當前，我國燃煤機組摻燒生物質發(fā)電技術成熟度如何？國家發(fā)改委日前印發(fā)《煤電低碳化改造建設行動方案（2024—2027年）》，將對我國生物質產業(yè)帶來哪些影響？
國家發(fā)改委日前印發(fā)的《煤電低碳化改造建設行動方案（2024—2027年）》（以下簡稱《方案》）指出，利用農林廢棄物、沙生植物、能源植物等生物質資源，綜合考慮生物質資源供應、煤電機組運行安全要求、靈活性調節(jié)需要、運行效率保障和經濟可行性等因素，實施煤電機組耦合生物質發(fā)電。改造建設后，煤電機組應具備摻燒10%以上生物質燃料能力，燃煤消耗和碳排放水平顯著降低。
燃煤機組摻燒生物質發(fā)電，在提高生物質資源利用率的同時，可顯著降低煤電碳排放，是推動實現煤電源頭減排、綠色低碳發(fā)展的重要技術路徑之一。當前，我國燃煤機組摻燒生物質發(fā)電技術成熟度如何？《方案》的發(fā)布又將對我國生物質產業(yè)帶來哪些影響？
已有較成熟經驗
作為天然的碳中和燃料，生物質資源具有零碳排放優(yōu)勢，且經資源化預處理后，燃燒熱值相當于煤炭的2/3，在替代傳統(tǒng)燃煤的同時，也具有極高的生態(tài)效益。
據了解，我國已經有電廠開始嘗試在燃煤機組中摻燒生物質。2005年12月，我國首個秸稈與煤粉混燒發(fā)電項目在華電國際十里泉發(fā)電廠竣工投產。2012年，國電荊門電廠依托640兆瓦煤電機組建設燃煤耦合生物質發(fā)電項目，折合生物質發(fā)電容量10.8兆瓦。
2017年底，國家能源局、生態(tài)環(huán)境部在全國啟動燃煤耦合生物質發(fā)電試點工作，五大發(fā)電集團以及地方電力企業(yè)積極參與，表現出極高熱情。2022年，華能日照電廠680兆瓦機組耦合生物質發(fā)電示范項目順利完成試運行，這是國內首臺大型燃煤機組耦合生物質發(fā)電示范項目，設計生物質發(fā)電容量34兆瓦。
中國產業(yè)發(fā)展促進會生物質能產業(yè)分會副秘書長劉洪榮在接受《中國能源報》記者采訪時指出：“目前，燃煤機組摻燒生物質發(fā)電主要包括三種技術路線。第一種是生物質制粉直接摻燒；第二種是生物質氣化后間接摻燒；第三種是與燃煤鍋爐并聯(lián)耦合發(fā)電。其中，前兩種技術路線應用相對較多，但整體仍處于示范階段。”
“煤電機組摻燒生物質可最大程度利用電廠已有設施，因此改造工作量較小。與新建生物質電廠相比，可大幅降低投資。考慮到燃煤鍋爐一般為大容量、高參數的電站鍋爐，因此其發(fā)電效率也遠高于傳統(tǒng)生物質電廠。”清華大學能源與動力工程系研究員黃中對《中國能源報》記者表示，我國在生物質摻燒方面已有較為成熟的經驗，但燃煤鍋爐摻燒生物質尚未展現出明顯的經濟效益，這也是技術應用的最主要障礙。
或面臨原料競爭
據了解，我國生物質資源較為豐富，每年的產生總量約45.3億噸。其中，農作物秸稈總量約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，其他有機廢棄物約0.5億噸。但目前能夠進行能源化利用的生物質資源不足5億噸，主要用于純生物質發(fā)電、生物天然氣等領域。
中國產業(yè)發(fā)展促進會生物質能產業(yè)分會發(fā)布的《2024中國生物質能產業(yè)發(fā)展年度報告》顯示，截至2023年底，我國生物質發(fā)電并網裝機容量約4414萬千瓦。其中，垃圾焚燒發(fā)電裝機容量最大，達2577萬千瓦，占生物質發(fā)電總裝機容量的58%；農林生物質發(fā)電裝機容量為1688萬千瓦，占生物質發(fā)電總裝機容量的38%；沼氣發(fā)電裝機容量約149萬千瓦，占生物質發(fā)電總裝機容量的4%。
