以等量替代为根本发展生物质燃煤耦合发电

2017-10-27 19:16:36 中国能源报　点击量：评论 (0)

近期，国家发改委、国家能源局等16部委联合印发了《关于推进供给侧结构性改革防范化解煤电产能过剩风险的意见》(发改能源[2017]1404号)，《意见》明确了全国煤电停建缓建1 5亿千瓦、淘汰0 2亿千瓦、各类改造9 8亿

近期，国家发改委、国家能源局等16部委联合印发了《关于推进供给侧结构性改革防范化解煤电产能过剩风险的意见》(发改能源[2017]1404号)，《意见》明确了全国煤电停建缓建1.5亿千瓦、淘汰0.2亿千瓦、各类改造9.8亿千瓦的目标，制定了2017年度落实压减煤电产能5000万千瓦以上的目标任务和实施方案。当前，煤电产能过剩形势严峻，急需化解治理。从国际经验来看，发展农林生物质与燃煤耦合发电是治理煤电过剩、逐步替代煤电、加快电力转型升级的有效手段。

农林剩余物是重要的生物质资源，其能源化利用是典型的分布式可再生能源，具有清洁低碳、绿色环保等特点。我国包括秸秆在内的农林剩余物资源丰富，约4.6亿吨可供能源化利用，折合2.3亿吨标煤，但受收储运等因素影响，目前每年能源化利用实为4000万吨左右，利用率不足10%。农林生物质能源化利用有较大的发展空间。因地制宜发展农林生物质与燃煤耦合发电，采用农林生物质作为燃料替代燃煤具备一定的资源基础。

农林生物质与燃煤耦合发电(以下简称生物质耦合发电)，又称农林生物质与燃煤混燃发电，是指在传统燃煤发电项目中采用农林剩余物作为燃料替代部分燃煤的发电方式，主要包括生物质与燃煤直接混燃发电、增设生物质锅炉直燃并联发电、生物质气化后与燃煤混燃发电等形式。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，其最主要的出发点是为了减排以CO2为主的温室气体。而且由于技术不断发展，已由与煤混燃(秸秆掺混比小于20%)，过渡到在一个电厂内与天然气等平行联合发电，有的机组使用天然气与生物质成型颗粒混燃，有的则使用100%的秸秆作锅炉燃料。近年来国内以华电、国电为代表的发电企业也进行了一些尝试，但是由于思路不清、目的不明，特别是对于生物质发电在耦合中替代燃煤发电没有清晰的认识，导致生物质燃煤耦合发电成为燃煤电厂多发电的借口和工具，背离了生物质耦合发电的本意。

在我国生物质直燃发电技术和产业已趋成熟的形势下，再鼓励掺烧，而且只是为了规避去过剩和落后产能，似有开倒车之嫌。为引导生物质耦合发电走向正确发展道路，促进可持续健康发展，笔者从发展生物质耦合发电的目的、国外发展生物质耦合发电的成功实践、我国生物质耦合发电发展目标和思路等方面谈几点看法，供讨论和参考。

1 生物质耦合发电是减少燃煤机组发电量、治理煤电过剩的重要措施

(一)从国际能源转型发展趋势来看，生物质耦合发电是实现煤电减量化的重要手段

根据BP统计数据，2016年以美国、德国、法国、英国为代表的欧美发达经济体煤炭占一次能源消费比例较2010年分别下降7.2、0.6、1.3、9.1个百分点，而包括水电在内的可再生能源占一次能源消费比例较2010年分别提高了2.0、6.0、2.2、7.2个百分点。2016年，全球煤炭占一次能源总消费比例为28.1%，较2010年下降了1.5个百分点，包括水电在内的可再生能源占全球一次能源总消费比例为10%，较2010年上升了2.2个百分点。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。

燃煤发电是煤炭消费的主要利用方式之一，以法国、英国和德国为代表的欧洲发达国家制定了明确的煤电减量化目标和路线图，分别计划于2022年、2025年和2050年退出全部燃煤发电，而将燃煤电厂改造为生物质电厂是替代和淘汰煤电的重要手段之一。目前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2000年至2015年的煤炭消耗量下降了将近60%，而同时期农林生物质能消耗量增长了100%，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。从国际经验来看，发展生物质耦合发电是治理煤电过剩、逐步替代煤电、实现煤电减量化的重要措施。

