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穩(wěn)妥有序推進(jìn)煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì)

中國(guó)能源報(bào)發(fā)布時(shí)間:2024-08-06 11:41:30  作者:李玲

  國(guó)家發(fā)改委日前印發(fā)的《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案(2024—2027年)》(以下簡(jiǎn)稱《方案》)指出,利用農(nóng)林廢棄物、沙生植物、能源植物等生物質(zhì)資源,綜合考慮生物質(zhì)資源供應(yīng)、煤電機(jī)組運(yùn)行安全要求、靈活性調(diào)節(jié)需要、運(yùn)行效率保障和經(jīng)濟(jì)可行性等因素,實(shí)施煤電機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電。改造建設(shè)后,煤電機(jī)組應(yīng)具備摻燒10%以上生物質(zhì)燃料能力,燃煤消耗和碳排放水平顯著降低。

  燃煤機(jī)組摻燒生物質(zhì)發(fā)電,在提高生物質(zhì)資源利用率的同時(shí),可顯著降低煤電碳排放,是推動(dòng)實(shí)現(xiàn)煤電源頭減排、綠色低碳發(fā)展的重要技術(shù)路徑之一。當(dāng)前,我國(guó)燃煤機(jī)組摻燒生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)成熟度如何?《方案》的發(fā)布又將對(duì)我國(guó)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)哪些影響?

  已有較成熟經(jīng)驗(yàn)

  作為天然的碳中和燃料,生物質(zhì)資源具有零碳排放優(yōu)勢(shì),且經(jīng)資源化預(yù)處理后,燃燒熱值相當(dāng)于煤炭的2/3,在替代傳統(tǒng)燃煤的同時(shí),也具有極高的生態(tài)效益。

  據(jù)了解,我國(guó)已經(jīng)有電廠開(kāi)始嘗試在燃煤機(jī)組中摻燒生物質(zhì)。2005年12月,我國(guó)首個(gè)秸稈與煤粉混燒發(fā)電項(xiàng)目在華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠竣工投產(chǎn)。2012年,國(guó)電荊門電廠依托640兆瓦煤電機(jī)組建設(shè)燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目,折合生物質(zhì)發(fā)電容量10.8兆瓦。

  2017年底,國(guó)家能源局、生態(tài)環(huán)境部在全國(guó)啟動(dòng)燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電試點(diǎn)工作,五大發(fā)電集團(tuán)以及地方電力企業(yè)積極參與,表現(xiàn)出極高熱情。2022年,華能日照電廠680兆瓦機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電示范項(xiàng)目順利完成試運(yùn)行,這是國(guó)內(nèi)首臺(tái)大型燃煤機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電示范項(xiàng)目,設(shè)計(jì)生物質(zhì)發(fā)電容量34兆瓦。

  中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)副秘書長(zhǎng)劉洪榮在接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪時(shí)指出:“目前,燃煤機(jī)組摻燒生物質(zhì)發(fā)電主要包括三種技術(shù)路線。第一種是生物質(zhì)制粉直接摻燒;第二種是生物質(zhì)氣化后間接摻燒;第三種是與燃煤鍋爐并聯(lián)耦合發(fā)電。其中,前兩種技術(shù)路線應(yīng)用相對(duì)較多,但整體仍處于示范階段。”

  “煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì)可最大程度利用電廠已有設(shè)施,因此改造工作量較小。與新建生物質(zhì)電廠相比,可大幅降低投資??紤]到燃煤鍋爐一般為大容量、高參數(shù)的電站鍋爐,因此其發(fā)電效率也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)生物質(zhì)電廠。”清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系研究員黃中對(duì)《中國(guó)能源報(bào)》記者表示,我國(guó)在生物質(zhì)摻燒方面已有較為成熟的經(jīng)驗(yàn),但燃煤鍋爐摻燒生物質(zhì)尚未展現(xiàn)出明顯的經(jīng)濟(jì)效益,這也是技術(shù)應(yīng)用的最主要障礙。

  或面臨原料競(jìng)爭(zhēng)

  據(jù)了解,我國(guó)生物質(zhì)資源較為豐富,每年的產(chǎn)生總量約45.3億噸。其中,農(nóng)作物秸稈總量約7.9億噸,畜禽糞便約30.5億噸,林業(yè)廢棄物約3.4億噸,生活垃圾約3億噸,其他有機(jī)廢棄物約0.5億噸。但目前能夠進(jìn)行能源化利用的生物質(zhì)資源不足5億噸,主要用于純生物質(zhì)發(fā)電、生物天然氣等領(lǐng)域。

  中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)發(fā)布的《2024中國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度報(bào)告》顯示,截至2023年底,我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量約4414萬(wàn)千瓦。其中,垃圾焚燒發(fā)電裝機(jī)容量最大,達(dá)2577萬(wàn)千瓦,占生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量的58%;農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量為1688萬(wàn)千瓦,占生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量的38%;沼氣發(fā)電裝機(jī)容量約149萬(wàn)千瓦,占生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量的4%。

