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文档简介
1、生物质能发电技术综述 网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文(设 计) 题 目:生物质能发电技术综述学习中心: 沛县奥鹏 层 次: 专科起点本科 专 业: 电气工程及其自动化 年 级: 2012 年 春 季 学 号: 20120317* 学 生: * 指导教师: * 完成日期: 2013 年12月20日29内容摘要生物质能是人类赖以生存的重要能源,是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消耗总量第四位的能源。但不同于传统的能源,生物质能是一种清洁可再生能源在环境污染越来越严重的今天,生物质能发电技术再次引起人类的关注。 本文就这个问题着重介绍生物质能资源和生物质能发电技术探讨了我国在生物质能发
2、电方面存在的主要问题及解决途径。今后的几十年将是中国在以生物质能为主的可再生能源技术领域,进入高新技术开发与大规模推广并举的发展阶段。关键词:生物质能发电;新能源;可再生能源;生物质能发电产业化;目 录内容摘要I1 绪论41.2 国内外发展现状41.2.1 国外生物质能发展现状41.2.2 我国生物质能发展现状41.3 本文的主要内容52 生物质能资源72.1 生物质能资源的类型及特点72.1.1 生物质能资源的类型72.1.2 生物质能资源的特点73 生物质能发电技术93.1 生物质能转化利用技术体系93.1.1生物质燃烧技术93.1.2热化学法103.2 生物质能发电技术的基本原理114
3、我国生物质发电技术产业化的主要影响因素及对策建议164.1 我国生物质发电技术产业化的主要影响因素164.1.1政策因素164.1.2技术因素174.1.3资源可供性174.1.4其他因素184.2 对策与建议194.2.1政策因素加强和完善立法工作194.2.2加强经济激励政策的实施194.2.3 注重输配电网络与生物质能电力的协调发展194.2.4 开展国际合作,引进国际先进技术和资金214.2.5 因地制宜,有针对性的采用生物质发电技术214.2.6 政府采购绿色能源224.2.7 农村能源重点项目235 结 论26参考文献26附 录281 绪论1.1 课题的背景及意义 能源是人类社会生
4、存、国民经济发展的必备资源和重要战略物资。随着社会的不断进步,经济的迅速发展,能源需求量不断增加,化石能源短缺日渐明显,能源供应不足已成为制约经济发展的“瓶颈”,成为全世界各界关注的焦点问题。能源紧缺以及由于能源消费而产生的生态环境恶化,也促使世界各国寻找清洁、高效的新型替代能源,发展新的可再生能源成为缓解能源紧张的有效方法。而生物质能发电是可再生能源中最重要的组成部分,具有良好的社会效益和经济效益,已受到世界各国政府的高度重视。生物质能资源主要包括农作物、薪柴、城市固体有机垃圾等。生物质发电技术是生物质能资源的主要利用方式之一,在电力需求日益增长的今天,该技术具有很大的市场潜力和成长空间,大
5、力发展生物质发电技术十分必要。1.2 国内外发展现状1.2.1 国外生物质能发展现状1981年8月联合国新能源和可再生能源会议在内罗毕召开,世界各国对能源短缺、环境和生态保护问题更加重视。在新能源开发领域,生物质能的开发利用己成为世界重大热门课题之一,各国在生物质利用技术研究领域投入了资金和技术。其中欧洲大力发展生物质高效燃烧技术,美国启动了“生物发电计划”。发展中国家印度的绿色能源工程、以及巴西的酒精能源计划等,分别在不同的领域加快了生物质能利用研究。世界生物质发电起源于20世纪70年代,当时,世界性的石油危机爆发后,丹麦开始积极开发清洁的可再生能源,大力推行秸秆等生物质发电。自1990年以
6、来,生物质发电在欧美许多国家开始大发展,特别是2002年约翰内斯堡可持续发展世界峰会以来,生物质能的开发利用正在全球加快推进。截至2004年,世界生物质发电装机已达3900万千瓦,年发电量约2000亿千瓦时,可替代7000万吨标准煤,是风电、光电、地热等可再生能源发电量的总和。1.2.2 我国生物质能发展现状我国生物质资源十分丰富,随着可再生能源法的实施和与之配套十二项政策出台,国家已经发展了一大批生物发电项目。2005年4月开工建设的山东单县秸秆热电厂是国家发改委批准的我国第一家利用秸秆发电的示范项目。随后,以国能生物发电集团有限公司为代表的生物质直燃发电企业陆续在河北、河南、山东等地建立了
7、生物质电厂,并投入运行,在节能和环保领域做出了很大贡献。同时自上世纪六十年代起,在我国南方地区开始发展生物质气化发电技术,主要是以稻壳为燃料,目前应用的主要是160kw和200kw装置。在1998年,广州能源研究所建立的了气化发电项目,并设计制造了IMW循环流化床生物质气化发电装置,对生物质气化发电有重要意义。 在我国,从1987 年起开始生物质能发电技术研究。1998 年, 1MW 谷壳气化发电示范工程建成投入运行。1999 年, 1 MW 木屑气化发电示范工程建成投入运行。2000 年, 6 MW 秸秆气化发电示范工程建成投入运行, 为我国更好地利用生物质能源奠定了良好基础。为推动生物质能
