當前，我國燃煤機組摻燒生物質發電技術成熟度如何？國家發改委日前印發《煤電低碳化改造建設行動方案（2024—2027年）》，將對我國生物質產業帶來哪些影響？
國家發改委日前印發的《煤電低碳化改造建設行動方案（2024—2027年）》（以下簡稱《方案》）指出，利用農林廢棄物、沙生植物、能源植物等生物質資源，綜合考慮生物質資源供應、煤電機組運行安全要求、靈活性調節需要、運行效率保障和經濟可行性等因素，實施煤電機組耦合生物質發電。改造建設后，煤電機組應具備摻燒10%以上生物質燃料能力，燃煤消耗和碳排放水平顯著降低。
燃煤機組摻燒生物質發電，在提高生物質資源利用率的同時，可顯著降低煤電碳排放，是推動實現煤電源頭減排、綠色低碳發展的重要技術路徑之一。當前，我國燃煤機組摻燒生物質發電技術成熟度如何？《方案》的發布又將對我國生物質產業帶來哪些影響？
已有較成熟經驗
作為天然的碳中和燃料，生物質資源具有零碳排放優勢，且經資源化預處理后，燃燒熱值相當于煤炭的2/3，在替代傳統燃煤的同時，也具有極高的生態效益。
據了解，我國已經有電廠開始嘗試在燃煤機組中摻燒生物質。2005年12月，我國首個秸稈與煤粉混燒發電項目在華電國際十里泉發電廠竣工投產。2012年，國電荊門電廠依托640兆瓦煤電機組建設燃煤耦合生物質發電項目，折合生物質發電容量10.8兆瓦。
2017年底，國家能源局、生態環境部在全國啟動燃煤耦合生物質發電試點工作，五大發電集團以及地方電力企業積極參與，表現出極高熱情。2022年，華能日照電廠680兆瓦機組耦合生物質發電示范項目順利完成試運行，這是國內首臺大型燃煤機組耦合生物質發電示范項目，設計生物質發電容量34兆瓦。
中國產業發展促進會生物質能產業分會副秘書長劉洪榮在接受《中國能源報》記者采訪時指出：“目前，燃煤機組摻燒生物質發電主要包括三種技術路線。第一種是生物質制粉直接摻燒；第二種是生物質氣化后間接摻燒；第三種是與燃煤鍋爐并聯耦合發電。其中，前兩種技術路線應用相對較多，但整體仍處于示范階段。”
“煤電機組摻燒生物質可最大程度利用電廠已有設施，因此改造工作量較小。與新建生物質電廠相比，可大幅降低投資。考慮到燃煤鍋爐一般為大容量、高參數的電站鍋爐，因此其發電效率也遠高于傳統生物質電廠。”清華大學能源與動力工程系研究員黃中對《中國能源報》記者表示，我國在生物質摻燒方面已有較為成熟的經驗，但燃煤鍋爐摻燒生物質尚未展現出明顯的經濟效益，這也是技術應用的最主要障礙。
或面臨原料競爭
據了解，我國生物質資源較為豐富，每年的產生總量約45.3億噸。其中，農作物秸稈總量約7.9億噸，畜禽糞便約30.5億噸，林業廢棄物約3.4億噸，生活垃圾約3億噸，其他有機廢棄物約0.5億噸。但目前能夠進行能源化利用的生物質資源不足5億噸，主要用于純生物質發電、生物天然氣等領域。
中國產業發展促進會生物質能產業分會發布的《2024中國生物質能產業發展年度報告》顯示，截至2023年底，我國生物質發電并網裝機容量約4414萬千瓦。其中，垃圾焚燒發電裝機容量最大，達2577萬千瓦，占生物質發電總裝機容量的58%；農林生物質發電裝機容量為1688萬千瓦，占生物質發電總裝機容量的38%；沼氣發電裝機容量約149萬千瓦，占生物質發電總裝機容量的4%。
黃中指出：“我國可供使用的生物質主要包括秸稈、林木枝椏、林業廢棄物、畜禽糞便、能源作物、市政污泥等。目前各行業對生物質資源的爭奪較為普遍。其中，農業廢棄物多作為造紙原料和畜牧飼料，林木枝椏和林業廢棄物收儲存在困難，畜禽糞便多用于制備沼氣，專門用于燃煤鍋爐摻燒的生物質資源有限。生物質資源分散，且自身能量密度、質量密度均較低，對于火電企業而言，生物質收集儲存運輸也較為困難，未來可能需要在能源作物上多下功夫。”
“目前我國農林生物質發電項目主要集中在東北地區以及山東、河北、河南、安徽等農作物主產區，而這些地區的煤電機組也比較集中。如果對這些區域的煤電機組實施摻燒生物質改造，勢必會跟存量的純生物質發電項目產生原料競爭。”劉洪榮指出，常規火電廠兩臺60萬千瓦煤電機組，如果摻燒10%的生物質，意味著需要相當于能夠提供12萬千瓦功率的生物質，而一座純生物質發電廠的裝機規模一般在3萬千瓦左右。這意味著，如果開展煤電機組摻燒生物質，相當于在一個地方突然增加4個純生物質發電廠。當前已經有很多生物質相關企業搶原料、“吃不飽”，如果又來一個“大胃王”，未來可能會面臨一些問題。
需做好項目規劃和協調
根據《方案》，到2025年，首批煤電低碳化改造建設項目全部開工，轉化應用一批煤電低碳發電技術。《方案》提出，因地制宜實施生物質摻燒項目，所在地應具備長期穩定可獲得的農林廢棄物、沙生植物、能源植物等生物質資源。
在劉洪榮看來，煤電企業實施生物質摻燒，可能面臨諸多挑戰。“首先是摻燒技術和改造應用的成熟度問題；其次是燃料收、儲、運體系的建立，因為農林生物質資源非常分散，收集難度較大，煤電企業可能缺乏這方面的經驗。再次是生物質能量密度較低，季節性明顯，是否有足夠的儲存場地也是一個問題。另外，對于摻燒10%生物質，如何界定和監管，執行起來有一定難度。
針對可能面臨的問題，黃中給出建議：“一是編寫燃煤鍋爐摻燒生物質可行技術指南，及時總結可復制、可推廣的應用經驗；二是加快制訂燃煤鍋爐摻燒生物質的技術標準，規范檢測、計量、核算、監督各環節，保證摻燒過程真實、準確，摻燒量可溯源、防篡改；三是做好燃煤鍋爐摻燒生物質項目的規劃和協調，既要避免電廠改造后‘無米下炊’，也要減少改造電廠之間‘哄抬物價’。”
“第一，項目的實施要有步驟、有規劃，進行充分調研。周邊到底有多少生物質燃料用戶？可收集生物質原料量是多少？這些問題必須提前了解清楚。否則，即使設備改造完了，也可能原料收不上來。當然，還要對燃料市場價格進行充分調研，對經濟性做出評估。第二，可以聯合生物質發電廠建立燃料供應體系。第三，要加強科技創新，比如生物質熱解氣化、生物質粉碎預處理等相關科技裝備的研發與創新，提高摻燒比例和燃燒效率。第四，因地制宜進一步拓展原料來源。除常規農林廢棄物和秸稈之外，還可以考慮有機工業廢棄物，比如甘蔗渣、糠醛渣、酒糟、污泥等，但這也需要通過技術創新提高摻燒燃料適應性。”劉洪榮表示。
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