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我国发展生物质发电技术的综述与分析
（二〇〇八年七月二十二日）
派友财务 龚大兴

目 录

1. 我国发展生物质发电的必要性 1
1.1 发展生物质发电是国家能源战略和能源结构调整的需要 1
1.2 发展生物质发电是建设社会主义新农村、服务“三农”的需要 1
1.3 发展生物质发电是环境保护的需要 1
2 我国发展生物质发电已具备的条件 2
2.1 具有丰富的生物质资源 2
2.2 生物质发电的技术已成熟 2
2.3 有关国家鼓励生物质发电的各项政策的支持 3
3 生物质发电的主要技术 3
3.1 生物质焚烧发电 3
3.2 生物质气化发电 3
3.3 沼气发电（厌氧消化技术） 3
4 生物质发电装备中的关键设备 4
5 生物质发电存在的问题及解决方法 4
5.1 缺乏核心技术和设备 4
5.2 发电运营成本偏高 4
5.3 生物质秸秆燃料组织较困难 5
5.3.1 收购难 5
5.3.2 储存难 5
5.3.3 运输难 5
6. 分析与建议 6

生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量。生物质发电技术是将生物质能源转化为电能的一种技术，主要采用农作物秸秆和林业废弃物作为发电燃料，因此常将生物质发电称为秸秆发电。作为一种可持续发展的能源，生物质发电在国际上越来越受到重视，在国内也越来越受到政府的关注和民间的拥护。我国能源结构的调整、农村环境的保护及社会主义新农村的建设等宏观政策将有利于生物质能源的发展。“十一五”期间我国生物质发电的发展必将进入快速发展期。
1. 我国发展生物质发电的必要性
1.1 发展生物质发电是国家能源战略和能源结构调整的需要。近年来，不可再生化石能源的紧张严重影响和波及丁业、农业、交通运输以及人民生活等各个方面，国民经济整体运行成本的增加严重影响中国经济的持续稳定健康发展．危及国家经济安全。生物质能资源丰富，可循环使用，而且无污染，因此必将取代化石能源成为能源供应的主体。用清洁可再生能源替代煤炭、石油，调整能源结构是我国近期的重要任务，而利用风能、生物质能等可再生能源发电正是我国能源结构调整最现实、最主要的方向。
1.2 发展生物质发电是建设社会主义新农村、服务“三农”的需要。中国80%人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料．尽管煤炭、液化气等商业能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活刚能总量为3.65亿T标准煤(以下简称标煤)，其中秸秆和薪柴为2.07亿T标煤，占56.7%，发展生物质发电可增加农民收入，生物质发电使生物质秸秆变废为宝，1台装机容量为25 MW 的机组年消耗生物质秸秆约20万T。如果按150元／T价格计算，则每年可给当地农民带来3000万元收入。同时，生物质秸秆燃料的收、储、运工作可给农村造就成若干个新的就业岗位。因此，发展生物质发电技术，为农村地区提供生活和生产用电能，是帮助这些地区脱贫致富实现小康目标的一项重要任务。
1.3 发展生物质发电是环境保护的需要。与火电大量排放对大气环境造成严重污染的二氧化硫和氮氧化物相比，生物质发电基本无排放污染．是国际上发达国家普遍推行的清洁发展机制（CDM）项目，装机容量为12 MW 的生物质发电机组每年可减排17.8万T 二氧化碳当量，可大幅度降低全球温室气体排放。随着农村农民燃料结构和肥料结构的改变，现在全国农村绝大多数的农作物秸秆，如麦秆、稻秆、棉花秆、玉米秆等基本都被推入河中或被就地焚烧，不仅污染了河水，使河水变黑、发臭，而且燃烧秸秆到处浓烟滚滚，许多地方由于焚烧秸秆甚至酿成飞机、汽车等交通事故和火灾事故。因此，生物质发电可消除农村河流污染和大气污染
2 我国发展生物质发电已具备的条件
2.1 具有丰富的生物质资源
根据科学规律，随着农作物粮食亩产量的不断提高，农作物秸秆亩产量也不断增加。我国幅员广阔，有大面积不宜耕种的土地，种植速生能源林不仅可为生物质发电提供新的资源，666.67M2能源林每年可提供约3T以上的生物质燃料，而且可以起到防风、防沙、固土的作用，减少自然灾害．同时还可以创造较大的经济效益。
