华能国际电力股份有限公司日照电厂 张 民 王成华 时 俊 华能山东发电有限公司 胡 罡

山东聚能生物质能源有限公司 赵文博

目前，我国社会中的生物质能源的总量较大，如秸秆作为生物质原料的一种，每年保持2.01%的年增长量，总储存量较大，虽然国家禁止焚烧秸秆，但仍存在相当一大部分农村区域，在处理秸秆时选择焚烧的方式，不仅污染环境，同时造成较为严重的浪费现象，不利于提高能源的利用率。针对秸秆等生物质能源利用不足的情况，国家不断出台相应的政策，鼓励和引导人们加强对生物质能的合理开发与利用，不断加强我国生物质能源的发展速度，进一步提高能源建设效率。

1 生物质能特点

生物质是通过光合作用等产生的有机体，包括一切有生命的物质，其特点较为鲜明。首先可再生性，生物质能吸收太阳能并进行转化，因此能够实现可再生利用。其次清洁低碳性，生物质能中含有的有害物质较少，在转化的过程中基本不产生有害物质。在生物质能形成时，主要吸收二氧化碳和水，在转化后产生二氧化碳和水，碳循环完善，因此不会造成碳排放量过高的现象。再次原料丰富，生物质能分布在全球的不同区域，因此是较为理想的替代能源。最后利用率较高。在实际的转化加工过程中，能够将生物质能转化为不同形式的能源，替代各类型能源为工业和生活提供基础能源，因此具有良好的发展潜力。但目前我国对生物质能的实际利用效率相对较低，并且主要对动物粪便以及秸秆等进行发酵利用，整体转化效率相对较低，并且总量相对较少。

2 生物质发电技术分析

目前主要的生物质发电技术为气化耦合燃煤发电技术，利用气化炉等相关设备进行热处理，将生物质转化为可燃气体，提高实际的利用效率。其主要原理为将生物质原料进行干燥处理，并在其中添加燃煤，通过提高气化炉稳定的方式，使生物质原料中的可燃性气体析出，并与空气中的水和氧气进行反应。通过氧化反应产生H2、CH4、CO等，收集产生的可燃性气体并进行去杂质处理，最终得到的气体能够用于燃烧发电[1]。

在进行生物质发电过程中需要使用气化炉和燃煤炉。常见气化炉有两种，其一为固定床气化炉。该气化炉在使用过程中，可控制气体向不同方向流动，并根据气体流动方式进行分类，具体见表1。

表1 4种固定床气化炉类型对比

其二为流化床气化炉。该设备适用于大型气化系统中，在使用过程中，应在生物质能中适当添加惰性材料，从而提高生物质能的实际反应效率。相比固定床气化炉，流化床的温度能稳定保持在800℃条件下，因此气体转化效率相对更高，具有较为良好的使用效率。在实际的转化过程中的整体控制效果和设备负荷情况均较为理想，能够有效满足负荷在30%～120%生物质量的转化情况。一般情况下，流化床气化炉的发电规模在1～50MW，能够满足不同需求情况[2]。

为使生物质发电效率得到提升，应结合气化炉的情况进行分析，选择恰当的燃煤锅炉，并按照实际需求进行调整，进一步提高整体发电流程的顺畅性。以600MW超临界锅炉进行分析，该燃煤锅炉在使用过程中，受热面如图1所示，高温烟气按照顺序经过设备，通过其中的热蒸汽带动高压缸进行做功，实现发电。

生物质气化耦合燃煤发电过程中，为提高生产安全，应加强对燃气和火焰等情况的监测，同时提高对锅炉的控制效果。应利用自动化监测系统对发电过程中的各个环节进行监控和管理，发现异常数据后技术进行报警，并自动切断相应阀门，提高实际控制效果，降低安全事故发生概率。

在利用生物质进行发电时，为降低其中污染物的含量，首先控制含硫气体排放。生物质中的含硫量相对较低，在生物质发电过程中，产生含硫气体的主要因素是煤粉中含硫量较高，在转化过程中析出，影响整体排放效果。因此，可通过降低煤粉中硫化物含量或对生成气体进行脱硫处理等方式降低硫化物的排放。其次控制氮氧化合物排放。在生物质耦合燃煤发电过程中，可能产生大量的有害NOx，产生该类型有害气体的主要原因为生物质材料的不充分燃烧，应对污染物的燃烧情况进行合理调整，使材料的燃烧尽可能充分，不仅能够提高供能效果，同时能够有效降低15%左右的含氮污染气体。最后控制锅炉的排烟温度。在耦合燃烧当量提升时，排烟温度会直接升高，使整体的生物质利用率不断降低，通过计算了解到，在烟气温度增加5～10℃时，整体热效降低0.55%，进一步影响整体的实施效果。因此，应对烟气排放进行合理控制，通过收集余热等方式进行二次利用，提高能源的利用效率[3]。

