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生物質能“童話”為何難成現實

2009-12-28 17:00:52 科技日報

[page]我國每年的秸稈、薪柴等農林廢棄物產生量近6億噸,秸稈發電的誘人前景也已被討論了多年,但至今仍面臨著種種現實困難。

哥本哈根氣候會議在經過十多天的艱難談判,終于落下了帷幕,本次會議并沒有達成一項具有法律約束力的協議。但是我國在會議前就公布了控制溫室氣體排放的行動目標,決定到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%到45%。

不管未來國際氣候談判結果如何,我國要實現減排目標,必然將加快可再生能源的發展。按照國家規劃,到2010年可再生能源將占到一次能源消費量的10%,到2020年將增加到15%。生物質發電作為可再生能源利用的一種方式,加快技術成熟、擴大規模,優化結構就顯得更迫切和重要了。

由于第一座秸稈生物發電廠誕生于童話王國丹麥,有人把生物發電稱為“能源新童話”。

“2009中國國際節能減排和新能源科技博覽會”上,國能生物發電集團研發的農村生物發電廠模型前,總是圍著很多人。模型上依次閃亮的燈光讓人們看到生物質發電的全過程,也就是將秸稈、棉花稈等生物廢料從分散農戶那里回收發電企業,然后集中燃燒發電,電能、熱能供新農村建設用,剩下的灰渣作為肥料還田,實現了農村循環經濟,使“每一顆種子的生命全過程都得到了充分利用”。

生物質直燃發電過程中不額外排放二氧化碳,是一種清潔環保的生物質能應用方式。相對于化石燃料,能夠實現溫室氣體二氧化碳的減排,在二氧化硫以及煙塵顆粒的排放方面上都遠遠少于火力發電。截至目前,我國約有50個生物發電項目投入運行。

資源豐富:我國生物質資源每年近6億噸

在日前召開的“中國農村地區生物質發電項目”國際論壇上公布的《中國農村地區生物質發電項目最終報告》顯示,在我國,可利用農業廢棄物數量為每年5—6億噸。即使減去在收集和運輸過程中損耗,再扣除保障土地肥力、用作飼料和工業原料等競爭性用途外,可作為能源利用的生物質總量,估計每年約為2.4億噸,相當于1.2億噸標煤;如果把農業加工過程中的副產品也計算在內,可作為能源利用的生物質總量將達3億噸,相當于1.5億噸標煤。

此外,林業生物質能資源,包括薪柴、森林廢棄物、主干修剪得到的樹木枝杈等,總的來說,3.68億噸的林木生物質中,約1.61億噸可作為能源利用,相當于約9200萬噸標煤。

四大優勢:農民每月可增收約1500元

以目前我國建設一個25兆瓦的秸稈發電廠來計算,每年需要消耗農村剩余秸稈約20萬噸,按每噸秸稈收購價200元計,每年約可為當地一個縣范圍的農民增收約4000萬元,每人每月可增收約1500元。以我國農作物每年產生秸稈6億多噸,林木生物質可獲得量約3億噸計算,若能充分加以利用,可為農民增收近1000億元。

年減排二氧化碳近3.5億噸

據估算,如果我國生物質能利用量達到5億噸標準煤,就可解決目前我國能源消費量的20%以上,每年可減排二氧化碳的碳量近3.5億噸,二氧化硫、氮氧化物、煙塵減排量近2500萬噸,將產生巨大的環境效益。生物質發電還有助于防止土壤沙化和水土流失。

為農民提供就業機會約18萬個

生物質發電原料的收集,需要“農民經紀人”,也就是原本分散在一家一戶的零星秸稈資源,由經紀人統一收羅起來,積少成多,免去了農民散戶賣秸稈的奔波和儲存問題,經紀人也能從中賺取差價,增加家庭收入。

據統計,圍繞燃料的收購、加工、儲存、運輸等環節,能直接為當地農村創造1000—1500多個就業崗位。此外,生物質發電廠內可以留下一批掌握了先進科學技術的年輕人到農村就業。“十一五”期間我國生物質發電裝機將達到550萬千瓦,總計可以為農民提供就業機會約18萬個。

