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種植生物質能源林供給生物質發電燃料

文章來源:中電新聞網 | 發布日期:2017-08-07 | 作者: | 點擊次數:

在國家能源戰略和政策的指引下,我國的可再生能源發電取得了輝煌的成績,特別是風力發電和光伏發電的裝機量已經列居世界第一位。相比之下,生物質發電雖然也得到了政策支持,但與世界先進國家相比,尚存在較大的差距。截止至2016年,中國生物質發電裝機達1214萬千瓦,其中農林生物質發電636萬千瓦,垃圾焚燒發電543萬千瓦,沼氣發電35萬千瓦,生物質發裝機容量占比約0.7%;生物質發電量為647億千瓦時, 占比約2.1%。農林生物質發電是生物質發電的主要領域之一,近年來得到普遍重視,但是由于多個掣肘因素導致,發展并不順利。其中農林生物質來源分散,收儲困難,物流價格高,中間成本大,從而導致生物質燃料保障度低是業界共識。

農林生物質燃料無非兩種來源:收集農林生產廢棄物與種植生物質能源林。相比收集農林生產廢棄物,種植生物質能源林是破解生物質燃料來源少,保障度低的重要途徑。

生物質能源林種植。可以采用種植園模式,規模化、集約化栽培,選用良種無性系、矮化密植、機械化作業、短輪伐期生產方式進行原料生產,保障原料產量和可持續供應,避免樹種退質老化。生物質能源林種植占地面積大,可以充分利用灘涂、鹽堿地、荒地和閑置土地,在有基本水源保障條件下,發展種植園。還可以與煤礦塌陷區治理,被污染土地生態修復,河道與高速公路綠化結合種植能源林,在這方面瑞典、美國有不少成功范例。

種植生物質能源林適宜樹種。生物質能源林分為燃油能源林、生物發電能源林與薪炭能源林。燃油能源林樹種包括續隨子、霍霍巴、油楠等,生物發電能源林樹種包括柳樹、桉樹、楊樹等,薪炭能源林樹種相對較多。生物發電能源林與薪炭能源林可統稱為燃料能源林。國外十分重視燃料能源林樹種選育及高產培育技術研究和實踐。瑞典、丹麥、美國和加拿大多以柳樹無性系能源林的種植為主,這種林木熱值高、產量大,輪伐周期短,生長期長。瑞典農業大學利用柳屬雜交無性系建立了灌木柳的短期輪伐制度Short Rotation Willow Coppice(SRWC)體系。國內種植生物發電能源林尚未形成規模,有公司從國外引種了無性系灌木柳,品質優,產量明顯高于國內傳統柳樹的產量。國內研究院所也在開展相關研究。有研究資料表明,以灌木型雜交柳營建的灌木林為例,每年可形成生物質約20噸/公頃,其熱值約4500kcal/kg,是優良的生物質燃料,可以3-5年平茬收獲一次,種植一次可以平茬經營20-30年,甚至更長。

生物質能源林資源利用。生物質能源林作為燃料的最大優點是熱值高,以灌木柳為例,與秸稈、稻殼相比,它的單位體積熱值高83.33%。規模化利用的成熟方式是生物質發電,高效多聯產產業鏈開發是未來方向。生物質發電方式有多種途徑,如單純燃燒發電,建設小型熱電聯產機組;與垃圾處理、畜禽養殖廢棄物和農林剩余生物質處理耦合發電,作為分布式能源;與燃煤耦合燃燒發電,即大型煤電機組摻燒一定比例的生物質燃料,減少煤炭消耗和減排CO2。生物質經過高溫裂解,氣化、液化可以生產生物炭、木焦油、木醋酸,氣化合成燃料甲醇或二甲醚。

種植生物質能源林的重要利用途徑之一是與利用植物修復(Phytoremediation)技術開展土壤與水環境治理結合。植物修復就是采用種植灌木柳等植物,通過植物的吸收、揮發、根濾、降解、穩定等作用,凈化土壤或水體中的污染物,如重金屬、有機物或放射性元素等,達到凈化環境的目的。植物修復是一種很有潛力、正在發展的清除環境污染的綠色技術。在被污染的土地或水體的潮間帶大規模種植灌木柳可以起到植物修復作用,同時通過間作和短周期輪伐(SRWC)又可以大批量生產優質生物質燃料,發展包括發電在內的下游產業,在改善環境的同時,產出經濟效益,實現一舉多得。這個概念也可以引入被重金屬污染的農田進行休耕輪作。

種植生物質能源林發展前景。目前我國生物質資源總量每年約4.6億噸標準煤,如果每年有50%的生物質用于發電,那么可發電量約7200億千瓦時,是2016年全國發電量的12%。折算成裝機容量約1.8億千瓦。預計2020年,燃煤裝機容量達到11億千瓦,如果其中50%與生物質摻燒,那么燃煤耦合生物質發電機組總容量可以達到5.5億kW,按平均摻燒量為10%估算,折算生物質發電裝機容量可達到5500萬千瓦。國家發改委、能源局發布的《能源生產和消費革命戰略(2016-2030)》(發改基礎[2016]2795號),提出了非化石能源跨越發展行動,到2030年,非化石能源發電量占全部發電量的比重力爭要達到50%,并明確提出要大力推進生物質能原料基地建設,擴大生物質能利用規模。因此,生物質發電具有較大的發展空間,加快發展種植生物質能源林正逢其時。

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