山东省热电设计院  白小健

　　自改革开放以来，我国经济高速发展，连续二十多年来国民经济GDP增长率一直名列世界前茅，仅次于美国。能源生产与消费位居世界第二大国。但也是世界温室气体排放第二大国。随着世界不可再生能源紧张以及全球性环境保护问题日益突出，必须大力发展可再生能源和提高能源利用率，才能保证我国经济持续、健康、快速、协调发展，达到全面小康水平。

　　可再生能源是指从自然界获取的，可以再生的非化石能源。按联合国的定义，可再生能源分为传统的与新的可再生能源。传统的可再生能源主要包括大水电和用传统技术利用的风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。新的可再生能源主要指用现代技术利用的小水电、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和固体废弃物等。

　　可再生能源，由于受技术和自然条件的限制，目前对可再生能源的大规模开发利用主要为风能、小水电和生物质能。生物质能发电在可再生能源发电中能质较好，可靠性高，比小水电、风电和太阳能发电等间歇性发电要好得多，具有很高的经济价值，因而她是我国经济社会发展的客观需求。当前大力发展生物质发电具有重大的现实意义和经济意义。

　　生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即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，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

　　生物质能特点

　　1) 可再生性

  　生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；

 　 2) 低污染性

 　 生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；

  　3) 广泛分布性

 　 缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；

  　4) 生物质燃料总量十分丰富。

　　生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。

　　生物质发电技术是将生物质能源转化为电能的一种技术，主要采用农作物秸秆和林业废弃物作为发电燃料，生物质发电在国际上越来越受到重视，在国内也越来越受到政府的关注和民间的拥护，生物质发电是可持续发展的能源，未来的能源；也是利国利民的“朝阳”产业。我国能源形势表明；中国进行能源资源结构调整特别是保护农村环境，建设社会主义新农村，要求生物质发电做出更多的贡献，“十一五”我国的生物质发电的发展进入初步发展时期。

　　目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨( 干重 )，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭 ，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。

    生物质发电可以增加农民收入，有助于解决“三农”问题。按照国家发改委的规划，到2020年生物质发电达到装机20000MW，每年将消耗秸秆和农林废弃物约1.5亿吨，将会给农民带来360多亿元的收入。拟建项目的秸秆收集、运输和储存各个环节需要大量的劳动力，能够给农村创造相当可观数量的就业机会，有利于农民当地就业，有利于农村和谐社会的建设；大量的秸秆“变废为宝”，可以增加农民的经济收入。  

　　目前生物质发电的主要技术及特点有以下几方面：

 　　l、生物质焚烧发电    国际上技术比较成熟的为丹麦BWE公司。我国利用此项技术大力发展的公司为国能生物发电有限公司，其他如中国节能投资公司，江苏国信集团公司等也正寻求此类技术大力发展生物发电。此技术机组容量较大，当前在建或拟建机组，国外已达到单机容量100MW机组水平。其热效率较高，受环境影响较小（可使用生物质燃料较宽，加工要求较低）。便于单独作为公用电源点建设，便于规模化推广。

 　　2、生物质气化发电    其技术代表为广州能源研究所研发的机组，已先后在江苏兴化、黑龙江等地，通过多种投资方式建立许多台发电机组。此项技术容量较小（一般仅零点几到几MW，目前最大的仅为4MW，是往复式内燃机组，且属刚建试投产阶段）。对燃料要求较为苛刻（一般要求使用稻壳、木屑等颗粒生物质燃料，），且气体净化要求高（除焦油等杂物）。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。同时，秸秆气化热值低，在稳定运行，焦油消除，气体净化等技术上仍需进一步提高。

 　　3、沼气发电（厌氧消化技术）    自上世纪七八十年代起，沼气在农村曾多次推广，主要用于大型养殖场及一家农户生活燃料，原料主要为禽畜类粪便。此技术发电容量较小，虽有在农户家庭大力推广，使农户用电自给，解决粪便垃圾等作用，但不宜作为公用电源的建设。同时，厌氧消化产气率低，不稳定，系统运行和管理的自动化水平低，产业化发展缓慢，不便于大规模市场化推进。

　　从上述技术及持点比较可以看出，虽然目前利用生物质发电的技术有多种，但能够大面积规模化有效处理农村废弃生物质秸秆，从而消除农村环境污染，能够作为我国电力能源有力补充，改变我国电力能源结构，能给最广大农民增收，能大规模实用化推广的发电技术只能是秸秆焚烧发电。在这方面，国能生物发电有限公司，中国节能投资公司和江苏国信集团等，已率先进军生物质焚烧发电行业。

