dianlishixiandaishehuilaiyishengcunheyunzhuandedongli。suizhejingjikuaisufazhanherenminshenghuoshuipingdetigao,duidianlidexuqiuyizhizaigangxingzengchang。ranerdangqianwoguodedianliyue70%yaoyikaohuashinengyuantebieshimeitan,zaochengdaliangdeeryanghuatandengwenshiqitidepaifang。jinmeidianyixiang,jiuzhandaoquanguoeryanghuatannianpaifangliangdeyiban。xianran,yaoshixian2030年碳達峰和2060年碳中和,打贏煤電高效、低碳的攻堅戰勢在必行。雖難度極大,但要求首戰必勝。
一、煤電排放占我國碳排放的最大份額
化石能源消費是碳排放總量的最大來源。以碳排放強度計,煤、石油和天然氣分別為2.66、2.02和1.47噸CO2/噸標煤。煤電產生的碳排放又是能源消費碳排放最大來源。表1為聯合國氣候變化專門委員會發布的各種電源的平均碳排放強度(克CO2/千瓦時),從表1可見,如果將生物質能用於發電,其碳排放強度僅為18克CO2/千瓦時。
實現“3060”的“雙碳”目標,麵臨著空前巨大的挑戰,中國現在是全球最大的碳排放國,碳排放總量大、排放強度高,減排時間緊。我國年碳排放量占全球的 30%左右,超過美國、歐盟和日本的總和,碳排放強度是世界平均水平的2.2倍;現在美、歐、日等主要發達國家碳排放已經達峰,從碳達峰到碳中和有超過 40-50年的過渡期,而我國僅有30年時間。同時,我國的能源結構現在還仍然是以煤為主,煤炭占一次能源消費比重達57%,能源利用效率偏低,單位GDP能耗是世界平均水平的1.7倍。我國現在仍處於快速工業化、城鎮化進程中,電力需求還將剛性增長。
國際能源署在其《2050年能源零排放路線圖報告》中指出,CO2排放的重點能源行業是電力、工業、交通和建築這四大領域,並且強調,電力領域應是全球最先實現零碳化的重點排放領域。報告提出了到2040年,全球煤電從能效最低的亞臨界機組開始,燃煤電廠將逐步被完全淘汰的路線圖。我國的燃煤發電的總裝機容量到2021年已達11億千瓦,雖然其占比已經降低至50%以下,但煤電的發電量占比仍然超過60%。2020年我國碳排放總量113億噸,其中能源領域碳排放99億噸,占比88%;全國火電發電量為53300億度,碳排放實際統計數據為51.2億噸,占當年我國CO2總排放量比重的51.76%。況且,隨著工業化、城鎮化深入推進,我國能源消費總量將在2030nianqianhoudafenghou,dianlixuqiurengjiangchixuzengchang。yanjundexianshishi,yaoshixiantandafenghetanzhonghe,nengyuanshizhuzhanchang,meidianjiantanshizhulijun。bushouxianshixianmeidiandafudujiantan,“雙碳”目標是不可能達到的。二、火電的保底和支持風、光電的作用無可替代
對我國電力行業如何落實全國“雙碳”目標,特別是對煤電機組今後在我國電力生產供應側的位置的認識,雖然大部分觀點認為煤電仍將起“壓艙石”和“兜底”的作用,但是也存在較強的“去煤化”或“棄煤化”議論,或者把煤電僅看作將是風電和光伏電源的配角、協助者的角色,即認為“煤電機組將更多地承擔係統調峰、調頻、調壓和備用功能”;而在發展可再生能源電力方麵,幾乎一致的認識是把焦點放在發展風電和光伏電源上,鮮有提及利用現有的煤電機組產能進行現實可行、潛(qian)力(li)巨(ju)大(da)的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)發(fa)電(dian)。我(wo)們(men)認(ren)為(wei),這(zhe)些(xie)認(ren)識(shi)存(cun)在(zai)很(hen)大(da)的(de)誤(wu)區(qu),大(da)有(you)商(shang)榷(que)的(de)必(bi)要(yao)。實(shi)際(ji)上(shang),我(wo)國(guo)現(xian)有(you)的(de)大(da)型(xing)煤(mei)電(dian)機(ji)組(zu)在(zai)我(wo)國(guo)電(dian)力(li)生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)基(ji)礎(chu)支(zhi)撐(cheng)作(zuo)用(yong)將(jiang)難(nan)以(yi)替(ti)代(dai)。
