1、 生物质能发电及其技术生物质能是唯一一种既可再生又可储存运输的能源。中国生物质能在能源消费中约占20 但大部分仍处于低效应用和直接焚烧的状况。生物质发电主要是利用农业、林业和工业废弃物为原料，也可以将城市垃圾为原料，采取直接燃烧或气化的发电方式。对发电行业在当前化石燃料如煤炭、石油、天燃气等紧缺的状况下，开发并产生各种可再生能源来代替化石燃料，是世界解决能源紧缺的一种有效途径。生物质能是绿色可再生能源，生物质发电技术也是绿色电力能源技术，国家出于环境保护及开发可再生能源的目的对于污染治理和绿色电力能源技术的研究和整合十分重视。由于我国生物质资源丰富可开发潜力大而且生物质能发电技术的日趋成熟，并
2、且发展生物质绿色电能是调整能源结构实施可持续发展的战略要求。另外国内相关政策的出台将打通生物质能发电在内的绿色电力上网的瓶颈，因此生物质能发电在我国社会经济蓬勃发展的大环境下其发展走向已引起人们的关注，生物质能发电也将成为朝阳产业。生物质有四种发电的形式。生物质直接燃烧发电生物质直接燃烧发电技术是指利用生物质燃烧后的热能转化为蒸汽进行发电，在原理上，与燃煤火力发电没有什么区别。其原理是将储藏在生物质中的化学能通过在特定蒸汽锅炉中燃烧转化为高温、高压蒸汽的内能，再通过蒸汽轮机转化为转子的动能，最后通过发电机转化为清洁高效的电能。生物质气化发电生物质气化发电技术是把生物质转化为可燃气体再利用可燃气
3、体，燃气发电设备进行发电。其原理是将储藏在生物质中的化学能通过在特定气化炉中燃烧转化为可燃气体，再通过燃气机发电系统转化为清洁高效的电能。沼气发电技术是随着沼气综合利用的不断发展 而出现的一项沼气利用技术, 它将沼气用于发动机上, 并装有综合发电装置, 以产生电能和热能, 是有效利用沼气的一种重要方式。沼气多产生于污水处理厂、垃圾填埋场、酒厂、食品加工厂、养殖场等。沼气是在厌氧条件下有机物经多种微生物的分解与转化作用后产生的可燃性气体，属于生物质能的范畴，主要成分是甲烷二氧化碳，其中甲烷含量约为50%70%，二氧化碳含量为 30%40% （容积比）还有少量的硫化氢、氮、氧、氢等气体，约占总含量
4、的 10%20% 。甲烷在空气中与火燃烧，转变为二氧化碳和水，并释放出能量。沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵或甲烷发酵，是指有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体（沼气）的复杂生物化学过程。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，使用生物质和煤两种原料进行发电。其原理是将生物质和煤一起在锅炉中燃烧转化为高温、高压蒸汽的内能，再通过蒸汽轮机转化为转子的动能，最后通过发电机转化电能。 生物质和煤混合燃烧技术可分为直接混烧和气化利用两种形式。生物质发电技术集环保与可再生能源利用于一体，受到各国政府
5、的重视，特别是在目前能源和环保的双重压力下，从战略需求出发，各国都加大投资力度进行开发利用。 生物质直燃发电技术在大规模下效率较高，但它要求生物质集中，数量巨大，如果考虑大规模收集运输，电厂的运行管理成本较高，而小规模直燃发电技术存在效率较低的问题。直燃发电技术在国外已进入推广应用阶段，但在中国还没有形成系统性研究，许多问题亟待解决。如：以秸秆为燃料容易在炉膛内结渣、结焦或沉积于受热面，严重影响锅炉换热，甚至造成腐蚀，制约生物质锅炉长期稳定运行。 生物质和煤混合燃烧发电技术，规模灵活经济性较好。美国和欧盟已建设了混合燃烧示范工程，装机容量在 50 MW700MW。中国还处于技术研究阶段，实际应
6、用刚刚起步缺乏自主知识产权。该技术生产实践中仍有一些实际问题需要解决，如：燃煤锅炉燃烧温度通常介于 10001250，高于生物质的灰熔点，容易引起结渣等。 生物质气化发电技术具有有投资少，发电成本较低，灵活性好的特点，是同类技术中最具竞争力的技术之一，比较符合发展中国家的情况。但该发电技术在配套设备和系统优化集成方面仍然存在不足，电厂的自动化控制程度较低，生物质气化发电技术的成套性成为产业化的主要瓶颈。 沼气发电技术应用于畜牧场、工业废水处理沼气以及垃圾填埋场沼气。由于国产沼气发电机组主要是对柴油机进行简单改装，对发动机的热工性能研究不深，产品质量不过关，发电机组效率比国外同类机组低 4%8%