　　尽管我国生物质发电具有巨大的资源潜力，部分技术实现了商业化，产品、产业也有一定的发展，但生物质焚烧发电产业发展还面临着许多问题和障碍，有待解决，主要有：

 　　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大部份来自国外，国内成熟产品制造厂家尚少。这必将成为制约我国生物质发电事业高效、低投入、快速发展的瓶颈。

　　同时，由于国外生产运输方式，工作习惯和文化的差异，很可能在技术和设备引进以后造成消化不良，使机组无法安全、稳定、满发。

　　另外，由于缺乏核心技术，投产后生物质发电企业很有可能将长期受制于国外企业（缺乏备品备件）。

　　解决办法：一是在引进国外技术设备的同时，积极进行消化吸收，并进行技术改进，以适应国情。如燃料运输系统：由于国外农业耕作方式是大面积耕种，大型联合收割机收割，而我国为单个农户小面积耕种，小型机械或人力收割；运输工具国外大型平板车较多，而我国农村运输工具以小型拖拉机和农村运输车为主。从而引起生物质秸秆打包方式，打包尺寸和要求不同。如国外某公司要求包装尺寸为2.25m×1.2m×1.3m，而我国目前既无此大的打包机，农村也无大量的平板车运输，再加上自动化要求不同，可能导致燃料运输系统不能适应我国国情，造成生物质燃料上料困难。所以对这一部分必须进行改进。

　　二是加大对生物质发电技术和设备的研发和投入，实现设备制造本地化、国产化，以摆脱对国外技术和设备的依赖。建议将生物质发电的发展列入产业发展和科研攻关计划，增加投入，并纳入财政预算。相关行业的企业如锅炉厂等应看到生物质发电是一新兴行业所蕴藏的巨大商机，集中人、财、物，开发自主创新核心技术、生产核心设备。

 　　2、发电运营成本偏高

　　据国外生物质发电厂运行实绩统计和我国权威部门测算，生物质发电成本远高于常规燃煤发电成本，约为煤电的1.5倍。成本高的原因有三：其一为初投资高，生物发电单位投资约10000元/KW，而常规火电机组，一般都在6000~7000元/KW。其二为机组热效率低于常规火电机组，现在新建常规火电机组容量一般都在600MW及以上，而国内可建的生物质发电机组容量一般为12MW~25MW左右；其三燃料成本较高，由于生物质秸秆燃料低位热值一般在8000Kj/kg，大大低于煤炭，且因比重轻，密度小，体积大，巨大的运输成本导致燃料成本偏高。

　　解决这一问题有两种方法：一是因采用环保再生能源发电技术应靠国家政策的保护、扶持和激励。如较高的保护电价、减免税、财政补贴（如每发一度电补贴0.25元）、贴息贷款、运输环节收费减免等，将来经过一段时间的发展，通过科技进步，企业挖潜降耗等手段，最后达到能与常规火电相竞争。二是在有条件的地方将其与热电联产有机组合起来。只要条件许可，尽量将厂址选择在热负荷中心地带，实行热电联产，提高全厂能源利用率，降低成本。

 　　3、秸秆燃料、储、运组织困难

　　生物质秸秆的收购组织面广量大，涉及到千家万户，没有现成模式可借鉴或套用。其组织的难度主要有：

　　１、 收购难    农民出售秸秆的意识不强，存在着惜售与无所谓思想，尤其是经济较发达的地区，因秸秆收购价不高，往往达不到农民的期望值，农民不愿费劲劳神；农村收集秸秆的力量不足，农作物秸秆如麦秸，收购往往在夏收夏种，秋收秋种农村大忙季节，农民既要收又要种，加上大量农村青壮劳力不足，所以农民较多地收秸秆在田间焚烧或推下河道；液化气燃料价格偏高，农民不愿进行生活燃料结构调整；部分布点不当，某些对生物质秸秆选择不合理企业与农民不愿进行生活燃料结构调整或可用于其它工业用途的生物质秸秆存在争资源现象；农村缺乏秸秆收购的组织机构或有一定经验和经济实力的农民经纪人，且无成熟模式或经验可循，看不到其中蕴藏的经济利益。

 　　2、储存难    由于农作物秸秆收购具有很强的季节性要求，不能做到均衡连续收购。生物质发电企业一般至少需储存半年的秸秆量，如一台12MW的发电机组，储存6万吨秸秆燃料。因农村秸秆比重轻，体积大，堆入存储场地广大，还需进行防雨、防潮、防火和防雷设施建设，故占用土地多，投资建设费用和维护费用大。