8、发电技术的发展,2003 年以来,国家先后批准了河北晋州、山东单县、江苏如东和湖南岳阳等多个秸秆发电示范项目。截至2005年底,我国已发展户用沼气池1800多万户,建成大型畜禽养殖场沼气工程和工业有机废水沼气工程约1500处,沼气年利用量达到约80亿立方米,全国生物质发电总装机容量约200万千瓦,其中蔗渣发电约170万千瓦,垃圾发电约20万千瓦,其余为稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等。1.3 本文的主要内容本文介绍了生物质能的基本概念、生物质发电技术及生物质能在国内外的应用情况,分析了生物质发电技术产业化面临的主要问题,并给出合理的对策与建议。同时对生物质发电的发展前景进行了展望,对我国在
9、生物质能发电方面存在的主要问题提出了一些建议。全文共分为五个部分,各部分内容简介如下:第一部分绪论,简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状,介绍论文的主要内容;第二部分生物质能资源的特点,是可再生、低污染、低密度,而且生物质能分布广泛,蕴藏量巨大;第三部分生物质能发电的主要技术,生物质直燃发电、生物质气化发电;第四部分影响生物质发电技术产业化主要因素及对策,如成本、行政监管、财税融资及电价补贴等。第五部分总结:生物质发电的发展前景,2010年到2030年期间,生物质发电技术将完全市场化,与常规能源可以进行平等的竞争;发展生物质能机遇与挑战并存。2 生物质能资源2.1 生物质能资源的类型及特
10、点生物质能(biomass energy ),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。从广义上讲,生物质是植物通过光合作用生成的有机物,它的能量最初来源于太阳能。生物质能资源在地球上分布极为广泛。2.1.1 生物质能资源的类型按原料的化学性质分,生物质能资源主要为糖类、淀粉和木质纤维素物质,按原料来源则主要包括如下几类:农业生产废弃物,主要为农作物秸秆;薪柴、枝杈柴和柴草;农林加工废弃物,木屑、谷壳和果壳;人畜便和生活有
11、机垃圾等;工业有面废弃物,有机废水和废渣等;能源植物,包括所有可作为能源用途的农作物、林木和水生植物资源等。其中,各类农林、工业和生活有机废弃物是目前生物质能利用的主要原料,主要提供纤维素类原料。能源植物距离成为真正的生物质能资源还比较遥远,是今后生物质能资源发展的主要方向。依据是否能大规模代替常规化石能源,而将其分为传统生物质能和现代生物质能。传统生物质能主要包括农村生活用能:薪柴、秸秆、稻草、稻壳及其他农业生产的废弃物和畜禽粪便等;现代生物质能是可以大规模应用的生物质能,包括现代林业生产的废弃物、甘蔗渣和城市固体废物等。依据来源的不同,将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污
12、水和工业有机废水、城市固体废物及畜禽粪便等五大类。2.1.2 生物质能资源的特点从化学的角度上看,生物质的组成是C-H-O化合物。它与常规的矿物燃料,如石油、煤等是同类,所以生物质的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性,但是生物质有其矿物能源无法比拟的优势。主要包括: 1)生物质能蕴藏量巨大,生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产10001250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的
13、推广,生物质资源还将越来越多。 2)生物质能源具有多功能性,兼容性最好,既是可再生能源,也能生产出上千种的化工产品,是太阳能、风能、水能等可再生能源不可比拟的,同时也是唯一可存储和运输的可再生能源。这给对其加工转换与连续使用带来一定的方便。 3)生物质能因其主要成分为碳水化合物,在生产及使用过程中与环境友好性又胜煤炭、石油等化石能源一筹。而且是对资源进行的循环利用,将有机物转化成燃料,可减少对环境的污染,如垃圾燃料。产生的二氧化碳又可被等量生长的植物光合作用所吸收,这就是人们常说的实现二氧化碳”零”排放,这对减少大气中的二氧化碳含量从而降低”温室效应”极为有利。 4)生物质含硫量和灰分都比煤低
14、,因此生物质利用过程中NOx的排放较少,明显减少空气污染和酸雨现象,这也是开发利用生物质能的主要优势之一。 5)普遍性、易取性,几乎不分国家地区,它到处存在。而且廉价易取生产,过程极为简单,应用技术上的难题较少。 6)对生物质能的利用是农业生产的一部分,可以发展农村经济,增加农民收入,促进农业的工业化中小城镇建设,富余劳动力转移以及缩小工农和城乡差别。产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在,应用在国民经济的各个领域。生物质能源也有其弱点: 1) 生物质能的加工转化刚刚起步,规模小,技术不成熟, 加之原料分散等因素使其成本居高不下。其质量轻,体积大,给运输带来一定难度。并且风、雨、雪、火等外界
