生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)分析比較

王龍

【摘??要】當(dāng)前，我國的可再生能源領(lǐng)域中，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)有著十分重要的作用，是其中至關(guān)重要的組成部分，為我國可再生能源的發(fā)展做出了極大的貢獻，同時也在很大程度上推進我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。結(jié)合這樣的情況，本文主要針對三類生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)進行相對應(yīng)的分析和比較，希望能夠為相關(guān)從業(yè)者提供一定的參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì);發(fā)電技術(shù);分析與比較

0引言

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)來看，不可再生能源，例如，煤、石油、天然氣等常規(guī)能源呈現(xiàn)出日益枯竭的狀態(tài)，在這樣的情況下，世界各國越來越高度重視可再生能源的利用和開發(fā)，其中，在可再生能源中生物質(zhì)能源是最有前景的能源之一，它在人類社會發(fā)展過程中有著至關(guān)重要的作用，當(dāng)前，研究人員持續(xù)不斷的研發(fā)相關(guān)方面的技術(shù)，特別是已經(jīng)開發(fā)出多種生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換利用技術(shù)，由此使得生物質(zhì)能發(fā)電已成為生物質(zhì)能源實現(xiàn)現(xiàn)代化利用的十分關(guān)鍵的方式之一。我國是十分典型的農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源的種類特別多樣，大多數(shù)都是在農(nóng)村地區(qū)廣泛分布，數(shù)量和儲量特別巨大，我國的每年可利用生物質(zhì)能資源總量據(jù)推測可以達到7億t標(biāo)準(zhǔn)煤以上。生物質(zhì)能源是特別典型的清潔能源，對其切實有效的利用能夠充分實現(xiàn)?CO2?零排放，可真正意義上有效實現(xiàn)節(jié)能減排，能夠從根本上有效替代煤、石油和天然氣等礦物燃料能源。在實踐的過程中有效利用相關(guān)方面的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以把生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化成為更高品位的電能，這樣能夠充分確保農(nóng)村日益增長的電力需求，使農(nóng)民的生活水平得到更顯著的提升，使其居住環(huán)境得到大幅度的改善。因此，結(jié)合實際情況更科學(xué)合理的利用生物質(zhì)能源，能夠有效確保我國能源安全，實現(xiàn)節(jié)能減排，促進社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。據(jù)此，本文重點分析和比較三種生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的相關(guān)情況。

1?生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)概述

生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)主要包括生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電、氣化發(fā)電以及與煤混合燃燒發(fā)電等相關(guān)技術(shù)，本文著重針對以下三種類型進行分析和探討。

1.1?生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電

生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電主要指的是結(jié)合實際情況把生物質(zhì)原料送入適合生物質(zhì)燃燒的特定鍋爐中直接燃燒，由此生成蒸汽，然后把蒸汽機輪和發(fā)電機發(fā)動起來進行發(fā)電。已開發(fā)應(yīng)用的生物質(zhì)鍋爐有多種類型，例如木材鍋爐、甘蔗渣鍋爐等。這種發(fā)電形式所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有原料預(yù)處理，生物質(zhì)鍋爐防腐以及提升燃燒效率等相關(guān)內(nèi)容。與此同時，我國的生物質(zhì)種類特別多，成分比較復(fù)雜，在收集運輸?shù)倪^程中比較困難，主要應(yīng)用的農(nóng)業(yè)廢棄物在很大程度上受到季節(jié)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的這些影響，所以無法全年供應(yīng)。我國的生物質(zhì)鍋爐和小型蒸汽輪機技術(shù)相對來說比較成熟，然而，其設(shè)備和規(guī)模相對來說比較小，參數(shù)比較低，與進口設(shè)備相比效率較低。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)相對來說成熟一些，可以大規(guī)模生產(chǎn)，有更高的效率。該技術(shù)在我國應(yīng)用的比較少，因為它要求生物質(zhì)資源更加集中，數(shù)量特別大，如果需要大規(guī)模收集或運輸生物質(zhì)，使原料成本進一步增加，所以該技術(shù)更適合用在現(xiàn)代化大農(nóng)場或大型加工廠的廢物處理。

1.2?生物質(zhì)氣化發(fā)電

生物質(zhì)氣化發(fā)電是指生物質(zhì)在氣化爐中氣化生成可燃氣體，經(jīng)過凈化之后，使內(nèi)燃機進行驅(qū)動發(fā)電。氣化爐應(yīng)對不同種類的生物質(zhì)原料，有著特別強的適應(yīng)性。內(nèi)燃機一般由柴油機或天然氣機改造而成，通過這種方法能夠更有效的適應(yīng)生物質(zhì)燃氣熱值較低的要求。燃氣輪機要求容量小，適于燃燒高雜質(zhì)、低熱值的生物質(zhì)燃氣。生物質(zhì)氣化發(fā)電主要包括兩種類型，分別是小型氣化發(fā)電和中型氣化發(fā)電。小型氣化發(fā)電采用簡單的氣化—內(nèi)燃機發(fā)電工藝，發(fā)電效率通常情況下是在?14%～20%，規(guī)模一般小于?3MW。中型氣化發(fā)電除了采用氣化—內(nèi)燃機（或燃氣輪機）發(fā)電工藝外，與此同時，要進一步增加余熱回收和發(fā)電系統(tǒng)，氣化發(fā)電系統(tǒng)的總效率可達到?25%～35%。除此之外，規(guī)模比較大的氣化—燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)作為先進的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，比常規(guī)系統(tǒng)有更低的能耗，總體效率有更大的成提升，但是它的關(guān)鍵技術(shù)目前仍在研發(fā)階段，需要進一步完善。

