煤電機(jī)組低碳化改造,為何選中生物質(zhì)摻燒?
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】“在燃煤機(jī)組中摻燒生物質(zhì),是降低煤電企業(yè)碳減排的必經(jīng)之路。因此,要謀劃好生物質(zhì)能源利用前景,深化交流合作,為建設(shè)美麗中國(guó)貢獻(xiàn)生物質(zhì)力量。”中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、國(guó)家能源局新能源和可再生能源司原副司長(zhǎng)史立山在近日舉辦的“燃煤機(jī)組摻燒生物質(zhì)低碳化技術(shù)路徑與發(fā)展策略”學(xué)術(shù)研討會(huì)上(以下簡(jiǎn)稱研討會(huì))表示。
據(jù)悉,今年6月,國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案(2024—2027年)》(以下簡(jiǎn)稱《方案》),將生物質(zhì)摻燒列為三種煤電低碳化改造建設(shè)方式之一,明確提出,改造建設(shè)后煤電機(jī)組應(yīng)具備摻燒10%以上生物質(zhì)燃料能力,燃煤消耗和碳排放水平顯著降低。
在《方案》發(fā)布近半年之際,中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)、中國(guó)能源研究會(huì)綠色低碳技術(shù)專業(yè)委員會(huì)主辦了此次探討會(huì)。在研討會(huì)上,本報(bào)記者就煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì)的減碳潛力、相關(guān)技術(shù)的環(huán)境效益等問(wèn)題采訪了多位業(yè)內(nèi)專家和企業(yè)代表。
生物質(zhì)摻燒先行者,取得良好的環(huán)境、社會(huì)效益
“《方案》旨在深化煤電機(jī)組減碳行動(dòng),加速構(gòu)建清潔、低碳、安全、高效的新型能源生態(tài)系統(tǒng)。生物質(zhì)摻燒作為重要的煤電低碳改造舉措,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的發(fā)展前景。”華電湖北發(fā)電有限公司(以下簡(jiǎn)稱為華電湖北公司)黨委委員、副總經(jīng)理汪家軍說(shuō)。
據(jù)悉,煤電耦合生物質(zhì)發(fā)電已在山東十里泉、日照等燃煤電廠實(shí)施,有關(guān)技術(shù)已具備規(guī)模化示范的基礎(chǔ)。
在今年8月,國(guó)電電力勝利電廠大型燃煤機(jī)組摻燒牛糞試驗(yàn)成功。試驗(yàn)以內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒草原上的牛糞為原材料,利用電廠現(xiàn)有上煤系統(tǒng),摻燒牛糞36.2噸,摻燒比例13.45%,是全國(guó)首例煤電機(jī)組摻燒牛糞試驗(yàn),生態(tài)效益、社會(huì)效益明顯。
目前,華電湖北公司也充分發(fā)揮湖北華電襄陽(yáng)發(fā)電有限公司(以下簡(jiǎn)稱襄陽(yáng)發(fā)電公司)生物質(zhì)能源領(lǐng)域首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備(目)技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),在襄陽(yáng)發(fā)電公司、西塞山電廠等燃煤發(fā)電企業(yè)部署了不同技術(shù)路線的生物質(zhì)耦合煤電降碳項(xiàng)目,多技術(shù)路線生物質(zhì)耦合發(fā)電“減碳集群”已初具規(guī)模。
以襄陽(yáng)發(fā)電公司為例,此前,這家公司的碳配額相對(duì)較張,因碳減排壓力較大,公司考慮用生物質(zhì)可再生能源替代煤炭。而國(guó)內(nèi)主流的摻燒技術(shù)主要有兩種,一種為直接摻燒,即將生物質(zhì)燃料直接破碎隨煤粉一起進(jìn)入燃煤鍋爐;還有一種是氣化耦合技術(shù)。
“氣化耦合技術(shù)是將生物質(zhì)燃料破碎或壓塊后,送到生物質(zhì)氣化爐內(nèi),經(jīng)過(guò)干燥、熱解、氧化、還原四個(gè)過(guò)程,同時(shí),以空氣作為氣化劑,生成可燃?xì)怏w,進(jìn)入大型燃煤鍋爐,與燃煤進(jìn)行混合燃燒,可替代一部分燃煤。”襄陽(yáng)發(fā)電公司生物質(zhì)運(yùn)維主任楊濤告訴本報(bào)記者,“我們根據(jù)襄陽(yáng)發(fā)電公司所處的地理位置和電廠的實(shí)際情況,確定采用氣化耦合技術(shù)進(jìn)行生物質(zhì)摻燒。”
