中國煤電低碳轉型之路

——國外生物質發(fā)電政策/技術的綜述及啟示

清華大學毛健雄教授團隊系統(tǒng)綜述了國外燃煤耦合生物質發(fā)電技術現(xiàn)狀，對其成功經(jīng)驗進行總結，對我國未來發(fā)展生物質耦合發(fā)電技術方向及應對措施進行了深入探討。分析表明煤電升級改造+生物質混燒+CCUS的技術路徑對我國最終實現(xiàn)碳中和具有重要的戰(zhàn)略意義。未來的生物質利用發(fā)展應注重3個方面，其一是制定國家法規(guī)政策對混燒生物質進行約束和支持；其二是著力發(fā)展生物質燃料產(chǎn)業(yè)，建立可靠的燃料供給市場；其三是開發(fā)先進可行的高比例生物質混燒技術。

中國煤電低碳轉型之路

——國外生物質發(fā)電政策/技術的綜述及啟示

毛健雄，郭慧娜，吳玉新

清華大學 能源與動力工程系 熱科學與動力工程教育部重點實驗室

研究背景

燃煤發(fā)電技術的降碳甚至零碳排放是3060大背景下非常值得研究的問題。目前我國燃煤機組發(fā)電能效水平已顯著提升，通過繼續(xù)改進燃燒技術提升能效的發(fā)展?jié)摿Σ荒軡M足降碳實際需求。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行。在此背景下，燃煤耦合生物質發(fā)電技術作為一種原料減碳的有效措施，成為關鍵的技術選擇，有待深入研究。

研究內容

生物質在燃煤機組中的大規(guī)模耦合利用，既有技術難題，也依賴于整體產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立。筆者對國外燃煤耦合生物質發(fā)電技術的發(fā)展水平、激勵政策及運營經(jīng)驗進行了綜述。尤其對歐洲各國在原料供應、生物質研磨燃燒、裝置改造、政策制定等領域的研究和實踐進行了梳理，證實了燃煤機組可以實現(xiàn)從低比例摻燒過渡到純燃生物質，在煤粉爐和CFB鍋爐上均得到了可靠性利用。在此基礎上，結合我國生物質資源水平和利用現(xiàn)狀，進一步提出了我國利用生物質實現(xiàn)燃煤低碳發(fā)電的短期、中期和長期發(fā)展方向。

研究結論

1)生物質混燒發(fā)電是一種技術成熟的低碳利用方式，對保障新能源電力生產(chǎn)，構建低碳發(fā)電體系具有重要支撐作用，我國短期內最適合的生物質利用模式是對現(xiàn)有在役的煤電機組進行升級改造，發(fā)展生物質摻混技術，并不斷提高生物質混燒比例。而中長期對生物質利用的建議發(fā)展路線圖是：低碳-零碳-負碳，適時推動生物質發(fā)電-碳捕集利用和封存（BECCUS）技術的創(chuàng)新研發(fā)示范和應用。

2)生物質成功利用的關鍵包括：適合的國家法規(guī)政策，對燃煤電廠混燒生物質進行約束和支持；穩(wěn)定可靠的生物質燃料的供給市場；以及先進的生物質與煤混燒，乃至100%燃燒生物質技術開發(fā)。

3)未來生物質低碳能源系統(tǒng)能否建立的關鍵在于制定系列的激勵政策，建立穩(wěn)定的生物質燃料供應鏈。為此，需要推進在邊際土地上種植如超級蘆竹等灌木、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、運和初加工的產(chǎn)業(yè)鏈，推動建立全國性的生物質燃料供需市場。

創(chuàng)新點

1）通過對國外生物質耦合發(fā)電政策、產(chǎn)業(yè)鏈及技術的發(fā)展分析，提出了我國利用生物質實現(xiàn)燃煤低碳發(fā)電的短期、中期和長期發(fā)展方向。

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

重要圖表

（a）

（b）

圖1 2005年以來各國生物能源種類變化（a）及可再生能源電力來源（b）

圖2 CO2排放量隨發(fā)電效率及生物質摻混比例的變化關系

引用格式：毛健雄，郭慧娜，吳玉新.中國煤電低碳轉型之路：國外生物質發(fā)電政策/技術的綜述及啟示[J/OL].潔凈煤技術: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.

作者簡介

毛健雄，清華大學教授，曾任清華大學能源與動力工程系副主任，長期從事熱能工程和清潔煤燃燒發(fā)電技術等方面的教學、科研和國際交流工作，至今已有50多年。他于1993年被聘為英國煤炭科學研究院顧問，1995年被英國De Montfort大學授予榮譽技術博士學位稱號，1999年被選為英國皇家能源學會高級會員。2000應邀在英國倫敦“2000年度煤科學講座”進行有關“潔凈煤技術”的講學，并榮獲英國煤炭研究及利用學會頒發(fā)的該年度煤科學講座金質獎章。主要著作有《工程熱力學》《燃燒理論和燃燒設備》《煤的清潔燃燒》等，參與清華大學合作編寫和出版的教材有《鍋爐原理和計算》及《循環(huán)流化床燃燒鍋爐》等，發(fā)表論文百余篇。