生物质能电厂在湖南电网中的发展现状分析

韩忠晖，邓小亮，张午寅，张明敏，李光辉

(国网湖南省电力公司，湖南长沙410007)

生物质能电厂在湖南电网中的发展现状分析

Progress and analysis of biomass power plant in Hunan power grid

韩忠晖，邓小亮，张午寅，张明敏，李光辉

(国网湖南省电力公司，湖南长沙410007)

本文介绍了目前主流的生物质能发电技术，并结合湖南省内发展现状及特点做出了总结，最后就生物质能发电前景进行分析。

湖南电网；生物质能；清洁能源；发电

生物质能发电主要是以农业或林业副产品为原料，采取直接或掺杂燃烧的方式进行发电，具有清洁环保等优点。近年来，随着化石能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重，生物质能发电技术受到越来越多的关注，在欧洲一些国家，如丹麦、芬兰、奥地利等，生物质能发电量已占本国发电量的10%以上〔1〕。基于生物质能发电的诸多优点及巨大潜力，国家能源局颁布的 《生物质能发展 “十二五”规划》提出，至2015年，生物质能年利用量要超过5 000万t标准煤，发电装机容量达到1 300万kW，年发电量约780亿kWh。湖南作为一个农业大省，全省耕地总面积413.5万hm2，森林覆盖率达57.5%，生物质能资源广泛，主要以农产品加工剩余物、木材加工剩余物为主，因此近年来湖南省内生物质能发电装机规模发展迅速。截止2014年底，生物质能装机容量266 MW，占统调装机容量的0.66%〔2〕。生物质能发电对湖南电网的运行以及经济社会的发展影响越来越大。

1 生物质能发电现状

1.1 发电技术介绍

普通的生物质能发电厂生产流程如下:

图1 生物质能电厂生产流程图

由于南北地区农业差异，北方生物质燃料多以农作物秸秆为主，秸秆所占体积大、运输相对不便，就需要在运输及预处理环节进行打捆或压块处理，也方便了原料的存储。而南方则多以稻壳、竹屑、树皮等为主，原料只经过简单的破碎处理就进行燃烧，流程相对较为简单。

目前主流生物质能发电技术主要有:直接燃烧、气化发电、生物质－煤粉混燃发电等〔3〕。由于气化发电技术尚不成熟，而混燃发电不是完全的清洁能源，无法享受到国家的补贴政策，因此目前国内生物质能发电多采用直接燃烧方式。

1.2 湖南生物质能电厂现状

目前，湖南共有生物质能电厂10座，如表1所示，多分布在农业发达地区，可就地消纳当地农业生产所产出的副产品。按照 《中华人民共和国可再生能源法》、国家电监会 《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》及其它相关规定，电网公司对生物质能发电优先调度，实现了电量全额收购，创造了可观的社会效益和经济效益。

我国的生物质能发电项目主要采用水冷振动炉排锅炉和循环流化床锅炉2种类型锅炉。目前湖南省内生物质能电厂都采用循环流化床锅炉以直燃的方式进行发电。其燃烧方式是通过一个向上流动的空气或烟气维持一个颗粒床处于流动悬浮状态，并形成相对运动，多次循环燃烧反应，很适应生物质燃料的特性。与炉排燃烧技术相比，循环流化床燃烧技术具有布风均匀、燃料与空气接触混合良好、SOx及NOx排放少等优点，更适合燃烧水分过高，低热值的生物质能燃料。同时，炉内温度控制和机组负荷控制上也具有一定的优势〔4〕。

表1 湖南生物质能电厂一览表

湖南省内生物质能电厂一般建于2010年后，表2列出了2012—2014年的发电情况，可以看出近年来大多数生物质能电厂在发电量、利用小时数等方面都有了不同程度的增加，生物质能发电得到了持续的发展。

表2 湖南生物质能电厂发电情况

湖南各生物质能电厂在发电技术上没有很大的差别，皆采用了循环流化床锅炉并均以秸秆、废弃木料等生物质原料为主要燃质，但在发电利用小时数、发电量方面却存在一定的差距，这主要涉及到原料采购渠道是否畅通以及电厂周边群众是否支持等问题。其中，衡阳里昂、澧县里昂由于建立时间较早，与当地关系较融洽，且原材料收购价格高于凯迪电厂，因此利用小时数一直较高；而双峰凯迪与祁东凯迪由于燃料供应量不足以及当地民众阻工情况严重，导致发电利用小时数较少。

1.3 湖南生物质能电厂发电特点

由于生物质能发电属于清洁能源，电网公司实行全额收购，因此其往往不参与电网调峰，日前发电计划一般也波动较小，图2是益阳凯迪电厂的典型日发电曲线 (单机运行)，从中可以看出生物质能电厂日前计划一般按照单机容量做满，负荷波动往往为锅炉燃烧不稳导致，与水电、火电的运行特点差异较大。