根據我國電力發展規劃,到2030年,可再生的風電和太陽能發電的總裝機容量將達到12億千瓦以上,但在“雙碳目標”和建立以新能源為主體的新型電力係統的推動下,預計到2030年,新能源裝機將大大超過原規劃而會達到17億千瓦以上。但是必須看到,風電和太陽能發電有著不可忽視的短板,那就是“不可控”, 是一個不穩定的間歇電源。其裝機的發電能力嚴重受限於晝夜日照、季節變化、天氣陰晴、風力大小等自然氣象條件的限製。據報道,2019年在全國非化石能源發電量占比僅為32.6%情況下,風電和光電就已經普遍麵臨並網難、消納難、調度難等問題。2021年2月,美國德克薩斯州因嚴寒天氣,全州電網在4分鍾內完全崩潰。450萬戶家庭和大量企業失去電力;長(chang)達(da)數(shu)天(tian)的(de)斷(duan)電(dian)造(zao)成(cheng)近(jin)百(bai)人(ren)死(si)亡(wang)。其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin),是(shi)已(yi)占(zhan)相(xiang)當(dang)產(chan)能(neng)比(bi)的(de)風(feng)電(dian)和(he)光(guang)伏(fu)電(dian)源(yuan),因(yin)風(feng)葉(ye)凍(dong)結(jie)和(he)連(lian)續(xu)陰(yin)霾(mai)天(tian)氣(qi)而(er)無(wu)法(fa)出(chu)力(li)。我(wo)國(guo)去(qu)冬(dong)今(jin)春(chun)南(nan)方(fang)數(shu)省(sheng)頻(pin)繁(fan)拉(la)閘(zha)限(xian)電(dian),則(ze)是(shi)因(yin)降(jiang)雨(yu)少(shao)影(ying)響(xiang)水(shui)力(li)發(fa)電(dian),以(yi)及(ji)風(feng)、光條件差影響到風電和光伏電的正常運行。
電力係統是一個超大規模的非線性變能量的平衡係統,必須要隨時保持供需平衡,其運行模式是“源隨荷動”。發(fa)電(dian)側(ce)作(zuo)為(wei)主(zhu)動(dong)調(tiao)節(jie)端(duan),負(fu)荷(he)側(ce)則(ze)為(wei)被(bei)動(dong)不(bu)可(ke)調(tiao)節(jie)端(duan),由(you)發(fa)電(dian)端(duan)主(zhu)動(dong)調(tiao)節(jie),跟(gen)蹤(zong)負(fu)荷(he)的(de)變(bian)化(hua)運(yun)行(xing)。這(zhe)是(shi)用(yong)一(yi)個(ge)精(jing)準(zhun)可(ke)控(kong)的(de)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong),去(qu)匹(pi)配(pei)一(yi)個(ge)基(ji)本(ben)可(ke)測(ce)的(de)用(yong)電(dian)係(xi)統(tong),通(tong)過(guo)實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)滾(gun)動(dong)調(tiao)節(jie),實(shi)現(xian)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)的(de)運(yun)行(xing)。但(dan)是(shi)因(yin)風(feng)電(dian)和(he)光(guang)伏(fu)電(dian)固(gu)有(you)的(de)不(bu)可(ke)控(kong)和(he)間(jian)歇(xie)性(xing),不(bu)能(neng)“源隨荷動”,或隻能單邊“源隨荷動”(即棄風棄光,減少出力)。與此同時,在用電側,大量分布式風、光電接入後,用電負荷預測準確性也大幅下降。由此,這些新能源大規模接入,對傳統電網帶來巨大影響。在風、光電電源側的大規模儲能係統未發展起來以前,風、光發電係統均不具備調峰調頻、無功補償的能力。隨機的氣象條件,使得機組出力時刻變化,對電網形成較大衝擊,使得電網需要為風、光發電係統建設相應的調峰調頻及對電壓進行有效的控製和調整,需要相應增加常規的火電電源提供補償調節力。從某種意義上說,風、光發電的存在,相當於在電網中增加了一個“不確定性負荷”。 因此, 如果要確保電網能夠消納大容量的風、光電的發電量,龐大的煤電必須轉型成為調節型的電源,同時繼續承擔起供電安全“壓艙石”的de功gong能neng。而er且qie在zai此ci情qing況kuang下xia,煤mei電dian還hai將jiang會hui麵mian臨lin總zong體ti裝zhuang機ji容rong量liang不bu能neng低di,而er又you須xu長chang時shi期qi在zai低di負fu荷he下xia運yun行xing,因yin而er導dao致zhi運yun行xing效xiao率lv和he利li用yong小xiao時shi數shu降jiang低di的de局ju麵mian;再加上煤電高碳排放的特點,在高煤價和碳交易政策下,煤電有可能會發生在經濟上無法可持續維持的尷尬局麵。
