一、机遇
碳
减排是我国绿色低碳可持续发展重要组成部分,
电力是八大重点排放行业中排放量最大的行业。随着能源消费结构的转型和电力在能源消费中的比重不断提高,煤电转型升级、灵活性改造势在必行。
燃煤生物质耦合发电依托现有燃煤电厂的高效发电系统和污染物集中治理设施,部分利用生物质能进行发电,能够结合燃煤发电与生物质发电的诸多优势。替代一定比例的煤炭,其生物质能发电部分具有CO2零排放的特点,可较大幅度消减煤电的
碳排放。
随着中国
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也将迎来良好的发展机遇。
二、与生物质直燃对比
生物质发电技术可分为生物质直接燃烧发电技术、生物质气化发电技术、生物质与煤耦合混燃发电技术、沼气发电技术等。
由于
政策原因,我国生物质发电长期采用直燃发电技术,但由于机组容量小、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。
燃煤与生物质耦合发电是目前最高效、最清洁的利用生物质的技术路线,也是“电力十三五规划”重点推荐的技术路线。利用现役大容量、高效率燃煤机组,发电效率可达到40%~46%,如发电并供热,则综合能源利用效率可达到70%以上。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。
三、国外案例
国际上燃煤生物质耦合发电技术已较为成熟。
美国有300多家发电厂采用生物质与煤耦合燃烧发电。
丹麦AVEDORE电厂105MW机组采用麦秆与天然气混合燃烧技术,生物质掺烧比例50%。
英国Fiddlers Ferry电厂4×500MW机组生物质混燃比例为总热量的20%,每年减少CO2排放100万吨,锅炉可用率达95%,效率只降低0.4%。
芬兰Kraft电厂是世界上最大的混燃生物质的CFB电厂,比例达45~55%。
四、国内发展情况
我国在这一领域的技术研发、项目建设和配套政策等方面做了许多有益的探索与实践,但总体上尚处于起步阶段。
国家已将燃煤生物质耦合发电纳入《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《电力发展“十三五”规划》、《能源技术创新“十三五”规划》等产业规划和行动方案。近期,一批燃煤生物质耦合发电试点项目建设已经启动。财政部已出台《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》,支持企业收集秸秆、生产秸秆能源产品并向市场推广。
最近几年,国内相关机构也在积极开发和应用。欧盟已与中国科技部签订协议,在生物质能利用领域进行合作研究与示范推广。中国首台秸秆与煤混合燃烧发电机组于2005年12月6日在
山东枣庄华电国际十里泉电厂5号机组(140MW)顺利投产。秸秆的额定掺烧比例按热值计为单位输入热量的20%,质量比约为30%。
2009年开始,西安
交通大学在
陕西宝鸡第二发电4×300MW机组,实施了锅炉F层闲置磨煤机系统进行生物质掺烧的方案。每台锅炉先按10%,逐步到20%(16万吨/年)的使用量进行掺烧。燃烧1万吨生物质燃料,可以减少煤炭使用7800吨,有利于减少污染物排放、增加农民收入、减少浪费,是绿色经济、循环经济的典范。
五、前景
研究证明,燃煤生物质耦合掺烧比例小于5%,设备基本不需要改造。对于30万kW机组,如果生物质掺烧比例为4%(发热量),则相当于建设一个12MW的纯生物质发电厂,其效益十分可观,且符合削减温室气体、发展低碳经济的需要,具有很大的发展潜力。