15、因素,对它的保存带来不利条件。2)由于技术上不完善,生物质能的热值及热效率低,直接燃烧生物质的热效率仅为10%-20%, 是低效而不经济的。3)从质量密度的角度来看,作为燃料与矿物能源相比不具优势,它是能量密度较低的低品位能源,有机物的水分偏多(50%95%),如下表图2.1中一些常见生物质燃料工业分析与低位热值:种类工业分析成分 %低位热值KJ/Kg水分灰分 挥发分固定炭杂草 5.43 9.4 68.27 16.4016204 豆秸 5.10 3.13 74.56 17.1216157 稻草 3.61 12.20 67.80 16.3917636 稻壳 5.62 17.82 62.61 13
16、.9516017 玉米秸 6.10 4.70 76.00 13.2017746 玉米芯 4,87 5.93 71.95 17.2517730 高梁秸 4.71 8.91 68.90 17.4815066 棉秸 6.78 3.97 68.54 20.7118089 麦秸 4.39 8.90 67.36 19.3218532 花生壳7.881.6068.1022.4221417马粪 6.43 21.85 58.99 12.8214022 牛粪 6.46 32.40 48.72 12.5211627 图2.1一些生物质燃料的工业分析与低位热值 4)缺乏适合栽种植物的土地, 且单位土地面积的有机物能量
17、偏低。 5) 生物质能发展也可能对生物多样性产生影响。如果用生产生物质能的作物替代自然覆盖,如森林和湿地,因品种较为单一,生态系统的功能将削弱,生物多样性将降低。此外,生物质能的利用对水土流失、土壤肥力变化和水污染等生态环境问题都有重要影响。 3 生物质能发电技术3.1 生物质能转化利用技术体系相比较与其它可再生能源,生物质能是唯一可存储和运输的可再生能。生物质组织结构与常规的化石燃料相似,它的利用方式与化石燃料类似。常规能源的利用技术无需做大的改动,就可以应用于生物持能。但生物质的的种类繁多,分别具有琐事的特点和属性,其转化利用技术远比化石燃料复杂的多。具体而言,生物质能转化利用技术主要包括
18、燃烧、热化学法、生化法,化学法和物理化学法等等。如下图3.1所示: 图3.1生物质能的转化利用技术3.1.1生物质燃烧技术生物质燃烧技术是人类对能源最早利用的一种方式。生物质燃烧后所产生的能源有多种用途,如可应用于炊事、室取暖、工业过程、区域供热,发电及热电联产等。3.1.2热化学法热化学法包括热解、气化和直接液化。热化学法就是将温度加热到600以上,在缺氧的条件下对有机质进行“干馏”这类热解产物与以煤热解十分相似,固体产物为焦炭类似物,气体产物为“炉煤气”类似物,一部分固体物质,再进入裂解炉(鲁奇法)进行固体物质的裂解或进入二次燃烧室燃烧,炉温可达900以上。这样固体全部转化为气体燃料。将这
19、些可燃气体供给内燃机或燃气轮机, 带动发电装置对外提供动力,下图3.2即为生物质热化学转换: 图3.2生物质热化学转换3.2 生物质能发电技术的基本原理生物质燃烧技术是人类对能源最早利用的一种方式。生物质燃烧后所产生的能源有多种用途,如可应用于炊事、室取暖、工业过程、区域供热,发电及热电联产等。在诸多的生物质利用技术中,生物质发电技术是最具发展潜力的利用技术之一。因为该技术的终端产品电的利用范围较广,而且可以充分利用现存电网设施,部分地区还可以实现分布式发电,从而满足我国巨大的电力需求。生物质发电技术包括两大类:生物质燃烧发电技术和生物质气化发电技术。生物质燃烧发电是通过生物质原料的直接燃烧得
20、到的能量带动相应的汽轮机等设施发电;生物质气化发电技术则是在将生物质原料转化得到的可燃气体的基础上再通过内燃机等设备转化为电力的。二者的相同之处在于均是以生物质为原料进行发电的,不同之处在于前者没有氯化过程 ,后者则是在气化基础上的转化。1、生物质燃烧发电技术一般生物质直接燃烧发电的过程包括:生物质与过量空气在锅炉中燃烧,产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热,产生出的高温高压蒸汽在蒸汽轮机中膨胀做功发出电能根据不同的技术路线,分为气轮机、蒸气机和斯特林发动机等。生物质直接燃烧发电是指把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定锅炉中直接燃烧,产生蒸汽,带动蒸汽轮机及发电机发电。已开发应用的生物质锅炉种类
21、较多。如木材锅炉、甘蔗渣锅炉、稻壳锅炉、秸秆锅炉等。其适用于生物质资源比较集中的区域,如谷米加工厂、木料加工厂等附近。 因为只要工厂正常生产,谷壳、锯屑和柴枝等就可源源不断地供应电提供了物料保障。按照生物质燃烧方式可分为固定床燃烧或流化床燃烧等。固定床燃烧对生物质原料的预处理要求较低,生物质经过简单处理甚至无须处理就可投入炉排炉内燃烧。流化床燃烧要求将大块的生物质原料预先粉碎至易于流化的粒度。其燃烧效率和强度都比固定床高。该技术在我国应用较少,因为它要求生物质资源集中,数量巨大。如果大规模收集或运输生物质。将提高原料成本。因此该技术比较适于现代化大农场或大型加工厂的废物处理。按照生物质燃烧技术
