煤电机组低碳化改造，为何选中生物质掺烧？

“在燃煤机组中掺烧生物质，是降低煤电企业碳减排的必经之路。因此，要谋划好生物质能源利用前景，深化交流合作，为建设美丽中国贡献生物质力量。”中国产业发展促进会副会长、国家能源局新能源和可再生能源司原副司长史立山在近日举办的“燃煤机组掺烧生物质低碳化技术路径与发展策略”学术研讨会上（以下简称研讨会）表示。

据悉，今年6月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》（以下简称《方案》），将生物质掺烧列为三种煤电低碳化改造建设方式之一，明确提出，改造建设后煤电机组应具备掺烧10％以上生物质燃料能力，燃煤消耗和碳排放水平显著降低。

在《方案》发布近半年之际，中国产业发展促进会生物质能产业分会、中国能源研究会绿色低碳技术专业委员会主办了此次探讨会。在研讨会上，本报记者就煤电机组掺烧生物质的减碳潜力、相关技术的环境效益等问题采访了多位业内专家和企业代表。

生物质掺烧先行者，取得良好的环境、社会效益

“《方案》旨在深化煤电机组减碳行动，加速构建清洁、低碳、安全、高效的新型能源生态系统。生物质掺烧作为重要的煤电低碳改造举措，具有重大的现实意义和广阔的发展前景。”华电湖北发电有限公司（以下简称为华电湖北公司）党委委员、副总经理汪家军说。

据悉，煤电耦合生物质发电已在山东十里泉、日照等燃煤电厂实施，有关技术已具备规模化示范的基础。

在今年8月，国电电力胜利电厂大型燃煤机组掺烧牛粪试验成功。试验以内蒙古自治区锡林郭勒草原上的牛粪为原材料，利用电厂现有上煤系统，掺烧牛粪36.2吨，掺烧比例13.45%，是全国首例煤电机组掺烧牛粪试验，生态效益、社会效益明显。

目前，华电湖北公司也充分发挥湖北华电襄阳发电有限公司（以下简称襄阳发电公司）生物质能源领域首台（套）重大技术装备（目）技术领先优势，在襄阳发电公司、西塞山电厂等燃煤发电企业部署了不同技术路线的生物质耦合煤电降碳项目，多技术路线生物质耦合发电“减碳集群”已初具规模。

以襄阳发电公司为例，此前，这家公司的碳配额相对较张，因碳减排压力较大，公司考虑用生物质可再生能源替代煤炭。而国内主流的掺烧技术主要有两种，一种为直接掺烧，即将生物质燃料直接破碎随煤粉一起进入燃煤锅炉；还有一种是气化耦合技术。

“气化耦合技术是将生物质燃料破碎或压块后，送到生物质气化炉内，经过干燥、热解、氧化、还原四个过程，同时，以空气作为气化剂，生成可燃气体，进入大型燃煤锅炉，与燃煤进行混合燃烧，可替代一部分燃煤。”襄阳发电公司生物质运维主任杨涛告诉本报记者，“我们根据襄阳发电公司所处的地理位置和电厂的实际情况，确定采用气化耦合技术进行生物质掺烧。”

本报记者现场看到，项目主体工程是在襄阳公司自有地上建了一套折算容量为10.8兆瓦的循环离合床的气化装置，配套有干料棚、上料系统以及综合用房，并配以电气控制、风机燃气等设备。

据杨涛介绍，这一项目年可消纳农林废弃物5万吨，直接带动农民增收1700余万元。年节约标煤1.8万吨，减少二氧化碳排放量5万吨。而且，其发电效率比直接掺烧生物质电厂的效率高6%—9%；目前，这一技术不需要投资汽轮机、发电机等设备，投资成本也比直接燃烧生物质电厂成本更低；另外，运营检修可以直接使用电厂现有资源，整体上管理成本也相对较低。

“从经济效益方面来看，目前，湖北省对类似的耦合机组发电有相应补贴，整体的经济效益比较可观。”杨涛说。

靠节能技改减碳难度大，需源端减碳、末端固碳

今年下半年，围绕煤电如何进行低碳化改造，国家相关部门发布了多个政策文件，均提到了支持煤电机组掺烧生物质或使用清洁能源进行煤炭替代。

9月中旬，发改委发布《加强煤炭清洁高效利用的意见》，要求开展煤电低碳化改造和建设，并支持燃煤机组实施清洁能源替代。

10月中旬，生态环境部在《2023、2024年度全国碳排放权交易发电行业配额总量和分配方案》中也明确提出，完整履约年度内，化石燃料掺烧生物质（含垃圾、污泥）的机组，掺烧生物质（含垃圾、污泥等）热量年均占比超过10%且不高于50%的化石燃料机组，暂不纳入配额管理的机组判定标准。业内人士告诉本报记者，这一规定，意味着掺烧生物质可以让煤电机组暂时免于配额管理，是对煤电机组掺烧生物质的鼓励政策。

