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發(fā)展生物質燃煤耦合發(fā)電以等量替代為根本 |
近期,國家發(fā)改委、國家能源局等16部委聯(lián)合印發(fā)了《關于推進供給側結構性改革防范化解煤電產(chǎn)能過剩風險的意見》(發(fā)改能源[2017]1404號),《意見》明確了全國煤電停建緩建1.5億千瓦、淘汰0.2億千瓦、各類改造9.8億千瓦的目標,制定了2017年度落實壓減煤電產(chǎn)能5000萬千瓦以上的目標任務和實施方案。 當前,煤電產(chǎn)能過剩形勢嚴峻,急需化解治理。從國際經(jīng)驗來看,發(fā)展農(nóng)林生物質與燃煤耦合發(fā)電是治理煤電過剩、逐步替代煤電、加快電力轉型升級的有效手段。 農(nóng)林剩余物是重要的生物質資源,其能源化利用是典型的分布式可再生能源,具有清潔低碳、綠色環(huán)保等特點。我國包括秸稈在內(nèi)的農(nóng)林剩余物資源豐富,約4.6億噸可供能源化利用,折合2.3億噸標煤,但受收儲運等因素影響,目前每年能源化利用實為4000萬噸左右,利用率不足10%。農(nóng)林生物質能源化利用有較大的發(fā)展空間。因地制宜發(fā)展農(nóng)林生物質與燃煤耦合發(fā)電,采用農(nóng)林生物質作為燃料替代燃煤具備一定的資源基礎。 農(nóng)林生物質與燃煤耦合發(fā)電(以下簡稱生物質耦合發(fā)電),又稱農(nóng)林生物質與燃煤混燃發(fā)電,是指在傳統(tǒng)燃煤發(fā)電項目中采用農(nóng)林剩余物作為燃料替代部分燃煤的發(fā)電方式,主要包括生物質與燃煤直接混燃發(fā)電、增設生物質鍋爐直燃并聯(lián)發(fā)電、生物質氣化后與燃煤混燃發(fā)電等形式。 歐美發(fā)達國家經(jīng)過多年探索,在通過生物質耦合發(fā)電、最終替代煤電方面已形成了較為成熟的經(jīng)驗和模式,其最主要的出發(fā)點是為了減排以CO2為主的溫室氣體。而且由于技術不斷發(fā)展,已由與煤混燃(秸稈摻混比小于20%),過渡到在一個電廠內(nèi)與天然氣等平行聯(lián)合發(fā)電,有的機組使用天然氣與生物質成型顆?;烊迹械膭t使用100%的秸稈作鍋爐燃料。 近年來國內(nèi)以華電、國電為代表的發(fā)電企業(yè)也進行了一些嘗試,但是由于思路不清、目的不明,特別是對于生物質發(fā)電在耦合中替代燃煤發(fā)電沒有清晰的認識,導致生物質燃煤耦合發(fā)電成為燃煤電廠多發(fā)電的借口和工具,背離了生物質耦合發(fā)電的本意。 在我國生物質直燃發(fā)電技術和產(chǎn)業(yè)已趨成熟的形勢下,再鼓勵摻燒,而且只是為了規(guī)避去過剩和落后產(chǎn)能,似有開倒車之嫌。為引導生物質耦合發(fā)電走向正確發(fā)展道路,促進可持續(xù)健康發(fā)展,筆者從發(fā)展生物質耦合發(fā)電的目的、國外發(fā)展生物質耦合發(fā)電的成功實踐、我國生物質耦合發(fā)電發(fā)展目標和思路等方面談幾點看法,供討論和參考。 生物質耦合發(fā)電是減少燃煤機組發(fā)電量、 治理煤電過剩的重要措施 (一)從國際能源轉型發(fā)展趨勢來看,生物質耦合發(fā)電是實現(xiàn)煤電減量化的重要手段 根據(jù)BP統(tǒng)計數(shù)據(jù),2016年以美國、德國、法國、英國為代表的歐美發(fā)達經(jīng)濟體煤炭占一次能源消費比例較2010年分別下降7.2、0.6、1.3、9.1個百分點,而包括水電在內(nèi)的可再生能源占一次能源消費比例較2010年分別提高了2.0、6.0、2.2、7.2個百分點。 