秸稈發(fā)電并網(wǎng)的可行性分析

王金宇　姜華　于洋　王圣達

【摘 要】目前，我國處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的階段，電力需求持續(xù)快速增長，全國電力裝機從2002年底的3.57億千瓦增加到2014年底的13.6億千瓦，其中化石能源發(fā)電裝機容量9.1億千瓦，占總裝機容量比重為66.7%，水電、風電、核電占電力總裝機的22.1%、7.0%、1.5%。相比下，我國排放的溫室氣體總量仍位于世界前列。隨著“低碳經(jīng)濟”的興起，針對全球氣候變化、溫室氣體排放過大問題，本文結合吉林省地區(qū)實際情況，提出秸稈發(fā)電并網(wǎng)的思路，分析可再生能源與電網(wǎng)發(fā)展的可行性，并提出合理建議。

【關鍵詞】秸稈發(fā)電、并網(wǎng)、可再生能源

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2016.07.206

一、背景

綜合考慮經(jīng)濟、社會發(fā)展、電氣化水平提高等影響因素和電力作為基礎產(chǎn)業(yè)及民生重要保障的地位，對比分析世界發(fā)達國家用電需求發(fā)展歷程，借鑒國內(nèi)各機構預測成果，采取多種方法進行預測，未來電力需求，2020年全國全社會用電量為7.7萬億千瓦時，人均用電量5570千瓦時，“十三五”年均增長5.5%左右，電力消費彈性系數(shù)為0.76；2030年全國全社會用電量為10.3萬億千瓦時左右，人均用電量7400千瓦時左右，2020～2030年年均增長3%左右，電力消費彈性系數(shù)為0.5左右；2050年為12～13萬億千瓦時，人均用電量9000千瓦時左右。隨著人們對電力需求的日益增長，特別是全球能源互聯(lián)網(wǎng)工程的推進，對于中國電力的需求將不僅僅局限于國內(nèi)，而是全球化。為了應對世界能源資源緊張、環(huán)境污染、氣候變化三大問題，推動能源結構從化石能源為主向清潔能源為主轉變，大力發(fā)展太陽能、風能、核能等可再生能源。秸稈作為可再生能源，在我國具有豐富的產(chǎn)量，但是利用率卻不高，主要在田地中都被直接焚燒，不僅浪費了資源、嚴重污染環(huán)境，而且破換了生態(tài)平衡。

基于以上問題，本文提出秸稈發(fā)電并網(wǎng)，其不僅能提高生態(tài)效益、經(jīng)濟效益，改善環(huán)境、減少污染物的排放，同時提高區(qū)域就業(yè)、促進經(jīng)濟發(fā)展。

二、 吉林電網(wǎng)現(xiàn)狀

截止2010年末統(tǒng)計，吉林電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電裝機總容量14905.51MW，其中接入500千伏系統(tǒng)機組容量3120MW，接入 220千伏系統(tǒng)機組容量9534.4MW，接入66千伏系統(tǒng)機組容量2251.11MW。火電機組共103臺，裝機容量12509MW，其中供熱機組97臺，裝機容量9389MW；風電場21座，風電機組1704臺，裝機容量2157.81MW；水電機組19臺，裝機容量141.7兆瓦；其他發(fā)電機組6臺，裝機容量97兆瓦。220千伏變電站71座，變電容量1511.3萬千伏安，線路長度8708.17公里；66千伏（含農(nóng)網(wǎng)）變電站711座，變電容量1467.77萬千伏安，線路長度15031.36公里。由統(tǒng)計表明，吉林省電網(wǎng)主要以火電為主，風電和水電為輔。

三、吉林省地區(qū)秸稈資源現(xiàn)狀

（一）秸稈資源利用情況

吉林玉米種植面積210萬公頃，可利用玉米秸稈 3000萬噸，平均一個縣（市）60萬噸左右，綜合加工利用潛力巨大。吉林省各級政府十分重視玉米秸稈能源化利用，在十二五發(fā)展規(guī)劃中，把秸稈綜合利用作為重點支持領域，成立了14家產(chǎn)學研單位組成的吉林玉米秸稈利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推進吉林玉米秸稈資源綜合加工利用。目前，玉米秸稈產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，年煉制秸稈30萬噸，年生產(chǎn)總溶劑4萬噸（包括丁醇、丙酮、乙醇等）。但目前由于綜合利用不夠，有很大一部分秸稈在田間被直接焚燒及廢棄，部分用于柴灶、堆肥及牲畜飼料，還有少部分用于生物秸稈發(fā)電、秸稈燃料及粉碎還田。

