新能源发电与综合利用技术——生物质能的发展与应用

新能源发电与综合利用技术——生物质能的发展与应用

王欣1杨秧2毛玲1

（1.国网河南省电力公司郑州供电公司河南郑州450000；

2．郑州电力高等专科学校河南郑州450000）

摘要：生物质能具有可再生性、种类多样性、低污染性、分布广泛、储量丰富等特点。此外，生物质的硫、氮含量远低于煤炭、石油等能源，燃烧时温室气体排放很少，能有效地减缓温室效应。因此，生物质能开发利用价值巨大。

关键词：生物质能；持续发展；环保。

引言

生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，是以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，是取之不尽、用之不竭的能源资源，是太阳能的一种表现形式。生物质能是人类赖以生存的重要能源，目前仅次于煤炭、石油和天然气，位居世界能源消费总量的第4位。

一、简介

1.1生物质能国内外发展现状

生物质能发电起源于20世纪70年代，当时世界性石油危机爆发，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源。在BWE公司的技术支撑下，1988年诞生了世界上第一座秸杆生物燃料发电厂，此后生物质能发电在许多国家开始大规模发展。目前，美国生物质能发电的总装机容量达10000MW，主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其他林产品加工厂。西班牙、瑞典、芬兰、法国、英国、奥地利等国也投产运行了多个秸秆焚烧发电机组。除这些发达国家外，泰国、印度、巴西和东南亚等发展中国家也通过引进技术或自行研发开展了多个生物质能发电项目。

我国从1987年起开始生物质能发电技术研究。2003年以来，国家先后批准了河北晋州、山东单县、江苏如东和湖南岳阳等多个秸秆发电示范项目。2006年，我国颁布了《可再生能源法》，并实施了生物质能发电优惠上网电价等有关配套政策，使生物质能发电，特别是秸秆发电迅速发展。

1.2生物质能发电的主要技术

1.2.1生物质直燃发电

生物质直燃发电是指将生物质代替煤炭直接燃烧产生热和水蒸气进行火力发电的形式。其适用于生物质资源比较集中的区域，如谷米加工厂、木料加工厂等附近。由于生物质具有分散、热值低的特点，生物质在收集、运送过程中可能需要致密成型，在固化后将其分批次、每次多量地运送到传输半径合理的区域进行直燃发电。该技术机组容量较大，当前在建或拟建机组，国外已达到单机容量10MW级水平，其热效率较高，受环境影响较小，可单独作为公用电源建设，适用于规模化推广。

1.2.2生物质气化发电

生物质气化发电是将生物质首先转化成生物质气，用生物质气供给内燃机或是燃气轮机带动发电装置对外提供动力。生物质气化发电的代表技术为中国科学研究院广州能源研究所研发的机组，该技术已先后在江苏、黑龙江等地通过多种投资方式建立了多台发电机组。此项技术容量较小，对燃料要求较为苛刻，且气体净化要求高。故多建在木材加工厂、米厂等周围，宜作为此类工厂的自备电厂，不便于大规模、大面积推广。

1.2.3生物质沼气发电

沼气来自畜禽粪污或是含有机物的工业废水，经过厌氧发酵产生CH4和CO2为主体的混合气体。CH4含量的多少决定沼气热值的高低，从而对沼气的发电效率产生影响。此技术发电容量较小，氧消化产气率低且不稳定，系统运行和管理的自动化水平低，产业化发展缓慢，我国自20世纪70年代起，沼气发电技术曾在农村多次推广，该技术适用于农户家庭，使农户用电自给，不宜作为公用电源建设。

二、生物质能发电存在的问题

尽管我国生物质能发电具有巨大的资源潜力，部分技术实现了商业化，产品、产业也有了一定发展，但由于对再生清洁能资源利用的认识和研究还远远不够，缺乏先进技术与高效率的装备，生物质能转换规模小，资源利用率低。能大规模、实用化推广的发电技术主要为生物质直燃发电中的秸秆焚烧发电，目前面临以下问题和障碍。

2.1缺乏成熟的核心技术和设备

到目前为止，用于生物质焚烧发电的锅炉及燃料输送系统的技术和设备绝大部分依靠进口，国内尚无成熟的产品制造厂家，这成为制约我国生物质能发电事业快速发展的瓶颈。同时，由于与国外生产运输方式、工作习惯和文化的差异，技术和设备引进后也存在消化不良、机组无法安全、稳定、满负荷运行的情况。另外，因为缺乏核心技术，投产后生物质能发电企业很有可能长期受制于国外企业。

2.2秸秆燃料购、储、运组织困难

生物质秸秆的收购、运输过程组织面广、储运量大，涉及到千家万户，且无现成模式可借鉴或套用。秸秆收购价低，密度轻，体积大，储存难，运输难，这些均造成了秸秆运输难的局面。

2.3发电运营成本偏高

据国外生物质能发电厂运行实际统计和我国权威部门测算，生物质能发电成本为燃煤发电成本的15~20倍，成本高的原因有初期投资高、燃料成本高、机组热效率低等，高成本成为制约秸秆发电技术推广的重要因素。

三、生物质能发电应用前景

目前，社会各界已经认识到，常规能源（煤、油、天然气等不可再生能源）终究是有限的，要建立资源节约型社会、保持国民经济永续发展，必须走可持续能源的发展战略。我国是农业大国，生物质能资源丰富，开发潜力巨大，生物质能资源量约为7亿t标准煤，随着退耕还林和种植薪炭林，估计到2020年生物质能资源量可达9亿~10亿t标准煤，因此，利用生物质发电是我国能源结构调整的重要内容之一。

随着能源资源结构调整、农村环境保护的进一步实施、建设社会主义新农村建设的深入开展，我国快速发展生物质能发电的机遇和历史责任已经来临，已有的生物质能发电工程、可借鉴的发达国家开发经验以及国家对可再生能源的政策导向，都将促进生物质能发电进入一个蓬勃发展的时期，相信生物质能发电行业将有突破性进展和广阔的发展前景。

四、总结

生物质能作为一种新型的能源，可以大量的节省不可再生能源，有利于我国的可持续发展战略的有效实施，虽然实施过程中存在一些问题，但是只要是我们不断克服困难，潜心研究，终有一日我们便可以妥善运用这种新型的能源的。

参考文献：

[1]李廉明，余春江，柏继松.中国秸秆直燃发电技术现状[J].化工进展，2010，29：84-90.

[2]曲增杰.我国生物质直燃发电产业发展的几点思考[J].科技创新导报，2009，33：43.

[3]颜涌捷，许庆利.生物质能：清洁理想的可再生资源[N].中国建设报，北京：2009-02-09.

作者简介：

王欣（1984—），女，河南南阳人，工程师，研究方向：变电运维。