  黃中指出:“我國(guó)可供使用的生物質(zhì)主要包括秸稈、林木枝椏、林業(yè)廢棄物、畜禽糞便、能源作物、市政污泥等。目前各行業(yè)對(duì)生物質(zhì)資源的爭(zhēng)奪較為普遍。其中,農(nóng)業(yè)廢棄物多作為造紙?jiān)虾托竽溜暳希帜局亢土謽I(yè)廢棄物收儲(chǔ)存在困難,畜禽糞便多用于制備沼氣,專門用于燃煤鍋爐摻燒的生物質(zhì)資源有限。生物質(zhì)資源分散,且自身能量密度、質(zhì)量密度均較低,對(duì)于火電企業(yè)而言,生物質(zhì)收集儲(chǔ)存運(yùn)輸也較為困難,未來(lái)可能需要在能源作物上多下功夫。”

  “目前我國(guó)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目主要集中在東北地區(qū)以及山東、河北、河南、安徽等農(nóng)作物主產(chǎn)區(qū),而這些地區(qū)的煤電機(jī)組也比較集中。如果對(duì)這些區(qū)域的煤電機(jī)組實(shí)施摻燒生物質(zhì)改造,勢(shì)必會(huì)跟存量的純生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目產(chǎn)生原料競(jìng)爭(zhēng)。”劉洪榮指出,常規(guī)火電廠兩臺(tái)60萬(wàn)千瓦煤電機(jī)組,如果摻燒10%的生物質(zhì),意味著需要相當(dāng)于能夠提供12萬(wàn)千瓦功率的生物質(zhì),而一座純生物質(zhì)發(fā)電廠的裝機(jī)規(guī)模一般在3萬(wàn)千瓦左右。這意味著,如果開(kāi)展煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì),相當(dāng)于在一個(gè)地方突然增加4個(gè)純生物質(zhì)發(fā)電廠。當(dāng)前已經(jīng)有很多生物質(zhì)相關(guān)企業(yè)搶原料、“吃不飽”,如果又來(lái)一個(gè)“大胃王”,未來(lái)可能會(huì)面臨一些問(wèn)題。

  需做好項(xiàng)目規(guī)劃和協(xié)調(diào)

  根據(jù)《方案》,到2025年,首批煤電低碳化改造建設(shè)項(xiàng)目全部開(kāi)工,轉(zhuǎn)化應(yīng)用一批煤電低碳發(fā)電技術(shù)。《方案》提出,因地制宜實(shí)施生物質(zhì)摻燒項(xiàng)目,所在地應(yīng)具備長(zhǎng)期穩(wěn)定可獲得的農(nóng)林廢棄物、沙生植物、能源植物等生物質(zhì)資源。

  在劉洪榮看來(lái),煤電企業(yè)實(shí)施生物質(zhì)摻燒,可能面臨諸多挑戰(zhàn)。“首先是摻燒技術(shù)和改造應(yīng)用的成熟度問(wèn)題;其次是燃料收、儲(chǔ)、運(yùn)體系的建立,因?yàn)檗r(nóng)林生物質(zhì)資源非常分散,收集難度較大,煤電企業(yè)可能缺乏這方面的經(jīng)驗(yàn)。再次是生物質(zhì)能量密度較低,季節(jié)性明顯,是否有足夠的儲(chǔ)存場(chǎng)地也是一個(gè)問(wèn)題。另外,對(duì)于摻燒10%生物質(zhì),如何界定和監(jiān)管,執(zhí)行起來(lái)有一定難度。

  針對(duì)可能面臨的問(wèn)題,黃中給出建議:“一是編寫燃煤鍋爐摻燒生物質(zhì)可行技術(shù)指南,及時(shí)總結(jié)可復(fù)制、可推廣的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn);二是加快制訂燃煤鍋爐摻燒生物質(zhì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范檢測(cè)、計(jì)量、核算、監(jiān)督各環(huán)節(jié),保證摻燒過(guò)程真實(shí)、準(zhǔn)確,摻燒量可溯源、防篡改;三是做好燃煤鍋爐摻燒生物質(zhì)項(xiàng)目的規(guī)劃和協(xié)調(diào),既要避免電廠改造后‘無(wú)米下炊’,也要減少改造電廠之間‘哄抬物價(jià)’。”

  “第一,項(xiàng)目的實(shí)施要有步驟、有規(guī)劃,進(jìn)行充分調(diào)研。周邊到底有多少生物質(zhì)燃料用戶?可收集生物質(zhì)原料量是多少?這些問(wèn)題必須提前了解清楚。否則,即使設(shè)備改造完了,也可能原料收不上來(lái)。當(dāng)然,還要對(duì)燃料市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行充分調(diào)研,對(duì)經(jīng)濟(jì)性做出評(píng)估。第二,可以聯(lián)合生物質(zhì)發(fā)電廠建立燃料供應(yīng)體系。第三,要加強(qiáng)科技創(chuàng)新,比如生物質(zhì)熱解氣化、生物質(zhì)粉碎預(yù)處理等相關(guān)科技裝備的研發(fā)與創(chuàng)新,提高摻燒比例和燃燒效率。第四,因地制宜進(jìn)一步拓展原料來(lái)源。除常規(guī)農(nóng)林廢棄物和秸稈之外,還可以考慮有機(jī)工業(yè)廢棄物,比如甘蔗渣、糠醛渣、酒糟、污泥等,但這也需要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新提高摻燒燃料適應(yīng)性。”劉洪榮表示。

  來(lái)源:中國(guó)能源報(bào)記者 李玲


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