馬龍海,鄧宇昆,董勝亮
(中國電力建設(shè)工程咨詢公司,北京 100120)
我國生物質(zhì)發(fā)電現(xiàn)狀分析及研究
馬龍海,鄧宇昆,董勝亮
(中國電力建設(shè)工程咨詢公司,北京 100120)
即將發(fā)布的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》規(guī)定:到2015年底,我國生物質(zhì)發(fā)電的裝機(jī)容量要達(dá)到13000MW,到2020年底達(dá)到30000MW,因此未來十年將迎來我國生物質(zhì)發(fā)電事業(yè)建設(shè)的新高峰。本文針對當(dāng)前我國生物質(zhì)發(fā)電的現(xiàn)狀,分別從我國目前生物質(zhì)發(fā)電的裝機(jī)容量及分布、生物質(zhì)發(fā)電的政策、生物質(zhì)發(fā)電的投資和建設(shè)等方面進(jìn)行了探討;并對當(dāng)前我國生物質(zhì)發(fā)電在運(yùn)營上存在的問題進(jìn)行了分析,對比了生物質(zhì)混燃發(fā)電的優(yōu)勢。最終對未來我國生物質(zhì)發(fā)電在成本、設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)行等各方面提出了相關(guān)建議。
生物質(zhì)電廠;政策;投資;混燃
生物質(zhì)是一種清潔的低碳燃料,其含硫和含氮量均較低,合理的爐內(nèi)燃燒組織還能有效地降低煙氣中SO2、NOx排放;CO2零排放;生物質(zhì)作為發(fā)電燃料還可以從根本上解決農(nóng)民焚燒大量廢棄秸稈對環(huán)境造成的嚴(yán)重污染,對生態(tài)環(huán)境改善有著非常重要的作用。
生物質(zhì)發(fā)電在中國起步較晚,自2006年國能生物質(zhì)發(fā)電有限公司在山東單縣的我國第一個(gè)生物質(zhì)直燃發(fā)電廠正式投產(chǎn)以來,到2010年我國生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)僅5500MW,生物質(zhì)發(fā)電也只占到中國可再生能源發(fā)電裝機(jī)量的0.5%。令人鼓舞的是,國家發(fā)改委即將出臺《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》及相關(guān)政策,該規(guī)劃及政策的出臺,無疑將為艱難發(fā)展的我國生物質(zhì)發(fā)電注入新的動力。可以預(yù)計(jì),在未來的10年內(nèi),中國將有可能出現(xiàn)一輪生物質(zhì)發(fā)電的高潮。
然而根據(jù)中國國情,農(nóng)業(yè)以散戶種植形式為主,未能形成西方國家的大農(nóng)場結(jié)構(gòu),這就給生物質(zhì)發(fā)電的燃料收集、供給及預(yù)測成本等帶來了極大困難,并由此引發(fā)了生物質(zhì)發(fā)電在國家政策、融(投)資、建設(shè)、上網(wǎng)、經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)行模式等方面一系列的問題,從而使得整個(gè)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)十分薄弱。因此,在十二五期間生物質(zhì)發(fā)電建設(shè)高峰來臨之際,有必要對生物質(zhì)發(fā)電的現(xiàn)狀及目前存在的問題進(jìn)行更為廣泛的分析及研究。
本文針對當(dāng)前我國生物質(zhì)發(fā)電的現(xiàn)狀,擬從目前生物質(zhì)發(fā)電的裝機(jī)容量及分布、政策、投資和建設(shè)等方面的特點(diǎn)進(jìn)行初步探討;并對當(dāng)前我國生物質(zhì)發(fā)電廠,在(融)投資機(jī)運(yùn)營成本進(jìn)行了簡要分析;同時(shí)對生物質(zhì)混燃發(fā)電這種方式的優(yōu)勢做出了論述;最終,提出了相關(guān)建議。
中國生物質(zhì)資源主要包括農(nóng)用秸稈、畜禽糞便以及其他農(nóng)作物副產(chǎn)品,據(jù)估計(jì)中國目前每年可開發(fā)利用的生物質(zhì)約為7.96億t標(biāo)煤,而目前的實(shí)際使用量僅為2.2億t標(biāo)煤,每年在田間焚燒或丟棄的生物質(zhì)約有2億t;預(yù)計(jì)到2015年中國可利用的農(nóng)用秸稈及能源林產(chǎn)量將達(dá)到9億t,遠(yuǎn)期可開發(fā)的生物質(zhì)能可達(dá)10~15億t標(biāo)煤。如將每年的4億t秸稈充分開發(fā),可相當(dāng)于8座三峽發(fā)電站,每年能幫農(nóng)民創(chuàng)收800億到1000億元。
首先從發(fā)電方式上:即將出臺的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出到2015年的生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)規(guī)模不低于13000MW,具體包括農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電量8000MW,沼氣發(fā)電2000MW,垃圾焚燒發(fā)電3000MW。這意味著到2015年,秸稈直燃發(fā)電的比例在生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)量中的比例高達(dá)61.5%。