图2 某日24点时刻益阳凯迪电厂典型日负荷波动

图3 是以祁东凯迪、益阳凯迪以及岳阳凯迪电厂2014年月度发电量为例进行分析，可以看出湖南省内生物质能发电呈现 “前低后高”的态势，基本与农业生产活动息息相关，下半年的发电量普遍高于上半年，并且全年一般有3个时段为发电的低谷时期:除2月份受春节影响外，还有春汛、秋汛2个汛期，期间水电厂全面来水，全省发电空间有限。同时汛期降雨偏多，也不利于生物质能发电燃料的预处理，发电能力受限。

图3 湖南各生物质能电厂月度发电量统计

2 存在的问题

2.1 原料收集难度大

在欧美地区，农业经营往往以大型农场为主，这在一定程度上方便了生物质能原料的收集。而国内农业生产往往以单一分散农户为主，使原料收集难度加大。第二，由于生物质能发电产业建立时间较短，发展尚不成熟，原料的收集、运输、储存、加工等各环节尚未形成规范化的产业流程。第三，由于收购价格较低，再加上一定的运输费用，造成农户贩卖原料的积极性也不高。以上几个原因导致了生物质能电厂经常面临燃料短缺的局面。据统计，2014年由于燃料短缺共导致事故停机7台次。

2013年底，国家发展和改革委员会同环境保护部和农业部下达了 《关于加强农作物秸秆综合利用和禁烧工作的通知》，有利于提高农户正确处置秸秆等农副产品的积极性。

2.2 建设、运营成本高

虽然生物质能发电技术较为绿色环保，但其建设成本、运营成本却远高于常规火电。据统计，生物质能电厂的初期建设费用约为常规火电的1.5～2倍。同时，由于生物质发电机组热效率低于常规火电机组，且生物质燃料的发热量较低，导致燃料成本也较高，文献〔5〕指出，生物质发电的折算煤耗高达常规火电煤耗的2倍及以上，燃料成本已占到了电厂运营成本的70%以上。

2.3 设备及人员运行情况欠佳

生物质能电厂的燃料供应系统和锅炉燃烧技术不同于常规火电机组，运行难度较大，且往往是由多种材质掺烧，燃质成分复杂，造成生物质能发电出力具有一定的波动性，发电计划性欠佳，较为常见的设备异常为给料系统故障、输料皮带断裂等。另外，国内生物质能电厂在运行方面经验积累较少，相关人员运行经验不足，也需要进一步加强管理。

2.4 受国家政策影响较大

目前，国家采取电价补贴政策以支持生物质发电的发展，具体为生物质能发电上网电价为脱硫燃煤机组标杆上网电价加0.25元/kWh补贴电价。由于运行成本较高，电厂实际运营收益很大部分上依赖于该部分补贴费用，因此生物质能发电与煤电、水电等传统发电模式相比，对国家政策严重依赖，且存在价格上的劣势，缺乏真正的市场竞争力。

2.5 有待进一步发展

从地理分布上，湖南省内生物质能电厂多集中在湘西北、湘中等地区，皆依托于当地较为丰富的农业副产品。而在湘南、湘西南等林业发达的地区，则建设数量不足，目前只建成有郴州地区的安仁凯迪电厂。一般来说，普通的生物质能电厂影响半径为50 km左右，因此湖南省内的生物质能电厂可依托于林业，存在进一步发展的潜力空间。

3 发展前景

生物质能发电是一种清洁环保，可再生性强的发电方式，且其运行方式类似于常规火电，与风电、太阳能发电等其它新能源发电方式相比具有一定的稳定性，在实际运行中尤其是丰水期可通过启停机组参与电网调峰运行，且不存在弃风、弃水等资源浪费的可能，运行特性较好。其次，生物质能电厂的生产模式可在一定程度上增加农民收入，改善生态环境，具有良好的社会效益。生物质能电厂也应进一步采取先进技术以提高机组运行效率，加强运行管理，使生物质能发电真正具有市场竞争力。

〔1〕陈乃超，冯巧波，任建兴，等.生物质电厂燃料成型设备的技术现状〔J〕.上海电力学院学报，2010，26(3):227-229.

〔2〕国网湖南省电力公司.2015年度湖南电网运行方式〔S〕.长沙:国网湖南省电力公司，2014.

〔3〕中国电力科学研究院生物质能研究室.生物质能及其发电技术〔M〕.北京:中国电力出版社，2008.

〔4〕林永明，潘峰，王正峰.生物质发电燃烧方式与炉型选择〔J〕.广西电力，2009(1):5-8.

〔5〕马龙海，邓宇昆，董胜亮.我国生物质发电现状分析及研究〔J〕.电力勘探设计，2012，6(3):70-74.

TK6

B

1008-0198(2015)06-0035-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.06.009

韩忠晖 (1983)，男，河北沧州人，工程师，目前从事电网调度运行工作。

2015-02-26 改回日期:2015-05-12