7、，成熟的发电机组规模也只有 500MW。 综上所述生物质直接燃烧、混合燃烧、沼气发电的关键设备多是引进国外技术，国内还没有消化吸收，目前不适合在国内大规模推广应用。气化发电技术具有自主知识产权，但也有许多产业化问题需要解决。生物质能作为新兴的能源也有利有弊，有利于环境发展的部分，也有实际操作和生产上的困难。生物质能发电最大的优点是代替煤炭、石油、天然气等燃料生产电力，从而减少对矿物质能源的依赖，有利于改善生态环境。生物质能是最具发展潜力的可再生资源。按照能源当量计算，生物质能仅次于煤炭、石油、天然气，位列第四，是国际社会公认的能够缓解能源危机的有效资源和最佳替代方式。而且生物质资源丰富，发展潜
8、力巨大，且适合发展分布式电力系统接近终端用户，当前，不少地区的秸秆不能得到有效的利用，只能被烧掉，造成大范围的烟气污染。生物质能发电技术恰恰变废为宝，利用秸秆等生物质向电网送电或分散式送电。生物质能发电在可再生能源发电中电能质量好、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，可以作为小水电、风电、太阳能发电的补充能源，具有很高的经济价值。生物质能发电最大的优点是代替煤炭、石油、天然气等燃料生产电力，从而减少对矿物质能源的依赖，有利于改善生态环境。生物质能是最具发展潜力的可再生资源。按照能源当量计算，生物质能仅次于煤炭、石油、天然气，位列第四，是国际社会公认的能够缓解能源危机的有效
9、资源和最佳替代方式。而且生物质资源丰富，发展潜力巨大，且适合发展分布式电力系统接近终端用户，当前，不少地区的秸秆不能得到有效的利用，只能被烧掉，造成大范围的烟气污染。生物质能发电技术恰恰变废为宝，利用秸秆等生物质向电网送电或分散式送电。生物质能发电在可再生能源发电中电能质量好、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，可以作为小水电、风电、太阳能发电的补充能源，具有很高的经济价值。但生物质能发电也有许多问题亟待解决,(1）建设和运营成本相对较高， 上网电价难以支撑生物质能发电厂的正常运营。（2 ）技术开发能力和产业体系薄弱。技术水平较低， 缺乏技术研发能力， 设备制造能力弱，
10、技术和设备较多依靠进口， 技术水平和生产能力与国外先进水平差距较大（3 ）存在盲目上马的问题。生物质发电产业具有典型的小电厂、大燃料特征， 燃料供应是生物质发电项目正常运营的前提。秸秆体积大、重量轻， 不适合长距离运输， 这导致燃料收购、储存和运输均较困难。对生物质发电项目正常运营造成非常不利的影响。 （4）示范项目缺乏专门的管理办法。根据这些问题，我们寻其根本，在政策上，财政上，技术上等方面进行了相应措施。（1 ）加大可再生资源开发的宣传力度。通过文字、图片、影视、现场实验、实地参观等多种方式提高群众，尤其是农作物所有者对可再生资源的认识。 （2）政府支持，法律保障。政府扶持是其发展的重要推
11、进剂,其可为生物质能发电争取与常规火电竞争的技术进步时间。此外，可以通过立法，强制电力公司建设供应或购买再生能源电力，以吸引民间资本，提高生物质能发电投资商的信心。 （3）加大财政投入和税收优惠力度。生物质发电是国家鼓励的资源综合利用方式，根据可再生能源法，国家鼓励的资源综合利用认定管理办法，等有关规定, 应尽快落实农林生物质发电增值税即征即退和所得税减免的优惠政策。在生物质发电发展的起步阶段, 对生物质发电进行财政补贴, 应对有关技术研发、设备制造等给予适当的企业所得税优惠。 （ 4）加快对国外先进技术、装置的吸收转化，提高技术水平。在引进国外技术设备的同时，应积极进行消化吸收和技术改进，以
12、适应我国国情。 （5 ）示范试点，逐步推广。逐步加强示范推广工作，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，再逐步推广。 （6）建立再生能源管理体系，构建布局合理的市场。生物质能发电体系是涉及面庞大的社会系统工程, 会引起国家农村经济和能源环境的巨大变化，因此建议各级政府和发电企业开拓思维、革新管理, 创新技术，确保秸秆成型、收集、储藏、运输模式安全、生产经济，使生物质能发电尽快地走向市场，参与竞价上网。（7 ）调整上网电价。现行的上网定价政策难以支撑生物质发电厂的正常运营。要根据我可再生能源法中促进可再生能源开发利用和经济合理的原则，按照我国价格法中成本加合理利润的基本原
13、则，充分考虑有关法规要求，从保证农民利益和生物质发电行业基本生存能力的角度出发，适时调整生物质发电电价。我国的生物质热解气化及热利用技术近年来也有长足的发展。目前全国已建成农村气化站 200 多个，谷壳气化发电设备 100 多台(套)。由中科院广州能源研究所研发的“4MW 生物质气化联介循环发电系统”以谷壳、木屑、稻草等多种生物质废弃物为原料，发电效率可达 20%28%，能满足农村处理农业废弃物的需要。中国生物质燃料发电已具有了一定的规模，主要集中在南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东和广西 2 省( 区)共有小型发电机组 300 余台，总装机容量 800MW，云南也有一些甘蔗渣电厂。中国第