其次從生物質(zhì)發(fā)電的地域分布上:中國當(dāng)前生物質(zhì)發(fā)電主要集中在華東地區(qū),該地區(qū)的裝機(jī)容量約占全國的一半,其次是中南地區(qū)和東北地區(qū),分別占22%和15%,華北、西南和西北地區(qū)一共占10%左右。2009年,江蘇省生物質(zhì)裝機(jī)容量已達(dá)613MW,其次為山東省496MW,其他幾個(gè)生物質(zhì)發(fā)電大省如河南、浙江、安徽、湖北、黑龍江、廣東和吉林的裝機(jī)量在234~328MW之間,生物質(zhì)發(fā)電在各省的分布與中國農(nóng)業(yè)秸稈資源的分布是總體對應(yīng)的。
最后從生物質(zhì)發(fā)電在有關(guān)企業(yè)分布來看:目前生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)量最大的生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)分別為國能生物發(fā)電有限公司及武漢凱迪電力股份有限公司。其他投資生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)的公司中,除五大發(fā)電集團(tuán)外,還包括中節(jié)能、江蘇國信、粵電、皖能電力及等眾多企業(yè)。由此可預(yù)見,隨著國家對可再生能源政策的不斷明確,及常規(guī)火力發(fā)電因市場煤價(jià)與計(jì)劃電價(jià)之間的矛盾而導(dǎo)致的效益問題,十二五期間,將有更多的電力企業(yè)投入到生物質(zhì)發(fā)電的開發(fā)中來。
我國的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)主要以秸稈直燃和垃圾焚燒發(fā)電為主,直到2005年底,以農(nóng)林廢棄物為燃料的規(guī)模化并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目仍是空白。自2006年12月國能集團(tuán)單縣生物質(zhì)發(fā)電工程作為中國第一個(gè)生物質(zhì)直燃發(fā)電廠投入運(yùn)行以來,秸稈直燃發(fā)電發(fā)展迅速,當(dāng)年就核準(zhǔn)了超過1000MW的秸稈直燃發(fā)電項(xiàng)目,之后,裝機(jī)規(guī)模以每年超過30%的速度增長;到2008年中期,已有18個(gè)生物質(zhì)直燃電廠投產(chǎn),總裝機(jī)容量450MW;到2008年底,發(fā)改委核準(zhǔn)的項(xiàng)目已經(jīng)超過100個(gè),生物質(zhì)發(fā)電的總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3150MW。
到2009年底,投產(chǎn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電廠已經(jīng)超過30個(gè),另外在建的30余個(gè),生物質(zhì)直燃發(fā)電的裝機(jī)容量約750MW;截止到2010年6月底,已核準(zhǔn)的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目累計(jì)超過170個(gè),總裝機(jī)規(guī)模達(dá)5500MW,其中并網(wǎng)發(fā)電的項(xiàng)目超過50個(gè),生物質(zhì)直燃發(fā)電的總裝機(jī)容量達(dá)到2000MW以上。
2006年底單縣生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目投運(yùn)后,國家發(fā)改委就核準(zhǔn)了約50個(gè)生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目,但因生物質(zhì)直燃發(fā)電在我國仍處于起步階段,并且需要1年多的建設(shè)周期,因此直到2007年底,真正并網(wǎng)發(fā)電的直燃項(xiàng)目才在生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)量中占據(jù)主要份額。雖然到2010年核準(zhǔn)的項(xiàng)目已經(jīng)超過170個(gè),但真正并網(wǎng)發(fā)電的秸稈直燃項(xiàng)目也只有50多個(gè),并網(wǎng)發(fā)電工程占已經(jīng)核準(zhǔn)的項(xiàng)目的比例僅為30%。這一現(xiàn)象的出現(xiàn),既有個(gè)別地方政府核準(zhǔn)欠嚴(yán)肅的原因,但電價(jià)及稅收等政策執(zhí)行不到位、燃料價(jià)格的保障機(jī)制、及電網(wǎng)調(diào)度等問題,也是主要因素。
