生物質能發(fā)電

1、生物質能發(fā)電及其技術生物質能是唯一一種既可再生又可儲存運輸的能源。中國生物質能在能源消費中約占20﹪但大部分仍處于低效應用和直接焚燒的狀況。生物質發(fā)電主要是利用農業(yè)、林業(yè)和工業(yè)廢棄物為原料，也可以將城市垃圾為原料，采取直接燃燒或氣化的發(fā)電方式。對發(fā)電行業(yè)在當前化石燃料如煤炭、石油、天燃氣等緊缺的狀況下，開發(fā)并產生各種可再生能源來代替化石燃料，是世界解決能源緊缺的一種有效途徑。生物質能是綠色可再生能源，生物質發(fā)電技術也是綠色電力能源技術，

2、國家出于環(huán)境保護及開發(fā)可再生能源的目的對于污染治理和綠色電力能源技術的研究和整合十分重視。由于我國生物質資源豐富可開發(fā)潛力大而且生物質能發(fā)電技術的日趨成熟，并且發(fā)展生物質綠色電能是調整能源結構實施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。另外國內相關政策的出臺將打通生物質能發(fā)電在內的綠色電力上網的瓶頸，因此生物質能發(fā)電在我國社會經濟蓬勃發(fā)展的大環(huán)境下其發(fā)展走向已引起人們的關注，生物質能發(fā)電也將成為朝陽產業(yè)。生物質有四種發(fā)電的形式。生物質直接燃燒發(fā)電生物質直

3、接燃燒發(fā)電技術是指利用生物質燃燒后的熱能轉化為蒸汽進行發(fā)電，在原理上，與燃煤火力發(fā)電沒有什么區(qū)別。其原理是將儲藏在生物質中的化學能通過在特定蒸汽鍋爐中燃燒轉化為高溫、高壓蒸汽的內能，再通過蒸汽輪機轉化為轉子的動能，最后通過發(fā)電機轉化為清潔高效的電能。生物質氣化發(fā)電生物質氣化發(fā)電技術是把生物質轉化為可燃氣體再利用可燃氣體，燃氣發(fā)電設備進行發(fā)電。其原理是將儲藏在生物質中的化學能通過在特定氣化爐中燃燒轉化為可燃氣體，再通過燃氣機發(fā)電系統(tǒng)轉化為

4、清潔高效的電能。沼氣發(fā)電技術是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現的一項沼氣利用技術它將沼氣用于發(fā)動機上并裝有綜合發(fā)電裝置以產生電能和熱能是有效利用沼氣的一種重要方式。沼氣多產生于污水處理廠、垃圾填埋場、酒廠、食品加工廠、養(yǎng)殖場等。沼氣是在厭氧條件下有機物經多種微生物的分解與轉化作用后產生的可燃性氣體，屬于生物質能的范疇，主要成分是甲烷二氧化碳，其中甲烷含量約為50%～70%，二氧化碳含量為30%～40%（容積比）還有少量的硫化氫、氮、氧、

5、氫等氣體，約占總含量的10%～20%。甲烷在空氣中與火燃燒，轉變?yōu)槎趸己退?，并釋放出能量。沼氣發(fā)酵又稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵或甲烷發(fā)酵，是指有機物質在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過種類繁多、數量巨大且功能不同的各類微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等混合性氣體（沼氣）的復雜生物化學過程。生物質混合燃燒發(fā)電是指將生物質原料應用于燃煤電廠中，使用生物質和煤兩種原料進行發(fā)電。其原理是將生物質和煤一起在鍋爐中燃燒轉化為高溫、高壓蒸汽

6、的內能，再通過蒸汽輪機轉化為轉子的動能，最后通過發(fā)電機轉化電能。生物質和煤混合燃燒技術可分為直接混燒和氣化利用兩種形式。生物質發(fā)電技術集環(huán)保與可再生能源利用于一體，受到各國政府的重視，特別是在目前能源和環(huán)保的雙重壓力下，從戰(zhàn)略需求出發(fā)，各國都加大投資力度進行開發(fā)利用。生物質直燃發(fā)電技術在大規(guī)模下效率較高，但它要求生物質集中，數量巨大，如果考慮大規(guī)模收集運輸，電廠的運行管理成本較高，而小規(guī)模直燃發(fā)電技術存在效率較低的問題。直燃發(fā)電技術在國

7、外已進入推廣應用階段，但在中國還沒有形成系統(tǒng)性研究，許多問題亟待解決。如：以秸稈為燃料容易在爐膛內結渣、結焦或沉積于受熱面，嚴重影響鍋爐換熱，甚至造成腐蝕，制約生物質鍋爐長期穩(wěn)定運行。生物質和煤混合燃燒發(fā)電技術，規(guī)模靈活經濟性較好。美國和歐盟已建設了混合燃燒示范工程，裝機容量在50MW～700MW。中國還處于技術研究階段，實際應用剛剛起步缺乏自主知識產權。該技術生產實踐中仍有一些實際問題需要解決，如：燃煤鍋爐燃燒溫度通常介于1000℃～

