2017年11月上旬，黑龍江省部分地區(qū)由于秸稈焚燒治理不力導致空氣質量爆表。11月28日，黑龍江省農(nóng)業(yè)委員會和哈爾濱、佳木斯、雙鴨山、鶴崗4市政府更是因空氣污染問題被環(huán)保部約談。秸稈露天焚燒直接污染大氣環(huán)境，對重污染天氣的形成和加重起到推波助瀾作用。尤其是秋冬季節(jié)秸稈焚燒，對PM2.5日均濃度影響的貢獻率在14%至55%之間。
解決秸稈焚燒問題，生物質發(fā)電是途徑之一，但由于政策原因，我國生物質發(fā)電長期采用直燃發(fā)電技術,由于機組容量小、參數(shù)低，該技術發(fā)電效率一般不高于25%，而且因為燃料收集經(jīng)濟性問題，導致在國家補貼持續(xù)十多年不變的情況下，技術得不到突破性進步，也沒實現(xiàn)切實解決秸稈田間焚燒致霾的初衷。
燃煤耦合生物質發(fā)電是另一途徑。國際上，作為一項成熟的技術，利用現(xiàn)役大容量、高效率燃煤機組，燃煤耦合生物質發(fā)電效率可達到40%~46%。在我國，利用現(xiàn)役煤電環(huán)保集中治理平臺，生物質發(fā)電的大氣污染物排放濃度可降至生物質直燃發(fā)電的六分之一。
一項經(jīng)濟有效的技術
碳減排是我國經(jīng)濟社會綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，燃煤生物質耦合發(fā)電具有生物質能電力二氧化碳零排放的特點，可較大幅度消減煤電的碳排放。隨著我國碳減排制度體系建設和碳排放交易市場建設的日趨完善，燃煤生物質耦合發(fā)電將迎來良好的發(fā)展機遇。
燃煤耦合生物質發(fā)電技術是指：生物質在循環(huán)流化床氣化爐中完成高效氣化，產(chǎn)生燃氣經(jīng)過凈化系統(tǒng)除塵后，以熱燃氣的方式直接送入大型燃煤電站鍋爐，與煤粉進行混燒，利用原有發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)高效發(fā)電的技術。
該技術提供了一種經(jīng)濟有效的方法，利用大型燃煤電站機組的高參數(shù)，將生物質高效轉化為電能，實現(xiàn)生物質的有效利用，以緩解能源危機和溫室氣體污染問題。
針對生物質難以在大型火力電站應用的問題，采取循環(huán)流化床氣化方式與大型燃煤電站進行耦合高效發(fā)電的方法，進行了物質和能量平衡計算和循環(huán)流化床內(nèi)流場組織，開發(fā)了系列循環(huán)流化床氣化裝置，實現(xiàn)了生物質在大型燃煤機組內(nèi)穩(wěn)定的耦合發(fā)電，生物質轉化為電能的效率可超過37%，遠高于現(xiàn)有的生物質直燃發(fā)電，并可獲得生物質電價補貼，具有良好的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。
可實現(xiàn)超低排放
生物質氣化耦合發(fā)電項目有諸多優(yōu)點。生物質氣化耦合發(fā)電效率35%~40%;生物質氣化發(fā)電部分與電網(wǎng)單獨結算，可精準計量，接受第三方監(jiān)督，享受生物質電價補貼，目前運行項目已享受0.75元每千瓦時電價補貼;根據(jù)電價不同，靈活調(diào)整氣化產(chǎn)品，保障項目高收益;生物質灰分進電站鍋爐前被收集，避免了對電站鍋爐受熱面的腐蝕;高溫燃氣輸送和燃燒過程無焦油析出;生物質氣化耦合發(fā)電充分利用燃煤機組的煙氣超低排放處理裝置，實現(xiàn)超低排放，清潔發(fā)電;電力行業(yè)已納入碳減排交易市場，每增加1兆瓦生物質耦合發(fā)電裝機，減排二氧化碳0.826噸每小時。
以60萬千瓦的燃煤機組為例，耦合3萬千瓦的生物質量，按生物質發(fā)電每年運行5000小時計算，每年可以減少12.39萬噸的二氧化碳排放，按照我國碳交易平均價格50元每噸，單二氧化碳減排就可以創(chuàng)造619.5萬元的效益。
燃煤耦合農(nóng)林生物質發(fā)電技術可破解秸稈田間直燃難題。燃煤耦合生物質發(fā)電技術是指秸稈經(jīng)過簡單預處理之后，以熱解氣化的方式產(chǎn)生燃氣直接送入電站鍋爐，與煤粉進行混燒，利用原有燃煤發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)高效發(fā)電。燃煤電站耦合生物質發(fā)電建設周期、發(fā)電效率、工藝流程、環(huán)保特性、效益等多個方面優(yōu)勢突出，代表了生物質發(fā)電的方向，為我國的節(jié)能減排作出了突出貢獻，創(chuàng)造了環(huán)保、高值、持續(xù)的運營模式，實現(xiàn)了社會效益、環(huán)保效益、經(jīng)濟效益的三翼齊飛。
同時，生物質氣化耦合發(fā)電還破解了秸稈的社會治理難題。我國具備煤電耦合生物質發(fā)電的資源條件。我國每年產(chǎn)生的農(nóng)林廢棄殘余物約12.5億噸。其中,可供收集的農(nóng)作物秸稈資源量約6.9億噸，除肥料、飼料、基料、原料等產(chǎn)業(yè)消納約3.5億噸外，可供能源化利用的約3.4億噸;還有可供能源化利用的林業(yè)加工剩余物約3.5億噸。
能源轉型的必然選擇
燃煤生物質耦合發(fā)電通過現(xiàn)役煤電機組的高效發(fā)電系統(tǒng)和環(huán)保集中治理平臺，盡力消納田間露天直燃秸稈，規(guī)模化協(xié)同處理污泥，實現(xiàn)燃料靈活性，降低存量煤電耗煤量，提升可再生能源發(fā)電量。
從煤電機組在電力結構中占主體地位的國情出發(fā)，燃煤生物質耦合發(fā)電是優(yōu)化能源資源配置、破解污染治理難題、促進生態(tài)文明建設、推動經(jīng)濟社會綠色發(fā)展的有力舉措。
針對秋冬霧霾，國家能源局和環(huán)保部聯(lián)手出新政。2017年12月4日，國家能源局和環(huán)保部發(fā)布《關于開展燃煤耦合生物質發(fā)電技改試點工作的通知》，建議發(fā)電企業(yè)積極參與燃煤生物質耦合發(fā)電工作，試圖破解秸稈田間直焚等環(huán)境治理難題，也是當前我國煤電轉型升級的新路徑。
為了實現(xiàn)中國能源的轉型，力爭2030年非化石能源發(fā)電量占比不低于50%，大力發(fā)展燃煤生物質耦合發(fā)電是必然選擇。
生物質與燃煤直接混合燃燒耦合發(fā)電技術雖然運行效率高、技術成熟，但是也存在生物質燃料應用量的在線監(jiān)測難題。因此，國家要求，試點項目應建立生物質資源入廠管理臺賬，詳細記錄生物質資源利用量，采用經(jīng)國家強制性產(chǎn)品認證的計量裝置，可再生能源電量計量在線運行監(jiān)測數(shù)值同步傳輸至電力調(diào)度機構，數(shù)據(jù)留存10年。這一要求有望克服此前業(yè)內(nèi)比較擔心的生物質資源利用量可能做假導致騙補的問題。
