秸稈發(fā)電并網的可行性分析

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)電并網的思路，分析可再生能源與電網發(fā)展的可行性，并提出合理建議。

【關鍵詞】秸稈發(fā)電、并網、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網工程的推進，對于中國電力的需求將不僅僅局限于國內，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，其不僅能提高生態(tài)效益、經濟效益，改善環(huán)境、減少污染物的排放，同時提高區(qū)域就業(yè)、促進經濟發(fā)展。

二、 吉林電網現狀

截止2010年末統計，吉林電網內發(fā)電裝機總容量14905.51MW，其中接入500千伏系統機組容量3120MW，接入 220千伏系統機組容量9534.4MW，接入66千伏系統機組容量2251.11MW?；痣姍C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（含農網）變電站711座，變電容量1467.77萬千伏安，線路長度15031.36公里。由統計表明，吉林省電網主要以火電為主，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家產學研單位組成的吉林玉米秸稈利用產業(yè)聯盟，推進吉林玉米秸稈資源綜合加工利用。目前，玉米秸稈產業(yè)初具規(guī)模，年煉制秸稈30萬噸，年生產總溶劑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)電技術現狀

截止2014年5月，據吉林省政府發(fā)展中心統計，我省現有生物秸稈電廠5家，集中在遼源、雙陽、榆樹、農安、公主嶺等玉米主產區(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)電要求秸稈生物質資源集中，數量大，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)電并網對電網的影響

秸稈直燃發(fā)電技術簡單，生產過程無污染，能實現二氧化碳零排放，比較具有發(fā)展?jié)摿?，但是由于可供秸稈資源有限以及鍋爐燃燒技術不成熟，因此生物質能發(fā)電機組長期運行不可控性大、非計劃停機檢修次數較多，秸稈發(fā)電并網不僅一定程度上降低了電網運行的可靠性，而且對調度人員在運行方式安排和網供負荷預測方面造成一定的困難。

六、秸稈發(fā)電和電網和諧發(fā)展的建議

秸稈發(fā)電具有顯著的社會效益和經濟效益，但是秸稈發(fā)電并網對地區(qū)電網供電可靠性、調度運行、網供負荷預測、電能質量和電網穩(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的容量，提高電網供電可靠性。

3.總結生物質鍋爐運行經驗，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)電并網工程即能降低污染物排放、提高經濟效益，而且還能提高吉林省地區(qū)就業(yè)人數，加快區(qū)域發(fā)展。本文針對秸稈發(fā)電并網的新思路，分析吉林省電網現狀、秸稈利用率以及秸稈發(fā)電技術現狀，提出秸稈發(fā)電與電網發(fā)展的可行性建議。對于吉林省地區(qū)，秸稈發(fā)電并網將對電力行業(yè)創(chuàng)造不可估量的經濟效益和社會效益，具有很好的實現前景。