22、还可分为层燃方式、流化床方式和悬浮燃烧方式等三种形式。 层燃方式 依据燃料与烟气流动的方向不同,可将炉排燃烧技术分为三类,即顺流、逆流、叉流三种。采用层燃技术开发生物质能,锅炉结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低。由于锅炉的炉排面积较大,炉排速度可以调整,并且炉膛容积有足够的悬浮空间,能延长生物质在炉内燃烧的停留时间,有利于生物质燃料的完全燃烧。但生物质燃烧的挥发分析出速度很快,燃烧室需要补充大量的空气,如不及时将燃烧与空气充分混合,会造成空气供给量不足,难以保证生物质燃料的充分燃烧,从而影响锅炉的燃烧效率。 流化床方式 流化床是基于气固流态化的一项技术。流化床燃烧技术燃料适应范围广,
23、能够使用一般燃烧方式无法燃烧的石煤和煤矸石等劣质燃料、含水率较高的生物质及混合燃料等;此外,流化床燃烧技术可以降低尾气中氮与硫的氧化物等有害气体含量,保护环境,是一种清洁燃烧技术,得到了广泛地应用。阳光凯迪电厂目前全部应用的是循环流化床燃烧技术。 悬浮燃烧方式 生物质悬浮燃烧技术与煤粉燃烧技术类似。在悬浮燃烧中,生物质需要进行预处理,颗粒尺寸要求小于2mm,含水率不能超过15%。需要将生物质粉碎至细粉,然后将生物质与空气混合后一起喷入燃烧室内,呈悬浮燃烧状态,由于涡流的存在,有利于气固混合。通过采用精确的燃烧温度控制技术,悬浮燃烧系统可以再较低的过量空气条件下高效运行,采用生物质颗粒中碱金属的
24、影响,高燃烧强度会导致炉墙表面温度较高,致使结焦现象时有发生。2、生物质气化发电技术生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气 发电设备进行发电。它既能解决生物质难于燃用而又分布分散的缺点,又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而污染少的优点,所以是生物质能最有效最洁净的利用方法之一。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,再将净化后的气体燃料直接送入锅炉、内燃发电机、燃气机的燃烧室中燃烧来发电或生产燃料电池。气化发电过程主要包括三个方面,一是生物质气化,在气化炉中把固体生物质转化为气体燃料;二是气体净化,气化出来的燃气都含有一定的杂质,包括灰分、焦炭和焦
25、油等,需经过净化系统把杂质除去,以保证燃气发电设备的正常运行;三是燃气发电,利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电,有的工艺为了提高发电效率,发电过程可以增加余热锅炉和蒸汽轮机。如图3.3所示:图3.3生物质气化发电工艺流程 内燃机发电系统以简单的燃气内燃机组为主,可单独燃用低热值燃气,也可以燃气、油两用,它的特点是设备紧凑,系统简单、技术较成熟、可靠;燃气轮机发电系统采用低热值燃气轮机,燃气需增压,否则发电效率较低,由于燃气轮机对燃气质量要求高,并且需有较高的自动化控制水平和燃气轮机改造技术,所以一般单独采用燃气轮机的生物质气化发电系统较少。燃气蒸汽联合循环发电系统是在内燃机、燃气轮机发电的基础上
26、增加余热蒸汽的联合循环,该种系统可以有效地提高发电效率。一般来说,燃气蒸汽联系循环的生物质气化发电系统采用的是燃气轮发电设备,而且最好的气化方式是高压气化,构成的系统称为生物质整体气化联合循环(B/IGCC)。它的一般系统效率可以达40%以上,是目前发达国家重点研究的内容。生物质气化方式主要有生物化学法和热化学法两种。而生物质的气化反应是在气化炉内进行的,主要的气化反应炉分为以下几个种,如图3.4所示:图3.4生物质气化炉分类固定床气化炉: 固定床是一种传统的气化反应炉,其运行温度在1000左右。固定床气化炉分 为逆流式、并流式,如下图所示。逆流式气化炉是指气化原料与气化介质在床中的 流动方向
27、相反,而并流式气化炉是指气化原料与气化介质在床中的流动方向相同。这两种气化炉按照气化介质的 流动方向不同又分别称为上吸式、下吸式气化炉。下面对上吸式固定床生物质气化炉的运行工艺作简单介绍。 在上吸式固定床气化炉中,生物质原料从气化炉上部的加料装置送入炉内,整个料层由炉膛下部的炉栅支撑。气化剂从炉底下部的送风口进入炉内,由炉栅缝隙均匀分布、并渗入料层底部区域的灰渣层,气化剂和灰渣进行热交换,气化剂被预热,灰渣被冷却。气化剂随后上升至燃烧层,在燃烧层,气化剂和原料中的炭发生氧化反应,放出大量的热量,可使炉内温度达到1000,这一部分热量可维持气化炉内的气化反应所需热量。气流接着上升到还原层,将燃烧
28、层生成的CO2还原成CO;气化剂中的水蒸气被分解,生成H2和CO。这些气体与气化剂中未反应部分一起继续上升,加热上部的原料层,使原料层发生热解,脱除挥发分,生成的 焦炭落入还原层。生成的气体继续上升,将刚入炉的原料预热、干燥后,进入气化炉上部,经气化炉气体出口引出。 此外,固定床气化炉还有横吸式及开心式气化炉等类型。 横吸式固定床气化炉的特点是空气由侧方向供给,产出气体由侧向流出。气体流横向通过燃烧气化区。它主要用于木炭气化。 在南美洲应用广泛并投入商业运行。 开心式固定床化炉同下吸式相似,气流同物料一起向下流动。但是由转动炉栅代替了喉管区。主要反应在炉栅上部的燃烧区进行。结构简单而且运行可靠
