生物质与燃煤耦合发电的发展可行性分析

董恒烨 詹雪颖 阿孜娜·木拉提

摘 要：本文通过深入调研和分析国内外相关的生物质与燃煤耦合发电的法律法规、扶持政策、电厂建设机制，结合生物质耦合发电技术以及生物质耦合发电的各项优势分析，对生物质与燃煤耦合发电项目的投资成本、发电效率、经济效益等方面进行了研究分析。生物质与燃煤耦合发电兼具经济、生态与社会等综合效益，应大力推广。

关键词：生物质与燃煤耦合发电；可行性研究；能源改革；可再生能源

1.前言

随着能源消费总量的增长和电力在能源消费中的比重不断提高，应对气候变化和生態环保约束日益趋紧，煤电转型改造势在必行。从国际发展趋势来看，采用可再生能源替代煤炭、逐步实现煤炭减量化是国际能源转型不可挡、不可逆的客观规律。我国近年来密集发布了一系列支持生物质发电健康发展的文件，如《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》、《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021）》、《关于促进生物质能供热发展指导意见的通知》和《关于开展“百个城镇”生物质热电联产县域清洁供热示范项目建设的通知》等。国家发展改革委、国家能源局也已将耦合发电技术的研发推广列入《能源发展“十三五”规划》《电力发展“十三五”规划》《能源技术创新“十三五”规划》等相关规划。本文主要分析研究生物质与燃煤耦合发电项目的在我国发展的前景优势和可行性。

2.生物质与燃煤耦合发电现状

目前，国际上燃煤生物质耦合发电技术已较为成熟，欧美发达国家经过多年探索，在通过生物质耦合发电、最终替代煤电方面已形成了较为成熟的经验和模式。英国正在实施燃煤电站向生物质电站的改造工程，其中2015年生物质发电装机容量和发电量分别增长了12%和27%；丹麦的燃煤电厂已经逐步被改造为生物质电厂，且以生物质热电联产为主[1-2]。

近年来，我国国电、大唐等多家大型发电集团都积极推进燃煤生物质气化耦合发电技术，其中国电长源与合肥德博生物能源科技有限公司开发建设的荆门10.8兆瓦生物质耦合发电项目已经稳定运行近5年时间，标志着燃煤生物质气化耦合发电技术已经完成技术示范，可以进入大规模商业推广阶段。相关资料显示，近期，一批燃煤生物质耦合发电试点项目建设已经启动，国家能源局支持吉林大唐长山热电厂开展燃煤与农作物秸秆耦合发电技术改造试点工作，广东、宁夏、湖北等地也已启动了一批燃煤与农林生物质、污泥耦合发电的试点项目。

3.生物质与燃煤耦合发电项目的可行性分析

3.1政策支持

“十三五”期间，国家将力推生物质耦合燃煤发电，积极开展试验示范，探索利用高效清洁燃煤电厂的管理和技术优势消纳秸秆和农林废弃物等燃料的有效途径，鼓励煤电企业因地制宜地开展不同类型的生物质耦合发电改造，加快燃料侧灵活性转变。目前针对生物质耦合燃煤发电有一系列要求与政策：

《电力发展“十三五”规划》明确提出：“开展燃煤与生物质耦合发电示范与应用”、“在东北等粮食主产区布局一批燃煤与农林废弃残余物耦合发电示范项目”。

《能源技术创新“十三五”规划》将“燃煤耦合生物质发电技术”作为清洁燃煤发电板块的应用推广项目，要求“掌握燃煤耦合生物质发电技术”、“研究现役燃煤电厂耦合生物质发电的改造技术”。

3.2技术优势

第一，同生物质直燃电厂相比，生物质耦合发电技术的发电效率高。耦合发电利用现有燃煤电厂的大容量、高效率发电机组进行发电，发电效率可达到40%～46%，如依托燃煤热电联产机组进行生物质与燃煤耦合发电并供热，则综合能源利用效率可达到70%以上。

第二，燃料有保障。耦合发电以生物质和燃煤为燃料，降低了对生物质燃料的依赖程度，增强了农林生物质燃料议价能力，可有力保障生物质燃料的收购，并降低收购成本。

第三，成本费用低。耦合发电依托现有燃煤电厂进行改造实现生物质发电，可利用电厂现有的发电设施和其他公用设施，减少项目投资成本。生物质发电的运行管理可纳入燃煤电厂全厂管理范围，依托燃煤电厂的规范化管理降低运行费用[3]。

3.3燃料优势

生物质直燃发电项目需要大量的燃料，我国生物质直燃发电成本构成中，燃料成本是最主要的部分，占比约 49%。燃煤耦合生物质发电可降低生物质燃料供应风险的燃料灵活性，和纯烧生物质发电相比，投资成本低、发电效率高、燃料适应性好，可利用的生物质燃料品种更加多样，燃料收购经济半径可以更大，混烧生物质发电的投资和运行费用最低[4]。

3.4供电效率优势

纯烧生物质发电机组一般都较小（≦50MW），相应的，锅炉蒸汽参数也较低，一般为高压参数或更低，因此，纯烧生物质发电项目的供电效率一般不高于30%。

燃煤生物质耦合发电，可采用300MW级亚临界机组或600MW及以上的超临界或超超临界机组，供电效率可达40%以上[5]。

3.5经济效益优势

如果每年发电量不变，采用生物质发电则每年节省3.24万吨标煤。生物质与煤电耦合后，其中生物质部分发电量为11万MWh，按照电价750元/Mwh，则生物质发电每年收入8250万元。按照两台气化炉系统设备，则总投资约为1亿元，基本收益率按照5%，年运行费用考虑厂用电和秸秆费用约2200万。总投资大约需要1.8年回收成本。可见在争取到生物质标杆电价750元/Mwh的条件下，煤电和生物质发电耦合技术方案对本电厂来说经济效益非常好。

4.结论

我国生物质资源量巨大，利用生物质资源与燃煤进行耦合发电，可替代一定比例的煤炭，有效提升清洁能源的消费比例。燃煤生物质耦合发电具有生物质能电力二氧化碳零排放的特点，可较大幅度消减煤电的碳排放。生物质与燃煤耦合发电兼具经济、生态与社会等综合效益，得到国家的大力支持和推广。

参考文献：

[1] 张百灵， 沈海滨. 国外促进生物质能开发利用的立法政策及对我国的启示， 世界环境，2014（5）：78-80

[2] 赵伟， 张敏燕， 陈洋洋， 周树理. 英国可再生能源产业对中国的借鉴意义， 当代石油石化， 2012， 20（9）：40-46

[3] 葛少英. 生物质发电项目的可行性分析[D]， 华北电力大学（北京），2009年

[4] 石元春. 我国生物质能源发展综述， 智慧电力，2017，45（7）

[5] 樊瑛， 龙惟定. 生物质热电联产发展现状， 建筑科学， 2009，25（12）：1-6