謝家敏

摘 要：本文簡(jiǎn)述了生物質(zhì)發(fā)電的發(fā)展背景，分析了我國各種形式的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)及項(xiàng)目的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了目前生物質(zhì)發(fā)電存在的問題，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能，發(fā)電，生物質(zhì)鍋爐，預(yù)處理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0126-02

生物質(zhì)發(fā)電起源于20世紀(jì)70年代，世界性的石油危機(jī)爆發(fā)后，丹麥開始積極開發(fā)清潔的可再生能源，大力推行秸稈等生物質(zhì)發(fā)電。自1990年以來，生物質(zhì)發(fā)電在歐美許多國家發(fā)展迅速。中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源十分豐富，各種農(nóng)作物每年產(chǎn)生秸稈7億噸左右，其中可利用量約4億噸，如加以有效利用，開發(fā)潛力十分巨大。使用生物質(zhì)能替代大量的煤炭、石油和天然氣等燃料生產(chǎn)電力，能有效減少對(duì)礦物能源的依賴，保護(hù)國家能源資源，同時(shí)生物質(zhì)能發(fā)電也可帶動(dòng)周邊農(nóng)村經(jīng)濟(jì)收入，而秸稈灰渣是很好的鉀肥可直接利用或進(jìn)一步加工為復(fù)合肥等。目前生物質(zhì)發(fā)電分為：直接燃燒發(fā)電、混合燃料發(fā)電、氣化發(fā)電、沼氣發(fā)電及垃圾發(fā)電。

1 我國生物質(zhì)能發(fā)電發(fā)展史

我國在生物質(zhì)能發(fā)電方面起步較歐美晚，但經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已經(jīng)基本掌握了農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電、城市垃圾發(fā)電等技術(shù)。

2005年以前，以農(nóng)林廢棄物為原料的規(guī)模化并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目幾乎是空白。2006年全國核準(zhǔn)了100多萬千瓦的直燃發(fā)電項(xiàng)目。生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量超過220萬千瓦，其中蔗渣發(fā)電170萬千瓦，碾米廠稻殼發(fā)電5萬千瓦，城市垃圾焚燒發(fā)電40萬千瓦，此外還有一些規(guī)模不大的生物質(zhì)氣化發(fā)電的示范項(xiàng)目。2006年《可再生能源法》、生物質(zhì)發(fā)電優(yōu)惠上網(wǎng)電價(jià)等有關(guān)配套政策的實(shí)施，使我國的生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)開始了快速壯大。

2006年至2009年，秸稈直燃發(fā)電的裝機(jī)規(guī)模以年均30%以上的速度增長(zhǎng)。2009年底，我國秸稈直燃發(fā)電總裝機(jī)容量為265萬千瓦，占所有生物質(zhì)能發(fā)電的62%；垃圾焚燒發(fā)電總裝機(jī)容量為125萬kWh，占所有生物質(zhì)能發(fā)電的29%；其他氣化發(fā)電、沼氣發(fā)電、混燃發(fā)電等所占比例很小，總共占有不到10%。

根據(jù)國家可再生能源中長(zhǎng)期項(xiàng)目計(jì)劃，生物質(zhì)發(fā)電要在2020年達(dá)到30GW。目前，全國已有10多個(gè)生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目在建，裝機(jī)規(guī)模超過400萬kWh。但是要達(dá)到2020年的發(fā)展目標(biāo)，仍需要解決資源分散、原料收集困難的問題。

2 我國的生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 直接燃燒發(fā)電

國內(nèi)直接燃燒發(fā)電技術(shù)已臻成熟，單機(jī)容量能達(dá)到15MW。根據(jù)燃料性質(zhì)可分為兩類：一是歐美國家針對(duì)木質(zhì)生物質(zhì)燃料的燃燒技術(shù)。我國早期的蔗渣爐和稻殼爐屬于這類。另一類是秸稈燃燒技術(shù)，我國生物質(zhì)資源以秸稈為主體，因此國內(nèi)生物質(zhì)燃燒技術(shù)的研究主要集中在秸稈燃燒技術(shù)上。國內(nèi)鍋爐廠家根據(jù)我國生物質(zhì)發(fā)電實(shí)際情況對(duì)引進(jìn)的丹麥技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)后制造生產(chǎn)。國內(nèi)自主開發(fā)了燃料預(yù)處理系統(tǒng)、給料系統(tǒng)以及排渣系統(tǒng)。多家國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和鍋爐生產(chǎn)廠家研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的流化床鍋爐，技術(shù)比較成熟。

