中國(guó)煤電低碳轉(zhuǎn)型之路

——國(guó)外生物質(zhì)發(fā)電政策/技術(shù)的綜述及啟示

清華大學(xué)毛健雄教授團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)綜述了國(guó)外燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀，對(duì)其成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)我國(guó)未來(lái)發(fā)展生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)方向及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了深入探討。分析表明煤電升級(jí)改造+生物質(zhì)混燒+CCUS的技術(shù)路徑對(duì)我國(guó)最終實(shí)現(xiàn)碳中和具有重要的戰(zhàn)略意義。未來(lái)的生物質(zhì)利用發(fā)展應(yīng)注重3個(gè)方面，其一是制定國(guó)家法規(guī)政策對(duì)混燒生物質(zhì)進(jìn)行約束和支持；其二是著力發(fā)展生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)，建立可靠的燃料供給市場(chǎng)；其三是開(kāi)發(fā)先進(jìn)可行的高比例生物質(zhì)混燒技術(shù)。

中國(guó)煤電低碳轉(zhuǎn)型之路

——國(guó)外生物質(zhì)發(fā)電政策/技術(shù)的綜述及啟示

毛健雄，郭慧娜，吳玉新

清華大學(xué) 能源與動(dòng)力工程系 熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

研究背景

燃煤發(fā)電技術(shù)的降碳甚至零碳排放是3060大背景下非常值得研究的問(wèn)題。目前我國(guó)燃煤機(jī)組發(fā)電能效水平已顯著提升，通過(guò)繼續(xù)改進(jìn)燃燒技術(shù)提升能效的發(fā)展?jié)摿Σ荒軡M足降碳實(shí)際需求。因此，燃煤發(fā)電碳減排需要原料減碳和尾氣固碳兩方面著手進(jìn)行。在此背景下，燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)作為一種原料減碳的有效措施，成為關(guān)鍵的技術(shù)選擇，有待深入研究。

研究?jī)?nèi)容

生物質(zhì)在燃煤機(jī)組中的大規(guī)模耦合利用，既有技術(shù)難題，也依賴于整體產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立。筆者對(duì)國(guó)外燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展水平、激勵(lì)政策及運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了綜述。尤其對(duì)歐洲各國(guó)在原料供應(yīng)、生物質(zhì)研磨燃燒、裝置改造、政策制定等領(lǐng)域的研究和實(shí)踐進(jìn)行了梳理，證實(shí)了燃煤機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)從低比例摻燒過(guò)渡到純?nèi)忌镔|(zhì)，在煤粉爐和CFB鍋爐上均得到了可靠性利用。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)生物質(zhì)資源水平和利用現(xiàn)狀，進(jìn)一步提出了我國(guó)利用生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)燃煤低碳發(fā)電的短期、中期和長(zhǎng)期發(fā)展方向。

研究結(jié)論

1)生物質(zhì)混燒發(fā)電是一種技術(shù)成熟的低碳利用方式，對(duì)保障新能源電力生產(chǎn)，構(gòu)建低碳發(fā)電體系具有重要支撐作用，我國(guó)短期內(nèi)最適合的生物質(zhì)利用模式是對(duì)現(xiàn)有在役的煤電機(jī)組進(jìn)行升級(jí)改造，發(fā)展生物質(zhì)摻混技術(shù)，并不斷提高生物質(zhì)混燒比例。而中長(zhǎng)期對(duì)生物質(zhì)利用的建議發(fā)展路線圖是：低碳-零碳-負(fù)碳，適時(shí)推動(dòng)生物質(zhì)發(fā)電-碳捕集利用和封存（BECCUS）技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)示范和應(yīng)用。

2)生物質(zhì)成功利用的關(guān)鍵包括：適合的國(guó)家法規(guī)政策，對(duì)燃煤電廠混燒生物質(zhì)進(jìn)行約束和支持；穩(wěn)定可靠的生物質(zhì)燃料的供給市場(chǎng)；以及先進(jìn)的生物質(zhì)與煤混燒，乃至100%燃燒生物質(zhì)技術(shù)開(kāi)發(fā)。

3)未來(lái)生物質(zhì)低碳能源系統(tǒng)能否建立的關(guān)鍵在于制定系列的激勵(lì)政策，建立穩(wěn)定的生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈。為此，需要推進(jìn)在邊際土地上種植如超級(jí)蘆竹等灌木、草類等能源植物以及現(xiàn)有林地的改造，建立農(nóng)、林廢棄物和能源植物收、儲(chǔ)、運(yùn)和初加工的產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)建立全國(guó)性的生物質(zhì)燃料供需市場(chǎng)。

創(chuàng)新點(diǎn)

1）通過(guò)對(duì)國(guó)外生物質(zhì)耦合發(fā)電政策、產(chǎn)業(yè)鏈及技術(shù)的發(fā)展分析，提出了我國(guó)利用生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)燃煤低碳發(fā)電的短期、中期和長(zhǎng)期發(fā)展方向。

2）發(fā)展大比例生物質(zhì)摻燒是燃煤發(fā)電低碳排放的重要措施，在技術(shù)上具備可行性，而我國(guó)生物質(zhì)混燃取得成功的核心是需要制定合理的國(guó)家法規(guī)政策和激勵(lì)措施，建立可靠的生物質(zhì)燃料供給市場(chǎng)。

重要圖表

（a）

（b）

圖1 2005年以來(lái)各國(guó)生物能源種類變化（a）及可再生能源電力來(lái)源（b）

圖2 CO2排放量隨發(fā)電效率及生物質(zhì)摻混比例的變化關(guān)系

引用格式：毛健雄，郭慧娜，吳玉新.中國(guó)煤電低碳轉(zhuǎn)型之路：國(guó)外生物質(zhì)發(fā)電政策/技術(shù)的綜述及啟示[J/OL].潔凈煤技術(shù):1-13 [2022-03-24].https://doi.org/10.13226/j.issn.1006-6772.

MAO Jianxiong, GUO Huina, WU Yuxin.Road to low carbon Transformation ofcoal power in China:A review of biomass co-firing policies and technologies for coal powerabroad and its inspiration on biomass utilization[J/OL].Clean Coal Technology:1-13 [2022-03-24].https://doi.org/10.13226/j.issn.1006-6772.

作者簡(jiǎn)介

毛健雄，清華大學(xué)教授，曾任清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系副主任，長(zhǎng)期從事熱能工程和清潔煤燃燒發(fā)電技術(shù)等方面的教學(xué)、科研和國(guó)際交流工作，至今已有50多年。他于1993年被聘為英國(guó)煤炭科學(xué)研究院顧問(wèn)，1995年被英國(guó)De Montfort大學(xué)授予榮譽(yù)技術(shù)博士學(xué)位稱號(hào)，1999年被選為英國(guó)皇家能源學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。2000應(yīng)邀在英國(guó)倫敦“2000年度煤科學(xué)講座”進(jìn)行有關(guān)“潔凈煤技術(shù)”的講學(xué)，并榮獲英國(guó)煤炭研究及利用學(xué)會(huì)頒發(fā)的該年度煤科學(xué)講座金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?。主要著作有《工程熱力學(xué)》《燃燒理論和燃燒設(shè)備》《煤的清潔燃燒》等，參與清華大學(xué)合作編寫和出版的教材有《鍋爐原理和計(jì)算》及《循環(huán)流化床燃燒鍋爐》等，發(fā)表論文百余篇。