiàng)目建設(shè)的通知》等。國家發(fā)展改革委、國家能源局也已將耦合發(fā)電技術(shù)的研發(fā)推廣列入《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》等相關(guān)規(guī)劃。本文主要分析研究生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電項(xiàng)目的在我國發(fā)展的前景優(yōu)勢和可行性。

2.生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電現(xiàn)狀

目前，國際上燃煤生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)已較為成熟，歐美發(fā)達(dá)國家經(jīng)過多年探索，在通過生物質(zhì)耦合發(fā)電、最終替代煤電方面已形成了較為成熟的經(jīng)驗(yàn)和模式。英國正在實(shí)施燃煤電站向生物質(zhì)電站的改造工程，其中2015年生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量分別增長了12%和27%；丹麥的燃煤電廠已經(jīng)逐步被改造為生物質(zhì)電廠，且以生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)為主[1-2]。

近年來，我國國電、大唐等多家大型發(fā)電集團(tuán)都積極推進(jìn)燃煤生物質(zhì)氣化耦合發(fā)電技術(shù)，其中國電長源與合肥德博生物能源科技有限公司開發(fā)建設(shè)的荊門10.8兆瓦生物質(zhì)耦合發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行近5年時(shí)間，標(biāo)志著燃煤生物質(zhì)氣化耦合發(fā)電技術(shù)已經(jīng)完成技術(shù)示范，可以進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)推廣階段。相關(guān)資料顯示，近期，一批燃煤生物質(zhì)耦合發(fā)電試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)已經(jīng)啟動，國家能源局支持吉林大唐長山熱電廠開展燃煤與農(nóng)作物秸稈耦合發(fā)電技術(shù)改造試點(diǎn)工作，廣東、寧夏、湖北等地也已啟動了一批燃煤與農(nóng)林生物質(zhì)、污泥耦合發(fā)電的試點(diǎn)項(xiàng)目。

3.生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電項(xiàng)目的可行性分析

3.1政策支持

“十三五”期間，國家將力推生物質(zhì)耦合燃煤發(fā)電，積極開展試驗(yàn)示范，探索利用高效清潔燃煤電廠的管理和技術(shù)優(yōu)勢消納秸稈和農(nóng)林廢棄物等燃料的有效途徑，鼓勵煤電企業(yè)因地制宜地開展不同類型的生物質(zhì)耦合發(fā)電改造，加快燃料側(cè)靈活性轉(zhuǎn)變。目前針對生物質(zhì)耦合燃煤發(fā)電有一系列要求與政策：

《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出：“開展燃煤與生物質(zhì)耦合發(fā)電示范與應(yīng)用”、“在東北等糧食主產(chǎn)區(qū)布局一批燃煤與農(nóng)林廢棄殘余物耦合發(fā)電示范項(xiàng)目”。

《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》將“燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)”作為清潔燃煤發(fā)電板塊的應(yīng)用推廣項(xiàng)目，要求“掌握燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)”、“研究現(xiàn)役燃煤電廠耦合生物質(zhì)發(fā)電的改造技術(shù)”。

3.2技術(shù)優(yōu)勢

第一，同生物質(zhì)直燃電廠相比，生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)的發(fā)電效率高。耦合發(fā)電利用現(xiàn)有燃煤電廠的大容量、高效率發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電效率可達(dá)到40%～46%，如依托燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電并供熱，則綜合能源利用效率可達(dá)到70%以上。

第二，燃料有保障。耦合發(fā)電以生物質(zhì)和燃煤為燃料，降低了對生物質(zhì)燃料的依賴程度，增強(qiáng)了農(nóng)林生物質(zhì)燃料議價(jià)能力，可有力保障生物質(zhì)燃料的收購，并降低收購成本。

第三，成本費(fèi)用低。耦合發(fā)電依托現(xiàn)有燃煤電廠進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電，可利用電廠現(xiàn)有的發(fā)電設(shè)施和其他公用設(shè)施，減少項(xiàng)目投資成本。生物質(zhì)發(fā)電的運(yùn)行管理可納入燃煤電廠全廠管理范圍，依托燃煤電廠的規(guī)范化管理降低運(yùn)行費(fèi)用[3]。

3.3燃料優(yōu)勢

生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目需要大量的燃料，我國生物質(zhì)直燃發(fā)電成本構(gòu)成中，燃料成本是最主要的部分，占比約 49%。燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電可降低生物質(zhì)燃料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的燃料靈活性，和純燒生物質(zhì)發(fā)電相比，投資成本低、發(fā)電效率高、燃料適應(yīng)性好，可利用的生物質(zhì)燃料品種更加多樣，燃料收購經(jīng)濟(jì)半徑可以更大，混燒生物質(zhì)發(fā)電的投資和運(yùn)行費(fèi)用最低[4]。

3.4供電效率優(yōu)勢

純燒生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組一般都較小（≦50MW），相應(yīng)的，鍋爐蒸汽參數(shù)也較低，一般為高壓參數(shù)或更低，因此，純燒生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的供電效率一般不高于30%。

燃煤生物質(zhì)耦合發(fā)電，可采用300MW級亞臨界機(jī)組或600MW及以上的超臨界或超超臨界機(jī)組，供電效率可達(dá)40%以上[5]。

3.5經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢

如果每年發(fā)電量不變，采用生物質(zhì)發(fā)電則每年節(jié)省3.24萬噸標(biāo)煤。生物質(zhì)與煤電耦合后，其中生物質(zhì)部分發(fā)電量為11萬MWh，按照電價(jià)750元/Mwh，則生物質(zhì)發(fā)電每年收入8250萬元。按照兩臺氣化爐系統(tǒng)設(shè)備，則總投資約為1億元，基本收益率按照5%，年運(yùn)行費(fèi)用考慮廠用電和秸稈費(fèi)用約2200萬?？偼顿Y大約需要1.8年回收成本?？梢娫跔幦〉缴镔|(zhì)標(biāo)桿電價(jià)750元/Mwh的條件下，煤電和生物質(zhì)發(fā)電耦合技術(shù)方案對本電廠來說經(jīng)濟(jì)效益非常好。

4.結(jié)論

我國生物質(zhì)資源量巨大，利用生物質(zhì)資源與燃煤進(jìn)行耦合發(fā)電，可替代一定比例的煤炭，有效提升清潔能源的消費(fèi)比例。燃煤生物質(zhì)耦合發(fā)電具有生物質(zhì)能電力二氧化碳零排放的特點(diǎn)，可較大幅度消減煤電的碳排放。生物質(zhì)與燃煤耦合發(fā)電兼具經(jīng)濟(jì)、生態(tài)與社會等綜合效益，得到國家的大力支持和推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張百靈， 沈海濱. 國外促進(jìn)生物質(zhì)能開發(fā)利用的立法政策及對我國的啟示， 世界環(huán)境，2014（5）：78-80

[2] 趙偉， 張敏燕， 陳洋洋， 周樹理. 英國可再生能源產(chǎn)業(yè)對中國的借鑒意義， 當(dāng)代石油石化， 2012， 20（9）：40-46

[3] 葛少英. 生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的可行性分析[D]， 華北電力大學(xué)（北京），2009年

[4] 石元春. 我國生物質(zhì)能源發(fā)展綜述， 智慧電力，2017，45（7）

[5] 樊瑛， 龍惟定. 生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀， 建筑科學(xué)， 2009，25（12）：1-6