25MW生物质直燃发电项目及其效益分析评价

25MW生物质直燃发电项目及其效益分析评价

刘志强,孙学峰

(华北电力大学能源与动力工程学院,河北保定071003)

摘　要:生物质直燃发电作为可再生能源利用的一种形式,近年来在我国得到大力发展。本文介绍了生物质直燃发电技术的原理、工艺流程及发电系统构成;以典型机组配置的25MW 生物质直燃发电项目为例,分析了其带来的经济效益、生态效益和社会效益;并对生物质直燃发电两大难题———燃料收集困难和发电运营成本偏高提出了建议。从而得出了对于该类项目具有现实指导意义的结论,为我国开展大型生物质直燃发电项目提供了理论参考依据。

关键词:生物质;直燃发电;效益分析;经济效益

中图分类号:TK6 文献标识码:B 文章编号:1009-3230(2009)06-0032-03

25MW Biom ass Direct Combustion Pow er G eneration Project

and Its B enefit Analysis Evaluation

LI U Zhi-qiang,S UN Xue-feng

(School of E nergy and pow er E ngineering,N orth china E lectric pow er U niversity,B aoding071003)

Abstract:As a kind of renewable energy utilization style,direct-fired biomass power generation will be developed vig orously in recent years in China.This paper introduces the principle and technical process of direct-fired biomass power generation technology and its generation system constitution;taking the25MW direct-fired biomass power generation project of typical unit configuration as an exam ple,studies its eco2 nomic,ecological and s ocial benefit,and regarding the tw o big difficult problems-the difficulty of fuel col2 lection and high cost of generation and operation,this paper puts forward the proposal.From the results, we have reached s ome effective conclusions,which will provide theoretical basis for the large-scale direct -fired biomass power generation project in China.

K ey w ords:biomass;direct-fired power generation;analysis of benefit;economic benefit

0　引言

传统化石能源供应紧张和环保问题日益突出,已经成为制约我国经济社会可持续发展的主要瓶颈。作为重要的替代补充能源,资源丰富、清洁环保的风能、太阳能、生物质能等可再生能源的开发与利用,正是一条符合我国国情的节能减排之路。在可再生能源中我国生物质资源丰富,生物质发电具有绿色环保、电能质量好、可靠性高、

收稿日期:2009-05-11 修订稿日期:2009-05-21

作者简介:刘志强(1983-),华北电力大学能源与动力工程

学院在读研究生,从事生物质气化方面的研究。技术比较成熟、综合效益较好的特点,因此其产业化前景广阔。

生物质发电技术主要有直接燃烧发电、混合燃烧发电、热解气化发电和沼气发电四类。利用生物质直接燃烧发电技术建设大型直燃并网发电厂,单机容量达10～25MW,可以将热效率提高到90%以上[1],规模大、效率高;同时环保效益突出,大大减轻C O

2

、S O

2

、NO

x

等温室气体或有害气体的排放;另外秸秆的收、运、储各环节还可以为农村创造直接的经济效益,所以大型生物质直燃发电既有显著的经济效益,又有良好的生态效益和

社会效益。目前,我国有10多个大型生物质直燃发电厂陆续建成投产,成功并网发电投入商业运营。因此,无论生物质资源开发潜力、发电技术水平,还是市场需求、政策导向,都将会促进大型生物质直燃发电的发展。

1　生物质直燃发电技术

1.1　生物质直燃发电的原理及工艺流程

生物质直接燃烧发电技术是将农林生物质直

接送往锅炉中燃烧

,产生的高温、高压蒸汽推动蒸汽轮机做功,带动发电机发电。其原理是将储存在生物质中的化学能通过锅炉燃烧转化为高温、高压蒸汽的内能,再通过蒸汽轮机转化为转子的机械能,最后通过发电机转化为清洁高效的电能

[2]

。其在原理上与燃煤火力发电基本相同,其

工艺流程如图1所示。

图1　生物质直燃发电工艺流程

将生物质原料从附近各个收集点运送至电厂,经破碎、分选等预处理后存放到原料储存仓库,仓库容积要保证可以存放五天的发电原料;然后由原料输送装置将预处理的生物质送入锅炉燃烧,通过锅炉换热将生物质燃烧后的热能转化为蒸汽,为汽轮机发电机组提供气源进行发电。生物质燃烧后的灰渣落入除灰装置