2016年,全球煤炭占一次能源總消費比例為28.1%,較2010年下降了1.5個百分點,包括水電在內(nèi)的可再生能源占全球一次能源總消費比例為10%,較2010年上升了2.2個百分點。從國際發(fā)展趨勢來看,采用可再生能源替代煤炭、逐步實現(xiàn)煤炭減量化是國際能源轉型不可擋、不可逆的客觀規(guī)律。 燃煤發(fā)電是煤炭消費的主要利用方式之一,以法國、英國和德國為代表的歐洲發(fā)達國家制定了明確的煤電減量化目標和路線圖,分別計劃于2022年、2025年和2050年退出全部燃煤發(fā)電,而將燃煤電廠改造為生物質電廠是替代和淘汰煤電的重要手段之一。 ??目前英國正在實施燃煤電站向生物質電站的改造工程,其中2015年生物質發(fā)電裝機容量和發(fā)電量分別增長了12%和27%; ??丹麥2000年至2015年的煤炭消耗量下降了將近60%,而同時期農(nóng)林生物質能消耗量增長了100%,丹麥的燃煤電廠已經(jīng)逐步被改造為生物質電廠,且以生物質熱電聯(lián)產(chǎn)為主。 從國際經(jīng)驗來看,發(fā)展生物質耦合發(fā)電是治理煤電過剩、逐步替代煤電、實現(xiàn)煤電減量化的重要措施。 ?。ǘ膰鴥?nèi)能源轉型戰(zhàn)略要求來看,生物質耦合發(fā)電是實現(xiàn)煤電減量化的有益嘗試 耶魯大學發(fā)布的《2016年環(huán)境績效指數(shù)報告》顯示,我國二氧化氮平均值為15.29,排名全球第176;PM2.5平均值為2.256,排名第180,排名處于全球倒數(shù)行列。煤炭消費是大氣污染的重要原因,已成為全社會關注的焦點,引起了中央的高度重視。2016年煤炭消費在我國一次能源消費總量中約占62%,是世界平均水平的2.2倍,全球一半的煤炭消費來自中國。 中央提出的能源革命、能源轉型升級,本質上就是要通過發(fā)展包括生物質能在內(nèi)可再生能源逐步替代煤炭,實現(xiàn)煤炭消費的減量化。按照能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃,為確保國家2020年煤炭消費占比下降至58%的戰(zhàn)略性發(fā)展目標,我國煤炭減量化任務還十分艱巨。 根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2016年全國發(fā)電設備平均利用小時為3785小時,同比降低203小時,是1964年以來的最低水平,全國電力供應已由總體平衡、局部偏緊轉向相對寬松、過剩加劇。 在過去的幾年中,火電平均利用小時數(shù)從近6000小時降到了4165小時,非水可再生能源發(fā)電量相對較小,即使新能源發(fā)電全停,火電平均利用小時數(shù)也僅能增加300多小時,因此以煤電為主的火電過剩是電力過剩的真正原因。2016年全國發(fā)電裝機容量16.5億千瓦,煤電裝機約為10.5億千瓦,占比64%,這個比例在全世界范圍內(nèi)都是很高的,而且現(xiàn)在仍有大量在建煤電機組,將進一步加劇電力供需矛盾,不符合國家能源革命和能源轉型升級戰(zhàn)略要求。 按照能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃,為確保2020年國家非化石能源占比達到15%的戰(zhàn)略性發(fā)展目標,煤電裝機應控制在11億千瓦,科學合理地控制和減少煤電裝機和發(fā)電量才是我國能源的戰(zhàn)略轉型之路。借鑒國際經(jīng)驗,通過發(fā)展生物質耦合發(fā)電替代燃煤發(fā)電,切實減少煤電裝機和發(fā)電量,是實現(xiàn)電力生產(chǎn)消費綠色化低碳化的重要措施。 