生物质发电技术和经济性分析
高洪彪
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高洪彪,. 生物质发电技术和经济性分析[J]. 经济与管理学报,2021.9. DOI:10.12721/ccn.2021.157562.
摘要:
各行各业在快速发展过程中对资源能源的需求量不断增加,不可再生能源的开发利用导致我国的资源储备量不断减少,不但造成了资源能源短缺也对气候环境问题产生了较大影响。生物质能源属于可再生能源,对其进行开发和利用可以改善以上问题,在生物质发电中取得了良好效果,能够实现生物质直燃发电、混合燃烧发电和气化发电,生物质发电技术的可行性、经济性和环保性比较高,可以提升综合效益,推动城市持续发展。
关键词: 生物质发电;经济性;生物质利用效率
DOI:10.12721/ccn.2021.157562
基金资助:

生物质发电技术是一种技术体系相对成熟的生物质利用技术,推动了生物质资源的规模化发展,也实现了清洁能源的高效利用,对国家的可持续发展有着促进作用,能够满足绿色低碳经济发展建设需求。生物质发电技术在应用过程中经济性和发展前景比较好,用其替代传统燃料可以解决常规能源短缺的问题,有利于能源储备,成本优势较为明显。

1.发展生物质发电产业的重要性

生物质能资源种类繁多,来源十分广泛。根据来源的不同,可以将生物质能资源分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物及畜禽粪便等5大类。燃煤发电是我国电力供应的主力军,其成熟的技术可以顺利地应用到生物质直燃发电中,这决定了生物质发电可以迅速成熟并具备最大的产业化潜力。在我国发展生物质发电产业,对经济社会发展和生态环境保护具有十分重要的战略意义。

2.生物质发电技术

2.1生物质直燃发电

生物质直燃发电主要使用专门的蒸汽锅炉,在氧气的作用下使生物质氧化燃烧产生蒸汽,在蒸汽轮机的驱动下带动发电机发电。这项技术在实际应用过程中主要涉及到两种燃烧方式,一种是固定床燃烧,这种燃烧方式在操作上相对方便,只需要对生物质燃料进行简单处理就可以直接应用到发电中。另一种是流化床燃烧,这种燃烧方式需要对生物制燃料进行粉碎和筛选,虽然整个过程中相对繁琐但是可以获得较高的燃烧效率。一般生物质直燃发电的效率比较低无法实现生物质能源价值的充分体现,可以采用热电联产的方式实现电力和热能的同时转化,有利于提高生物质能源的利用效率。目前我国生物质直燃发电中采用的生物质燃料以秸秆为主,对于相关技术的研究也主要为秸秆燃烧技术。

2.2生物质混合燃烧发电

这种发电方式主要有两种,一种是生物质与煤按照一定比例进行混合,投入锅炉中燃烧产生蒸汽,用蒸汽轮机带动发电机发电。这种方法对燃烧技术有着较高要求所以在发电厂中并不常用。另一种是将生物质气化产生的燃气与煤进行混合用于燃烧发电,这种发电方式的实用性比较强,对燃烧系统要求不高。比较常用的生物质燃料主要有木片、锯末、稻壳和秸秆等,这种发电技术的投入成本比较低,可行性比较高,可以通过改进锅炉和燃烧系统的方式来提高生物质在混合燃烧发电中的利用效率。目前这项技术已经逐渐区域成熟,推动了产业的进一步发展。

2.3 生物质气化发电

生物质原料在燃烧后会产生气体,对气体进行净化处理后应用到燃烧发电中能够取得良好效果。一般会根据发电厂规模来选择不同的生物质气化发电系统,如内燃发电机组、流化床或者循环流化床,前者主要应用于规模比较小的企业,后两者技术相对成熟,常用于中型企业,可使用的生物质种类和数量比较多,是目前生物质气化发电中主要应用的技术形式,生物质气化效率比较高。要想进一步提高生物质气化发电过程中生物质原料的利用率,还可以加强气化燃气轮机联合循环发电系统的研究。

3.生物质发电经济可行性分析

生物质发电项目,普遍存在重技术可行性分析、轻经济效益可行性分析的问题。 较之技术可行性分析部分,相关可行性研究报告中涉及盈利预测和效益分析的比重相当少,甚至完全略去,相当多的报告缺少对不确定性因素的经济评价。例如,生物质发电每千瓦造价远高于常规火电,新建项目建设成本约达9000―10000 元/千瓦(小火电项目改造为生物质直燃发电项目,造价可降低至 5000 元/千瓦以下),一些项目更是采用造价高昂的国外技术,初始投资成本及后续财务费用很高,对补贴性电价政策依赖程度极高。

可行性研究本应结合当前上网电价及补贴水平的实际情况,指导设备选型,约束、控制投资成本。但是,在众多可行性研究报告中,容易忽视初始投资成本和电价问题。又如业界普遍关注的秸秆燃料价格问题,有的可行性研究报告甚至没有对秸秆价格的专题分析;有的虽然作了分析,但却是基于当前价格所作的静态分析,没有动态考虑可变因素对秸秆价格的影响,更谈不上基于秸秆价格变动对项目利润作动态关联性分析,也没有预测相应的盈亏平衡点。实际运行后,一方面燃料可收购半径内的秸秆由普通农林废弃物变成为发电燃料,获得价值重估和市场重新定价;另一方面,秸秆打捆、运输等间接成本随油价、人工等大幅攀升,秸秆到厂价格远超可行性研究的静态预期值。

生物质能发电企业的效益与当地农林废弃物的具体情况关系密切,需要考虑更多细节问题,如北方作物和南方作物生长周期的差别,这些却很少在可行性研究报告中体现。也就是说,在为数不少的项目中,企业本应格外关心的盈利问题并未在早期可行性研究中得到充分体现。对这些项目而言,可行性研究没有起到指导投资决策的基础性作用。

生物质发电具有一定的社会效益,但只有在可行性研究阶段,以经济理性人的视角看待投资项目,做出尊重市场规律的理性取舍,才能还原市场通过价格信号配置资源的本来面目。而那些尊重市场规律的企业,将会在竞争中获得成本优势,赢得更大的发展。

结语:在资源能源日益短缺的情况下,可再生能源的使用是未来主要的发展趋势,而生物质能源是其中的重要组成部分,资源量较为丰富,发展和应用生物质能源对国家战略性发展目标的达成有着促进作用。生物质能源的合理利用与开发还能够在一定程度上带动其他产业的发展,在环境保护、资源保护和生态平衡方面起到了良好作用,能够取得较高的经济效益、社会效益和生态效益。生物质发电技术虽然取得了一定但也存在不足之处,还需要进行深入研究来提升技术水平。

参考文献:

[1]易超,张俊春,叶子菀,等.生物质气化耦合燃煤发电项目经济性分析[J].中国电力企业管理,2018,525(12):81-83.

[2]王海波,刘海勇.浅谈生物质能直燃发电站锅炉炉型和炉排[J].科技资讯,2019,17;571(34):59+61.

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