2.2 混合燃料發(fā)電

混合燃料發(fā)電方式主要有兩種。一種是生物質(zhì)直接與煤混合后投入燃燒，該方式對(duì)于燃料處理和燃燒設(shè)備要求較高；一種是生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的燃?xì)馀c煤混合燃燒，產(chǎn)生的蒸汽一同送入汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。混合燃料發(fā)電主要也是引進(jìn)丹麥技術(shù)加以改造。

我國南方利用甘蔗渣摻燒發(fā)電早有先例。僅需對(duì)現(xiàn)有煤炭發(fā)電廠鍋爐爐膛稍加改造，再增加輸料和袋式除塵裝置即可。直接在傳統(tǒng)燃煤鍋爐中混燃小于總熱值20%的生物質(zhì)，技術(shù)上已基本成熟。

2.3 氣化發(fā)電

生物質(zhì)氣化發(fā)電是指生物質(zhì)在氣化爐中轉(zhuǎn)化為氣體燃料，經(jīng)凈化后進(jìn)入燃?xì)鈾C(jī)中燃燒發(fā)電或者進(jìn)入燃料電池發(fā)電。我國應(yīng)用到工程中的氣化發(fā)電技術(shù)主要是由中科院廣州能源所研發(fā)的生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化技術(shù)。國內(nèi)其它研究機(jī)構(gòu)，如山東能源研究所也在開展相關(guān)研究。1998年在福建莆田建成了國內(nèi)首個(gè)1MW生物質(zhì)稻殼氣化發(fā)電系統(tǒng)，隨后在全國范圍內(nèi)建設(shè)了20多座生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)。

現(xiàn)有的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的效率低、裝機(jī)容量小，普遍存在著發(fā)電轉(zhuǎn)化效率低（一般只有12～18%），不能滿足大工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的需求。燃?xì)鉄嶂档?、氣化氣體中的焦油含量高、二次污染嚴(yán)重。因此需要進(jìn)一步研究開發(fā)合適的規(guī)?；O(shè)備和技術(shù)。

2.4 沼氣發(fā)電

沼氣發(fā)電主要是利用工農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機(jī)廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

中國沼氣發(fā)電技術(shù)的研發(fā)已有二十多年的歷史，目前的國內(nèi)沼氣發(fā)電工程主要是結(jié)合高濃度可降解有機(jī)廢水處理所建設(shè)的，屬于廢水處理的產(chǎn)物，國內(nèi)運(yùn)行正常的最大機(jī)組為1萬kW·h，尚未出現(xiàn)更大規(guī)模的生物質(zhì)沼氣發(fā)電機(jī)組。

2.5 垃圾發(fā)電

垃圾發(fā)電包括垃圾焚燒發(fā)電和垃圾氣化發(fā)電，其不僅可以解決垃圾處理的問題，同時(shí)還可以回收利用垃圾中的能量，節(jié)約資源。垃圾焚燒技術(shù)主要有層狀燃燒技術(shù)、流化床燃燒技術(shù)、旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)等。近年發(fā)展起來的氣化熔融焚燒技術(shù)，包括垃圾在450 ℃～640 ℃溫度下的氣化和含碳灰渣在1300 ℃以上的熔融燃燒兩個(gè)過程，垃圾處理徹底，過程潔凈，并可以回收部分資源，被認(rèn)為是最具有前景的垃圾發(fā)電技術(shù)。

截至2009年底，我國垃圾焚燒廠總數(shù)已達(dá)到80多座，每天垃圾焚燒處理量突破5.5 萬噸，垃圾焚燒發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到125 萬kW·h。我國東部，特別是沿海城市，垃圾處理正在逐漸由衛(wèi)生填埋為主向焚燒為主轉(zhuǎn)變。隨著垃圾回收、處理、運(yùn)輸、綜合利用等各環(huán)節(jié)技術(shù)不斷發(fā)展，垃圾焚燒發(fā)電有著廣闊的市場(chǎng)前景。

3 我國生物質(zhì)發(fā)電存在的問題及發(fā)展前景

3.1 生物質(zhì)發(fā)電存在的問題

從國內(nèi)生物質(zhì)電廠的建設(shè)和運(yùn)行狀況可以看出，制約我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素主要如下。

（1）建設(shè)及運(yùn)行成本較高。生物質(zhì)電廠單位造價(jià)為1～1.5萬元/kW·h，燃燒設(shè)備的費(fèi)用高昂。同時(shí)由于能量密度低，生物質(zhì)燃料的預(yù)加工、運(yùn)輸和存儲(chǔ)燃料所需的費(fèi)用也很高。另外，生物質(zhì)電廠的有效稅率為11%，而傳統(tǒng)火電廠約6%～8%，小水電約3%。

