當前,我國燃煤機組摻燒生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)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(zhì)產(chǎn)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(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、煤電機組運行安全要求、靈活性調(diào)節(jié)需要、運行效率保障和經(jīng)濟可行性等因素,實施煤電機組耦合生物質(zhì)發(fā)電。改造建設后,煤電機組應具備摻燒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,可顯著降低煤電碳排放,是推動實現(xiàn)煤電源頭減排、綠色低碳發(fā)展的重要技術(shù)路徑之一。當前,我國燃煤機組摻燒生物質(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
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(jù)了解,我國已經(jīng)有電廠開始嘗試在燃煤機組中摻燒生物質(zhì)。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(chǎn)。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(zhì)發(fā)電項目,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)境部在全國啟動燃煤耦合生物質(zhì)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(xiàn)出極高熱情。2022年,華能日照電廠680兆瓦機組耦合生物質(zhì)發(fā)電示范項目順利完成試運行,這是國內(nèi)首臺大型燃煤機組耦合生物質(zhì)發(fā)電示范項目,設計生物質(zhì)發(fā)電容量34兆瓦。
中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會生物質(zhì)能產(chǎn)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(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)路線應用相對較多,但整體仍處于示范階段?!?/p>
“煤電機組摻燒生物質(zhì)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(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)電效率也遠高于傳統(tǒng)生物質(zhì)電廠?!鼻迦A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(zhì)摻燒方面已有較為成熟的經(jīng)驗,但燃煤鍋爐摻燒生物質(zhì)尚未展現(xiàn)出明顯的經(jīng)濟效益,這也是技術(shù)應用的最主要障礙。
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,其他有機廢棄物約0.5億噸。但目前能夠進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、生物天然氣等領域。
中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會發(fā)布的《2024中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度報告》顯示,截至2023年底,我國生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)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(zhì)發(fā)電總裝機容量的58%;農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電裝機容量為1688萬千瓦,占生物質(zhì)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(zhì)發(fā)電總裝機容量的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(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(nóng)林生物質(zhì)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(nóng)作物主產(chǎn)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(zhì)改造,勢必會跟存量的純生物質(zhì)發(fā)電項目產(chǎn)生原料競爭?!眲⒑闃s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(zhì),意味著需要相當于能夠提供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(zhì),相當于在一個地方突然增加4個純生物質(zhì)發(fā)電廠。當前已經(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“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(diào)
根據(jù)《方案》,到2025年,首批煤電低碳化改造建設項目全部開工,轉(zhuǎn)化應用一批煤電低碳發(fā)電技術(shù)?!斗桨浮诽岢觯虻刂埔藢嵤┥镔|(zhì)摻燒項目,所在地應具備長期穩(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)實施生物質(zhì)摻燒,可能面臨諸多挑戰(zhàn)?!笆紫仁菗綗夹g(shù)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(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。再次是生物質(zhì)能量密度較低,季節(jié)性明顯,是否有足夠的儲存場地也是一個問題。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,及時總結(jié)可復制、可推廣的應用經(jīng)驗;二是加快制訂燃煤鍋爐摻燒生物質(zhì)的技術(shù)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(zhì)項目的規(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’?!?/p>
“第一,項目的實施要有步驟、有規(guī)劃,進行充分調(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(diào)研,對經(jīng)濟性做出評估。第二,可以聯(lián)合生物質(zhì)發(fā)電廠建立燃料供應體系。第三,要加強科技創(chuàng)新,比如生物質(zhì)熱解氣化、生物質(zhì)粉碎預處理等相關(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性?!眲⒑闃s表示。
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