关于生物质发电的内含与外延,2006年1月国家发展改革委印发《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格〔2006〕7号),对生物质发电项目进行了界定,包括:(1)农林废弃物直接燃烧和气化发电;(2)垃圾焚烧和垃圾填埋气发电;(3)沼气发电。
生物质发电发端于上世纪70年代,全球能源危机爆发后,丹麦等西方国家开始利用秸秆等生物质能进行发电。上世纪90年代之后,生物质能发电技术在欧美得到了大力发展。其中,丹麦在生物质发电领域的发展领先全球,目前已建成一百多家生物质发电厂。
我国生物质发电起步于上世纪90年代,近年来,随着国家相关政策的出台,生物质发电厂的装机容量和发电量都在逐年攀升。在双碳目标背景下,生物质发电在碳排放方面的优势得以更好体现,成为新能源领域近年来社会关注的重要领域之一。
生物质发电技术根据工作原理可划分为直接燃烧发电技术、气化发电技术和耦合燃烧发电技术三大类。
生物质直接燃烧发电在原理上与燃煤锅炉火力发电十分类似。与燃烧煤炭和废弃物时一样,直接燃烧法是使用焚烧炉燃烧干性生物质的技术。使用“自动加煤炉”、“窑炉”、“流化床锅炉”等现有的焚烧技术。具体的原料除了废木材、树皮、甘蔗渣等之外,还有燃烧污泥的情况。可以用燃烧得到的热量进行发电,也可以直接作为热源使用。由于生物质资源分散,能量密度低,收集运输困难,使得生物质直接燃烧发电对燃料供应的持续性和经济性有较高的依赖度,导致了生物质发电高昂的成本。
生物质气化发电要经过如下环节:(1)生物质气化,经过破碎干燥等其他预处理的生物质在高温环境下热解气化,产生含有CO、CH4和H2等可燃组分的气体;(2)气体净化,气化过程生成的可燃气体通入净化系统,去除其中的灰分、焦炭和焦油等杂质,以满足下游发电设备的入口要求;(3)气体燃烧发电,净化后的可燃气通入燃气轮机或者内燃机燃烧做功发电,也可以通入锅炉内燃烧,利用产生的高温高压蒸汽驱动汽轮机发电。
生物质耦合发电是利用生物质燃料替代部分其他燃料(通常指煤)进行混烧的发电方式,在提高生物质燃料灵活性的同时减少煤炭用量,实现了燃煤火电机组的CO2减排问题。现阶段生物质耦合发电技术主要包括:直接混燃耦合发电技术、间接燃烧耦合发电技术和蒸汽耦合发电技术。
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