（2）存在技術(shù)問題，生物質(zhì)發(fā)電復(fù)雜的燃料供應(yīng)系統(tǒng)和鍋爐燃燒技術(shù)，完全不同于常規(guī)火電機(jī)組，生物質(zhì)發(fā)電主設(shè)備—— 鍋爐本體及其他輔機(jī)均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，但生物質(zhì)的預(yù)處理和給料系統(tǒng)仍存在問題，對(duì)稻草麥草等軟秸稈破碎不均勻比較嚴(yán)重，往往造成給料系統(tǒng)的問題。進(jìn)而直接影響生物質(zhì)電廠運(yùn)行。目前的設(shè)備運(yùn)行小時(shí)數(shù)都偏短，主要是燃料處理上料系統(tǒng)問題（燃料品質(zhì)因數(shù)居多）和燃燒設(shè)備成熟度不高等因素造成的。

我國生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展比較晚，技術(shù)還不夠完善，如何根據(jù)不同燃料成分選擇可行的工藝流程關(guān)系到項(xiàng)目建成后機(jī)組的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。為適應(yīng)我國同一生物質(zhì)鍋爐必須燃燒多種秸稈的現(xiàn)狀，對(duì)國外引進(jìn)設(shè)備，存在進(jìn)一步技術(shù)改造的問題。

（3）政策問題，雖然現(xiàn)存的法律和政策已經(jīng)給生物質(zhì)發(fā)電提供了一個(gè)有利的環(huán)境，但這些激勵(lì)政策和措施是不夠的。政府給出的生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)的補(bǔ)貼是以脫硫煤為基礎(chǔ)，而生物質(zhì)燃料和煤不同，政策不合理。生物質(zhì)電廠運(yùn)行15年以后，不再享受補(bǔ)貼。且2010年以后的可再生能源電廠享受的補(bǔ)貼逐年遞減2%。另外，由于《京都議定書》中關(guān)于溫室氣體只規(guī)定了到2012 年的減排目標(biāo)，生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的CDM銷售收入也只能計(jì)入到2012年，影響效益。

3.2 生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展前景

由于生物質(zhì)發(fā)電與煤電、水電等存在價(jià)格上的劣勢(shì)，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，國家采取電價(jià)補(bǔ)貼政策支持生物質(zhì)發(fā)電的發(fā)展。生物質(zhì)發(fā)電廠上網(wǎng)電價(jià)為脫硫燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)加0.25元/kW·h補(bǔ)貼電價(jià)。發(fā)電消耗熱量中常規(guī)能源超過20%的混燃發(fā)電項(xiàng)目不享受補(bǔ)貼電價(jià)。此外，生物質(zhì)發(fā)電可享受收入減計(jì)10%的所得稅優(yōu)惠，秸稈生物質(zhì)發(fā)電享受增值稅即征即退政策。

我國發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電的一大動(dòng)力是要通過發(fā)電避免農(nóng)民焚燒秸稈引起污染等社會(huì)問題，另一方面又要通過發(fā)電扶助農(nóng)民。隨著生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的增多，原料收購價(jià)格還在上升，虧損迫使部分生物質(zhì)發(fā)電廠停產(chǎn)，因此國家在稅收等政策上進(jìn)一步加大扶持力度就顯得非常重要。

截至2011年底，國內(nèi)各級(jí)政府核準(zhǔn)的生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目累計(jì)超過了170個(gè)，投資總額超過600億元?？稍偕茉础笆濉币?guī)劃明確提出，到2015年國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)規(guī)模不低于1300萬千瓦。國家在相關(guān)行業(yè)政策上給予了一系列的優(yōu)惠，隨著產(chǎn)業(yè)政策的逐步完善，生物質(zhì)能發(fā)電將進(jìn)入快速發(fā)展期。

就國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，技術(shù)引進(jìn)和自主開發(fā)已經(jīng)成為中國生物質(zhì)發(fā)電的主旋律。但是要清楚地認(rèn)識(shí)到努力走自主開發(fā)之路才是最終出路，而且不斷完善的國產(chǎn)技術(shù)將最終主導(dǎo)中國市場(chǎng)。配套輔助系統(tǒng)的開發(fā)、成熟和完善是生物質(zhì)發(fā)電事業(yè)不斷發(fā)展關(guān)鍵。而國內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)，比如收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、預(yù)處理和給料系統(tǒng)等，都存在一定問題。這些系統(tǒng)的完善成熟與否將決定著中國生物質(zhì)發(fā)電事業(yè)的發(fā)展方向。

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