實際上,我國現有的大型煤電機組在我國電力生產中的基礎支撐作用將難以替代。首先,我國煤電為主的電源結構是我國缺油少氣、煤炭豐富的資源稟賦特點決定的,是建國以來70多年,尤其是近30多年來全國電力戰線廣大幹部職工和技術人員,經過自力更生艱苦奮鬥、引進消化吸收國外先進技術、大膽積極創新建立起來的,形成了一個世界最大和領先、布局合理、穩定可靠的煤電生產和電力輸送配置的巨大係統,強有力保障和支撐了國家的能源安全、生產和社會發展、人ren民min生sheng活huo水shui平ping不bu斷duan提ti高gao的de需xu要yao。我wo國guo已yi經jing成cheng為wei世shi界jie煤mei電dian生sheng產chan最zui強qiang國guo,這zhe個ge曆li史shi過guo程cheng和he結jie果guo具ju有you巨ju大da的de慣guan性xing,改gai變bian起qi來lai絕jue非fei短duan期qi,更geng非fei一yi朝chao一yi夕xi之zhi功gong。
據最新出版的《電力強國崛起——中國電力技術創新與發展》和其它可靠統計數據:2020年年底,我國火電裝機容量12.45億千瓦,其中煤電裝機10.8億千瓦;已投產的國產35萬千瓦、60萬千瓦、66萬千瓦、100萬千瓦等級的超(超)臨界參數機組共826台,裝機容量達5.23億千瓦,占國內在役煤電機組總容量的48%,這些機組已成為火電的主力機組;同時還有約983台、裝機容量達3.5億千瓦的30萬千瓦和60萬千瓦等級的亞臨界參數機組。具有我國獨創技術的超(超)臨界參數和改造的亞臨界參數煤電機組的供電效率和超低排放水平均處於世界領先地位。
隨sui著zhe我wo國guo產chan業ye結jie構gou的de調tiao整zheng和he城cheng市shi化hua進jin程cheng,電dian力li需xu求qiu側ce的de結jie構gou性xing變bian化hua明ming顯xian,負fu荷he不bu穩wen定ding和he變bian化hua幅fu度du增zeng加jia劇ju烈lie,要yao求qiu發fa電dian側ce具ju有you深shen度du隨sui動dong的de主zhu動dong性xing,電dian網wang的de調tiao度du調tiao節jie高gao度du靈ling活huo。如ru上shang所suo述shu,風feng電dian和he光guang伏fu發fa電dian在zai目mu前qian大da規gui模mo儲chu能neng技ji術shu未wei獲huo突tu破po的de情qing況kuang下xia,完wan全quan不bu能neng滿man足zu這zhe些xie要yao求qiu,而er我wo國guo大da型xing煤mei電dian係xi統tong則ze能neng適shi應ying需xu求qiu側ce的de變bian化hua。
風(feng)電(dian)和(he)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)裝(zhuang)機(ji)容(rong)量(liang)和(he)實(shi)際(ji)發(fa)電(dian)量(liang)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)巨(ju)大(da)的(de)不(bu)相(xiang)稱(cheng)差(cha)距(ju)。據(ju)全(quan)國(guo)新(xin)能(neng)源(yuan)消(xiao)納(na)監(jian)測(ce)預(yu)警(jing)中(zhong)心(xin)提(ti)供(gong)的(de)數(shu)據(ju),在(zai)近(jin)幾(ji)年(nian)高(gao)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)態(tai)勢(shi)下(xia),2020年底,全國風電和光伏發電裝機容量分別達到了2.81億千瓦和2.53億千瓦,共5.34億千瓦,是煤電裝機容量的49.44%,而全年發電量卻隻有7270億千瓦時,僅是火電發電量的14.06%。由此可見,要達到某些研究描述的“電源結構呈現‘風光領跑、多源協調’態勢,風電和光伏發電將逐步成為電源主體”的狀態,前路是何等漫長!
