以等量替代為根本發(fā)展生物質燃煤耦合發(fā)電

2017-10-27 19:16:36 中國能源報　點擊量：評論 (0)

近期，國家發(fā)改委、國家能源局等16部委聯(lián)合印發(fā)了《關于推進供給側結構性改革防范化解煤電產(chǎn)能過剩風險的意見》(發(fā)改能源[2017]1404號)，《意見》明確了全國煤電停建緩建1 5億千瓦、淘汰0 2億千瓦、各類改造9 8億

近期，國家發(fā)改委、國家能源局等16部委聯(lián)合印發(fā)了《關于推進供給側結構性改革防范化解煤電產(chǎn)能過剩風險的意見》(發(fā)改能源[2017]1404號)，《意見》明確了全國煤電停建緩建1.5億千瓦、淘汰0.2億千瓦、各類改造9.8億千瓦的目標，制定了2017年度落實壓減煤電產(chǎn)能5000萬千瓦以上的目標任務和實施方案。當前，煤電產(chǎn)能過剩形勢嚴峻，急需化解治理。從國際經(jīng)驗來看，發(fā)展農(nóng)林生物質與燃煤耦合發(fā)電是治理煤電過剩、逐步替代煤電、加快電力轉型升級的有效手段。

農(nóng)林剩余物是重要的生物質資源，其能源化利用是典型的分布式可再生能源，具有清潔低碳、綠色環(huán)保等特點。我國包括秸稈在內的農(nóng)林剩余物資源豐富，約4.6億噸可供能源化利用，折合2.3億噸標煤，但受收儲運等因素影響，目前每年能源化利用實為4000萬噸左右，利用率不足10%。農(nóng)林生物質能源化利用有較大的發(fā)展空間。因地制宜發(fā)展農(nóng)林生物質與燃煤耦合發(fā)電，采用農(nóng)林生物質作為燃料替代燃煤具備一定的資源基礎。

農(nóng)林生物質與燃煤耦合發(fā)電(以下簡稱生物質耦合發(fā)電)，又稱農(nóng)林生物質與燃煤混燃發(fā)電，是指在傳統(tǒng)燃煤發(fā)電項目中采用農(nóng)林剩余物作為燃料替代部分燃煤的發(fā)電方式，主要包括生物質與燃煤直接混燃發(fā)電、增設生物質鍋爐直燃并聯(lián)發(fā)電、生物質氣化后與燃煤混燃發(fā)電等形式。歐美發(fā)達國家經(jīng)過多年探索，在通過生物質耦合發(fā)電、最終替代煤電方面已形成了較為成熟的經(jīng)驗和模式，其最主要的出發(fā)點是為了減排以CO2為主的溫室氣體。而且由于技術不斷發(fā)展，已由與煤混燃(秸稈摻混比小于20%)，過渡到在一個電廠內與天然氣等平行聯(lián)合發(fā)電，有的機組使用天然氣與生物質成型顆粒混燃，有的則使用100%的秸稈作鍋爐燃料。近年來國內以華電、國電為代表的發(fā)電企業(yè)也進行了一些嘗試，但是由于思路不清、目的不明，特別是對于生物質發(fā)電在耦合中替代燃煤發(fā)電沒有清晰的認識，導致生物質燃煤耦合發(fā)電成為燃煤電廠多發(fā)電的借口和工具，背離了生物質耦合發(fā)電的本意。

在我國生物質直燃發(fā)電技術和產(chǎn)業(yè)已趨成熟的形勢下，再鼓勵摻燒，而且只是為了規(guī)避去過剩和落后產(chǎn)能，似有開倒車之嫌。為引導生物質耦合發(fā)電走向正確發(fā)展道路，促進可持續(xù)健康發(fā)展，筆者從發(fā)展生物質耦合發(fā)電的目的、國外發(fā)展生物質耦合發(fā)電的成功實踐、我國生物質耦合發(fā)電發(fā)展目標和思路等方面談幾點看法，供討論和參考。

1 生物質耦合發(fā)電是減少燃煤機組發(fā)電量、治理煤電過剩的重要措施

(一)從國際能源轉型發(fā)展趨勢來看，生物質耦合發(fā)電是實現(xiàn)煤電減量化的重要手段

根據(jù)BP統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年以美國、德國、法國、英國為代表的歐美發(fā)達經(jīng)濟體煤炭占一次能源消費比例較2010年分別下降7.2、0.6、1.3、9.1個百分點，而包括水電在內的可再生能源占一次能源消費比例較2010年分別提高了2.0、6.0、2.2、7.2個百分點。2016年，全球煤炭占一次能源總消費比例為28.1%，較2010年下降了1.5個百分點，包括水電在內的可再生能源占全球一次能源總消費比例為10%，較2010年上升了2.2個百分點。從國際發(fā)展趨勢來看，采用可再生能源替代煤炭、逐步實現(xiàn)煤炭減量化是國際能源轉型不可擋、不可逆的客觀規(guī)律。