當前各地去發(fā)電產(chǎn)能的主要措施之一是關、停中、小發(fā)電廠,理由之一是能效低、環(huán)境污染重,但執(zhí)行起來問題很多。若這些機組在達標排放且可熱電聯(lián)產(chǎn)的前提下,不如用秸稈與煤混燃發(fā)電方式加以改造。 如果對大型發(fā)電廠采取秸稈與煤混燃,即便秸稈摻混的比例只有20%,需要的數(shù)量亦非常巨大(一個600MW的燃煤電廠,若混燃20%的生物質,則相當于耦合一個120MW的生物質電廠,遠遠超過我國單生物質電廠20-30MW的規(guī)模,年需生物質100萬噸以上,原料收集難度和成本會不可想像)。 另外,由于技術門檻和原料收儲問題,絕大多數(shù)生物質電廠都曾在秸稈原料的保障環(huán)節(jié)栽跟頭、發(fā)生嚴重虧損乃至于破產(chǎn)的歷史教訓,建議耦合電廠由生物質發(fā)電龍頭企業(yè)建設運營會更為穩(wěn)妥。 國外有通過生物質耦合發(fā)電逐步或完全 替代煤電的成功實踐 近年來,以英國、丹麥和瑞典為代表的發(fā)達國家在通過生物質耦合發(fā)電逐步或完全替代煤電方面取得了成功,實現(xiàn)了能源轉型升級和經(jīng)濟可持續(xù)健康發(fā)展并行的目標,為我國能源轉型升級提供了成功經(jīng)驗,樹立了良好榜樣。 英國是首個成功擺脫對燃煤火電嚴重依賴的國家。2017年4月21日,英國實現(xiàn)了工業(yè)革命以來首個全天不使用煤電的日子。近年,英國大力推進燃煤電廠改造為生物質電廠工程,煤電占比已由2015年的23%降至2016年的9%,并計劃于2025年關閉所有燃煤電站。 倫敦以東約30公里的蒂伯里燃煤電廠,其滿負荷運行時發(fā)電量可占到英國用電總需求的2%,該電廠目前已改造為一座純生物質發(fā)電廠,改造后電廠的二氧化碳排放量可下降87%,硫化物和氮氧化物排放分別下降75%和50%,各種粉塵排放量下降90%。該電廠的成功改造大幅降低了大氣污染物排放,達到了生物質替代燃煤的效果。 丹麥在推動經(jīng)濟發(fā)展的同時成功實現(xiàn)能源轉型。丹麥2000年至今GDP實現(xiàn)了86%的增長,煤炭消耗量從660萬噸標煤降至270萬噸標煤,而同時期農(nóng)林生物質消耗量則從121萬噸標煤增長到241萬噸標煤。丹麥的燃煤電廠通過生物質耦合發(fā)電、逐步加大生物質發(fā)電量、加快減少煤電發(fā)電量,最終成為純生物質電廠。 作為丹麥的綠色能源企業(yè)代表,Dong Energy從2006年開始采用生物質逐步替代煤炭,至今煤炭消耗量已經(jīng)減少了73%。公司決定2023年所有發(fā)電站采用生物質作為燃料。2017年,公司開始最后兩個燃煤發(fā)電站的改造工作,2019年底改造完成后將采用100%生物質作為燃料,為卡倫堡和埃斯比約兩個區(qū)域提供清潔電力與熱力。丹麥在經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的同時逐步完成了生物質發(fā)電對燃煤發(fā)電的替代。 瑞典實現(xiàn)了能源轉型升級和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展并行目標。瑞典從上世紀80年代開始進行能源結構調(diào)整,用于發(fā)電和供熱的煤炭及石油消耗從1990年的198萬噸標煤降至2014年的74萬噸標煤,而同時期生物質熱電聯(lián)產(chǎn)則發(fā)展到621萬噸標煤,生物質能占到能源供應總量的25%。 根據(jù)國際能源署(IEA)最新的統(tǒng)計資料,瑞典人均碳排放為4.25噸/年,相較于1990年下降了20%,低于歐盟人均排放量6.91噸/年,同期瑞典的GDP增長為50%,可以說瑞典已經(jīng)成功轉型為可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟體。 