國家發(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)布又將對我國生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)帶來哪些影響?
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，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，我國已經(jīng)有電廠開始嘗試在燃煤機(jī)組中摻燒生物質(zhì)。2005年12月，我國首個(gè)秸稈與煤粉混燒發(fā)電項(xiàng)目在華電國際十里泉發(fā)電廠竣工投產(chǎn)。2012年，國電荊門電廠依托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，國家能源局、生態(tài)環(huán)境部在全國啟動(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)副秘書長劉洪榮在接受《中國能源報(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。考慮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《中國能源報(bào)》記者表示，我國在生物質(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。
或面臨原料競爭
據(jù)了解，我國生物質(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，我國生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量約4414萬千瓦。其中，垃圾焚燒發(fā)電裝機(jī)容量最大，達(dá)2577萬千瓦，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149萬千瓦，占生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量的4%。
黃中指出：“我國可供使用的生物質(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)對生物質(zhì)資源的爭奪較為普遍。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，未來可能需要在能源作物上多下功夫。”
“目前我國農(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。如果對這些區(qū)域的煤電機(jī)組實(shí)施摻燒生物質(zhì)改造，勢必會(huì)跟存量的純生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目產(chǎn)生原料競爭。”劉洪榮指出，常規(guī)火電廠兩臺(tái)60萬千瓦煤電機(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3萬千瓦左右。這意味著，如果開展煤電機(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”，如果又來一個(gè)“大胃王”，未來可能會(huì)面臨一些問題。
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)目全部開工，轉(zhuǎn)化應(yīng)用一批煤電低碳發(fā)電技術(shù)?！斗桨浮诽岢?，因地制宜實(shí)施生物質(zhì)摻燒項(xiàng)目，所在地應(yīng)具備長期穩(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，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)存場地也是一個(gè)問題。另外，對于摻燒10%生物質(zhì)，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(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、計(jì)量、核算、監(jiān)督各環(huán)節(jié)，保證摻燒過程真實(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。當(dāng)然，還要對燃料市場價(jià)格進(jìn)行充分調(diào)研，對經(jīng)濟(jì)性做出評估。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，但這也需要通過技術(shù)創(chuàng)新提高摻燒燃料適應(yīng)性。”劉洪榮表示。
來源：中國能源報(bào)記者 李玲
作者：李玲
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