如前所述,我國已建成的大容量超(超)臨界參數和亞臨界參數機組的總容量有8.73億千瓦,這些機組及其配套設施、輸配電係統的資產總量高達數以10萬億人民幣。這筆龐大的資產是國家和人民長期奮鬥積累起來的財富。這些機組服役時間大都不長,正當“青春”和“年富力強”的好年華,決不能輕易地讓它們以“低碳轉型”的名義提前退役,造成不可挽回的巨大損失。如果以全新的生產、儲能(目前還沒有成熟的技術)和不穩定的風光發電係統來替換上述煤電係統的電量生產能力,其投資和運行成本的高企將可想而知。因此,如何使煤電更高效、更清潔、更低碳,更靈活地發展,已成為中國實現“碳中和”戰略目標需要研究和著手解決的迫切課題。出路何在?
三、生物質與煤耦合發電是煤電實現低碳、零碳的唯一途徑
生物質發電和風力發電、太陽能發電等可再生能源電力一樣,都是(近)零碳排放的電力生產方式,而且還具有風力發電和太陽能發電所沒有的優勢:即在自然界,年度再生的農、林剩餘物資源量比較穩定;燃料可以運輸、chucunyibianchangnianjunhengshiyong。liyongdaxinggaoxiaoranmeijizuhunshaoshengwuzhiranliaofadian,shiguojishangshixianshengwuzhifadiandeyizhongxianjinjishu。bujinbixianyoudeshengwuzhizhiranfadian(一般為中、小發電廠)的發電效率高,而且可以明顯降低煤電機組的碳排放量,提高煤—生物質耦合發電的靈活性,加強煤電生產的可持續性,是煤電走向低碳化一條現實可行、也是唯一的路徑。
需(xu)要(yao)強(qiang)調(tiao)指(zhi)出(chu)的(de)是(shi),生(sheng)物(wu)質(zhi)燃(ran)料(liao)在(zai)大(da)型(xing)高(gao)效(xiao)的(de)煤(mei)電(dian)機(ji)組(zu)中(zhong)與(yu)煤(mei)混(hun)燒(shao),並(bing)不(bu)是(shi)煤(mei)電(dian)低(di)碳(tan)發(fa)展(zhan)的(de)權(quan)宜(yi)之(zhi)計(ji)或(huo)過(guo)渡(du)技(ji)術(shu)。因(yin)為(wei)生(sheng)物(wu)質(zhi)是(shi)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan),生(sheng)物(wu)質(zhi)混(hun)燒(shao)發(fa)電(dian)是(shi)高(gao)效(xiao)率(lv)低(di)排(pai)放(fang)並(bing)具(ju)有(you)靈(ling)活(huo)性(xing)的(de)火(huo)力(li)發(fa)電(dian),其(qi)本(ben)質(zhi)是(shi)生(sheng)物(wu)質(zhi)發(fa)電(dian)的(de)一(yi)種(zhong)先(xian)進(jin)形(xing)式(shi)。和(he)不(bu)可(ke)控(kong)的(de)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)和(he)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)不(bu)同(tong),對(dui)於(yu)電(dian)網(wang)安(an)全(quan)和(he)可(ke)靠(kao)的(de)電(dian)力(li)供(gong)應(ying),支(zhi)持(chi)和(he)消(xiao)納(na)風(feng)、光電起著調節和保障作用。
國際上在大型燃煤發電廠中采用生物質混燒技術,源於1997年12月在日本京都通過的《聯合國氣候變化框架公約的京都議定書》。gaiyidingshudemude,shixianzhifadaguojiaeryanghuatandepaifangliangyiyizhiquanqiuqihoubianhua。zinashiyilai,fadaguojiayouqishioumengguojia,jiukaishizaifaguizhengcehejishushangcaiqugezhongcuoshiyijiangdimeidiandetanpaifang。qizhongzuizhuyaodejishu,jiushicaiyongranmeiyushengwuzhiouhehunshaofadian。shengwuzhihunshaojishuzhubuchengshuqilaihou,dedaolehenhaodetuiguangheyingyong。
