什么是燃煤电厂生物质耦合燃烧发电？

　　生物质耦合发电指在燃煤锅炉中燃烧部分生物质原料，而不是在生物质锅炉中燃烧部分原煤。在大型燃煤电厂中耦合燃烧部分生物质原料，既可以提高生物质原料在电力系统中的利用率，也可以减少温室气体排放。由于现代燃煤电厂通常规模较大，性能优越，与新建或改造100%的生物质发电厂相比较，燃煤电厂生物质耦合发电具有投资成本低、生物质燃料利用效率高、规模经济性好、发电成本低等优点。与可再生能源相比，生物质耦合燃烧发电是一种建设周期短、改造成本低的选择。通过用生物质原料作为大型燃煤发电厂锅炉的部分替代燃料，高效、清洁地将生物质转化为电能。这一概念已在全球200多个电厂中得到成功证明，并已产生了一些商业运行电厂，包括煤粉炉、旋风炉、流化床锅炉等。

　　生物质原料包括木本类、草本类、能源作物、农业和建筑残留物。大量的示范和测试已经证实，在生物质燃料破碎或制粉后直接注入锅炉耦合煤粉燃烧的情况下，生物质能源可以提供多达15-20%热值比例的能源，仅需对上料给料系统进行改造，无需改动锅炉本体及其他辅助系统。

　　生物质与煤的耦合燃烧发电可以带来一些环境效益，包括减少二氧化硫、氮氧化物和温室气体排放。燃煤电厂的二氧化碳排放量基本上减少了以热量输入为基础的生物质共燃百分比，因为生物质被认为是碳中性的或者零碳排放的，即燃烧生物质所排放的二氧化碳被生物质基料从大气中去除。当通过热量输入以5%和15%的比例燃烧生物质时，温室气体排放量在二氧化碳当量的基础上分别减少了5.4%和18.2%。在对比生物液体燃料和生物质发电的降低碳排放能力的研究的，已经明确证实了生产液体燃料的降低碳排放量显著低于生物质发电的应用。因此，从减少碳排放的角度来看，利用生物质发电的作用更加明显。如果碳被捕获并从生物量中分离出来，情况尤其如此。

　　尽管生物质耦合发电被认为是一种成熟的技术，但在仍然必须考虑一些问题。这包括生物质燃料预处理、存储、制粉、NOx生成、积灰、结焦、腐蚀、灰分变化带来的粉煤灰销售。这些问题取决于原料特性、运行条件、生物质耦合燃烧比例、锅炉燃烧优化及系统整体设计等，适当的系统设计和操作条件可以最大限度地减少或消除大多数燃料的影响。

　　目前，全球有超过200家电厂采用了耦合发电，他们主要分布在北欧、西欧、北美地区和东北亚地区，其装机容量从50MW到1000MW。生物质原料包括林业和农业废弃物、动物粪便和能源作物。生物质耦合发电的技术包含3种：破碎制粉直接燃烧耦合，液化气化间接燃烧耦合，并联锅炉蒸汽耦合。直接燃烧耦合是最简单、最便宜和最广泛的方式，目前90%-95%的耦合发电项目都采用了此类方式。间接燃烧耦合是先用专用的生物质气化炉把固体生物质原料转换为可燃气体燃料，再将可燃气体注入燃煤燃烧发电。蒸汽耦合是在燃煤锅炉附近新建专门的生物质锅炉，再将其产生的蒸汽与燃煤锅炉的整体混合，共同进入蒸汽轮机带动发电机发电。

　　大型燃煤电厂生物质耦合发电的效率通常可达36%-48%，这取决于燃煤电厂效率本身。从技术上讲，目前大型燃煤电厂已经可以实现100%燃烧生物质燃料，但为了节省技术上的改动和控制改造成本，生物质耦合比例通常控制在20%以内；而又由于生物质燃料的长期连续大规模供应，只有少部分生物质耦合发电厂的生物质燃料比例长期连续超过10%；随着近年生物质发电厂运营水平的提高，目前全球最大的生物质发电厂已经可以实现连续多年上网生物质发电量超过100亿度。

　　生物质耦合发电的总成本与改造投资、燃料、电厂效率和燃料运输等有关，而其关键成本要素是生物质原料。一般的，生物质直接燃烧耦合技术中的给料耦合技术改造投资最低，单独生物质进料耦合改造的单位千瓦造价约为给料耦合的2倍，间接耦合改造的单位千瓦造价约为给料耦合的7-8倍，而新建100%的小型生物质燃料发电厂的成本往往更高。生物质原料的成本和燃料类型、燃料质量、交易量、地理位置等有关。另外，由于不同电厂之间的燃料利用效率差异较大，意味着同样的生物质所产生的电能也有较大的差异，导致每度生物质电的燃料成本也有较大的不同，高参数高效率的大型机组在生物质耦合发电的成本控制方面具有更明显的优势。

　　虽然生物质耦合发电在全球已经取得了一定的发展，但在中国、东南亚、印度、南非等用电总量大、煤电比例高、生物质资源较为丰富的国家仍然几乎是空白，因此，生物质耦合发电存在较大的发展潜力。但生物质耦合发电的发展应关注燃料的可得性问题，虽然对生物质资源的估计差异很大，但对于具体项目的燃料评估而言，应该更多考虑可持续的生物质燃料可收集量，比如说，不与粮争地也不涉及土地利用变化的资源等。