生物质能发电技术现状解析

生物质能发电技术现状解析

郭佳

中国华电科工集团有限公司 100071

摘要：生物质能是一种绿色可再生能源，也是国家重点推广使用的可再生能源。叙述了国内生物质能发电技术的现状，重点介绍了目前国内主流生物质能发电技术方案，并分析了各方案的优、缺点，总结生物质能发电技术在实际运用中存在的问题，并对将来生物质能发电技术的发展趋势和主要方向进行展望。

关键词：生物质能；发电技术；现状解析

1 引言

当前，我国煤炭、石油、天然气等常规能源造成的燃烧环境污染严重，且煤电产能严重过剩，清洁可再生能源的开发和利用受到世界各国的高度重视。生物质是典型的分布式可再生清洁能源，其燃烧发电可降低 NO、 SO₂等污染物的排放量，实现CO₂的零排放，是替代煤、石油、天然气等常规化石能源的可再生清洁能源之一。从国际经验来看，发展生物质与燃煤混合发电并逐步代替燃煤发电，是加快电力结构转型升级、治理环境污染的有效手段。

2 生物质发电的技术

2.1生物质锅炉直接燃烧发电

运用生物质锅炉直接燃烧生物质，形成蒸汽，推动蒸汽轮机作功发电，是生物质直燃发电的主要技术路线，是我国和各国利用生物质能的主要方式。生物质锅炉是生物质直燃发电技术的核心装备，对发电系统能效影响最大，国内多以秸杆为燃料开展燃烧技术的研究，并取得了较好的成果。当前，更高参数和热效率的循环流化床锅炉已在国内生物质发电领域得到研发和应用。

2.2生物质-煤混合燃料发电

基于生物质燃料的四季产量不同、全国各地区产量亦不同，为减小以上等因素对电厂生产运行的影响，可通过掺烧煤进行补偿，这也就是生物质—煤混合燃料发电。生物质与煤共燃发电的发展有很多方面的优势，首先煤粉炉、流化床锅炉效率高，生物质和煤共燃效果较好，排放特性较好，其次投资低，风险低，具有较高的经济效益和环保优势。

2.3生物质气化发电

所谓生物质气化发电，在气化炉中生物质转化为气体燃料，再经净化后，在燃气机中燃烧发电，或者在燃料电池发电。由于生物质原料挥发分能达到 70% 以上，大量的挥发分物质能在相对较低的温度下析出，灰结渣、团聚等问题可在生物质燃料燃烧过程中避免 [17] 。虽然生物质气化发电技术已经发展快 60 年，有了很大的进步，并且具有良好的发展前景。但是存在的问题仍然不可无视，例如，现有的燃气内燃机的效率低、装机容量小、发电转化效率低（一般只有 12% ～ 18%）、燃气热值低，不适应工业大规模应用开发。另外，焦油含量偏高的气化气体会造成二次污染。因此，开发合适的、适合规模化生产的设备和技术仍有待进一步研究。

3 生物质发电产业发展问题

3.1建设及运行成本较高

生物质电厂单位造价为 1 ～ 1.5 万元 /kWh，燃烧设备的费用较高。虽然我国生物质总量丰富，但是在全国各地区分布十分分散，而且生物质燃料一年四季的产量也不相同，导致实际可获得的总量十分有限；同时生物质燃料相比传统燃料，需要经过加工、运输和存储，将无法让生物质电厂经济运行，并且费用偏高。

3.2存在技术问题

与常规火电机组相比，生物质发电主要复杂在生物质输送和生物质燃烧技术。虽然我国生物质发电的主要设备锅炉本体等已实现了国产化但仍存在一些问题，例如生物质的输送系统，这些都将直接影响生物质电厂运行。由于燃料输送系统仍存在问题、燃烧设备技术不够成熟等因素，目前的设备运行时间一般偏短，直接影响生物质发电厂的效益和经济性。

