生物质发电技术分析比较

王龙

【摘  要】当前，我国的可再生能源领域中，生物质发电技术有着十分重要的作用，是其中至关重要的组成部分，为我国可再生能源的发展做出了极大的贡献，同时也在很大程度上推进我国国民经济持续稳定的发展。结合这样的情况，本文主要针对三类生物质发电技术进行相对应的分析和比较，希望能够为相关从业者提供一定的参考和借鉴。

【关键词】生物质;发电技术;分析与比较

0引言

当前，在世界范围内来看，不可再生能源，例如，煤、石油、天然气等常规能源呈现出日益枯竭的状态，在这样的情况下，世界各国越来越高度重视可再生能源的利用和开发，其中，在可再生能源中生物质能源是最有前景的能源之一，它在人类社会发展过程中有着至关重要的作用，当前，研究人员持续不断的研发相关方面的技术，特别是已经开发出多种生物质能转换利用技术，由此使得生物质能发电已成为生物质能源实现现代化利用的十分关键的方式之一。我国是十分典型的农业大国，生物质资源的种类特别多样，大多数都是在农村地区广泛分布，数量和储量特别巨大，我国的每年可利用生物质能资源总量据推测可以达到7亿t标准煤以上。生物质能源是特别典型的清洁能源，对其切实有效的利用能够充分实现 CO2 零排放，可真正意义上有效实现节能减排，能够从根本上有效替代煤、石油和天然气等矿物燃料能源。在实践的过程中有效利用相关方面的能源转换技术，可以把生物质能源转化成为更高品位的电能，这样能够充分确保农村日益增长的电力需求，使农民的生活水平得到更显著的提升，使其居住环境得到大幅度的改善。因此，结合实际情况更科学合理的利用生物质能源，能够有效确保我国能源安全，实现节能减排，促进社会实现可持续发展。据此，本文重点分析和比较三种生物质发电技术的相关情况。

1 生物质发电技术概述

生物质发电技术主要包括生物质直接燃烧发电、气化发电以及与煤混合燃烧发电等相关技术，本文着重针对以下三种类型进行分析和探讨。

1.1 生物质直接燃烧发电

生物质直接燃烧发电主要指的是结合实际情况把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定锅炉中直接燃烧，由此生成蒸汽，然后把蒸汽机轮和发电机发动起来进行发电。已开发应用的生物质锅炉有多种类型，例如木材锅炉、甘蔗渣锅炉等。这种发电形式所涉及的关键技术主要有原料预处理，生物质锅炉防腐以及提升燃烧效率等相关内容。与此同时，我国的生物质种类特别多，成分比较复杂，在收集运输的过程中比较困难，主要应用的农业废弃物在很大程度上受到季节和农业生产的这些影响，所以无法全年供应。我国的生物质锅炉和小型蒸汽轮机技术相对来说比较成熟，然而，其设备和规模相对来说比较小，参数比较低，与进口设备相比效率较低。生物质直接燃烧发电技术相对来说成熟一些，可以大规模生产，有更高的效率。该技术在我国应用的比较少，因为它要求生物质资源更加集中，数量特别大，如果需要大规模收集或运输生物质，使原料成本进一步增加，所以该技术更适合用在现代化大农场或大型加工厂的废物处理。

1.2 生物质气化发电

生物质气化发电是指生物质在气化炉中气化生成可燃气体，经过净化之后，使内燃机进行驱动发电。气化炉应对不同种类的生物质原料，有着特别强的适应性。内燃机一般由柴油机或天然气机改造而成，通过这种方法能够更有效的适应生物质燃气热值较低的要求。燃气轮机要求容量小，适于燃烧高杂质、低热值的生物质燃气。生物质气化发电主要包括两种类型，分别是小型气化发电和中型气化发电。小型气化发电采用简单的气化—内燃机发电工艺，发电效率通常情况下是在 14%～20%，规模一般小于 3MW。中型气化发电除了采用气化—内燃机（或燃气轮机）发电工艺外，与此同时，要进一步增加余热回收和发电系统，气化发电系统的总效率可达到 25%～35%。除此之外，规模比较大的气化—燃气轮机联合循环发电系统作为先进的生物质气化发电技术，比常规系统有更低的能耗，总体效率有更大的成提升，但是它的关键技术目前仍在研发阶段，需要进一步完善。

