专题分析

中国生物质发电发展历程及发展方向

来源:齐勇 发布时间:2020-10-27 14:39


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       生物质是生物质能的载体,广义上讲所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物都是生物质。根据生物质的来源不同,可以分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

       生物质发电是利用生物质能的一种方式,包括直接燃烧发电、气化发电、沼气发电、成型燃料发电、混合燃烧发电、垃圾焚烧发电等。在20世纪70年代能源危机后,生物质发电得到了快速发展,受到了多国的重视,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。

       近年来,中国快速推进生物质发电产业发展,生物质资源利用效率大幅提升,生物质发电装机容量也逐年增加。据统计,截至2019年底,全国生物质发电新增装机473万千瓦,累计装机2254万千瓦,同比增长26.6%;全年生物质发电1111亿千瓦时,同比增长20.4%,继续保持稳步增长势头。

       据预测,2023年生物能源将满足全球约3%的电力需求,国际能源署认为中国的前景更加乐观,预计中国将占全球生物能源的37%;到2030年,中国生物质发电总装机容量达到4000万千瓦,年发电量2200亿千瓦时。

产业分布

       农林生物质发电是当前中国最主要的生物质发电类型,占生物质发电总装机容量的60%,发电量占全国生物质发电量59%。沼气等其它类型的生物质发电装机容量和发电量均较少,装机容量和年发电量分别占全国总量的3%和2%。

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       截至2019年底,全国生物质累计装机排名前五位的省份是山东、广东、浙江、江苏和安徽,分别为324万千瓦、239万千瓦、203万千瓦、199万千瓦和195万千瓦。

发 展 方 向

中国生物质能利用技术不断升级完善,产业规模不断增大,产业未来发展方向将重点集中在以下几方面。

01、直接燃烧发电

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       生物质直接发电技术采用的主要是固定床和流化床燃烧,固定床燃烧对生物质原料的预处理要求低,生物质经过简单的处理就可投入到炉内燃烧。流化床燃烧需要将大块的生物质原料粉碎成易于流化的颗粒,其燃烧效率和强度都比固定床高。

02、气化发电

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       生物质气化发电技术是生物质通过热化学转化为气体燃料,将净化后的气体燃料直接送人锅炉、内燃发电机、燃气机的燃烧室中燃烧来发电。内燃机一般由柴油机或天然气机改造而成,以适应生物质燃气热值较低的要求;燃气轮机适用于燃料高杂质、低热值并且规模较大的生物质燃气;燃气一蒸汽联合循环发电可以提高系统发电效率;燃料电池发电是在一定条件下使燃料和氧化剂发生化学反应,将化学能转换为电能和热能的过程,燃料电池本体的发电效率高,热电联产的总热效率可达到80%以上。

03、沼气发电

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       沼气燃烧发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术,其主要原理是利用工农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气驱动发电机组发电。目前,用于沼气发电的设备主要为内燃机,一般由柴油机或者天然气机组改造而成。相比于燃煤和燃油发电,沼气发电适用于中、小功率的发电动力设备。沼气发电的关键技术主要是高效厌氧发酵技术、沼气内燃机和沼液沼渣综合利用技术等。

04、垃圾焚烧发电 

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       垃圾焚烧发电是利用垃圾在焚烧锅炉中燃烧放出的蒸汽,推动汽轮机带动发电机发电。近年发展起来的气化熔融焚烧技术,包括垃圾在450~640度的高温下气化和含炭灰渣在1300度以上的熔融燃烧2个过程,垃圾处理彻底,过程洁净,并可以回收部分资源,被认为是最具发展前景的垃圾发电技术。

结语

       生物质作为世界第四大能源,具有可再生、低污染、分布广泛、储量庞大的特性,根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质,海洋年生产500亿吨生物质,相当于目前世界总能耗的10倍。因此,生物质的高效开发和利用是解决能源、生态、环境问题的主力,对实现巴黎协定所设定的温室气体减排目标起到十分积极的作用,为推进全球能源转型、提高能源可及性等国际社会面临的问题提供新的解决方案。