8、1250℃，高于生物質的灰熔點，容易引起結渣等。生物質氣化發(fā)電技術具有有投資少，發(fā)電成本較低，靈活性好的特點，是同類技術中最具競爭力的技術之一，比較符合發(fā)展中國家的情況。但該發(fā)電技術在配套設備和系統(tǒng)優(yōu)化集成方面仍然存在不足，電廠的自動化控制程度較低，生物質氣化發(fā)電技術市場。生物質能發(fā)電體系是涉及面龐大的社會系統(tǒng)工程會引起國家農村經濟和能源環(huán)境的巨大變化，因此建議各級政府和發(fā)電企業(yè)開拓思維、革新管理創(chuàng)新技術，確保秸稈成型、收集、儲藏、運輸

9、模式安全、生產經濟，使生物質能發(fā)電盡快地走向市場，參與競價上網。（7）調整上網電價?，F行的上網定價政策難以支撐生物質發(fā)電廠的正常運營。要根據我可再生能源法中促進可再生能源開發(fā)利用和經濟合理的原則，按照我國價格法中成本加合理利潤的基本原則，充分考慮有關法規(guī)要求，從保證農民利益和生物質發(fā)電行業(yè)基本生存能力的角度出發(fā)，適時調整生物質發(fā)電電價。我國的生物質熱解氣化及熱利用技術近年來也有長足的發(fā)展。目前全國已建成農村氣化站200多個，谷殼氣化發(fā)電

10、設備100多臺(套)。由中科院廣州能源研究所研發(fā)的“4MW生物質氣化聯(lián)介循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)”以谷殼、木屑、稻草等多種生物質廢棄物為原料，發(fā)電效率可達20%～28%，能滿足農村處理農業(yè)廢棄物的需要。中國生物質燃料發(fā)電已具有了一定的規(guī)模，主要集中在南方地區(qū)的許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。廣東和廣西2省(區(qū))共有小型發(fā)電機組300余臺，總裝機容量800MW，云南也有一些甘蔗渣電廠。中國第一批農作物秸稈燃燒發(fā)電廠在河北石家莊晉州市和山東菏澤市單縣建設。國家

11、高科技發(fā)展計劃(“863”計劃)已建設4MW規(guī)模生物質(秸稈)氣化發(fā)電的示范工程，系統(tǒng)發(fā)電效率可達到30%左右。世界生物質發(fā)電起源于20世紀70年代，當時，世界性的石油危機爆發(fā)后，丹麥開始積極開發(fā)清潔的可再生能源，大力推行秸稈等生物質發(fā)電。自1990年以來，生物質發(fā)電在歐美許多國家開始大發(fā)展。我國是一個農業(yè)大國，并且擁有著豐富的生物質資源，大力發(fā)展生物質發(fā)電技術對于解決當前電力供應不足，增加農民收入以及減少環(huán)境污染等方面具有十分重要的意

12、義，隨著農業(yè)、林業(yè)的發(fā)展，特別是我國有計劃地研究開發(fā)各種速生能源作物和能源植物，生物質能資源的種類和產量將會越來越大，未來開發(fā)和利用潛力非常巨大在《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中提出，到2020年，我國生物質發(fā)電的裝機容量要達到30000MW。中國在哥本哈根會議上承諾，2010年單位GDP能耗比2005年減少20%，主要污染物排放減少10%。一系列政策決定未來低碳經濟是國內能源政策的主要方向，國內能源政策的結構調整在很大程度上體現在電力結

13、構的調整上，生物質能發(fā)電行業(yè)在“十二五”階段仍將作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)予以重點扶持，這就保證了生物質發(fā)電企業(yè)的盈利能力。相比于國內還處于初步的發(fā)展階段，國外的技術早期就開始進行研究，有了較為先進的經驗。在國外從20世紀90年代起丹麥、奧地利等歐洲國家開始對生物質能發(fā)電技術進行開發(fā)和研究。經過多年努力已研制出用于木屑、秸稈、谷殼等發(fā)電的鍋爐。丹麥各電力組織為此進行了規(guī)劃篩選了一批研究項目并重點對燃燒秸稈和木屑的鍋爐與大型燃煤鍋爐并聯(lián)運行發(fā)電供

14、熱進行了研究。1988年誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠。如今已有130家秸稈發(fā)電廠遍及丹麥秸稈發(fā)電等可再生能源占到全國能源消費量24%以上。在美國生物質發(fā)電裝機容量已達1050萬kW，70%為生物質—煤混合燃燒工藝單機容量1～3萬kW發(fā)電成本3～6美分(kwh)預計到2015年裝機容量將達1630萬kW。日本城市垃圾焚燒發(fā)電技術發(fā)展更快垃圾焚燒處理的比例已接近100%。顯著的技術優(yōu)勢和良好的經濟性構成了生物質氣化技術裝備進入市場的

15、基本動力。可以預見，隨著農村整體經濟實力增強，對高效能的潔凈氣化能源的需求增大，生物質能必將與太陽能、風能、地熱、沼氣等一起被列為農村能源開發(fā)與利用的重點，而且其市場覆蓋面會越來越廣闊。同時，生物質氣化技術具有原料可再生及對環(huán)境友好的特點，因而受到關注程度越來越高，2010年10月，由華北電力大學、國能生物發(fā)電集團、龍基電力集團和濟南鍋爐集團組建的生物質發(fā)電成套設備國家工程實驗室建設啟動。這些科研機構的參與，將大大促進基礎研究成果與產業(yè)