本報(bào)記者現(xiàn)場(chǎng)看到,項(xiàng)目主體工程是在襄陽(yáng)公司自有地上建了一套折算容量為10.8兆瓦的循環(huán)離合床的氣化裝置,配套有干料棚、上料系統(tǒng)以及綜合用房,并配以電氣控制、風(fēng)機(jī)燃?xì)獾仍O(shè)備。
據(jù)楊濤介紹,這一項(xiàng)目年可消納農(nóng)林廢棄物5萬(wàn)噸,直接帶動(dòng)農(nóng)民增收1700余萬(wàn)元。年節(jié)約標(biāo)煤1.8萬(wàn)噸,減少二氧化碳排放量5萬(wàn)噸。而且,其發(fā)電效率比直接摻燒生物質(zhì)電廠的效率高6%—9%;目前,這一技術(shù)不需要投資汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備,投資成本也比直接燃燒生物質(zhì)電廠成本更低;另外,運(yùn)營(yíng)檢修可以直接使用電廠現(xiàn)有資源,整體上管理成本也相對(duì)較低。
“從經(jīng)濟(jì)效益方面來(lái)看,目前,湖北省對(duì)類似的耦合機(jī)組發(fā)電有相應(yīng)補(bǔ)貼,整體的經(jīng)濟(jì)效益比較可觀。”楊濤說(shuō)。
靠節(jié)能技改減碳難度大,需源端減碳、末端固碳
今年下半年,圍繞煤電如何進(jìn)行低碳化改造,國(guó)家相關(guān)部門發(fā)布了多個(gè)政策文件,均提到了支持煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì)或使用清潔能源進(jìn)行煤炭替代。
9月中旬,發(fā)改委發(fā)布《加強(qiáng)煤炭清潔高效利用的意見(jiàn)》,要求開(kāi)展煤電低碳化改造和建設(shè),并支持燃煤機(jī)組實(shí)施清潔能源替代。
10月中旬,生態(tài)環(huán)境部在《2023、2024年度全國(guó)碳排放權(quán)交易發(fā)電行業(yè)配額總量和分配方案》中也明確提出,完整履約年度內(nèi),化石燃料摻燒生物質(zhì)(含垃圾、污泥)的機(jī)組,摻燒生物質(zhì)(含垃圾、污泥等)熱量年均占比超過(guò)10%且不高于50%的化石燃料機(jī)組,暫不納入配額管理的機(jī)組判定標(biāo)準(zhǔn)。業(yè)內(nèi)人士告訴本報(bào)記者,這一規(guī)定,意味著摻燒生物質(zhì)可以讓煤電機(jī)組暫時(shí)免于配額管理,是對(duì)煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì)的鼓勵(lì)政策。
10月底,發(fā)改委、工信部等六部門又發(fā)布《關(guān)于大力實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》,也支持大型燃煤發(fā)電鍋爐摻燒生物質(zhì)。
為何生物質(zhì)成為煤電機(jī)組低碳化改造的“救星”?
中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)規(guī)劃發(fā)展部主任張琳告訴本報(bào)記者:“長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)積極推動(dòng)煤電裝備技術(shù)自主創(chuàng)新發(fā)展并實(shí)施煤電節(jié)能改造,煤電機(jī)組碳排放水平逐步降低。但隨著新能源大規(guī)模并網(wǎng),煤電調(diào)峰的深度和頻度持續(xù)增加,煤電運(yùn)行條件已經(jīng)發(fā)生深刻變化,僅靠節(jié)能技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)持續(xù)降碳的難度越來(lái)越大。”
根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《中華人民共和國(guó)2023年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》,2023年,我國(guó)能源強(qiáng)度比2022年下降了0.5%,碳強(qiáng)度則與上年持平。2022年,能源強(qiáng)度同比下降0.1%,碳強(qiáng)度同比下降0.8%。
國(guó)家能源集團(tuán)首席科學(xué)家朱法華告訴本報(bào)記者:“20世紀(jì)中國(guó)在發(fā)電技術(shù)方面,與國(guó)外先進(jìn)水平的差距約20年—50年,到21世紀(jì),中國(guó)的技術(shù)水平己超越發(fā)達(dá)國(guó)家。但我國(guó)富煤貧油少氣的資源稟賦決定了煤炭的主體能源地位。我國(guó)能源領(lǐng)域碳排放占全國(guó)總量的80%以上,電力碳排放在能源行業(yè)中的占比超40%,且絕大部分來(lái)源于煤電。
