在全球能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型和應(yīng)對(duì)氣候變化的大背景下，我國(guó)發(fā)電廠在生物質(zhì)顆粒應(yīng)用方面正積極探索與實(shí)踐，呈現(xiàn)出機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的局面。

　　國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　政策大力扶持：國(guó)家發(fā)改委印發(fā)的《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案(2024—2027 年)》為生物質(zhì)顆粒在發(fā)電廠的應(yīng)用注入了強(qiáng)大動(dòng)力，明確提出穩(wěn)妥有序推進(jìn)煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì)的工作，被列為改造建設(shè)的首要方式，這一政策導(dǎo)向標(biāo)志著生物質(zhì)能在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中的重要地位得到進(jìn)一步確認(rèn)，各地積極響應(yīng)，內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)改委已儲(chǔ)備總投資達(dá) 300 余億元的煤電低碳化改造項(xiàng)目，其中生物質(zhì)摻燒項(xiàng)目多達(dá) 12 個(gè)。此外，國(guó)能廣投柳州發(fā)電有限公司、華中 2×660MW 燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、韶能集團(tuán)耒陽(yáng)電力實(shí)業(yè)有限公司耒楊發(fā)電廠、大唐國(guó)際雷州生物質(zhì)發(fā)電 EPC 項(xiàng)目等的生物質(zhì)摻燒項(xiàng)目也在推進(jìn)中。

　　市場(chǎng)需求

　　目前中國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電量占全國(guó)總發(fā)電量的比例約為 1% 左右，在一些以農(nóng)林廢棄物為主要原料的生物質(zhì)發(fā)電廠中，生物質(zhì)顆粒作為燃料的占比可達(dá)到 30%-50% 左右，在部分燃煤電廠進(jìn)行生物質(zhì)耦合發(fā)電改造的項(xiàng)目中，生物質(zhì)顆粒的摻燒比例通常在 5%-15% 左右。隨著《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案(2024—2027 年)》的推進(jìn)，如果未來(lái)煤電機(jī)組都能按要求實(shí)現(xiàn) 10% 以上的生物質(zhì)摻燒比例，那么生物質(zhì)顆粒在煤電發(fā)電廠中的應(yīng)用市場(chǎng)占比將會(huì)顯著提升。

　　應(yīng)用項(xiàng)目增多：自 2011 年陜西寶雞第二電廠 300MW 機(jī)組摻燒生物質(zhì)顆粒以來(lái)，越來(lái)越多的電廠加入到這一行列。湖北荊門電廠、廣西賀州電廠、河北龍山 600MW 機(jī)組、山東日照 600MW 機(jī)組、安徽淮北 600MW 機(jī)組等都陸續(xù)進(jìn)行了生物質(zhì)顆粒摻燒或氣化耦合改造項(xiàng)目。近期，國(guó)能廣投柳州發(fā)電有限公司生物質(zhì)摻燒項(xiàng)目、華中 2×660MW 燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組生物質(zhì)摻燒項(xiàng)目、韶能集團(tuán)耒陽(yáng)電力實(shí)業(yè)有限公司耒楊發(fā)電廠的韶耒電廠兩臺(tái) 60MWCFB 鍋爐摻燒生物質(zhì)技術(shù)改造項(xiàng)目以及大唐國(guó)際雷州生物質(zhì)發(fā)電 EPC 項(xiàng)目等也在緊鑼密鼓地籌備或推進(jìn)中。

　　技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　直接耦合燃燒：是目前應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)方案，如山東十里泉電廠 140MW 煤粉爐機(jī)組進(jìn)行的摻燒改造，采用原磨煤機(jī)耦合方案，將生物質(zhì)破碎后以氣力輸送經(jīng)過(guò)在鍋爐新開孔安裝的生物質(zhì)燃燒器入爐燃燒。上海電力漕涇電廠百萬(wàn)機(jī)組進(jìn)行的共磨摻燒生物質(zhì)顆粒示范應(yīng)用，利用電廠原污泥上料系統(tǒng)與煤進(jìn)行均勻摻混，混合燃料經(jīng)輸煤皮帶送至爐前煤倉(cāng)，再經(jīng)磨煤機(jī)制粉后送至鍋爐進(jìn)行燃燒，單臺(tái)磨最大摻燒比例 15%。