 　　3 、运输难    秸秆比重轻、密度小，运输量巨大，且对公路运输容量会形成巨大压力。为方便运输、节约费用，需在田间地头对秸秆打包，必须投入巨资购买较大量的打包机，且所打包块需符合锅炉燃料系统的技术要求。我国农村运输工具多为小型拖拉机和农用运输车，对国外燃料系统设计使用所要求的大型包块难以运输。同时，打包用的打包带需入炉燃烧，应为生物质材料，可能经受不住多次倒运的需要。

　　生物质发电成功与否的关键在于生物质秸秆燃料的组织和管理。解决办法有二：一是初期需依靠地方政府行政引导、组织和政策支持。使广大农村和农民理解生物发电对国家、社会和个人的巨大作用，理解生物质秸秆的出售不同于普通自由化竞争的商品，积极出售秸秆，增收去废。政府应负责科学地组织建立起整个收购、储存和运输网络，保证充足的生物质秸秆燃料（合理价格）供应。二是条件成熟时逐步市场化。生物质发电企业应创新管理、创新思维，加快自主生物质秸秆收、储、运网络和模式，用尽快的时间建立起市场化运营的模式，并力求最大幅度地降低燃料运营成本。

　　生物质秸秆组织的最大难处在于储存，具体模式可考虑化整为零和分级收储两种模式。化整为零，即将生物质秸秆以个体农户或村镇为单位，利用空余场地妥善储存，按生物质发电企业生产的需要按计划均衡送货。分级收储，即分别设置几个一级中心仓库和多个二、三级小型仓库，按计划逐级调拨使用。发电企业应在地方政府的大力支持和配合下，根据当地具体情况，合理选用。

 　　十、发展生物质发电几点建议

 　　1、政府支持    尽管生物质发电有许多优势，但在现今状况下，发电成本似太高（比常规火电贵1.5~2倍）还有许多困难需要克服。纵观国内外的经验表明，需要政府扶持，特别是发展初期更是如此。生物质发电的优点有益于环境，但环境效益往往得不到补偿，市场调节作用对它往往是失灵的，因而只有政府的支持，才能加快生物质发电的发展，政府的支持包括实行促进生物质发电发展的市场强制政策如发展配额政策和经济激励政策，如每度电补助0.25元等。这些既要中央政府的宏观强力法规政策支持（如可再生能源法等），更要各级地方政策的具体实施细则的大力协助。

 　　2、法律保证    早期各国发展生物质发电都首先是发展技术，一旦技术成熟，就转向示范和千方百计降低成本。只有成本足够低，才有市场，才能发展。近年，要大规模发展生物质发电的一些西方国家，都通过立法，强制电力公司建设供应或购买（上网）再生能源电力，对未完成任务的予以惩罚。这样，就不再需要沿袭过去的常规顺序而直接跳跃到创立市场阶段。有了生物质发电市场强制的立法，就可以吸引民间资本，提高生物质发电投资商的信心。我国在这方面已迈出了巨大的一步，《中国可再生能源法》及国家发改委的二个配套文件已经出台实施，但还有另外的10个配套法规在制定中。相关政策的出台直接关系到再生能源利用行业的健康发展。

 　　3、增加科技投入    要发展生物质发电，降低发电成本，最根本要依靠科技进步，不断创新：提高技术水平，研究开发具有自主知识产权的核心技术和设备。要提高转换元件的转换效率，降低生产成本，改进系统的经济性、可靠性和稳定性。建议国家应增加科技投入和培养这方面技术人才，研发具有自主知识产权的核心技术、关键技术，提高可再生能源技术装备的国产化水平。

 　　4、创新管理，合理布局    秸秆发电目前正起步阶段，应先选点示范，取得经验后，逐步推广。应面对广大农村，千家万户，涉及面庞大的社会系统工程，它会引起我国农村经济和能源环境巨大变化，因此建议各级政府和发电企业应创新思维、创新管理，创新技术，确保秸秆收、储、运模式安全、经济生产，使生物质发电尽快地走向市场，参与竟价上网。各县（县级市）市结合秸秆生产情况科学规则合理布局，保证稳定秸秆供应。切不可不顾客观实际情况盲目布点，一轰而上，造成秸秆市场无序竞争，最终无秸秆可烧或无法组织收、储、运等工作，造成巨大浪费。

 　　5、示范试点，逐步推广    政府综合部门加强示范推广工作，确定并扶持一批可再生能源开发利用的示范点或示范区，取得经验后，逐步推广。