目前,中國(guó)電力的碳足跡仍相對(duì)較高,為632克/千瓦時(shí),美國(guó)約為398克/千瓦時(shí)。”
“在‘雙碳’目標(biāo)下,為確保全社會(huì)如期達(dá)峰,亟需通過(guò)源端減碳、末端固碳等技術(shù)方式進(jìn)一步推動(dòng)煤電低碳轉(zhuǎn)型??梢哉f(shuō),煤電低碳化改造建設(shè),既是推動(dòng)煤電行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的應(yīng)有之義,又是支撐實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的必然選擇。”張琳說(shuō),在資金支持、政策支撐、優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度等多角度保障下,煤電低碳改造示范項(xiàng)目將如期推進(jìn),煤電廠可優(yōu)選農(nóng)業(yè)廢棄物或沙生植物豐富區(qū)域開(kāi)展生物質(zhì)摻燒改造。
我國(guó)生物質(zhì)利用率尚不足15%,應(yīng)用發(fā)展市場(chǎng)潛力大
根據(jù)《方案》,煤電機(jī)組低碳化改造的方案主要有三個(gè)途徑。第一是生物質(zhì)摻燒,第二是綠氨的摻燒,第三是應(yīng)用CCUS技術(shù)。
在研討會(huì)上,多位專家均認(rèn)為,“從三種改造方式來(lái)看,生物質(zhì)摻燒技術(shù)是最可行、最成熟、成本最低的方式”。
史立山表示:“目前,我國(guó)生物質(zhì)資源利用率尚不足15%,發(fā)展空間很大。”
“我國(guó)生物質(zhì)資源年產(chǎn)量為34.94億噸,其中包含約10.5億噸農(nóng)林生物質(zhì)資源,折合4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。”據(jù)中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心研究員張麗欣介紹,在我國(guó)所有生物質(zhì)資源中,動(dòng)物糞便主要通過(guò)發(fā)酵做飼料,廢棄油脂則作為生物柴油的原料,秸稈林業(yè)剩余物能源化利用率比較低,特別是林業(yè)廢棄物能源化利用率市場(chǎng)不足3%。
但從另一個(gè)角度看,在我國(guó)東北等產(chǎn)糧區(qū)域,每年的秸稈焚燒屢禁不止,成為環(huán)境污染治理的一大難題,如果因?yàn)槊禾繐綗镔|(zhì)而建立起一套秸稈處置利用系統(tǒng),在減碳的同時(shí),也能有效保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。
根據(jù)《方案》,改造建設(shè)后的煤電機(jī)組應(yīng)具備摻燒10%以上生物質(zhì)燃料能力,是基于燃料熱量占比的10%,即煤電機(jī)組實(shí)際發(fā)電消耗總熱量的10%。
根據(jù)西安交通大學(xué)在2x660兆瓦火電機(jī)組所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如果2x660兆瓦火電機(jī)組摻燒熱量達(dá)到17.5%的話,每年可以減少碳排放量約77.25萬(wàn)噸,按照這個(gè)數(shù)據(jù)推算,如果2023年所有裝機(jī)煤電機(jī)組按照17.5%的比例摻燒,不考慮生物質(zhì)充分性,大概每年由此帶來(lái)的減排量約為6.8億噸。
“生物質(zhì)的總熱值大概在每公斤2800—4500大卡,部分資源的熱值能達(dá)到4500大卡,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大多數(shù)褐煤,所以其替代潛力也較大。” 張麗欣說(shuō)。
“不過(guò),我們要清醒地看到,目前,國(guó)內(nèi)摻燒技術(shù)的成熟度、經(jīng)濟(jì)性還有待提高,而且在已有的生物質(zhì)發(fā)電廠和垃圾焚燒發(fā)電廠的競(jìng)爭(zhēng)下,可能會(huì)進(jìn)一步帶來(lái)原料競(jìng)爭(zhēng)等一系列急需解決的問(wèn)題。”史立山說(shuō),“尤其是煤電企業(yè)在組織生物質(zhì)燃料方面須提高管理水平,根據(jù)所在地區(qū)的資源稟賦和機(jī)組實(shí)際情況,因地制宜選材、結(jié)合實(shí)際摻燒,在保障原料供給有力、現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定的前提下,穩(wěn)妥有序降低碳排放水平,蹄疾步穩(wěn)推進(jìn)綠色發(fā)展。”
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