提高農村農業機械裝備水平

生物質發電項目一般建設在經濟條件比較落后的農區,該產業可大幅度擴展農業機械的市場空間。據估算,一個裝機容量為25兆瓦的電廠,燃料收、儲、運所需要的農機裝備投資在1200萬元以上。巨大市場需求,必將促進我國農機市場的發展,促進我國農業機械化、現代化水平的提升。[page]兩大難題:技術與成本的瓶頸

不同于煤炭和石油等一次性能源,生物質原料能量密度低、分布分散、季節性強,易腐不易存,在高溫燃燒時會產生結焦和腐蝕。另外,我國農村都是分田到戶、分散經營、機械化程度低,生物質規模化收集的裝備、市場不成熟,收集和運輸成本高。

目前,我國生物質發電采用的兩種主流燃燒技術是基于層燃鍋爐、循環流化床燃燒鍋爐的直燃技術,截至2007年底,國家發改委批準的項目總數為81個,17家電廠已投產。

生物質能源的特性和中國國情,造成了生物質發電的困難和技術瓶頸。

農林生物質工程專家、生物質發電成套設備國家工程實驗室副主任莊會永告訴記者,目前,生物質發電存在三大難題:

什么都能燒的技術難題:由于生物質原料種類隨季節變化而有所不同,如何制造具有高度適應能力的鍋爐以支持不同種類的生物質燃燒成為亟須解決的問題。

自動篩檢非燃物和傳輸技術難題:目前,生物質經人工篩檢和機械傳動裝置被送入鍋爐,輸送系統可靠率約為90%。未來需要發展自動原料輸送系統等技術,以提高生物質發電水平。

準確測量原料水分含量技術難題:生物質原料的水分含量關系到生物質質量,并進一步影響生物質價格,如何準確測量生物質的水分含量成為一個亟須解決的技術難題,尤其是測量不同種類農業廢棄物的水分含量。

發電成本超過上網電價

發電成本超過上網電價也是生物質發電面臨的另外一個瓶頸。

作為“中國農村地區生物質發電項目”負責人之一,清華大學核能與新能源技術研究院副院長王革華教授說,目前生物質發電廠虧損首要因素是其投資成本高于其他類型發電廠,使用進口、國產設備投資分別為10000、8000元/千瓦時左右,而火電設備投資僅為50%;其次是生物質電廠分布戰略規劃不合理,不同電廠間過度爭奪生物質資源,使得生物質價格高于預期,增加了發電成本。據實際計算,生物質發電可行電價不低于0.65—0.7元/千瓦時。即使在現行補貼政策上再加上0.1元/千瓦時的臨時補助,生物質發電也難以實施商業化運作。

專家建議:中國式生物質發電技術研發

為解決技術上的問題,莊會永建議進一步研發燃燒、生物質處理與輸送等技術與設備。他說,無論在國內還是國外,燃燒技術都處于不斷改進過程中。改進的首要目標是盡量降低總發電成本,提高安全性能、運行性能和發電效率。如通過提高蒸汽透平溫度、增大透平壓力,以提高總發電效率,這要求鍋爐采用更為先進的燃燒技術,以增強其在更高溫度下耐腐蝕和磨蝕的能力。另外,需增強鍋爐對燃燒原料的適應性,以支持不同種類生物質燃料的燃燒,加強對新材料與先進材料的研究。

加大財政優惠政策

《中國農村地區生物質發電項目最終報告》建議,生物質發電電能質量高,項目支農富農成果顯著,我國應該考慮加大生物質發電項目的財政優惠政策,使之與其他可再生能源項目同享國家可再生能源基金補貼;繼續完善生物質發電項目價格補貼政策;制定吸引民營資本投資的政策。

改造小火電廠為生物質電廠

王革華說,與燃煤電廠相比,生物質電廠增加的投資主要用于購買鍋爐設備。造一新生物質電廠投入的資本遠多于將小型燃煤電廠改造成生物質電廠的成本。如河南長葛電廠經過改造,將燃煤鍋爐替換為75噸/千瓦時燃生物質鍋爐,總投資僅3000萬元人民幣,單位投資降低為2500元/千瓦時。將目前政策要求關停的小火電廠,改造其舊燃煤鍋爐,能大幅削減投資成本,提高生物質發電項目在我國推廣的可行性。
 




責任編輯: 中國能源網

標簽:生物質能