（二）目前存在的問題

生物質(zhì)能源與石化能源相比，資源密度低且分散，收集半徑大，交易成本高，這是秸桿處理加工利用不夠的主要原因。具體問題有如下幾個方面：

1.供求關系不對稱，收購價格高，利潤點低。

2.分散的收購方式抬高成本。

3.農(nóng)戶覺得秸桿利用效益低。

4.秸稈利用企業(yè)效益不高，收購半徑大，吃不飽。

四、吉林地區(qū)秸稈發(fā)電技術現(xiàn)狀

截止2014年5月，據(jù)吉林省政府發(fā)展中心統(tǒng)計，我省現(xiàn)有生物秸稈電廠5家，集中在遼源、雙陽、榆樹、農(nóng)安、公主嶺等玉米主產(chǎn)區(qū)，總裝機容量12.2萬千瓦。秸稈發(fā)電有三種發(fā)電方式：直燃發(fā)電、混燃發(fā)電和氣化后發(fā)電。？目前，我省主要以直接燃燒發(fā)電方式為主。直接燃燒秸稈發(fā)電要求秸稈生物質(zhì)資源集中，數(shù)量大，收集、儲運方便。吉林省具有秸稈發(fā)電的資源優(yōu)勢，秸稈直接利用在生活燃料的比例在不斷下降，秸稈發(fā)電應用比例在不斷增加。

五、秸稈發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響

秸稈直燃發(fā)電技術簡單，生產(chǎn)過程無污染，能實現(xiàn)二氧化碳零排放，比較具有發(fā)展?jié)摿Γ怯捎诳晒┙斩捹Y源有限以及鍋爐燃燒技術不成熟，因此生物質(zhì)能發(fā)電機組長期運行不可控性大、非計劃停機檢修次數(shù)較多，秸稈發(fā)電并網(wǎng)不僅一定程度上降低了電網(wǎng)運行的可靠性，而且對調(diào)度人員在運行方式安排和網(wǎng)供負荷預測方面造成一定的困難。

六、秸稈發(fā)電和電網(wǎng)和諧發(fā)展的建議

秸稈發(fā)電具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，但是秸稈發(fā)電并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)供電可靠性、調(diào)度運行、網(wǎng)供負荷預測、電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來了很多負面影響。結合吉林地區(qū)實際情況，對可再生能源與電網(wǎng)的和諧發(fā)展提出以下建議：

1.明確責任，加大政府支持力度。需要政府的介入，提供資金支持、政策支持、引導資源的整合，推動秸稈發(fā)電企業(yè)的發(fā)展，推動農(nóng)民對秸稈資源的集中意識，加強監(jiān)督管理、制定扶持政策、規(guī)范行業(yè)發(fā)展、完善技術保障、建設收儲運體系、做好宣傳推廣。

2.控制可再生能源機組接入電網(wǎng)的容量，提高電網(wǎng)供電可靠性。

3.總結生物質(zhì)鍋爐運行經(jīng)驗，提高鍋爐燃燒技術。

4.加強可再生能源機組的建模工作，對電網(wǎng)大量接入可再生能源發(fā)電機組后的運行性能進行深入研究。

七、結束語

吉林省地區(qū)發(fā)展秸稈發(fā)電并網(wǎng)工程即能降低污染物排放、提高經(jīng)濟效益，而且還能提高吉林省地區(qū)就業(yè)人數(shù)，加快區(qū)域發(fā)展。本文針對秸稈發(fā)電并網(wǎng)的新思路，分析吉林省電網(wǎng)現(xiàn)狀、秸稈利用率以及秸稈發(fā)電技術現(xiàn)狀，提出秸稈發(fā)電與電網(wǎng)發(fā)展的可行性建議。對于吉林省地區(qū)，秸稈發(fā)電并網(wǎng)將對電力行業(yè)創(chuàng)造不可估量的經(jīng)濟效益和社會效益，具有很好的實現(xiàn)前景。