youyushengwuzhinengshiquanshengmingzhouqilingtanshenzhikeyishitanfupaifangde,yincichanhunbizhiyaodadaoyidingdebili,jinengchanshengshifenxianzhudetanjianpaixiaoying。juqinghuadaxuehuanjingxueyuan、美國哈佛大學及伯克利能源實驗室等科學家組成的聯合團隊,2019年發表的對中國碳排放和大氣汙染的影響及其經濟效益的研究報告(“對中國電力環境友好和碳負淨排放的煤-生物質耦合氣化發電技術”, 美國科學院院刊PANS, March 7, 2019)。表明當往煤中摻混35%生物質量時,生物質耦合煤發電加碳捕獲封存(CBECCS)係統,即可實現電力生產全生命周期的零碳排放,並將成本控製在0.62元/千瓦時以下。如果全麵推行該係統,用全國25%的農作物秸稈,可替代18.1%的總發電量, 年減少8.8億噸CO2排放。四、英國和丹麥關閉煤電的底氣來自生物質與煤耦合發電
以丹麥為例。2017年,現代生物能源已經占到可再生能源的近七成(69%)。qizuizhuyaodegongxian,shizairedianlianchanlingyuyishengwuzhiranliaotebieshishengwuzhichengxingkeliranliaotidaimeitan。youyuzaijishushangjiejueleduochanfuhanjiahelvdejieganyichanshengguolujiejiaodewenti,1992年,功率為7.8萬千瓦的Midkraft發電廠使用秸稈與煤混燃發電即已達到50%:50%的比例,年消化秸稈7萬噸。1999年,丹麥已實現使用120萬噸秸稈(占全國年產秸稈350萬噸近三成)及20萬噸木切片與煤混燃發電的目標(原料不足部分進口)。丹麥能源信息署(EnergiNet) 估計,生物質能已占到全國發電能源消費量的四分之一以上;並預計,隨著越來越多的生物質(包括沼氣)熱電聯產項目投產,到2026年這個數字將提高為57%。英國則是在在強有力的激勵政策推動下,從上世紀末起,煤電生物質耦合發電得到強勁的發展。經過20多(duo)年(nian)的(de)煤(mei)電(dian)廠(chang)生(sheng)物(wu)質(zhi)耦(ou)合(he)混(hun)燒(shao)燃(ran)煤(mei)發(fa)電(dian)的(de)實(shi)踐(jian),最(zui)終(zhong)使(shi)英(ying)國(guo)所(suo)有(you)的(de)大(da)型(xing)燃(ran)煤(mei)電(dian)廠(chang)全(quan)部(bu)改(gai)造(zao)成(cheng)為(wei)生(sheng)物(wu)質(zhi)混(hun)燒(shao)。最(zui)典(dian)型(xing)的(de)是(shi)英(ying)國(guo)裝(zhuang)機(ji)容(rong)量(liang)最(zui)大(da)Drax電廠。該電廠共裝有6台66萬千瓦燃煤機組。從2003年在一台機組上改造混燒5%的生物質開始,不斷增加生物質混燒比,直至全部煤電機組均改造成生物質混燒,最終於2018年實現了4台66萬千瓦煤電機組100%燃燒生物質顆粒燃料。成為世界上最大的生物質燃料火電廠。與此同時,該廠通過國內外兩個市場,解決了年需1000萬噸生物質顆粒燃料的供給問題。因此,根據他們的經驗,大型燃煤機組進行煤—shengwuzhihunranfadianzaijishushangshishifenchengshude,weiwoguomeidianxingyejiejianguojijingyanshixianditanzhuanxingzhanshileyitiaokangzhuangdadao。erqiewoguodaxingranmeijizudeteshuyoushishikeyishimei—生物質混燒發電如虎添翼。其優勢之一是我國的燃煤機組世界最高供電效率和最低供電煤耗,其二具有深度調峰的負荷調節技術, 使機組負荷調節範圍達到100%—20%,第三是煙塵、SO2、NOX等常規大氣汙染物都能達到超低排放。