29、。它是由我国研制的,主要用于稻壳气化,并已投入商业运行多年。 流化床气化炉:与固定床相比,流化床没有炉栅,一个简单的流化床由燃烧室、布风板组成,气化剂通过布风板进入流化床反应器中。按气固流动特性不同,将流化床分为鼓泡流化床和循环流化床,如下图所示。鼓泡流化床气化炉中气流速度相对较低,几乎没有固体颗粒从流化床中逸出。而循环流化床气化炉中流化速度相对较高,从流化床中携带出的颗粒 在通过旋风分离器收集后重新送入炉内进行气化反应。 在生物质气化过程中,流化床首先通过外加热达到运行温度,床料吸收并贮存热量。鼓入气化炉的适量空气经布风板均匀分布后将床料流化,床料的湍流流动和混合使整个床保持一个恒定的温度。
30、当合适粒度的生物质燃料经供料装置加入到流化床中时,与高温床料迅速混合,在布风板以上的一定空间内激烈翻滚,在常压条件下迅速完成干燥、热解、燃烧及气化反应过程,使之在等温条件下实现了能量转化,从而生产出需要的燃气。通过控制运行参数可使流化床床温保持在结渣温度以下,床层只要保持均匀流化就可使床层保持等温,这样可避免 局部燃烧高温。流化床气化炉良好的混合特性和较高的气固反应速率使其非常适合于大型的工业供气系统。因此,流化床反应炉是生物质气化转化的一种较佳选择,特别是对于灰熔点较低的生物质。固定床气化炉与流化床气化炉有着各自的优缺点和一定的适用范围。采用何种气化炉应因材施用,因地制宜。4 我国生物质发电
31、技术产业化的主要影响因素及对策建议4.1 我国生物质发电技术产业化的主要影响因素影响我国生物质发电技术发展的主要因素包括如下几个方面:政策因素、技术因素、资源可供性以及信息和市场因素等。4.1.1政策因素政策的建立与实施状况是影响生物质发电技术发展的主要因素之一,生物质发电技术是否能够获得长足的发展与政策体系的完善与否具有密切的关系。1、国内生物质发电技术相关政策现状2006年01月01日中华人民共和国可再生能源法正式实施,根据 可再生能源法的规定,国务院有关部门制定了一系列与生物质发电相关的政策,目前已经颁布的政策有:可再生能源产业指导目录,可再生能源发电管理办法,可再生能源上网电价及费用分
32、摊管理试行办法,可再生能源专项资金管理办法,电网企业全额收购可再生能源电量监管办法,可再生能源电价附加收入调配暂行办法,2006 年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知等一系列优惠政策,不仅落实了可再生能源发电企业的电价补贴而且重申了电网企业必需全额收购可再生能源电量和优先上网的政策。同时也说明了国家对新能源开发决心和力度,为利用可再生能源发电技术开发和应用提供了宽松的经济环境。2、对我国现有政策的评价虽然生物质发电已成为国家重点鼓励和支持的产业,但是由于缺乏统一规划和管理,目前生物质发电还面临燃料供应不足、发电成本难以控制等问题,影响了生物质发电的推广。为了促进生物质发电的健康发展,20
33、10年8月国家发改委印发了国家发展改革委关于生物质发电项目建设管理的通知,对生物质发电规划、选址、建设规模和核准管理等多方面提出了具体要求。在一定程度上避免了重复建设和生物质燃料收购的竞争。这就从政策上保证了行业健康有序的发展。同时由于一系列优惠政策的出台,生物质发电项目存在盲目上马的问题。生物质发电产业具有典型的“ 小电厂、大燃料”特征, 燃料供应是生物质发电项目正常运营的前提。目前, 我国有些省份已出现了一个县、市布点多个生物质发电项目或规划多台机组的问题。这也是导致目前生物质电厂纷纷亏损的原因之一。4.1.2技术因素生物质发电技术在我国的发展不过十几年时间,该类技术本身的技术成熟度整体水
34、平较低,在一定程度上对我国生物质发电技术的产业化构成了制约。首先生物质发电产业与上下游配套产业发展不协调,支撑生物质发电产业发展的技术服务体系较为薄弱。到目前为止,用于生物质发电的锅炉及燃料输送系统的技术和设备均产自国外,国内尚无制造厂家,因此成为影响我国生物质发电产业化的关键因素。同时,由国外生产运输方式、工作新习惯和文化的差异,对引进的技术和设备不能完全吸收及高效使用,使机组无法安全稳发、满发。另外,由于缺乏核心技术及备品配件,投产后生物质发电企业很有可能将长时间受制于国外企业。54.1.3资源可供性生物质能资源自身具有不同于常规化石能源的一些特点,如分散性、周期性、异质性等,这些特点决定
35、了生物质能资源的供应环节众多,人力、物力、财力消耗较大,难度较高,而作为生物质企业而言,对生物质原料的需求却是源源不断的,在目前生物质企业物流运作能力普遍较低以及社会环境条件的约下,生物质能资源可供性已经成为制约我国生物质能技术产业化的障碍。因此必需十分重视生物质能资源可供性问题:(1) 生物质能资源可供量必须按照科学的调研方法实地研究测算目前,由于国内生物质能供热发电尚未大规模应用,生物质能资源总量、资源可供量缺乏科学准确的测算方法,而各地区提供的生物质能资源数据一般是将当地农作物的产量乘上理论谷草比得到的估算值,与实际生物质能资源可供资源量出入很大,所以,探索适用于生物质能发电技术的规范的