從2005年2月28日《中華人民共和國可再生能源法》頒布后,國家就將可再生能源的開發(fā)利用列為能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域,隨后又發(fā)布和實(shí)施了一系列有關(guān)支持可再生能源和生物質(zhì)發(fā)電的辦法及條例。
2006年初,發(fā)布了《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》,明確了生物質(zhì)發(fā)電的電價(jià)可獲得15年的0.25元/kWh的補(bǔ)貼,并規(guī)定混燃常規(guī)能源比例超過20%的不享受該補(bǔ)貼;
2007年《可再生能源中長期規(guī)劃》提出生物質(zhì)發(fā)電的裝機(jī)規(guī)模在2010年和2010年分別達(dá)到5500MW和30000MW;
2008年3月,《關(guān)于2007年1~9月可再生能源電價(jià)附加補(bǔ)貼和配額交易方案的通知》,將部分虧損的秸稈直燃發(fā)電項(xiàng)目的補(bǔ)貼額度從0.25元/kWh提高至0.35元/kWh;
2009年底,通過的《中華人民共和國可再生能源法修正案》,正式確立了對可再生能源發(fā)電上網(wǎng)的全額保障性收購制度,為生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)掃清了障礙;
到2010年底,《國家發(fā)改委關(guān)于完善農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電價(jià)格政策的通知》,對秸稈發(fā)電項(xiàng)目實(shí)行了標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià),將秸稈發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)統(tǒng)一提高到0.75元/kWh。與此同時(shí),全國人大、發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部、財(cái)政部等有關(guān)部門還及時(shí)制定了其它的配套方法和條例,配合以上重要文件的實(shí)施和推行。
與常規(guī)的火電發(fā)電項(xiàng)目比,生物質(zhì)發(fā)電使用資金的密度低,因此投資方在投資該類項(xiàng)目時(shí)往往比較謹(jǐn)慎,而中國又缺乏固定的大規(guī)模的能源基金用于生物質(zhì)發(fā)電的開發(fā),同時(shí)又缺乏有效的可再生能源融資機(jī)制。反觀歐美等國,生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的投資主體往往是政府、國際金融組織、風(fēng)險(xiǎn)投資及其它民間資本,相對來說該行業(yè)的融資渠道和來源較廣,這是未來中國生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)融資方面需要借鑒的一點(diǎn)。
以國能生物質(zhì)公司為例:其在起步階段就分別得到了國家開發(fā)銀行和花期銀行的貸款和投資,并在后期得到了建行280億的貸款承諾,從而為其初期的圈地以及后期對歐洲百安納和歐洲鍋爐集團(tuán)公司的收購奠定了良好的資金基礎(chǔ),并擴(kuò)大了中國生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)的國際影響力??梢姏]有金融機(jī)構(gòu)的支持,就很難有現(xiàn)在這個(gè)世界最大的生物質(zhì)發(fā)電集團(tuán)。
有關(guān)學(xué)者還對秸稈直燃發(fā)電在中國不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)適宜度進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:比較適宜建設(shè)生物質(zhì)直燃電廠的省份,包括河南、山東、安徽、江蘇、河北、黑龍江、吉林等中國糧食主產(chǎn)區(qū),而北京、上海、天津、浙江等發(fā)達(dá)地區(qū)和青海、寧夏、甘肅、陜西等西北地區(qū)則不宜大量投資生物質(zhì)直燃項(xiàng)目,而實(shí)際證明中國目前生物質(zhì)發(fā)電50%的投資就集中在華東地區(qū)等經(jīng)濟(jì)適宜度較高的地區(qū)。
獨(dú)立生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的初期建設(shè)成本及后期的燃料費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用都較高。目前的初期的投資建設(shè)成本仍為8000~10000元/kW,初期投資就是常規(guī)火電投資的2倍;生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)的實(shí)際稅率通常達(dá)12%,也高于常規(guī)火電企業(yè)的6%~8%。