　　間接耦合燃燒：湖北荊門電廠 600MW 機(jī)組進(jìn)行了 10MW 的生物質(zhì)氣化耦合改造，先將生物質(zhì)在專用設(shè)備中氣化或熱解產(chǎn)生可燃?xì)怏w，再將可燃?xì)怏w送至燃煤鍋爐專用燃燒器中燃燒。但該方法系統(tǒng)復(fù)雜、投資高，過(guò)高摻燒比會(huì)使鍋爐鉀含量升高，影響催化劑活性，故生物質(zhì)耦合比例建議控制在 10% 以內(nèi)。

　　并聯(lián)耦合燃燒：在現(xiàn)有燃煤鍋爐附近建獨(dú)立生物質(zhì)燃燒鍋爐，二者產(chǎn)生的蒸汽一同進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。這種技術(shù)處理機(jī)制優(yōu)勢(shì)顯著，能實(shí)現(xiàn)生物質(zhì) 100% 耦合，可適應(yīng)多種生物質(zhì)燃料，且不影響原有燃煤鍋爐，但缺點(diǎn)是投資成本高，需增設(shè)完整的生物質(zhì)鍋爐和管道系統(tǒng)，且因用于耦合的生物質(zhì)熱力系統(tǒng)參數(shù)低，發(fā)電效率低于間接耦合發(fā)電。

　　技術(shù)路線多樣：目前，我國(guó)發(fā)電廠在生物質(zhì)顆粒應(yīng)用上形成了多種成熟的技術(shù)路線。如山東十里泉電廠采用的生物質(zhì)制粉直接摻燒技術(shù)，通過(guò)將生物質(zhì)破碎制成粉末，再利用氣力輸送等方式送入鍋爐與煤粉一同燃燒;湖北荊門電廠、湖北華電襄陽(yáng)發(fā)電有限公司等則采用生物質(zhì)氣化后間接摻燒技術(shù)，先將生物質(zhì)原料經(jīng)氣化設(shè)備轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，然后送入電站鍋爐與燃煤混合燃燒;還有與燃煤鍋爐并聯(lián)耦合發(fā)電技術(shù)，即利用專門的生物質(zhì)燃燒設(shè)備，使生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽系統(tǒng)，與燃煤鍋爐產(chǎn)生的蒸汽共同推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。這些技術(shù)路線在應(yīng)用中取得了顯著的效果，環(huán)境效益顯著，生物質(zhì)發(fā)電碳排放強(qiáng)度極低，僅為燃煤的 1.8% 左右，如湖北華電襄陽(yáng)發(fā)電有限公司的摻燒生物質(zhì)發(fā)電的機(jī)組，每年可實(shí)現(xiàn)減排二氧化碳 5 萬(wàn)噸。

　　成本效益逐漸顯現(xiàn)：

　　成本方面：目前存在生物質(zhì)原料價(jià)格與煤價(jià)倒掛的情況，但在一定程度上利用較為廉價(jià)的生物質(zhì)資源，可減少對(duì)煤炭的依賴，從而為降低燃料成本提供了可能。此外，雖然設(shè)備改造和運(yùn)維成本有所增加，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，通過(guò)合理規(guī)劃和政策扶持，成本有望得到控制。例如，一個(gè)年耗煤量 100 萬(wàn)噸的中型電廠，若其中 30% 的燃煤被固廢替代燃料取代，僅燃料采購(gòu)成本一項(xiàng)，每年就能節(jié)省約 3.6 億元。

　　效益方面：環(huán)境效益顯著，可大幅降低碳排放，有助于企業(yè)滿足環(huán)保要求和碳減排目標(biāo)，生物質(zhì)發(fā)電碳排放強(qiáng)度極低，僅為燃煤的 1.8% 左右。如湖北華電襄陽(yáng)發(fā)電有限公司的摻燒生物質(zhì)發(fā)電的機(jī)組，每年可實(shí)現(xiàn)減排二氧化碳 5 萬(wàn)噸。

　　資源綜合利用：有效利用了農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)資源，減少了因棄置、焚燒這些廢棄物造成的環(huán)境污染，如華能日照電廠 68 萬(wàn)千瓦機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電示范項(xiàng)目，每年能夠消納大量的生物質(zhì)廢棄物，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用和環(huán)境的保護(hù)。