以等量替代為根本, 發(fā)展生物質耦合發(fā)電 從國際能源轉型趨勢和實踐,從國內(nèi)能源轉型戰(zhàn)略需要,以及從當前化解煤電過剩的嚴峻形勢來看,發(fā)展生物質耦合發(fā)電最終的落腳點應是替代燃煤發(fā)電裝機、替代燃煤發(fā)電量、減少燃煤消耗,有效治理煤電過剩,加快電力綠色化低碳化轉型,推進能源結構調(diào)整,有效應對大氣污染和氣候變化。 為實現(xiàn)煤電減量化目標,發(fā)展生物質耦合發(fā)電必須遵循容量等量替代和電量等量替代原則。容量等量替代原則是指規(guī)劃布局生物質耦合發(fā)電裝機容量應等量替代煤電裝機容量;電量等量替代原則是指按照生物質耦合發(fā)電項目新增生物質發(fā)電量,等量削減燃煤發(fā)電量。 容量替代應立足于電力轉型升級,國家和省級能源主管部門應從電源規(guī)劃發(fā)展目標上切實減少煤電裝機容量,在規(guī)劃實施階段落實容量等量替代原則。 電量替代應立足于具體項目層面,地方經(jīng)濟運行、能源主管部門和發(fā)電企業(yè)應從項目發(fā)電量計劃上切實減少煤電發(fā)電量,將電量等量替代目標落實到每一個生物質耦合發(fā)電項目上。 總體而言,發(fā)展生物質耦合發(fā)電,應從電源規(guī)劃建設層面抓好容量等量替代,從項目電力生產(chǎn)供應層面抓好電量等量替代,兩手都要抓,兩手都要硬,切實減少煤電裝機容量和發(fā)電量,實現(xiàn)煤電減量化目標。 若在發(fā)展生物質耦合發(fā)電過程中偏離了等量替代原則,那么就有違初衷,失去了原有之義,而且在現(xiàn)實中有借發(fā)展生物質耦合發(fā)電“之名”,實際上卻行增加燃煤發(fā)電規(guī)模和發(fā)電量“之實”。 比如,吉林大唐長山熱電廠生物質耦合項目,實施生物質耦合,煤電機組容量和計劃電量卻不發(fā)生變化,實質上該項目就是打著耦合的旗號,變相增加煤電項目發(fā)電量。在東北地區(qū)電力嚴重過剩情況下,此舉無異于加劇過剩。真正的生物質耦合發(fā)電應該是,生物質發(fā)電等量替代煤電機組容量和發(fā)電量,切實減少煤電,切實推進電力轉型升級。 為切實發(fā)揮替代煤電作用,各級政府和相關企業(yè)制定等量替代工作方案,落實各方責任。國家能源主管部門應根據(jù)可再生能源和生物質能規(guī)劃發(fā)展目標,制定全國生物質耦合發(fā)電替代煤電總體工作方案,將替代任務落實到各個?。▍^(qū)、市)和相關發(fā)電企業(yè)。 各省級能源主管部門根據(jù)國家總體工作方案制定本地區(qū)生物質耦合發(fā)電替代煤電工作方案,按照容量等量替代原則,落實減少燃煤發(fā)電目標,等量減少本地區(qū)煤電發(fā)展裝機容量;將電量等量替代目標落實到每一個生物質耦合發(fā)電的煤電項目上,并與相關部門銜接落實減少耦合項目燃煤發(fā)電計劃量。 發(fā)電企業(yè)按照等量替代原則,制定生物質耦合發(fā)電替代煤電的具體實施方案,明確燃料供應、項目運營管理等方面的具體措施。各級政府和相關企業(yè)在貫徹落實工作方案過程中出現(xiàn)違背等量替代原則情形時,國家能源主管部門應進行相應處罰。 按照等量替代原則,發(fā)展生物質耦合發(fā)電。若到2020年發(fā)展1500萬千瓦生物質耦合發(fā)電,等量減少1500萬千瓦的煤電裝機,可使煤電裝機比重下降約0.75個百分點;減少煤電發(fā)電量約700億千瓦時,可使煤電發(fā)電量比重下降約1個百分點。 