2.2 生物质发电的技术已成熟
国外生物质发电技术开发从20世纪70年代末期开始，现在已成熟。目前，直接燃烧秸秆的先进设备已投放市场，生物质供热、发电或热电联供已成为现实。丹麦BWE公司所研发生产的秸秆焚烧发电机组已在丹麦、两班牙、瑞典、德国等国投产运行多年。目前，美国有350多座生物质发电站，装机容量达7000MW，提供了大约66000个工作岗位，预计到2010年美国生物质发电将达到l3000 MW 装机容量。北京龙基电力有限公司是BWE公司在中国电力领域的项目发展公司和窗口公司，主要负责将BWE公司秸秆发电技术的引进、消化和吸收，目前已将BWE公司秸秆发电技术成功引进到山东国能单县生物发电有限公司，于2006年9月底建成发电。
2002年，我国可再生能源发电装机容量为3234.6万KW，生物质能发电装机容量为80万KW，在众多新能源、可再生能源发电中仅次于小水电（3100万KW），生物质能发电将与风力发电同居可再生能源发电的第2位。国务院发展研究中心牵头的中国能源发展战略预计到2020年我国生物质能发电容量将达1000万KW。在2005年北京国际科技博览会上，国家发展和改革委员会能源所专家估计：可再生能源发电装机容量达到1.21亿KW，其中生物质能发电2000万KW，其余为小水电8000万KW，风力发电2000万KW，太阳能发电100万KW。
2.3 有关国家鼓励生物质发电的各项政策的支持
2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过《中华人民共和国可再生能源法》，并于2006年1月1日正式实施，比原先立法规划提前一年。同时，国家发展和改革委员会等相关部委以最快的速度相继出台了相关配套法规，据国家发展与改革委员会介绍，与《中华人民共和国可再生能源法》相配套的法规将达12个之多，这些举措充分表明了中国政府鼓励大力发展可再生能源发电的决心和力度。另外，为了有效调整我国电源结构，促进可再生能源发电，国家将采用国际通行的做法，即可再生能源配额制规定各发电企业每新增1000万KW火力发电装机容量，必须按照5％的配额发展50万KW 可再生能源发电项目．这其中只有生物质发电和风力发电能担任此项配额任务。
3 生物质发电的主要技术
3.1 生物质焚烧发电
该技术代表为丹麦BWE公司，在国内利用此技术大力发展生物质发电的公司为国能生物发电有限公司，其他如中国节能投资公司、江苏国信集团公司等也正在寻求此类技术以大力发展生物质发电。此技术机组容量较大（现在国内在建或拟建机组一般为次高温次高压15 MW 和高温高压30 MW机组，国外已达到单台100 MW 机组水平），热效率较高，受环境影响较小（可使用的生物质燃料范围较宽，加工要求较低），便于单独作为公用电源点建设及大力推广。
3.2 生物质气化发电
生物质气化发电机组容量较小（一般仅几百kW至几千kW，目前最大仅为2 MW），对燃料要求较为苛刻（一般仅能使用木屑、稻壳等细颗粒生物质燃料），故只宜建在木材加工厂、米厂等周围，一般作为此类工厂的自备电站建设，不便于大范围推广。同时，秸秆气化热值低，在稳定运行、焦油清除、气体净化等技术上仍需要进一步提高。
3.3 沼气发电（厌氧消化技术）
该技术自20世纪70～80年代在我国农村曾多次推广，主要用于大型养殖场及各家农户，原料主要为禽畜类粪便。此技术发电容量较小，虽然有在农户家庭大力推广，使农户用电自给，解决粪便类垃圾等作用，但不宜作为公用电源点建设。同时，厌氧消化产气率低、不稳定，系统运行和管理自动化水平不高，产业化发展缓慢，不便于大规模市场推广。
4 生物质发电装备中的关键设备
生物质发电装备中锅炉是关键设备，世界上生物质发电较发达的几个国家目前均使用的是振动炉排锅炉，技术较为成熟，热效率也很高，达到91％以上。循环流化床锅炉因生物质秸秆流化性质不好，含一定量的 SiO2，对锅炉受热面磨损大（循环流化床锅炉本身磨损问题仍很突出），且易有结焦和腐蚀问题，不宜作为生物质发电锅炉。
5 生物质发电存在的问题及解决方法
5.1 缺乏核心技术和设备