同時(shí),秸稈直燃發(fā)電廠的運(yùn)營效率較低,發(fā)電標(biāo)煤耗較高。目前秸稈燃料的消耗率約為1300g/kWh,如按秸稈燃料的發(fā)熱量為標(biāo)煤發(fā)熱量一半進(jìn)行估算,生物質(zhì)發(fā)電每發(fā)1kWh所耗標(biāo)煤量約為650g;而2010年全國火力發(fā)電的平均煤耗為335g/kWh,其中1000MW級的發(fā)電煤耗更是僅為285g/kWh左右,這就意味著生物質(zhì)發(fā)電的煤耗高達(dá)常規(guī)火電煤耗的2倍或以上。
在生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)營中,燃料成本更是占到了電廠運(yùn)營成本的70%,設(shè)備折舊費(fèi)及其他維護(hù)管理費(fèi)用約占30%。這就意味著燃料價(jià)格將成為影響生物質(zhì)電廠盈虧的最重要因素,隨著生物質(zhì)發(fā)電在中國的興起,秸稈的燃料價(jià)格已經(jīng)從最初的200元/t漲至現(xiàn)在的450元/t以上,據(jù)估計(jì)電價(jià)中的燃料成本就高達(dá)0.4元/kWh,遠(yuǎn)高于燃煤發(fā)電。
生物質(zhì)發(fā)電根據(jù)其燃燒方式的不同,分為燃燒發(fā)電和氣化發(fā)電,目前,生物質(zhì)燃燒發(fā)電是生物質(zhì)發(fā)電的主體,它又分作:純?nèi)忌镔|(zhì)發(fā)電和煤粉爐摻燒生物質(zhì)發(fā)電。其中,純?nèi)忌镔|(zhì)發(fā)電重點(diǎn)需研究解決燃料供應(yīng)、儲存和燃燒方式以及燃燒過程的結(jié)渣和腐蝕等問題;煤粉爐摻燒生物質(zhì)發(fā)電則需重點(diǎn)解決好摻燒模式及摻燒比例等問題。
對比中節(jié)能宿遷生物質(zhì)電廠、國能射陽生物質(zhì)電廠、山東十里泉電廠及國電寶雞第二發(fā)電有限公司四個(gè)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)情況來看:宿遷生物質(zhì)電廠、射陽生物質(zhì)電廠為純生物質(zhì)發(fā)電,十里泉電廠及寶雞第二發(fā)電有限公司為火電廠摻燒模式。
山東十里泉電廠(2×100MW+2×300MW)投資近8000萬元人民幣從丹麥引進(jìn)生物質(zhì)預(yù)處理設(shè)備,對打包秸稈進(jìn)行切割,然后通過鼓風(fēng)機(jī)吹入爐膛,在原煤粉燃燒器二層中專門布置了一層生物質(zhì)燃燒器。這套生物質(zhì)預(yù)處理切割設(shè)備只適合切割打包秸稈,而秸稈燃料價(jià)格從最初建設(shè)時(shí)的200元/t漲到近500元/t,原料成本大大增加。由于引進(jìn)的生物質(zhì)預(yù)處理切割設(shè)備不能切割相對更便宜的玉m桿、樹枝或其它難以打包的生物質(zhì)燃料,這使得降低燃料收購成本手段有限,好在山東十里泉電廠摻燒生物質(zhì)得到了山東省0.08元/kWh的電價(jià)補(bǔ)助,故尚能維持。
而國電寶雞第二發(fā)電廠(4×300MW)在西安交通大學(xué)相關(guān)研究的支持下,提出了一種新的摻燒模式。電廠基本沒有對設(shè)備投資改造,采用現(xiàn)有的ZGM型中速磨直接粉碎壓型生物質(zhì)燃料,避免了設(shè)備投資的增加,電廠直接收成型生物質(zhì)燃料,提高了燃料品質(zhì)保證性,也提高了電廠對生物質(zhì)燃料的適應(yīng)性。目前寶雞二電廠主要采購便宜的玉米桿、樹枝、鋸末、藥渣等壓型生物質(zhì)成型燃料,運(yùn)到電廠后,在一系列技術(shù)保障下,類似煤一樣處理燃燒。這樣,在生物質(zhì)燃料供應(yīng)不足時(shí)可以適當(dāng)降低生物質(zhì)摻燒比例,能較好控制生物質(zhì)燃料價(jià)格,在目前沒有得到國家或省上財(cái)政補(bǔ)貼的情況下,還能維持摻燒,其發(fā)電成本遠(yuǎn)低于純燒生物質(zhì)電廠,也比十里泉電廠的摻燒模式要低得多。]
(1)生物質(zhì)混燒相對于純燒有著巨大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,主要表現(xiàn)在:
①首先,可以在秸稈燃料供應(yīng)不足的季節(jié)降低生物質(zhì)的摻燒比例,通過降低自身需要避免農(nóng)民哄抬生物質(zhì)的價(jià)格;
②不增加設(shè)備投資,直接采購壓型生物質(zhì)摻燒模式,可大幅度降低投資和運(yùn)行費(fèi)用;
③在大型火電廠摻燒生物質(zhì),其機(jī)組的參數(shù)遠(yuǎn)高于目前小型純燒生物質(zhì)機(jī)組(水冷振動爐排或流化床機(jī)組),從而其機(jī)組的發(fā)電效率高,目前生物質(zhì)直燃的發(fā)電效率僅為15%左右,而將生物質(zhì)與煤在高參數(shù)的機(jī)組上混燃,發(fā)電效率可高達(dá)38%以上,是生物質(zhì)直燃發(fā)電的兩倍,也就意味著在同樣的生物質(zhì)發(fā)電量下,燃料的消耗量相對于純燒生物質(zhì)降低一半。
(2)生物質(zhì)混燒相對于純燒的主要技術(shù)優(yōu)勢表現(xiàn)在
①受熱面不易結(jié)焦或結(jié)焦量很低,且固著困難。從山東十里泉電廠5年多的運(yùn)行情況看,基本沒有出現(xiàn)在受熱面結(jié)焦影響運(yùn)行的情況。但是,國內(nèi)已運(yùn)行的一百多臺純生物質(zhì)鍋爐實(shí)際情況看,在中溫過熱器附近的結(jié)焦,嚴(yán)重影響了鍋爐運(yùn)行安全,有的鍋爐運(yùn)行一個(gè)月過熱器結(jié)焦高度能達(dá)600mm~900mm,只能被迫停爐打焦。