10月底，发改委、工信部等六部门又发布《关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见》，也支持大型燃煤发电锅炉掺烧生物质。

为何生物质成为煤电机组低碳化改造的“救星”？

中国电力企业联合会规划发展部主任张琳告诉本报记者：“长期以来，我国积极推动煤电装备技术自主创新发展并实施煤电节能改造，煤电机组碳排放水平逐步降低。但随着新能源大规模并网，煤电调峰的深度和频度持续增加，煤电运行条件已经发生深刻变化，仅靠节能技术改造实现持续降碳的难度越来越大。”

根据国家统计局发布的《中华人民共和国2023年国民经济和社会发展统计公报》，2023年，我国能源强度比2022年下降了0.5%，碳强度则与上年持平。2022年，能源强度同比下降0.1%，碳强度同比下降0.8%。

国家能源集团首席科学家朱法华告诉本报记者：“20世纪中国在发电技术方面，与国外先进水平的差距约20年—50年，到21世纪，中国的技术水平己超越发达国家。但我国富煤贫油少气的资源禀赋决定了煤炭的主体能源地位。我国能源领域碳排放占全国总量的80%以上，电力碳排放在能源行业中的占比超40%，且绝大部分来源于煤电。

目前，中国电力的碳足迹仍相对较高，为632克/千瓦时，美国约为398克/千瓦时。”

“在‘双碳’目标下，为确保全社会如期达峰，亟需通过源端减碳、末端固碳等技术方式进一步推动煤电低碳转型。可以说，煤电低碳化改造建设，既是推动煤电行业转型升级、发展新质生产力的应有之义，又是支撑实现碳达峰碳中和目标的必然选择。”张琳说，在资金支持、政策支撑、优化电网调度等多角度保障下，煤电低碳改造示范项目将如期推进，煤电厂可优选农业废弃物或沙生植物丰富区域开展生物质掺烧改造。

我国生物质利用率尚不足15%，应用发展市场潜力大

根据《方案》，煤电机组低碳化改造的方案主要有三个途径。第一是生物质掺烧，第二是绿氨的掺烧，第三是应用CCUS技术。

在研讨会上，多位专家均认为，“从三种改造方式来看，生物质掺烧技术是最可行、最成熟、成本最低的方式”。

史立山表示：“目前，我国生物质资源利用率尚不足15%，发展空间很大。”

“我国生物质资源年产量为34.94亿吨，其中包含约10.5亿吨农林生物质资源，折合4.6亿吨标准煤。”据中国质量认证中心研究员张丽欣介绍，在我国所有生物质资源中，动物粪便主要通过发酵做饲料，废弃油脂则作为生物柴油的原料，秸秆林业剩余物能源化利用率比较低，特别是林业废弃物能源化利用率市场不足3%。

但从另一个角度看，在我国东北等产粮区域，每年的秸秆焚烧屡禁不止，成为环境污染治理的一大难题，如果因为煤炭掺烧生物质而建立起一套秸秆处置利用系统，在减碳的同时，也能有效保护当地的生态环境。

根据《方案》，改造建设后的煤电机组应具备掺烧10％以上生物质燃料能力，是基于燃料热量占比的10%，即煤电机组实际发电消耗总热量的10%。

根据西安交通大学在2x660兆瓦火电机组所做的实验结果，如果2x660兆瓦火电机组掺烧热量达到17.5%的话，每年可以减少碳排放量约77.25万吨，按照这个数据推算，如果2023年所有装机煤电机组按照17.5%的比例掺烧，不考虑生物质充分性，大概每年由此带来的减排量约为6.8亿吨。

“生物质的总热值大概在每公斤2800—4500大卡，部分资源的热值能达到4500大卡，远远高于大多数褐煤，所以其替代潜力也较大。” 张丽欣说。

“不过，我们要清醒地看到，目前，国内掺烧技术的成熟度、经济性还有待提高，而且在已有的生物质发电厂和垃圾焚烧发电厂的竞争下，可能会进一步带来原料竞争等一系列急需解决的问题。”史立山说，“尤其是煤电企业在组织生物质燃料方面须提高管理水平，根据所在地区的资源禀赋和机组实际情况，因地制宜选材、结合实际掺烧，在保障原料供给有力、现有设备运行稳定的前提下，稳妥有序降低碳排放水平，蹄疾步稳推进绿色发展。”

来源：中国环境 作者：
中环报记者乔建华

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