36、生物质能资源测算方法是十分必要的。生物质能资源到厂价格的构成、影响因素和变化趋势需要进一步调研。生物质能资源到厂价格是由其收购价格和储运价格决定的。生物质能资源的收购价格则是由生物质能资源的使用价值和农民的收集成本决定的。目前,在中国,由于许多生物质能资源没有使用价值,因此生物质能资源的收购价格主要是由当地农民的收集成本,也就是由当地劳动力的机会成本决定的。生物质能资源收购价格的高低,不仅直接影响到生物质能资源的可收购数量,而且还是决定生物质能资源到厂价格走向的主要因素。应当特别说明的是,随着生物质能源的发展,秸秆作为重要能源原料的使用价值将凸现出来;同时中国经济的快速发展,农村劳动力的机会成
37、本也将进一步提高,这就意味着秸秆的收购价格存在上升的趋势。当然,在市场经济作用下,收储商、运输商的运营成本可能随着运营规模、效率的提高稳中有降。由于生物质能资源到厂价格主要受生物质能资源的收购价格的影响,在可以预见的未来,有继续上升的趋势。深入研究生物质能资源到厂价格是政府价格主管部门研究确定生物质能资源供热发电上网电价的基础。(2) 生物质能资源供热发电项目的区域差异性值得进一步研究。中国地域辽阔,气候、资源状况、种植习惯、农民劳动力的机会成本基础设施条件、经济发展状况千差万别,各地的生物质能资源状况及其可供性,存在巨大的区域差异性。因此,任何具体地区的生物质能资源可供量和其到厂价格,不具有
38、普遍性。在全国范围内,不同地区应当根据不同的情况,调研设计不同的生物质能资源收储运营方案,并结合具体方案测算其到厂价格,以便国家和各级政府在制定相关激励政策时参考。4.1.4其他因素影响生物质发电技术产业化的其他因素还包括信息因素、市场因素、能力建设因素等。信息因素:由于信息宣传不力,广大农民没有认识到生物质燃料本身蕴涵的经济价值,农民出售生物质燃料的意识不强。再加上农作物生物质燃料收购集中在农忙季节,农民忙于抢收、抢种,多把生物质燃料作为垃圾随意丢弃在田间或焚烧,造成严重的环境污染。在调查中发现,多数农民对生物质资源开发利用的认识严重缺乏,远没有形成全社会积极参与和支持生物质燃料资源化和能源
39、化利用的局面。市场因素:生物质燃料收购对象为单个农户,农户种植面积小,生物质燃料种类多样、分布分散,而且生物质燃料具有体积松散、能量密度低等特点,使得收集、储存、运输难度大,费用高,在价格上无法与等值能量的煤炭相竞争。另外,随着生物质原料需求量的不断增加,生物质原料竞争性用途增多,农民作为生物质原料商品的拥有者,为追求最大利润会抬高价格,所在的地区农业、畜牧业、造纸和家具建材等行业均形成了对原料的争夺,部分生物质燃料经纪人为了获利,甚至囤积惜售,抬高价格,弄虚作假,往生物质燃料里掺水掺沙等因素,造成生物质燃料的收储运治理难度很大。能力建设因素:中国既缺乏熟悉生物质能源管理人员及经验,也缺乏为生
40、物质能发电提供服务的咨询顾问与专家队伍,能力建设对于保证引进技术的成功及在我国大规模推广是十分重要的。4.2 对策与建议4.2.1政策因素加强和完善立法工作我国的生物质发电技术的发展对于立法的要求,应能够达到以下基本标准:建立程序化的立项手续、建立规范的资格认证手续,建议对于这样一个朝阳产业,政府应当从生物质资源分布角度,完善规划布局。同时,建立包括土地、税收、运输等在内的支持发展政策体系,扶持、引导生物质电厂建立完善有序的生物质资源收储体制,为生物质发电项目健康和可持续发展提供有利的政策和市场环境。4.2.2加强经济激励政策的实施对我国而言,建立一套稳定的经济激励政策来刺激可再生能源电力市场
41、将会起到巨大的作用。这里所指经济激励政策主要包括:低息贷款、税收优惠、财政补贴以及定价政策等。4.2.3 注重输配电网络与生物质能电力的协调发展新型高效、绿色环保的生物质发电小型独立电源统称为分布式发电(Distributed Generation,简称DG)或分布式电源(Distributed Resource,简称DR),是指一种区别与集中发电、远距离传输、大互联网络的传统发电形式的分布式的电源。这种电源同配电网并网运行,可以有效降低电力峰荷、缓解电压骤降、消除过负荷和堵塞、增加输电裕度,充分发挥DG机组的优势,还可提高能源利用率,减少污染物的排放,降低配电网损失,并且大大提高供电可靠性。
42、当DG机组并网之后,机组多余的电量可以向外输送,不足部分由电网补充,可以使发电机始终运行在一个比较经济的工况下。同时,并网后由于有大的电力系统作为支撑,用户的用电质量可以得到很大改善。当电力系统出现异常故障的时候,DG机组也可以作为备用电源保障重要负荷的用电。世界许多能源电力专家认为,大电网与分布式发电相结合,是节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式。从自身的经济性和安全性方面考虑,广大DG发展商希望能够将DG并入到电力系统中,实现DG并网运行。尽管世界上分布发电(电源)的发展十分迅速,但DG(DR)在我国的发展还刚刚起步,分布式电源并网存在不少瓶颈和障碍,因而进展并不理想。
