生物質發電技術分析比較

王龍

【摘??要】當前，我國的可再生能源領域中，生物質發電技術有著十分重要的作用，是其中至關重要的組成部分，為我國可再生能源的發展做出了極大的貢獻，同時也在很大程度上推進我國國民經濟持續穩定的發展。結合這樣的情況，本文主要針對三類生物質發電技術進行相對應的分析和比較，希望能夠為相關從業者提供一定的參考和借鑒。

【關鍵詞】生物質;發電技術;分析與比較

0引言

當前，在世界范圍內來看，不可再生能源，例如，煤、石油、天然氣等常規能源呈現出日益枯竭的狀態，在這樣的情況下，世界各國越來越高度重視可再生能源的利用和開發，其中，在可再生能源中生物質能源是最有前景的能源之一，它在人類社會發展過程中有著至關重要的作用，當前，研究人員持續不斷的研發相關方面的技術，特別是已經開發出多種生物質能轉換利用技術，由此使得生物質能發電已成為生物質能源實現現代化利用的十分關鍵的方式之一。我國是十分典型的農業大國，生物質資源的種類特別多樣，大多數都是在農村地區廣泛分布，數量和儲量特別巨大，我國的每年可利用生物質能資源總量據推測可以達到7億t標準煤以上。生物質能源是特別典型的清潔能源，對其切實有效的利用能夠充分實現?CO2?零排放，可真正意義上有效實現節能減排，能夠從根本上有效替代煤、石油和天然氣等礦物燃料能源。在實踐的過程中有效利用相關方面的能源轉換技術，可以把生物質能源轉化成為更高品位的電能，這樣能夠充分確保農村日益增長的電力需求，使農民的生活水平得到更顯著的提升，使其居住環境得到大幅度的改善。因此，結合實際情況更科學合理的利用生物質能源，能夠有效確保我國能源安全，實現節能減排，促進社會實現可持續發展。據此，本文重點分析和比較三種生物質發電技術的相關情況。

1?生物質發電技術概述

生物質發電技術主要包括生物質直接燃燒發電、氣化發電以及與煤混合燃燒發電等相關技術，本文著重針對以下三種類型進行分析和探討。

1.1?生物質直接燃燒發電

生物質直接燃燒發電主要指的是結合實際情況把生物質原料送入適合生物質燃燒的特定鍋爐中直接燃燒，由此生成蒸汽，然后把蒸汽機輪和發電機發動起來進行發電。已開發應用的生物質鍋爐有多種類型，例如木材鍋爐、甘蔗渣鍋爐等。這種發電形式所涉及的關鍵技術主要有原料預處理，生物質鍋爐防腐以及提升燃燒效率等相關內容。與此同時，我國的生物質種類特別多，成分比較復雜，在收集運輸的過程中比較困難，主要應用的農業廢棄物在很大程度上受到季節和農業生產的這些影響，所以無法全年供應。我國的生物質鍋爐和小型蒸汽輪機技術相對來說比較成熟，然而，其設備和規模相對來說比較小，參數比較低，與進口設備相比效率較低。生物質直接燃燒發電技術相對來說成熟一些，可以大規模生產，有更高的效率。該技術在我國應用的比較少，因為它要求生物質資源更加集中，數量特別大，如果需要大規模收集或運輸生物質，使原料成本進一步增加，所以該技術更適合用在現代化大農場或大型加工廠的廢物處理。

1.2?生物質氣化發電

生物質氣化發電是指生物質在氣化爐中氣化生成可燃氣體，經過凈化之后，使內燃機進行驅動發電。氣化爐應對不同種類的生物質原料，有著特別強的適應性。內燃機一般由柴油機或天然氣機改造而成，通過這種方法能夠更有效的適應生物質燃氣熱值較低的要求。燃氣輪機要求容量小，適于燃燒高雜質、低熱值的生物質燃氣。生物質氣化發電主要包括兩種類型，分別是小型氣化發電和中型氣化發電。小型氣化發電采用簡單的氣化—內燃機發電工藝，發電效率通常情況下是在?14%～20%，規模一般小于?3MW。中型氣化發電除了采用氣化—內燃機（或燃氣輪機）發電工藝外，與此同時，要進一步增加余熱回收和發電系統，氣化發電系統的總效率可達到?25%～35%。除此之外，規模比較大的氣化—燃氣輪機聯合循環發電系統作為先進的生物質氣化發電技術，比常規系統有更低的能耗，總體效率有更大的成提升，但是它的關鍵技術目前仍在研發階段，需要進一步完善。