,由输灰机送到

灰坑,进行灰渣处理。烟气经过烟气处理系统后由烟囱排放入大气环境中。1.2　生物质直燃发电系统构成

生物质直燃发电的生产系统包括生物质加工处理、输送系统、锅炉系统、汽轮机系统、发电机系统、化学水处理系统及除灰除渣系统等各部分组成,其发电系统如图2所示。

图2　生物质直燃发电系统示意图

2　25MW 生物质直燃发电机组的配置

25MW 生物质直燃发电项目选用高温高压的1×25MW 单级抽凝式汽轮发电机组,配一台130t Πh

生物质专用振动炉排高温高压锅炉,燃料以破碎后的农作物秸秆为主,可掺烧部分树枝、荆条等。

2.1　锅炉选型

型式:高温高压、自然循环、全钢炉架、燃烧秸秆、联合炉排、汽包炉、露天布置。

锅炉最大连续蒸发量: 130t Πh 过热蒸汽压力:

9.81MPa

过热蒸汽温度: 540℃

给水温度:215℃

锅炉效率:≥88%

2.2　汽轮机选型

型式:高温高压、单杠、单轴、凝汽式

额定功率:25MW

主蒸汽额定压力:8.83MPa

主蒸汽额定压力:535℃

主蒸汽额定流量:109tΠh

3　25MW生物质直燃发电项目的效益分析

3.1　经济效益分析

(1)直接经济效益分析

为了便于生物质发电技术的选择提供可靠的依据,同时能够把风险降低到可控制的范围内,分析了生物质直燃发电的直接经济效益,发电成本由燃料费、人工费、维护开支、耗材开支、贷款利息以及管理开发等部分构成[3]。以国产25MW直燃发电系统作为研究对象,设定项目寿命期为15年,采用直线折旧法,设备残值计为零,基准收益率取6%,自有资金为35%,其它为利息5%的贷款。上网电价为0.6元ΠkWh,其技术经济指标如表1和表2所示。

　表1　25MW生物质直燃电站技术经济参数

发电参数8.83MPaΠ535℃长期运行负荷(%)95

运行时间(h)7500

锅炉燃烧效率(%)90

蒸汽轮机效率(%)28.5

系统发电效率(%)25.6

系统热效率25%

燃料消耗指标 1.04

自用电率(%)8.0

运行人员(人)120

　表225MW秸秆直燃经济效益估算

项目总投资25000万元人工及管理开支410万元Π年项目单位投资10000元ΠkW维护开支250万元Π年自有资金8750万元耗材开支890万元Π年贷款资金16250万元贷款利息437.5

秸秆价格190元Πt还贷资金1083.3万元Π年运行时间7500hΠ年年总成本5744万元Π年总发电量17812万kWhΠ年直接发电成本0.403元ΠkWh 可售电量14250万kWhΠ年电价0.6元ΠkWh 秸秆总用量197713tΠ年年产值8550万元Π年秸秆总费用3756.5万元Π年税前年净收入1722.7万元Π年

(2)清洁发展机制(C DM)项目收益分析

温室气体减排量可以作为金融单位在国际市场上流通交易,排放权交易项目的收益提高了生物质电厂的经济效益。生物质二氧化碳的排放和吸收构成自然界碳循环,其能源利用可实现二氧化碳零排放,生物质发电是减排C O

2的重要途径。通过C MD项目出售核定减排量的收入,能在很大程度上提高生物质发电厂的经济效益。对于25MW的生物质直燃发电厂,年可处理农林废弃物20多万吨;与同类型火电机组相比,年可替代标准煤9万吨,减少二氧化碳排放约10万吨,以目前国际市场交易价格10～15美元Π吨二氧化碳(参考价)计算,可直接获得收益约680万元。

(3)灰渣综合利用效益分析

生物质直燃电厂的灰渣可以进行综合利用形成经济效益,每年的生物质燃烧后可以产生约34000吨的灰渣,灰渣中含有白炭黑和5%的钾元素,合理的综合利用可以变废为宝。可以用于制成耐火保温,还可以生产工业紧缺原料白炭黑或提供给临近的肥料厂作为生产农业花费的原料。

若建立肥料厂将电厂灰渣充分利用,灰渣成本则可以忽略不计,生产每吨钾肥的生产成本约为每吨115元,低于市场上同等级别的钾肥价格80到100元。按照年产6000吨钾肥计算,可以实现年产值120～140万元,实现经济效益50～70万元。从而完成生物质电厂灰渣由污染环境废料带绿色商品的转变,实现其价值升值,创造产业末端经济效益。

3.2　生态效益

(1)每年可以处理约20万吨秸秆等农作物废弃物,避免了农民在田间地头焚烧所造成的大气污染,减少了对地面、水面的腐蚀质污染。

(2)大量减少C O2和S O2的排放,运营25MW 的生物质发电机组,与同功率火电机组相比,每年可减少二氧化碳排放约10万吨,有利于降低温室效应的影响。而且与煤相比,生物质几乎不含硫,秸秆的平均含硫量只有0.38%,远低于电厂用煤的平均含硫量1%,无需配备昂贵的脱硫装置。