43、这些问题主要体现在以下几个方面: 1)缺乏与DG并网相关的法律、法规和行业规范。目前许多国家和地区都提倡分布式电源并网运行,并且制定了相关的并网规范。而我国发展相对缓慢,一些政策法规尚不健全,尤其在并网技术标准上还是空白,使得投资商不愿新建不能并网的电厂。因此,我国应加快DG 7 并网条例的制定,使得分布式电源并网有章可循,使得小电源并网得到政府的鼓励和支持,从而促进我国DG项目的快速发展。 2)分布式发电与配电网并网的技术问题。DG并网之后,配电系统将发生根本性的变化,从单电源辐射式网络变为双端或多端有源网络,传统的配电网络规划、运行方式都将不再适用;配电网自动化和需求侧管理的内容也要重新考
44、虑;分布式电源之间的控制和调度必须加以协调;整个配电系统将变成全新的复杂网络系统。分布式发电的接入改变了配电系统的潮流分布和短路电流分布,现有的配电保护必须进行调整与改变,才能保证配电网的安全稳定运行和发挥分布式发电应有的优越性。原有的配电系统保护和重合闸设计结构必须进行相应的调整和改变,否则,分布式电源会使配电网的故障无法及时、准确地切除,造成对配电系统稳定、设备健康状态的破坏。电力系统业内人士担心大量DG的并入会给电力系统的安全性、稳定性带来隐患,小电源对电网的干扰问题也一直是电力部门拒绝小电源并网的理由之一。 3)电业宏观规划的不确定性及市场和计量问题。由于分布式电源本身具有各种不确定性
45、,会使电业规划设计难以准确合理,也会具有很大的不确定性。同时成本不同、品质各异的分布式电源进入电力市场,必然会冲击原来的市场格局,影响电力经济。鉴于以上种种原因,全球电力企业和研究机构提出了“智能电网”的未来电网发展理念来应DG机组并网时带来的冲击,并积极推动其建设和发展。但是截至目前,智能电网还处于初期研究阶段,国际上尚无统一而明确的定义。尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点和目标,但是智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电能质量和环境因素,其特征可归结为:自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成。中国特色的智能电网建设是一项高度复杂的系统工程,还有待进一步研究和开发。4.2
46、.4 开展国际合作,引进国际先进技术和资金整合现有技术资源, 完善技术和产业服务体系,加快人才培养, 全面提高生物质发电技术创新能力和服务水平, 促进生物质发电技术进步和产业发展。同时加快对国外先进技术、装置的吸收转化,提高技术水平,在引进国外技术设备的同时,应积极进行消化吸收和技术改进,以适应我国国情。这包括: 加大对利用生物质发电锅炉岛技术和装备的科研投入, 开展生物质燃料的收集、加工、储存、运输等相关设备的研发, 提升生物质发电设备和辅助设备的制造能力; 支持研究开发适合于生物质发电的燃料收储运装备,支持重点锅炉制造企业提升设备制造能力和工艺水平; 支持生物质发电设备和辅助设备在国内的自
47、主研究开发和制造。4.2.5 因地制宜,有针对性的采用生物质发电技术生物质发电技术虽然已经进入商业运行,但目前仍有许多问题亟待解决,如原料问题、热值问题、气化效率、焦油问题和二次污染等等。其中原料问题,是目前大多数生物质电厂面临的最棘手的问题。生物质发电技术形式多样,要利用发电设施创造良好社会经济效益,一定要因地制宜 采用适宜的发电技术形式和总体规划配置。不能因为有政策扶持就一哄而上,造成发电厂后期生物质资源供应不上,僧多粥少的局面。生物质资源供应量的短缺,会直接导致电厂的亏损和倒闭。因此政府部门可以在禁烧生物质、取缔小型造纸厂、普及推广环境保护等方面加大宣传和治理力度,政策上扶植农区从事生物
48、质收集和预处理加工的经纪人,对生物质收购价格提出保护性意见;同时,应当避免生物质利用的其他项目建设,减少争资源状况,并且改进生物质收集区域的农业种植结构和农民作业习惯,以适应生物质回收的需要,为生物质能发电厂控制生物质资源给予帮助和协调,保障生物质燃料加工基地的生物质资源供应量。这对于生物质能发电厂这一新生事物的运营至关重要。 另外增大发电规模有利于提高热效率,有利于降低二次污染;但大型气化发电系统也意味着高投资和复杂的机组系统,在地广人稀或经济欠发达地区发展这样的系统设施缺乏经济性。因此,我国应同时关注以村、镇为单位的中小型发电机组和重点地区的大型发电机组的研究与开发,并根据规模的大小选用合
49、适的生物质发电系统技术,保证在任何规模下都有合理的发电效率,充分利用生物质能源,改善我国的能源结构和生态环境。4.2.6 政府采购绿色能源政府绿色采购能源是指在政府采购中着意选购那些无污染、有利于健康及循环经济发展的能源产品和能源服务,以有利于节约能源、保护生态环境、促进经济可持续发展。鉴于我国目前绿色采购实行环境与诸多障碍,分析考虑发达国家的成功,我国可考虑从以下几个方面完善绿色采购制度。 (一)着重发展绿色产业,加大对绿色采购的扶持力度。 我们要从我国的国情出发,加大对绿色产业的投入,做好绿色产业的规划,不断培养高素质高水准的专业性人才,顺应时代的要求,开发新能源,不断开拓我国绿色产品市场