(二)从国内能源转型战略要求来看，生物质耦合发电是实现煤电减量化的有益尝试

耶鲁大学发布的《2016年环境绩效指数报告》显示，我国二氧化氮平均值为15.29，排名全球第176;PM2.5平均值为2.256，排名第180，排名处于全球倒数行列。煤炭消费是大气污染的重要原因，已成为全社会关注的焦点，引起了中央的高度重视。2016年煤炭消费在我国一次能源消费总量中约占62%，是世界平均水平的2.2倍，全球一半的煤炭消费来自中国。中央提出的能源革命、能源转型升级，本质上就是要通过发展包括生物质能在内可再生能源逐步替代煤炭，实现煤炭消费的减量化。按照能源发展“十三五”规划，为确保国家2020年煤炭消费占比下降至58%的战略性发展目标，我国煤炭减量化任务还十分艰巨。

根据中电联统计数据，2016年全国发电设备平均利用小时为3785小时，同比降低203小时，是1964年以来的最低水平，全国电力供应已由总体平衡、局部偏紧转向相对宽松、过剩加剧。在过去的几年中，火电平均利用小时数从近6000小时降到了4165小时，非水可再生能源发电量相对较小，即使新能源发电全停，火电平均利用小时数也仅能增加300多小时，因此以煤电为主的火电过剩是电力过剩的真正原因。2016年全国发电装机容量16.5亿千瓦，煤电装机约为10.5亿千瓦，占比64%，这个比例在全世界范围内都是很高的，而且现在仍有大量在建煤电机组，将进一步加剧电力供需矛盾，不符合国家能源革命和能源转型升级战略要求。按照能源发展“十三五”规划，为确保2020年国家非化石能源占比达到15%的战略性发展目标，煤电装机应控制在11亿千瓦，科学合理地控制和减少煤电装机和发电量才是我国能源的战略转型之路。借鉴国际经验，通过发展生物质耦合发电替代燃煤发电，切实减少煤电装机和发电量，是实现电力生产消费绿色化低碳化的重要措施。

当前各地去发电产能的主要措施之一是关、停中、小发电厂，理由之一是能效低、环境污染重，但执行起来问题很多。若这些机组在达标排放且可热电联产的前提下，不如用秸秆与煤混燃发电方式加以改造。如果对大型发电厂采取秸秆与煤混燃，即便秸秆掺混的比例只有20%，需要的数量亦非常巨大(一个600MW的燃煤电厂，若混燃20%的生物质，则相当于耦合一个120MW的生物质电厂，远远超过我国单生物质电厂20-30MW的规模，年需生物质100万吨以上，原料收集难度和成本会不可想像)。另外，由于技术门槛和原料收储问题，绝大多数生物质电厂都曾在秸秆原料的保障环节栽跟头、发生严重亏损乃至于破产的历史教训，建议耦合电厂由生物质发电龙头企业建设运营会更为稳妥。

2 国外有通过生物质耦合发电逐步或完全替代煤电的成功实践

近年来，以英国、丹麦和瑞典为代表的发达国家在通过生物质耦合发电逐步或完全替代煤电方面取得了成功，实现了能源转型升级和经济可持续健康发展并行的目标，为我国能源转型升级提供了成功经验，树立了良好榜样。

英国是首个成功摆脱对燃煤火电严重依赖的国家。2017年4月21日，英国实现了工业革命以来首个全天不使用煤电的日子。近年，英国大力推进燃煤电厂改造为生物质电厂工程，煤电占比已由2015年的23%降至2016年的9%，并计划于2025年关闭所有燃煤电站。伦敦以东约30公里的蒂伯里燃煤电厂，其满负荷运行时发电量可占到英国用电总需求的2%，该电厂目前已改造为一座纯生物质发电厂，改造后电厂的二氧化碳排放量可下降87%，硫化物和氮氧化物排放分别下降75%和50%，各种粉尘排放量下降90%。该电厂的成功改造大幅降低了大气污染物排放，达到了生物质替代燃煤的效果。