②在大型火電機(jī)組上摻燒生物質(zhì),是生物質(zhì)發(fā)電效率較高、煤耗較低、最安全的模式。在大型火電機(jī)組上摻燒生物質(zhì),能夠在很低的摻燒比例下(小于5%~10%),就能使生物質(zhì)比純燒電站得到更充分的利用。對此,國際上無論學(xué)術(shù)界或工程界也均有認(rèn)同。
③因此,在生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的燃燒模式中,適度的增加生物質(zhì)混燃發(fā)電的比例,可能是未來的發(fā)展方向之一 。
⑴《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》的出臺,將使未來幾年進(jìn)入中國第二個(gè)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)的高峰期。目前我國生物質(zhì)發(fā)電的總裝機(jī)量,僅為該規(guī)劃中3年后和8年后目標(biāo)裝機(jī)量的50%和20%,同時(shí),隨著幾年來各項(xiàng)政策的不斷完善,技術(shù)及設(shè)備穩(wěn)定性的不斷提高,對各主要新能源投資企業(yè)來講,未來幾年投資生物質(zhì)發(fā)電的潛力巨大。
⑵目前我國江蘇和山東省局部的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目過于集中,未來的生物質(zhì)發(fā)電布局將在東北三省、河南、浙江、廣東、內(nèi)蒙古、新疆等地展開,對這些地區(qū)的現(xiàn)有電力規(guī)劃,應(yīng)盡快補(bǔ)充建立生物質(zhì)發(fā)電與其他能源形式的聯(lián)動機(jī)制的內(nèi)容,并嚴(yán)格核準(zhǔn)審批程序。
⑶未來生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的融資不僅需要建立更大規(guī)模的國家能源基金,在十二五的生物質(zhì)發(fā)電新機(jī)遇期,更需要擴(kuò)大融資來源以充分利用民間資本及風(fēng)險(xiǎn)投資,項(xiàng)目投資多元化仍是主要方式。
⑷大型火電廠生物質(zhì)摻燒模式,相對于生物質(zhì)直燃具有季節(jié)適應(yīng)性強(qiáng)、發(fā)電效率高、運(yùn)行費(fèi)用低等一系列顯著優(yōu)勢,已被國際上認(rèn)為是高效、安全的生物質(zhì)發(fā)電模式。國家應(yīng)該積極扶持和引導(dǎo),并著手有關(guān)政策細(xì)節(jié)的研究。
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Research on Current Situation of Biomass Power Plants in China
MA Long-hai,DENG Yu-kun,DONG Sheng-liang
(China Power Construction Engineering Consulting Corporation,Beijing 100120,China)
The planning of 12th fi ve-year renewable energy development in China has explicitly stipulated that the total installed capacity of biomass power plants should reach 13000MW and 30000MW by the end of 2015 and 2020 respectively, which would bring about the climax of biomass power plant construction in China. In this paper, the status quo of biomass power plants in China is studied. The government policy, installed capacity, regional distribution,investment, construction of biomass power plants have been discussed. The existing problems on the operation of biomass power plants are also analyzed, and the advantage of biomass co- fi ring is compared with pure biomass fi ring.Finally, the suggestion on the future biomass power plants are proposed.
biomass; power plant; policy; co- fi rng.
TM619
B
1671-9913(2012)02-0070-05
2012-03-10
馬龍海(1965- ),男,北京人,高級工程師,注冊巖土工程師。