50、。另外,政府应在着重发展绿色采购的同时加大宣传绿色消费力度,培养公众绿色消费观念,积极引导厂商和消费者,为构建政府绿色采购制度通力合作,逐渐营造良好的绿色消费氛围。同时,政府应适当地运用经济手段来促进绿色采购发展,比如为绿色产品支付额外的费用来扶持采购,或者对生产绿色产品的企业实施价格补贴,鼓励生产商积极改造、开发生产设备和工艺,从而引导更多的企业投入到从事清洁生产,提供更多的节能与环保产品中来,最终形成良性生态循环链。 (二)健全法律法规,为政府绿色采购提供法律保障。国际上推行政府绿色采购的通行做法多是用立法强制,从而为政府绿色采购提供强有力的法律支持和制度保障,如美国的联邦政府采购法、日本
51、的绿色采购法等。因此,现阶段我国绿色采购立法的完善过程中,应当加强绿色采购立法,建议修订政府采购法有关条款,将环保节能规定具体化,同时应当明确各方面在促进政府绿色采购方面的责任和义务,使我国政府绿色采购有序健康发展。另外,在政府采购法的框架下,还要制定、颁布具有中国特色的政府绿色采购实施条例或办法,如制定专门的政府采购法实施条例,在像选择供应商、选择节能环保产品的问题上制定具体办法,从生产、购买、消费等环节上,进一步规范绿色采购行为,为推行政府绿色采购提供强有力的法律保障。 (三)扩大绿色采购清单范围。“绿色清单法”是指政府在工程、货物和服务的采购中,为了达成节能与环保等绿色目标,基于政府认定
52、的节能与环保标准,搜集和监测相关产品或服务的节能与环保功能,形成政府确认的节能与环境保护产品清单。政府采购人或采购机构在采购与节能和环保有关的产品时,需要参考或遵行这个清单的规定,优先或者按照清单列举的产品采购。这种方 法的优点在于,它能够将政府的政策较为明朗的展现出来,使采购人在采购时有明确的依据,是一种务实有用的方式。我国在2006年11月公布了首批环境标志产品政府采购清单,并在实际采购中确实遵循绿色采购清单进行政府采购。但是由于环保产业发展落后,节能环保产品的认证制度初步建立,目前在政府绿色采购具体实施过程中,没有规定采购环保、节能产品的标准,各种环保清单和标志存在重叠,划分不明确,因此
53、,政府需要加快建立精细化、科学化的节能环保产品认证机制与产品分级机制,并对绿色产品清单实施动态管理,以即及时更新绿色采购产品信息和技术信息,逐步扩大清单范围,最终形成完善的政府绿色采购清单。 四)完善政府绿色采购监督机制和执行机制。由于政府采购所具有的成本外部化、效益内部化的特点,为了防止政府机关以自身利益为重,不按采购清单进行采购,政府需要建立配套的监督机制以加强对采购部门的管理,并明确指出相应的法律责任,从范围、手段、体制、力度等方面加强采购监督建设。具体实施过程中,可以设立专门的绿色采购监督机构,并在网络、报纸等媒体上及时公布政府绿色采购的实际执行情况,以便社会公众对政府绿色采购更好地进
54、行监督。同时,要进一步完善政府采购的执行机制,培养专业化的采购人员队伍,明确绿色采购中的责任与义务,建立对政府绿色采购人员的绩效考评制度,严格要求按绿色采购清单进行采购,另外,政府可以对按照绿色采购清单进行采购的部门给予适当鼓励,对违反政府绿色采购法规的单位及时处理,以达到激励作用。 4.2.7 影响生物质发电技术产业化的其他影响因素和建议我国生物质发电技术正处于起步阶段,产业化和商业化程度较低,有关政策及激励措施力度不够,以及目前技术力量还不够成熟等原因造成我国生物质发电存在诸多问题,如成本、行政监管、财税融资及电价补贴等。所以为了使生物发电这一绿色能源能够长久高效的发展下去,国家有必要尽快
55、建立健全相关配套政策与立法,包括:可再生能源的税收优惠政策;财政贴息优惠贷款办法;进一步完善可再生能源管理体制;制订推动相关配套产业;加强宣传教育。经过调查发现生物质发电行业目前存在下列问题制约行业发展: (一)成本问题 原材料成本高,大量关键发电设备需靠进口,同时企业长期负担接网设备的维护成本等等都造成了发电成本的居高不下。(二)行政监管问题 生物质发电项目的审批涉及部门繁多,审批期限不固定,项目运营过程中的监管职能过于分散以及对所有可再生能源“一刀切”式地管理等问题。(三)财税融资问题 生物质发电项目目前享受不到任何税收优惠,.生物质发电项目目前也未享受到任何贷款利息优惠,另外生物质发电行
56、业的融资渠道匮乏。(四)电价与补贴问题 随着今年国内电力行业的效益整体下滑,煤炭、油的成本均有所增加,煤电今年也随之涨价,而生物质发电的电价并没有上涨。目前,国内生物质发电的电价仍按照可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法(发改价格(2006)7号)的规定执行。而这期间无论是物价还是原材料的成本却一直在提高。介于以上原因提出以下几种对策作为参考:(一)合理布局 生物质发电产业发展将从三个层面完善发展规划布局。(1)是国家层面的统一发展规划,统一评价全国农林生物资源的分布情况,统筹全国生物质发电产业的发展进度和区域布局分布;(2)是地方政府层面的区域发展规划,对当地农林生物质资源分布情况和气候条件进行评价,对生物质发电项目
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