1.3 生物质混合燃烧发电

生物质混合燃烧发电是指将生物质原料应用于燃煤电厂中，和煤进行充分融合，以此进行燃料发电。生物质与煤有两种类型的混合燃烧方式，分别是：①生物质直接与煤混合燃烧，产生蒸汽，带动蒸汽轮机发电。②将生物质在气化炉中气化产生的燃气与煤混合燃烧，产生蒸汽，带动蒸汽轮机发电。混合燃烧方式有着更为优良的通用性，对于原燃煤系统的影响相对来说更小一些。

2 生物质发电技术投资分析比较

2.1 生物质直接燃烧发电项目投资

生物质直接燃烧发电要求生物质资源更为集中，有着更大的数量，只有进行大规模的利用，才能呈现出显著的经济效益。小型生物质直接燃烧发电系统在我国南方地区的糖厂中得到广泛的应用，但是通常情况下也只是在甘蔗收榨季节运行;大型系统应用范围比较窄，国内在建的相关项目设备都是从发达国家引进的，进口设备的投资有巨大的提升，是国产设备的两倍左右。

2.2 生物质气化发电项目投资

在新建小型 MW级生物质气化电站的投资中，主体设备投资占总投资的60%，单位投资随着发电规模的进一步增大而明显减少。6MW 中型生物质气化电站采用内燃机—蒸汽轮机联合循环发电工艺，相对来说系统更为复杂，在更大程度上增加了余热回收及汽轮机发电系统，并且电网接入项要求较高，因而单位投资较小型气化电站高，达到 6500元/kW。内燃机—蒸汽轮机发电部分的投资约占总投资的 55%。

2.3 生物质气化混烧发电项目投资

以小型燃煤电站为基础进一步增加一套与之相对应的生物质气化设备，没有必要进行发电系统的增加，可以有效利用燃煤电站原有建筑和基础设施。投资项目主要包括气化炉和燃料供应系统，这两方面投资大约占总投资的83%左右，单位投资在300 元/kW 以下。从以上的相关指标中能够十分明显的得出：①生物质气化混烧发电的单位投资成本是最低的，且经济合理，而且系统相对来说更为简单;②同一发电技术的单位投资成本通常情况下是随着发电规模的进一步增大，出现减少，同一发电规模的进口设备的成本，要比国产设备投资高得多。③系统规模越大越复杂，因此主体设备投资占总投资比例，随着系统规模的增大而减小。

3 生物质发电技术的适用性

通过上面的分析，可以进一步有效明确：①生物质与煤混合燃烧发电技术投资少，发电效率决定于原燃煤电站的效率，其中生物质气化混烧发电对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响要小很多，有着更为显著的通用性。

②由于气化发电技术关键设备——小型低热值燃气轮机技术并没有真正意义上成熟完善，因此对 10MW 以上的生物质发电系统而言，直接燃烧发电相对来说有着更为显著的优势。对10MW以下的生物质发电系统来说，气化—余熱发电系统与直接燃烧发电系统在投资方面相对来说是比较接近的，但是从整体上来看，气化—余热发电系统效率要比直接燃烧发电系统有更为明显的提升，所以其优势更为明显，更适合用在5～6 MW 规模的生物质发电系统。

结论

通过上面的分析，可有效看出，在三种类型的生物质发电技术中，投资经济性最好的是混烧发电技术，但是要以原有的燃煤电厂为基础，发电经济性是由原电厂的效率决定的，而且对于原电厂有着一定程度影响。生物质气化发电技术我呈现出的发电规模相对来说更加灵活，投资少一些，但是相关技术并不成熟完善，要进一步优化。直接燃烧发电技术最成熟，但是在小规模的情况下无法有效提升蒸汽参数，必须大规模应用才更经济合理。相关企业或单位对此要高度关注，并在实践的过程中加以灵活有效的应对。

参考文献：

[1] 袁振宏，吴创之，马隆龙.生物质能利用原理与技术[M].北京：化学工业出版社，2015.19-31.

[2] 马隆龙，吴创之，孙立.生物质气化技术及其应用[M].北京：化学工业出版社，2013.4- 14.

[3] 吴创之，马隆龙.生物质能现代化利用技术[M].北京：化学工业出版社，2013.8，149.

（作者单位：哈电集团生物质发电（抚远）有限公司）