到目前为止，用于生物质焚烧发电的锅炉及燃料输送系统的技术和设备均产自国外，国内尚无制造厂家，因此成为制约我国发展生物质发电事业的关键因素。同时，由于国外生产运输方式、工作习惯和文化的差异，对引进的技术和设备不能完全吸收及高效使用，使机组无法安全稳发、满发。
另外，由于缺乏核心技术及备品配件，投产后的生物质发电企业很有可能将长时间受制于国外企业。
解决这些问题的方法为：
（1）在引进国外技术和设备的同时，积极进行消化吸收，并适当进行改进；
（2）加大对生物质发电技术和设备的研究和投入力度，实现装备制造本地化、国产化，以摆脱对国外技术和设备的依赖。
5.2 发电运营成本偏高
据国外生物质发电厂运行实绩统计和国内权威部门测算，生物质发电成本远高于常规能源发电成本，约为煤电的1.5倍。成本高的原因来自：
（1）初期投入高，生物质发电投入成本为10000元／KW 左右，而常规火电投资仅为6000元／KW 左右；
（2）机组热效率低于常规火电，现在新建的常规火电机组容量一般都在300 MW 以上，而国内可建的生物质发电机组最大容量仅为30 MW ；
（3）燃料成本较高，由于生物质秸秆燃料发热量大大低于煤炭，且因密度小，巨大的运输成本导致燃料成本偏高。
解决这一问题的办法为：
（1）靠国家政策的保护、扶持和激励。如较高的保护电价、减免税政策、财政补贴、贴息贷款、运输环节收费减免等，将来经过一段时期的发展，通过科技进步、企业挖潜降耗等手段，最终达到能与火电等常规能源发电相竞争；
（2）在条件许可的地方将生物质发电与热电联产有机结合起来，尽量将厂址选择在热负荷集中点。实行热电联产，提高机组总热效率，降低成本。
5.3 生物质秸秆燃料组织较困难
5.3.1 收购难。农民出售秸秆的意识不强，存在惜售心理，尤其是经济较发达的地区，因秸秆收购价格不可能较高，往往达不到农民的期望价格，影响农民出售秸秆积极性；农村收集秸秆的力量不足，农作物秸秆收购往往集中在农忙季节，农民忙于收种，加上大量农村青壮年劳动力已转移到城市务工，仅剩下老弱妇幼，农村剩余劳动力不足，所以农民较多地将秸秆在田间焚烧或推下河道；液化气燃料价格偏高，农民不愿进行生活燃料结构调整。部分布点不当、对生物质秸秆选择不合理的企业与农民目前所使用的生活燃料或可用于其他工业用途的生物质秸秆存在争资源现象；农村缺乏秸秆收购组织机构或有一定经济实力的农民经纪人，且无成熟模式或经验可循，看不到其中蕴藏的经济利益。
5.3.2 储存难。由于农作物秸秆收购具有很强的季节性要求，不能做到均衡连续收购。生物质发电企业一般至少需储存半年的秸秆量，如1台30 MW的机组需储存15万T 秸秆燃料。同时，农作物秸秆密度较小，堆放存储场地要求较大，还需进行防雨、防潮湿、防火和防雷设施建设，故占用土地多，投资建设费用和维护费用大。
5.3.3 运输难。生物质秸秆密度小，运输量巨大，对公路运输容量会形成压力。为方便运输、节约费用，需在田间地头对秸秆打包，必须投入大量资金购买较大量的打包机。且所打包块需符合锅炉燃料系统的技术要求。我国农村运输工具多为小型拖拉机和农用运输车，对国外燃料系统设计使用所要求的大型包块难以运输。同时，打包用的打包带为生物质材料，可能经受不住多次倒运的需要。
6. 分析与建议
生物质发电成功与否的关键在生物质秸秆燃料的组织和管理，解决这一问题应分两步。
（1）初期需依靠地方政府行政引导、组织和政策支持，使广大农村和农民理解生物质发电对国家、社会和个人的巨大作用，理解生物质秸秆的出售不同于普通自由化竞争的商品，鼓励农民积极出售秸秆，增收去废。政府应负责科学地组织建立起整个收购、储存和运输网络，保证充足的生物质秸秆燃料(合理的价格)供应。
（2）条件成熟时逐步市场化。生物质发电企业应创新管理，创新思维，加快自主建立生物质秸秆收、储、运网络和模式，用尽快短的时间建立起市场化运营的模式，并力求最大幅度地降低燃料运营成本。
生物质秸秆组织的最大难处在于储存，具体模式可考虑化整为零和分级收储2种模式。化整为零即将生物质秸秆以个体农户或村镇为单位，利用空余场地妥善储存，按生物质发电企业生产需要，按计划均衡送货。分级收储即分别设置几个一级中心仓库和多个二、三级小型仓库。按计划逐级调拨使用。
生物质发电企业应在地方政府的大力支持和配合下，根据当地具体情况合理有机选用这二种模式。