根據國際經驗,發展燃煤火電向生物質燃燒發電轉換、以實現低碳轉變的首要推動力是政策,也是推動煤電生物質混燒成功的關鍵。這些政策的主要是:1. “綠色”發電指標,即規定所有發電公司必須完成一定指標的碳零排放發電量;
2. 混燒獎勵政策,即混燒生物質份額(按照熱值)的發電量實行高價的上網電價,優先收購和減免稅政策;
3. 完不成“綠色”發電“指標的予以懲罰;
4. 碳排放權交易政策。
正因為有了如此的成功變革,英國和丹麥才有底氣正式宣布,將分別在2025年和2030年,全部關閉所有的煤電廠。丹麥和英國等國的經驗表明,燃煤火電廠要實現通過煤-生物質混燒達到低碳發展的目的,必須具備三個條件:
1、製定國家法規政策對燃煤電廠混燒生物質進行約束和支持;
2、建立可靠的生物質燃料的供給市場;
3、開發先進可行的生物質與煤混燒,乃至100%燃燒生物質的可靠技術。
而前提條件則是,必須要有足夠而且比較穩定的生物質燃料供應。在生物原料資源方麵,我國有著不可忽視的優勢。
五、我國生物質能原料資源潛力巨大
中(zhong)國(guo)的(de)國(guo)情(qing)決(jue)定(ding),我(wo)們(men)不(bu)可(ke)能(neng)像(xiang)歐(ou)美(mei)國(guo)家(jia)那(na)樣(yang)大(da)量(liang)進(jin)口(kou)生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)的(de)原(yuan)料(liao)。因(yin)此(ci),決(jue)定(ding)我(wo)國(guo)當(dang)前(qian)和(he)今(jin)後(hou)大(da)規(gui)模(mo)應(ying)用(yong)生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)的(de)關(guan)鍵(jian),首(shou)先(xian)是(shi)資(zi)源(yuan)量(liang)潛(qian)力(li),其(qi)次(ci)是(shi)將(jiang)理(li)論(lun)資(zi)源(yuan)潛(qian)力(li)轉(zhuan)變(bian)為(wei)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)的(de)能(neng)力(li)。我國生物質能資源潛力應由兩大部分組成,即農林廢棄物以及在邊際土地(marginal land,指因溫度、水分和土壤養分等條件不適宜種植糧、棉、油等農作物的土地)上種植能源植物(灌木和草類)。迄今幾乎所有的資源潛力預測研究,都忽略了邊際土地種植能源植物的巨大潛力,得出的年資源潛力在3.5億噸至5億噸標準煤間的數據,因而造成我國生物質能資源量不夠充足的普遍誤解。實際上,我國屬於邊際土地範疇的草地和林地、加上多種有障礙因子(如鹽堿、沙)的土地麵積數倍於耕地。
我們對邊際土地種植能源植物的巨大潛力的精確測算結果是,適宜種植能源植物(灌木,草類)的3類邊際土地即灌木林、疏林地和低覆蓋度草地,麵積合計為1.79億公頃;以1公裏柵格為單位,先計算出180萬個土地單位的淨初級生產力(NPP),而後折算為能源植物的生物量和地上部(可利用)生物量,再折算為能量。將年能源植物能量加上估算的可利用年有機廢棄物(包括農作物秸稈、農產品加工剩餘物、畜禽糞便、林業撫育、采伐和加工剩餘物、城市生活垃圾、工業廢水/生活汙水和餐飲廢油)折能量,得到年生物質能總資源量為9.56億噸標準煤(考慮到畜禽糞便、廢、汙水和廢油不適宜耦合發電,發電可用生物質資源量為5.69 噸標準煤)。需要強調指出的是,該資源潛力是能源植物在完全自然(生長)條件下的情況。如果人工種植,必然會增加投入(水、肥,選種等)和管理,則能源植物的生物量和能源潛力將可翻一、兩番甚至更多。與此同時,隨著生產和生活水平的不斷提高,城鄉有機垃圾的資源量也還會繼續增加。擴大造林麵積也將增加“三剩物”的產出。因此,屆時生物質可利用的年資源量將超過20億噸標準煤。而當前我國用於發電的燃煤量每年約折合為16億噸標準煤。