黃中指出：“我國可供使用的生物質主要包括秸稈、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)對生物質資源的爭奪較為普遍。其中，農業(yè)廢棄物多作為造紙原料和畜牧飼料，林木枝椏和林業(yè)廢棄物收儲存在困難，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資源有限。生物質資源分散，且自身能量密度、質量密度均較低，對于火電企業(yè)而言，生物質收集儲存運輸也較為困難，未來可能需要在能源作物上多下功夫。”
“目前我國農林生物質發(fā)電項目主要集中在東北地區(qū)以及山東、河北、河南、安徽等農作物主產區(qū)，而這些地區(qū)的煤電機組也比較集中。如果對這些區(qū)域的煤電機組實施摻燒生物質改造，勢必會跟存量的純生物質發(fā)電項目產生原料競爭。”劉洪榮指出，常規(guī)火電廠兩臺60萬千瓦煤電機組，如果摻燒10%的生物質，意味著需要相當于能夠提供12萬千瓦功率的生物質，而一座純生物質發(fā)電廠的裝機規(guī)模一般在3萬千瓦左右。這意味著，如果開展煤電機組摻燒生物質，相當于在一個地方突然增加4個純生物質發(fā)電廠。當前已經有很多生物質相關企業(yè)搶原料、“吃不飽”，如果又來一個“大胃王”，未來可能會面臨一些問題。
需做好項目規(guī)劃和協(xié)調
根據《方案》，到2025年，首批煤電低碳化改造建設項目全部開工，轉化應用一批煤電低碳發(fā)電技術。《方案》提出，因地制宜實施生物質摻燒項目，所在地應具備長期穩(wěn)定可獲得的農林廢棄物、沙生植物、能源植物等生物質資源。
在劉洪榮看來，煤電企業(yè)實施生物質摻燒，可能面臨諸多挑戰(zhàn)。“首先是摻燒技術和改造應用的成熟度問題；其次是燃料收、儲、運體系的建立，因為農林生物質資源非常分散，收集難度較大，煤電企業(yè)可能缺乏這方面的經驗。再次是生物質能量密度較低，季節(jié)性明顯，是否有足夠的儲存場地也是一個問題。另外，對于摻燒10%生物質，如何界定和監(jiān)管，執(zhí)行起來有一定難度。
針對可能面臨的問題，黃中給出建議：“一是編寫燃煤鍋爐摻燒生物質可行技術指南，及時總結可復制、可推廣的應用經驗；二是加快制訂燃煤鍋爐摻燒生物質的技術標準，規(guī)范檢測、計量、核算、監(jiān)督各環(huán)節(jié)，保證摻燒過程真實、準確，摻燒量可溯源、防篡改；三是做好燃煤鍋爐摻燒生物質項目的規(guī)劃和協(xié)調，既要避免電廠改造后‘無米下炊’，也要減少改造電廠之間‘哄抬物價’。”
“第一，項目的實施要有步驟、有規(guī)劃，進行充分調研。周邊到底有多少生物質燃料用戶？可收集生物質原料量是多少？這些問題必須提前了解清楚。否則，即使設備改造完了，也可能原料收不上來。當然，還要對燃料市場價格進行充分調研，對經濟性做出評估。第二，可以聯(lián)合生物質發(fā)電廠建立燃料供應體系。第三，要加強科技創(chuàng)新，比如生物質熱解氣化、生物質粉碎預處理等相關科技裝備的研發(fā)與創(chuàng)新，提高摻燒比例和燃燒效率。第四，因地制宜進一步拓展原料來源。除常規(guī)農林廢棄物和秸稈之外，還可以考慮有機工業(yè)廢棄物，比如甘蔗渣、糠醛渣、酒糟、污泥等，但這也需要通過技術創(chuàng)新提高摻燒燃料適應性。”劉洪榮表示。
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