燃煤發(fā)電是煤炭消費的主要利用方式之一，以法國、英國和德國為代表的歐洲發(fā)達國家制定了明確的煤電減量化目標和路線圖，分別計劃于2022年、2025年和2050年退出全部燃煤發(fā)電，而將燃煤電廠改造為生物質電廠是替代和淘汰煤電的重要手段之一。目前英國正在實施燃煤電站向生物質電站的改造工程，其中2015年生物質發(fā)電裝機容量和發(fā)電量分別增長了12%和27%;丹麥2000年至2015年的煤炭消耗量下降了將近60%，而同時期農(nóng)林生物質能消耗量增長了100%，丹麥的燃煤電廠已經(jīng)逐步被改造為生物質電廠，且以生物質熱電聯(lián)產(chǎn)為主。從國際經(jīng)驗來看，發(fā)展生物質耦合發(fā)電是治理煤電過剩、逐步替代煤電、實現(xiàn)煤電減量化的重要措施。

(二)從國內能源轉型戰(zhàn)略要求來看，生物質耦合發(fā)電是實現(xiàn)煤電減量化的有益嘗試

耶魯大學發(fā)布的《2016年環(huán)境績效指數(shù)報告》顯示，我國二氧化氮平均值為15.29，排名全球第176;PM2.5平均值為2.256，排名第180，排名處于全球倒數(shù)行列。煤炭消費是大氣污染的重要原因，已成為全社會關注的焦點，引起了中央的高度重視。2016年煤炭消費在我國一次能源消費總量中約占62%，是世界平均水平的2.2倍，全球一半的煤炭消費來自中國。中央提出的能源革命、能源轉型升級，本質上就是要通過發(fā)展包括生物質能在內可再生能源逐步替代煤炭，實現(xiàn)煤炭消費的減量化。按照能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃，為確保國家2020年煤炭消費占比下降至58%的戰(zhàn)略性發(fā)展目標，我國煤炭減量化任務還十分艱巨。

根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年全國發(fā)電設備平均利用小時為3785小時，同比降低203小時，是1964年以來的最低水平，全國電力供應已由總體平衡、局部偏緊轉向相對寬松、過剩加劇。在過去的幾年中，火電平均利用小時數(shù)從近6000小時降到了4165小時，非水可再生能源發(fā)電量相對較小，即使新能源發(fā)電全停，火電平均利用小時數(shù)也僅能增加300多小時，因此以煤電為主的火電過剩是電力過剩的真正原因。2016年全國發(fā)電裝機容量16.5億千瓦，煤電裝機約為10.5億千瓦，占比64%，這個比例在全世界范圍內都是很高的，而且現(xiàn)在仍有大量在建煤電機組，將進一步加劇電力供需矛盾，不符合國家能源革命和能源轉型升級戰(zhàn)略要求。按照能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃，為確保2020年國家非化石能源占比達到15%的戰(zhàn)略性發(fā)展目標，煤電裝機應控制在11億千瓦，科學合理地控制和減少煤電裝機和發(fā)電量才是我國能源的戰(zhàn)略轉型之路。借鑒國際經(jīng)驗，通過發(fā)展生物質耦合發(fā)電替代燃煤發(fā)電，切實減少煤電裝機和發(fā)電量，是實現(xiàn)電力生產(chǎn)消費綠色化低碳化的重要措施。

當前各地去發(fā)電產(chǎn)能的主要措施之一是關、停中、小發(fā)電廠，理由之一是能效低、環(huán)境污染重，但執(zhí)行起來問題很多。若這些機組在達標排放且可熱電聯(lián)產(chǎn)的前提下，不如用秸稈與煤混燃發(fā)電方式加以改造。如果對大型發(fā)電廠采取秸稈與煤混燃，即便秸稈摻混的比例只有20%，需要的數(shù)量亦非常巨大(一個600MW的燃煤電廠，若混燃20%的生物質，則相當于耦合一個120MW的生物質電廠，遠遠超過我國單生物質電廠20-30MW的規(guī)模，年需生物質100萬噸以上，原料收集難度和成本會不可想像)。另外，由于技術門檻和原料收儲問題，絕大多數(shù)生物質電廠都曾在秸稈原料的保障環(huán)節(jié)栽跟頭、發(fā)生嚴重虧損乃至于破產(chǎn)的歷史教訓，建議耦合電廠由生物質發(fā)電龍頭企業(yè)建設運營會更為穩(wěn)妥。

2 國外有通過生物質耦合發(fā)電逐步或完全替代煤電的成功實踐

近年來，以英國、丹麥和瑞典為代表的發(fā)達國家在通過生物質耦合發(fā)電逐步或完全替代煤電方面取得了成功，實現(xiàn)了能源轉型升級和經(jīng)濟可持續(xù)健康發(fā)展并行的目標，為我國能源轉型升級提供了成功經(jīng)驗，樹立了良好榜樣。

英國是首個成功擺脫對燃煤火電嚴重依賴的國家。2017年4月21日，英國實現(xiàn)了工業(yè)革命以來首個全天不使用煤電的日子。近年，英國大力推進燃煤電廠改造為生物質電廠工程，煤電占比已由2015年的23%降至2016年的9%，并計劃于2025年關閉所有燃煤電站。倫敦以東約30公里的蒂伯里燃煤電廠，其滿負荷運行時發(fā)電量可占到英國用電總需求的2%，該電廠目前已改造為一座純生物質發(fā)電廠，改造后電廠的二氧化碳排放量可下降87%，硫化物和氮氧化物排放分別下降75%和50%，各種粉塵排放量下降90%。該電廠的成功改造大幅降低了大氣污染物排放，達到了生物質替代燃煤的效果。