與煤、石油、天然氣的資源富集程度和燃料獲得方式不同,生物質資源分散,收集、處理加工、運輸方式和渠道多樣。當前我們在原料(如秸稈)的收、儲、運方麵之所以困難重重和成本高,是因為生物質的生產、收獲和產後處理沒有形成完整產業鏈,更沒有相應的規模化產業。而(er)如(ru)果(guo)換(huan)一(yi)個(ge)角(jiao)度(du)看(kan),這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)年(nian)總(zong)產(chan)值(zhi)超(chao)萬(wan)億(yi)元(yuan)的(de)巨(ju)大(da)支(zhi)柱(zhu)型(xing)產(chan)業(ye)和(he)市(shi)場(chang),包(bao)括(kuo)極(ji)其(qi)大(da)量(liang)的(de)勞(lao)動(dong)力(li)崗(gang)位(wei),恰(qia)恰(qia)是(shi)振(zhen)興(xing)鄉(xiang)村(cun)的(de)急(ji)需(xu)。一(yi)些(xie)生(sheng)物(wu)質(zhi)直(zhi)燃(ran)電(dian)廠(chang)前(qian)幾(ji)年(nian)參(can)與(yu)扶(fu)貧(pin)攻(gong)堅(jian)的(de)實(shi)踐(jian)已(yi)證(zheng)明(ming),農(nong)村(cun)存(cun)在(zai)大(da)量(liang)廢(fei)棄(qi)的(de)和(he)無(wu)人(ren)收(shou)獲(huo)的(de)農(nong)、林有機物。隻要設立常年的收購站,一個弱勞力甚至殘疾人,靠收集出售這些原料,年收入也能上萬元甚至數萬元。
可以預見,在生物質能的機械化生產、收集、產後處理(特別是壓縮成型) 儲運形成完整產業鏈、以及強大的相應產業形成後,生物質原料過於分散,收、儲、運困難,成本高的局麵將會徹底改觀。在這方麵,必須要有政府在法規、稅收、財政等多方麵的綜合政策的大力支持。
六、對我國高質量低碳發電的幾點建議
習近平總書記在主持中共中央政治局4月30日下午,就新形勢下加強我國生態文明建設進行第二十九次集體學習學習時深刻指出:“實現碳達峰、碳中和是我國向世界做出的莊嚴承諾,也是一場廣泛而深刻的經濟社會變革,絕不是輕輕鬆鬆就能實現的。各級黨委和政府要拿出抓鐵有痕、踏石留印的勁頭,明確時間表、路線圖、施工圖,推動經濟社會發展建立在資源高效利用和綠色低碳發展的基礎之上”。weiguanchexijinpingzongshujidejianghuajingshen,shixianditanmeidiandemubiao,bizhegenjuwoguoxianshihekeguandetiaojian,jianyimeidiangaozhiliangditanfazhandexianlutuxuyaozaisigefangmian、分三步走的方式開展:1. shouxianshicaiyongyijingjingguoshifanyunxingdemeidianshengjigaizaochuangxinjishu,duixianyouzaiyidemeidianjizujinxingshengjigaizao,chulejiangluohoudixiaolvgaomeihaodejizujinxingtaotaiwai,duisuoyouzaiyidemeidianjizu,baokuo30萬千瓦、60萬千瓦和100萬千瓦等級的亞臨界、超chao臨lin界jie和he超chao超chao臨lin界jie機ji組zu,製zhi定ding具ju體ti的de供gong電dian煤mei耗hao要yao求qiu和he碳tan排pai放fang強qiang度du標biao準zhun,以yi及ji靈ling活huo性xing低di負fu荷he性xing能neng要yao求qiu,限xian時shi完wan成cheng,否fou則ze不bu許xu上shang網wang運yun行xing。力li爭zheng在zai“十四五”期(qi)間(jian)盡(jin)可(ke)能(neng)完(wan)成(cheng)對(dui)所(suo)有(you)在(zai)役(yi)的(de)煤(mei)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)升(sheng)級(ji)改(gai)造(zao)。實(shi)現(xian)在(zai)役(yi)煤(mei)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)高(gao)效(xiao)和(he)低(di)煤(mei)耗(hao)發(fa)展(zhan),實(shi)際(ji)上(shang)這(zhe)是(shi)實(shi)現(xian)煤(mei)電(dian)與(yu)生(sheng)物(wu)質(zhi)耦(ou)合(he)發(fa)電(dian)的(de)基(ji)礎(chu)和(he)前(qian)提(ti)。