3.3缺乏统一规划和管理

目前燃料供应成本偏高、电厂发电成本难以控制等问题，均将影响生物质发电产业的发展，同时也会影响生物质发电产业的推广。为了规范生物质发电产业、指出生物质发电产业的健康发展之路，2010 年 8 月国家发改委印发了《国家发展改革委关于生物质发电项目建设管理的通知》，作出了很多具体细节的要求，例如生物质发电的规划、选址、建设规模以及生物质发电项目核准的管理程序等。有了相关政策制度，能促进生物质发电产业的和谐发展，并在一定程度上减少发展中的一些问题，进而保证行业健康有序的发展。

3.4政策问题

相比传统发电行业，生物质发电行业仍处劣势，仅现存的法律和政策、激励政策和措施等仍然是不够的。由于生物质燃料和煤不同，政府以脱硫煤为基础，给出的生物质发电上网电价的补贴不足。尤其生物质电厂只能享受运行前 15 年的补贴，政策扶持力度不够。

4 生物质能发电的应用前景

在现如今构建资源结构性社会的今天，如何对能源进行有效的利用，如何做好生态环境的保护工作，实现社会经济的可持续发展早已成为全球性话题与工作方向。尤其是在常规能源储量十分有限，且无论是在开采，还是在运输、使用上仍然都会给生态环境造成污染问题的今天，生物质能作为一种新型清洁能源则势必会受到社会各界的高度关注与青睐。特别是我国作为传统的农业大国，农作物的产量十分巨大，名列世界前茅，但是与之相配套的在农作物的利用上仍然有所欠缺，相关技术也不够完善。而在我国生物质能又是急剧发展潜力的能源，配合我国农业强国的地位，对农作物的剩余价值进行深入的开发与利用，势必能够取得更加巨大的价值，因此加强对生物质能发电技术是当前我国最为重要的课题之一。

5 我国生物质能发电发展趋势

5.1大力发展垃圾焚烧发电

积极发展县级城市“城乡垃圾一体化”收集模式，以焚烧发电方式处理的垃圾量占垃圾清运总量的比例到 2020 年超过 50%。到 2020 年，垃圾焚烧发电装机规模 750万千瓦，年发电量 480 亿千瓦时。

5.2农林生物质直燃发电向热电联产转换

农林生物质直燃发基本维持现有规模，有条件的项目尽量向热电联产转换，不鼓励新建纯发电项目。新建项目必须同步实现热电联产，选择有热负荷需求，且资源丰富的地区建设。到2020年，农林生物质直燃发电累计装机规模 700 万千瓦（含热电联产），年发电量 390 亿千瓦时。

5.3推进垃圾填埋气发电

鼓励以工业有机废弃物为原料的自用型沼气发电项目，积极推动分布式气化气炭电多联产商业化运行。到 2020 年，生物质燃气发电装机规模 50 万千瓦，年发电量 30 亿千瓦时。

6 结束语

当前，我国大气污染防治形势严峻，生物质作为一种低碳低硫的清洁可再生能源，并且能解决大量废弃农作物焚烧引起污染问题，又能为周边农民创收，理应由国家进一步加大相关政策上的扶持力度。虽然目前生物质发电产业还存在一些问题，例如生物质能源分布不均、技术不够成熟等，但随着国家相关政策、制度不断完善，生物质发电产业将走向更美好的明天。

参考文献

[1]王琳娜.燃煤生物质耦合发电技术简介[J].环保科技，2017，(6):61 －64．

[2]倪 浩，吴国强.大型火电耦合生物质气化发电技术方案分析[J].科技创新与应用，2017(19):27 －38．

[3]董艳艳，何姗姗，李 薇.热喷涂防腐涂层在生物质锅炉中的研究进展[J].电力科技与环保，2015，31(4):60 －62．

[4]彭 炜．垃圾焚烧锅炉空气预热器堵灰研究会与分析[J].电力科技与环保，2016，32(6):56 －58．