　　市場(chǎng)前景廣闊：我國(guó)存量燃煤機(jī)組裝機(jī)容量約 11 億千瓦，為生物質(zhì)與煤炭耦合(混燃)發(fā)電的規(guī)模化開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。預(yù)計(jì)到 2030 年，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到 4200 萬(wàn)千瓦，提供的清潔電力超過(guò) 2500 億千瓦時(shí)，碳減排量約 1.9 億噸。到 2060 年，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到 7000 萬(wàn)千瓦，提供的清潔電力超過(guò) 4200 億千瓦時(shí)，碳減排量超過(guò) 3 億噸。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟進(jìn)步，未來(lái)低碳環(huán)保高效的燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景廣闊，有望形成與煤炭的優(yōu)化組合模式。

　　挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

　　挑戰(zhàn)：生物質(zhì)燃料的供應(yīng)和成本控制是面臨的主要問(wèn)題之一，燃料的收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸一直是生物質(zhì)能利用領(lǐng)域的痛點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)大量并且價(jià)格穩(wěn)定的供應(yīng)。此外，受熱面沾污腐蝕等問(wèn)題亟待解決，摻燒時(shí)生物質(zhì)發(fā)電量的計(jì)量也尚未形成標(biāo)準(zhǔn)。

　　機(jī)遇：以蘆竹為代表的能源作物研究和種植取得巨大進(jìn)展，有望解決生物質(zhì)燃料規(guī)模化利用的難題。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和政策的持續(xù)支持，煤與生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電有望在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮更大的作用，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)做出重要貢獻(xiàn)。

　　為推動(dòng)煤與生物質(zhì)顆粒耦合混燒發(fā)電的健康發(fā)展，需要政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)等各方共同努力。政府應(yīng)加強(qiáng)政策引導(dǎo)和監(jiān)管，完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，加大對(duì)生物質(zhì)摻燒技術(shù)研發(fā)的支持力度;企業(yè)應(yīng)積極探索適合自身的技術(shù)路線和商業(yè)模式，加強(qiáng)與科研機(jī)構(gòu)的合作，提高技術(shù)水平和管理能力;科研機(jī)構(gòu)應(yīng)加大對(duì)生物質(zhì)摻燒技術(shù)的研發(fā)投入，攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

　　相信在各方的共同努力下，煤與生物質(zhì)顆粒耦合混燒發(fā)電技術(shù)將不斷完善和成熟，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)和能源轉(zhuǎn)型做出重要貢獻(xiàn)。

　　國(guó)外應(yīng)用情況

　　在歐洲和美國(guó)等地區(qū)，生物質(zhì)顆粒用于發(fā)電廠的技術(shù)相對(duì)成熟，應(yīng)用也較為廣泛。例如，英國(guó)的 Drax 電廠，其四臺(tái) 660MW 機(jī)組成功改造為 100% 純?nèi)忌镔|(zhì)鍋爐，可提供英國(guó) 4% 的電力。許多國(guó)家和地區(qū)出臺(tái)了一系列政策支持生物質(zhì)能發(fā)電，包括補(bǔ)貼、優(yōu)惠電價(jià)、碳排放交易等，促進(jìn)了生物質(zhì)顆粒在發(fā)電廠的應(yīng)用。如瑞典、芬蘭等國(guó)，生物質(zhì)顆粒在其國(guó)內(nèi)發(fā)電廠燃料中的占比可達(dá) 5%-10% 左右。在北美地區(qū)，美國(guó)是生物質(zhì)顆粒的主要生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)之一，其生物質(zhì)顆粒在發(fā)電廠中的應(yīng)用占比約為 3%-5% 左右。除了利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒外，還注重開發(fā)利用城市固體廢棄物、工業(yè)有機(jī)廢棄物等作為生物質(zhì)顆粒的原料，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展。

　　總體而言，我國(guó)生物質(zhì)顆粒在發(fā)電廠的應(yīng)用雖已取得一定進(jìn)展，但仍需在政策支持、技術(shù)創(chuàng)新、原料供應(yīng)和行業(yè)監(jiān)管等方面持續(xù)發(fā)力，以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能在發(fā)電領(lǐng)域的更大規(guī)模和更高效利用，助力我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的綠色低碳轉(zhuǎn)型 

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