2. 生物質的碳排放強度隻有18克CO2/千瓦時,是燃煤碳排放強度的0.018,因此,通過生物質與煤耦合混燒,並不斷增加生物質混燒比, jiukeyidafudujiangdimeidiandetanpaifang。shengwuzhiouhefadianshijishangshituidongmeidianxiangkezaishengnengyuanfadiandeguodu,yeshizaituidongfengguangdiandejiasuyukekaodifazhandebaozhang,zhidingxiangyingzhengcetuidongmeidianzaigaoxiaodimeihaojichushangdeouhehunshaoshengwuzhifadian,shimeidianditanzhuanxingdezhongyaojucuo,gulizaiyidedaronglianggaoxiaolvdemeidianjizujinkenengcaiyongshengwuzhiranliaoyumeiouhehunshaofadian,jiukeyijinyibugengdafududijiangdimeidiandetanpaifang,shixianmeidiandeditanfazhan。
3. 製定係列政策,推進在邊際土地上種植灌木、草類等能源植物以及有林地的改造,建立農、林廢棄物和能源植物收、儲、運(yun)和(he)初(chu)加(jia)工(gong)的(de)產(chan)業(ye)鏈(lian)。推(tui)動(dong)建(jian)立(li)全(quan)國(guo)性(xing)的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)燃(ran)料(liao)供(gong)需(xu)市(shi)場(chang)。生(sheng)物(wu)質(zhi)發(fa)電(dian)利(li)用(yong)由(you)小(xiao)型(xing)直(zhi)燃(ran)發(fa)電(dian)廠(chang)逐(zhu)漸(jian)轉(zhuan)為(wei)以(yi)大(da)型(xing)燃(ran)煤(mei)電(dian)廠(chang)混(hun)燒(shao)利(li)用(yong)為(wei)主(zhu)。
4. 大力推動碳捕集利用和封存(CCUS)技術的創新研發示範和應用,在“3060”雙碳目標的推動下,CCUS技術的研發和示範正在取得重要進展,相信在2025至2045年期間,CCUS技術將會逐步得到大麵積的推廣應用,使煤電達到近零排放。那時,如果實行與生物質混燒的燃煤機組,在采用了CCUS技術後,就可實現負的碳排放。
對煤電高質量低碳發展提出三步走的建議:即進一步淘汰煤電的落後產能;對仍然需要繼續服役的非最先進機組自身的升級改造;大型高效煤電機組生物質耦合混燒發電和推進CCUS技術的研發和利用。其中,首先是對在役機組的升級改造,以進一步降低煤耗減排二氧化碳;ershishimeidiandeshengwuzhiouhehunshaofadianqidaochengshangqixiadezuoyong,zaimeidianzishentongguochuangxingaizaochengweigaoxiaolvdimeihaolinghuoxingjizudejichushang,zaijinyibujiangdiqitanpaifang。zheyangjiunengchuangzaoyigeshijianchuangkou,weicaiyongCCUS等技術最終實現煤電的碳零排放打下基礎。而我國推動發展煤和生物質耦合混燒發電的關鍵,是“完善綠色低碳政策和市場體係”,“製定和實施相應的扶持激勵生物質混燒政策”和“建立和發展生物質燃料的供需市場體係,實現國內和國際兩個生物質顆粒燃料市場的雙循環”。我們相信,隻要堅定地按照黨中央和習近平總書記關於“3060”雙碳目標的戰略決策的一係列指示和要求,千方百計走煤電低碳發展的道路,我們的目標就一定會實現。(清華大學1 倪維鬥,毛健雄,李定凱 中國農業大學2 石元春,程序,朱萬斌)
本文作者:
1. 倪維鬥,中國工程院院士,清華大學原副校長;毛健雄,李定凱均為清華大學能源與動力工程係教授;
2. 石元春,中國科學院院士,中國工程院院士,原北京農業大學校長;程序,原北京農業大學副校長,中國農業大學農學院教授;朱萬斌,中國農業大學農學院教授