1.3?生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電

生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電是指將生物質(zhì)原料應(yīng)用于燃煤電廠中，和煤進行充分融合，以此進行燃料發(fā)電。生物質(zhì)與煤有兩種類型的混合燃燒方式，分別是：①生物質(zhì)直接與煤混合燃燒，產(chǎn)生蒸汽，帶動蒸汽輪機發(fā)電。②將生物質(zhì)在氣化爐中氣化產(chǎn)生的燃氣與煤混合燃燒，產(chǎn)生蒸汽，帶動蒸汽輪機發(fā)電。混合燃燒方式有著更為優(yōu)良的通用性，對于原燃煤系統(tǒng)的影響相對來說更小一些。

2?生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)投資分析比較

2.1?生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電項目投資

生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電要求生物質(zhì)資源更為集中，有著更大的數(shù)量，只有進行大規(guī)模的利用，才能呈現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟效益。小型生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電系統(tǒng)在我國南方地區(qū)的糖廠中得到廣泛的應(yīng)用，但是通常情況下也只是在甘蔗收榨季節(jié)運行;大型系統(tǒng)應(yīng)用范圍比較窄，國內(nèi)在建的相關(guān)項目設(shè)備都是從發(fā)達國家引進的，進口設(shè)備的投資有巨大的提升，是國產(chǎn)設(shè)備的兩倍左右。

2.2?生物質(zhì)氣化發(fā)電項目投資

在新建小型?MW級生物質(zhì)氣化電站的投資中，主體設(shè)備投資占總投資的60%，單位投資隨著發(fā)電規(guī)模的進一步增大而明顯減少。6MW?中型生物質(zhì)氣化電站采用內(nèi)燃機—蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝，相對來說系統(tǒng)更為復(fù)雜，在更大程度上增加了余熱回收及汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，并且電網(wǎng)接入項要求較高，因而單位投資較小型氣化電站高，達到?6500元/kW。內(nèi)燃機—蒸汽輪機發(fā)電部分的投資約占總投資的?55%。

2.3?生物質(zhì)氣化混燒發(fā)電項目投資

以小型燃煤電站為基礎(chǔ)進一步增加一套與之相對應(yīng)的生物質(zhì)氣化設(shè)備，沒有必要進行發(fā)電系統(tǒng)的增加，可以有效利用燃煤電站原有建筑和基礎(chǔ)設(shè)施。投資項目主要包括氣化爐和燃料供應(yīng)系統(tǒng)，這兩方面投資大約占總投資的83%左右，單位投資在300?元/kW?以下。從以上的相關(guān)指標(biāo)中能夠十分明顯的得出：①生物質(zhì)氣化混燒發(fā)電的單位投資成本是最低的，且經(jīng)濟合理，而且系統(tǒng)相對來說更為簡單;②同一發(fā)電技術(shù)的單位投資成本通常情況下是隨著發(fā)電規(guī)模的進一步增大，出現(xiàn)減少，同一發(fā)電規(guī)模的進口設(shè)備的成本，要比國產(chǎn)設(shè)備投資高得多。③系統(tǒng)規(guī)模越大越復(fù)雜，因此主體設(shè)備投資占總投資比例，隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大而減小。

3?生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的適用性

通過上面的分析，可以進一步有效明確：①生物質(zhì)與煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)投資少，發(fā)電效率決定于原燃煤電站的效率，其中生物質(zhì)氣化混燒發(fā)電對原有電站的影響比直接混燒發(fā)電對原有電站的影響要小很多，有著更為顯著的通用性。

②由于氣化發(fā)電技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備——小型低熱值燃氣輪機技術(shù)并沒有真正意義上成熟完善，因此對?10MW?以上的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)而言，直接燃燒發(fā)電相對來說有著更為顯著的優(yōu)勢。對10MW以下的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)來說，氣化—余熱發(fā)電系統(tǒng)與直接燃燒發(fā)電系統(tǒng)在投資方面相對來說是比較接近的，但是從整體上來看，氣化—余熱發(fā)電系統(tǒng)效率要比直接燃燒發(fā)電系統(tǒng)有更為明顯的提升，所以其優(yōu)勢更為明顯，更適合用在5～6?MW?規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)。

結(jié)論

通過上面的分析，可有效看出，在三種類型的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)中，投資經(jīng)濟性最好的是混燒發(fā)電技術(shù)，但是要以原有的燃煤電廠為基礎(chǔ)，發(fā)電經(jīng)濟性是由原電廠的效率決定的，而且對于原電廠有著一定程度影響。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)我呈現(xiàn)出的發(fā)電規(guī)模相對來說更加靈活，投資少一些，但是相關(guān)技術(shù)并不成熟完善，要進一步優(yōu)化。直接燃燒發(fā)電技術(shù)最成熟，但是在小規(guī)模的情況下無法有效提升蒸汽參數(shù)，必須大規(guī)模應(yīng)用才更經(jīng)濟合理。相關(guān)企業(yè)或單位對此要高度關(guān)注，并在實踐的過程中加以靈活有效的應(yīng)對。

參考文獻：

[1]?袁振宏，吳創(chuàng)之，馬隆龍.生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.19-31.

[2]?馬隆龍，吳創(chuàng)之，孫立.生物質(zhì)氣化技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.4-?14.

[3]?吳創(chuàng)之，馬隆龍.生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.8，149.

（作者單位：哈電集團生物質(zhì)發(fā)電（撫遠）有限公司）