據(jù)初步統(tǒng)計,目前全國10萬千瓦及以下的小火電機組約6000萬千瓦,5萬千瓦及以下的小火電機組約2000萬千瓦,混燃發(fā)電若再完全替代1500萬千瓦小火電機組,共計實現(xiàn)超量替代3000萬千瓦的燃煤發(fā)電,將減少化石能源消費量4800萬噸,減排二氧化碳12576萬噸,減少二氧化硫排放40.8萬噸,可使燃煤火電裝機比重下降約1.5個百分點,可使燃煤火電發(fā)電量比重下降約2個百分點,減排效果顯著。 因此,農(nóng)林生物質與燃煤混燃發(fā)電產(chǎn)業(yè)應成為“去煤化”發(fā)展和國家能源結構轉型的重要手段,逐步實現(xiàn)電力生產(chǎn)綠色化低碳化,為國家電力轉型作出貢獻。 加強行業(yè)指導和監(jiān)管, 促進生物質耦合發(fā)電有序健康發(fā)展 生物質耦合發(fā)電在我國屬于新興產(chǎn)業(yè),剛剛起步,技術路線和發(fā)展方向還不明確,管理程序還不清晰,監(jiān)管責任還未落實,為引導其走向正確發(fā)展道路,促進行業(yè)有序健康發(fā)展,結合國際經(jīng)驗和我國國情,特提出以下幾點建議。 一是合理選擇技術路線。 從國際經(jīng)驗來看,國外生物質耦合發(fā)電技術路線以直接混燃為主,直接混燃技術優(yōu)點在于投資較少、技術成熟、混燃比例靈活、適用于大型化、能源綜合利用效率較高,缺點是計量監(jiān)測困難,國外多以燃料類型和燃料量定碳減排量。國內(nèi)生物質耦合發(fā)電發(fā)展以氣化耦合為主,氣化耦合的優(yōu)點是投資較少,缺點是燃料適應性差、能源綜合利用效率低、工程實踐較少、工程可擴展性差、不適合于大型化。 生物質耦合發(fā)電發(fā)展的目的是逐步替代燃煤發(fā)電,最終實現(xiàn)完全替代,直接混燃技術在逐步替代燃煤方面具有明顯的優(yōu)勢,應為未來生物質耦合發(fā)電發(fā)展方向。為避免國家投資浪費,氣化耦合發(fā)電在技術成熟度和大型化未取得突破之前應謹慎推廣。 二是服務于縣域清潔取暖供熱。 縣城和周邊農(nóng)村冬季散煤燃燒取暖供熱是造成我國北方地區(qū)霧霾的重要原因,治理難度大,以電代煤、以氣代煤在資源和經(jīng)濟上均存在較大困難。 生物質耦合發(fā)電燃料為縣域當?shù)氐霓r(nóng)林剩余物,具有典型的分布式能源特征,因此生物質耦合發(fā)電應立足于建立“就近收集資源、就近加工轉化、就近消費”的縣域能源生產(chǎn)和供應模式,立足于直接替代散煤燃燒,為縣域提供清潔熱力服務。 三是統(tǒng)一歸口管理。 生物質耦合發(fā)電屬于生物質能,應統(tǒng)一納入生物質能發(fā)展規(guī)劃;為確保規(guī)劃目標引領的一致性,生物質耦合發(fā)電發(fā)展目標應統(tǒng)一納入國家可再生能源發(fā)展目標和生物質能發(fā)展目標。 生物質耦合發(fā)電具有明顯的資源依賴特性,為避免燃料無序競爭,建議由國家新能源主管部門統(tǒng)一審批項目和歸口管理,統(tǒng)籌做好包括直燃和耦合在內(nèi)的農(nóng)林生物質熱電聯(lián)產(chǎn)項目資源配置和規(guī)劃銜接工作,避免出現(xiàn)惡性競爭,造成生物質發(fā)電行業(yè)的發(fā)展混亂。 四是加強監(jiān)督管理。 充分發(fā)揮政府監(jiān)管責任,履行職責,貫徹落實等量替代原則和煤電減量化目標,加強計量監(jiān)管,杜絕以發(fā)展生物質耦合發(fā)電名義變相增加煤電項目機組利用小時數(shù)和燃煤發(fā)電量。各級政府部門應統(tǒng)一思路,加強溝通、協(xié)調(diào)和配合,穩(wěn)步推進,確保生物質耦合發(fā)電行業(yè)健康有序發(fā)展。 |