(3)生物质电厂的灰渣含有丰富的钾、氮、磷、钙等元素,是优质肥料,有利于增加土壤有机质含量,提高农作物产量和质量。

(下转第37页)

电力、化工产品或液体燃料以及结合高温燃料电池技术等提高能源转化效率以间接地减少污染排放外,还可以通C O

2回收Π埋存技术结合,直接切

实的减排C O

2

,实现能源利用系统的近零排放。2　结语

多联产系统的第一个发展阶段到第四个发展阶段的不同配置的能量利用系统可以满足不同的C O2减排要求,并逐步过渡到近零排放的高效能源系统。多联产系统本身的不同发展阶段就是一

个C O

2逐步富集、易于回收、C O2减排比例逐步提高并逐渐过渡到近零排放的过程,这样就可为我

国分阶段实施C O

2减排提供了一条可持续发展的、经济可行的、具有技术一致性可前后兼容的战略发展路线。

参考文献

[1]　倪维斗,李政,薛元.以煤气化为核心的多联产能源

系统—资源Π能源Π环境整体优化与可持续发展[].

中国工程科学,2000,2(8):59-68.

[2]　倪维斗,郑洪　,等.多联产系统:综合解决我国能

源领域五大问题的重要途径[].动力工程,2003,23

(2):2245-2251.

[3]　T ask F orce on Energy S trategies and T echnologies to the

China C ouncil for International C ooperation on Environ2 ment and Development.T rans forming C oal for Sustainabli2 ty.Energy for Sustainable Development,2003,7(4):5-

14.

[4]　IE A Clean C oal Centre,The im pact of emissions trading

on the coal industry.2004.

(上接34页)

(4)带动能源产业和能源林业的大规模发展,将有效地绿化荒山荒地,减少土壤侵蚀和水土流失,治理沙漠,保护生物多样性,促进生态的良性循环。

3.3　社会效益

(1)25MW生物质直燃电厂每年消耗秸秆等生物质20万吨,可替代7万吨标准煤。生物质电厂每年可向电力系统输出1.4亿kWh电,缓解社会电力短缺问题。

(2)单纯在秸秆收购这一方面,每年可为当地农民带来直接收入达4000万元。围绕燃料的收购、破碎、储存、运输等产业链条,能够直接吸纳当地及周边县市农村的劳动力1000多人。

4　发展生物质直燃发电项目的建议4.1　资源调查和估算

生物质发电最大的问题集中在原料供应的不确定方面。造成原料供应不确定的原因很多,包括秸秆季节供应问题、储存问题、运输问题、价格上涨问题等,但从已经建成运行的项目来看,最主要的原因是电厂周围农村种植结构调整、缺少统一规划和项目盲目布局导致的秸秆收集半径的扩大,从而提高了运行成本并加大了原料的供应风险。

因此,在建设生物质直燃发电项目前,应对该地区的周边环境做详细的调查,如资源种类、资源量、资源分布特点、运输条件等,再合理规划生物质直燃电厂的选址和规模,与电网的建设和其他能源的发电方式相配合。积极开展生物质直燃发电上、下游产业链研究,把燃料的收、储、运、发电作为一个连续的系统。

4.2　财政税收扶持

生物质直燃发电项目造价高,总投资大,运行成本高,其盈利水平不如常规火电。主要原因有:一是单位造价高,目前单位造价为1.0万元Π千瓦;二是燃料成本高,电价成本中的燃料成本约为0.4元Π千瓦时,远高于燃煤发电。三是生物质发电项目执行与传统发电行业一样的税收政策,而且生物质发电企业增值税进项抵扣操作困难,企业实际税率约为12%,高于常规火电实际税率6%至8%[4]。

因此,应该加大生物质直燃发电的政策支持,落实农林生物质直燃发电增值税即征即退、所得税减免和贴息贷款等优惠政策;根据生物质直燃发电项目的投资和运营成本,合理调整生物质发电的上网电价,从而保证我国生物质发电产业的健康。

参考文献

[1]　杨勇平,等编.生物质发电技术[M].北京:中国水利

水电出版社,2007(4).

[2]　中国电力科学研究院生物质能研究室编.生物质能

及其发电技术[M].北京:中国电力出版社,2008(7).

[3]　顾晓山.秸秆焚烧发电项目的技术经济分析[J].可

再生能源,2007,8(4):65-67.

[4]　李志军.我国生物质直燃发电的现状、问题及政策

建议[J].技术经济,2008,9(9):34-37.