14、一批农作物秸秆燃烧发电厂在河北石家庄晋州市和山东菏泽市单县建设。国家高科技发展计划(“863”计划)已建设 4MW 规模生物质 (秸秆)气化发电的示范工程，系统发电效率可达到 30%左右。世界生物质发电起源于 20 世纪 70 年代，当时，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源，大力推行秸秆等生物质发电。自 1990 年以来，生物质发电在欧美许多国家开始大发展。 我国是一个农业大国，并且拥有着丰富的生物质资源，大力发展生物质发电技术对于解决当前电力供应不足，增加农民收入以及减少环境污染等方面具有十分重要的意义，随着农业、林业的发展，特别是我国有计划地研究开发各种速生能源作物和
15、能源植物，生物质能资源的种类和产量将会越来越大，未来开发和利用潜力非常巨大, 在可再生能源中长期发展规划中提出，到 2020 年，我国生物质发电的装机容量要达到 30000MW。中国在哥本哈根会议上承诺，2010 年单位 GDP 能耗比 2005 年减少 20%，主要污染物排放减少10%。一系列政策决定未来低碳经济是国内能源政策的主要方向，国内能源政策的结构调整在很大程度上体现在电力结构的调整上，生物质能发电行业在“十二五”阶段仍将作为战略性新兴产业予以重点扶持，这就保证了生物质发电企业的盈利能力。相比于国内还处于初步的发展阶段，国外的技术早期就开始进行研究，有了较为先进的经验。在国外从 20
16、 世纪 90 年代起, 丹麦、奥地利等欧洲国家开始对生物质能发电技术进行开发和研究。经过多年努力, 已研制出用于木屑、秸秆、谷壳等发电的锅炉。丹麦各电力组织为此进行了规划, 筛选了一批研究项目, 并重点对燃烧秸秆和木屑的锅炉与大型燃煤锅炉并联运行发电供热进行了研究。1988 年诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂。如今已有 130 家秸秆发电厂遍及丹麦, 秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量 24% 以上。在美国生物质发电装机容量已达 1050 万 kW ，70% 为生物质煤混合燃烧工艺 ,单机容量 13 万 kW, 发电成本 36 美分(kw/h) 预计到 2015 年装机容量将达 163
17、0 万 kW。日本城市垃圾焚烧发电技术发展更快, 垃圾焚烧处理的比例已接近 100%。 显著的技术优势和良好的经济性构成了生物质气化技术装备进入市场的基本动力。可以预见，随着农村整体经济实力增强，对高效能的洁净气化能源的需求增大，生物质能必将与太阳能、风能、地热、沼气等一起被列为农村能源开发与利用的重点，而且其市场覆盖面会越来越广阔。同时，生物质气化技术具有原料可再生及对环境友好的特点，因而受到关注程度越来越高，2010 年 10 月，由华北电力大学、国能生物发电集团、龙基电力集团和济南锅炉集团组建的生物质发电成套设备国家工程实验室建设启动。这些科研机构的参与，将大大促进基础研究成果与产业化发
18、展的衔接，为行业提供关键技术，为生物质发电行业发展提供技术保障。这对保障我国可再生能源工业的可持续发展、大幅度降低能耗水平具有深远而重要的意义。 可以预见在今后一段时期，随着国家对生物质能产业的关注度日益提高，国家在税收、财政等多方面的扶持政策不断出台，扶持力度的逐渐加大。在未来 5 年国内将兴起建设生物质发电厂的高潮，这项功在当代、利在千秋的朝阳产业一定能够又好又快地发展。21 世纪是生物的世纪，是科学技术飞速发展的新世纪，可持续发展是当前经济发展的趋势所在，面对化石能源的枯竭和环境的污染，生物能源的开发和利用为经济的可持续发展带来曙光。生物能源作为可再生、污染小的能源，具有无可比拟的优势，必将为 21 世纪的经济发展和环境保护注入强大的推动力。国外生物质能源在燃料生产与发电方面的应用起步较早，主要利用农作物、农林废弃物及加工厂废弃物来进行燃料生产与发电；我国生物质能源起步相对较晚。存在局限性。面临能源短缺问题。全世界都在谋求以循环经济、生态经济为 指导，坚持可持续发展战略，从保护人类自然资源、生态环境出发，充分有效地利用可再生的、巨大的生物质能源。而能源开发的一个很有潜力的方向便是充分利用生物质能源。这是解决全世界面临的能源短缺问题的有效途径。