1.3?生物質混合燃燒發電

生物質混合燃燒發電是指將生物質原料應用于燃煤電廠中，和煤進行充分融合，以此進行燃料發電。生物質與煤有兩種類型的混合燃燒方式，分別是：①生物質直接與煤混合燃燒，產生蒸汽，帶動蒸汽輪機發電。②將生物質在氣化爐中氣化產生的燃氣與煤混合燃燒，產生蒸汽，帶動蒸汽輪機發電。混合燃燒方式有著更為優良的通用性，對于原燃煤系統的影響相對來說更小一些。

2?生物質發電技術投資分析比較

2.1?生物質直接燃燒發電項目投資

生物質直接燃燒發電要求生物質資源更為集中，有著更大的數量，只有進行大規模的利用，才能呈現出顯著的經濟效益。小型生物質直接燃燒發電系統在我國南方地區的糖廠中得到廣泛的應用，但是通常情況下也只是在甘蔗收榨季節運行;大型系統應用范圍比較窄，國內在建的相關項目設備都是從發達國家引進的，進口設備的投資有巨大的提升，是國產設備的兩倍左右。

2.2?生物質氣化發電項目投資

在新建小型?MW級生物質氣化電站的投資中，主體設備投資占總投資的60%，單位投資隨著發電規模的進一步增大而明顯減少。6MW?中型生物質氣化電站采用內燃機—蒸汽輪機聯合循環發電工藝，相對來說系統更為復雜，在更大程度上增加了余熱回收及汽輪機發電系統，并且電網接入項要求較高，因而單位投資較小型氣化電站高，達到?6500元/kW。內燃機—蒸汽輪機發電部分的投資約占總投資的?55%。

2.3?生物質氣化混燒發電項目投資

以小型燃煤電站為基礎進一步增加一套與之相對應的生物質氣化設備，沒有必要進行發電系統的增加，可以有效利用燃煤電站原有建筑和基礎設施。投資項目主要包括氣化爐和燃料供應系統，這兩方面投資大約占總投資的83%左右，單位投資在300?元/kW?以下。從以上的相關指標中能夠十分明顯的得出：①生物質氣化混燒發電的單位投資成本是最低的，且經濟合理，而且系統相對來說更為簡單;②同一發電技術的單位投資成本通常情況下是隨著發電規模的進一步增大，出現減少，同一發電規模的進口設備的成本，要比國產設備投資高得多。③系統規模越大越復雜，因此主體設備投資占總投資比例，隨著系統規模的增大而減小。

3?生物質發電技術的適用性

通過上面的分析，可以進一步有效明確：①生物質與煤混合燃燒發電技術投資少，發電效率決定于原燃煤電站的效率，其中生物質氣化混燒發電對原有電站的影響比直接混燒發電對原有電站的影響要小很多，有著更為顯著的通用性。

②由于氣化發電技術關鍵設備——小型低熱值燃氣輪機技術并沒有真正意義上成熟完善，因此對?10MW?以上的生物質發電系統而言，直接燃燒發電相對來說有著更為顯著的優勢。對10MW以下的生物質發電系統來說，氣化—余熱發電系統與直接燃燒發電系統在投資方面相對來說是比較接近的，但是從整體上來看，氣化—余熱發電系統效率要比直接燃燒發電系統有更為明顯的提升，所以其優勢更為明顯，更適合用在5～6?MW?規模的生物質發電系統。

結論

通過上面的分析，可有效看出，在三種類型的生物質發電技術中，投資經濟性最好的是混燒發電技術，但是要以原有的燃煤電廠為基礎，發電經濟性是由原電廠的效率決定的，而且對于原電廠有著一定程度影響。生物質氣化發電技術我呈現出的發電規模相對來說更加靈活，投資少一些，但是相關技術并不成熟完善，要進一步優化。直接燃燒發電技術最成熟，但是在小規模的情況下無法有效提升蒸汽參數，必須大規模應用才更經濟合理。相關企業或單位對此要高度關注，并在實踐的過程中加以靈活有效的應對。

參考文獻：

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[3]?吳創之，馬隆龍.生物質能現代化利用技術[M].北京：化學工業出版社，2013.8，149.

（作者單位：哈電集團生物質發電（撫遠）有限公司）