3 我国生物质发电发展现状

目前，我国生物质发电仍处于发展初期，国内的生物质资源相对较为丰富，常见的生物质资源包括生活垃圾以及农业废弃物等，其产量在逐年上涨，在进行处理的过程中消耗大量资源，同时容易造成环境污染。在利用生物质进行发电的过程中，主要利用农林生物质能燃烧发电，以及垃圾焚烧发电和农业沼气发电三种方式实现，在2021年上半年，我国生物质发电总量为779.5亿kWh，累计装机量达到3319.3万kWh，新增装机量呈上升趋势。其中，农林生物质发电装机量同比增长20.1%，城市垃圾发电装机量同比增长25.5%，农业沼气发电装机量同比增长12.7%，整体生物质能发电的利用率在逐年上升。

我国不同区域的生物质发展情况存在差异，如山东、黑龙江以及安徽等省份农林生物质发电的实际利用效率相对较高。通过分析可以了解到，在农业大省中，由于农林生物质能的总量相对较高，因此发电装机量也相对较高，生物质能发电发展良好。而通过垃圾焚烧发电方式进行分析时可以发现，浙江、江苏以及广东等省的排名相对靠前。同时，经济发展水平较高的区域，垃圾发电发展较为良好。可以看出，目前生物质发电的发展主要依赖于生物质产量情况，实际分布与原材料相关。

通过对生物质发电行业发展情况进行分析，从2021年起国家能源局进一步落实“四个革命、一个合作”的能源战略，提高对碳中和的重视和管理，同时推进行业顶层设计，加强对清洁电力的开发和利用。生物质能发电逐渐成可再生能源中的主要力量，目前我国生物质发电规模相对较小，并且行业发展速度较为缓慢，在“十四五”期间，加大对行业投资的鼓励和支持，使生物质能发电技术及产业得到有效提升。截至2021年，我国生物质发电投资规模已经达到1800亿元以上，同比增长6.58%。政府部门为加快行业发展，给出相应的政策和财政补贴措施，进一步加快生物质发电项目的建设和发电技术的研究，促使行业得到稳步增长。

发展生物质能等再生能源的主要目的是减少对环境的负面影响，在利用生物质能发电技术的过程中，应重视其整个生命周期中对环境的影响情况，通过代替传统能源的方式，调整项目运营情况，进一步降低对环境的影响，从而帮助我国实现更好的节能减排。

4 未来我国生物质发电的前景

4.1 加强技术研发

为使生物质发电在未来具有更好的前景，应对生物质发电技术进行研究，不断提高技术实施效果，提高对生物质的实际利用效率，同时减少环境污染和影响，使生物质能得到更加充分地使用。在利用生物质发电时，主要通过气化的方式进行发电，目前常见的发电方法包括：直燃发电、生物质燃煤混烧发电、沼气发电、热解气化发电、固化燃料发电、干馏发电等，在发电过程中，仍存在能源利用率较低的情况，同时由于生物还能中可能存在有害物质，或煤炭中含有有毒物质，会对后续的废气排放带来影响，可能会提高对环境的污染情况，或增加生产成本。

因此，应加强技术研发与分析，通过提高生物质发电技术水平，优化生产流程和设备使用情况，进一步提高整体的发电效率。如可以通过调整反应环境或增减催化剂等方式，对生物质能中可能存在的重金属和有害物质进行催化，避免其出现逸散等不良情况，减少对环境影响，或通过强化设备的结构等方式，提高对内部生物质能反应过程的控制效果，提高反应效率和设备运行安全性。

4.2 规范化行业市场

生物质能的应用能够更好地替代传统的不可再生能源，减少世界总能耗，同时缓解能源危机和环境污染问题，因此未来生物质发电行业必然得到快速增长。为使行业的增长更加稳定，应对发电行业市场进行进一步规划，国家在下发相关政策和行业扶持手段的过程中，可以通过调整扶持政策等方式，对行业进行合理引导，进一步规范行业市场。

以垃圾发电为例进行分析，当前垃圾发电行业的发展速度不断加快，在全国范围内，浙江和山东等省的发电量相对较高，对城市垃圾处理量较大，不仅能够有效地处理垃圾，同时能够提供电能。不同省份之间存在较大差异，因此在进行市场规划过程中，可以对扶持政策进行调整，提高装机容量和发电量较低省份中的扶持力度，引导投资者进入区域市场，加强对当地垃圾发电项目的投资情况，提供区域范围内的行业集中度，不断促进区域发电市场的发展。

基于垃圾发电行业市场变化情况进行分析，当前垃圾发现项目面临的市场前景均价为良好，不仅具有较为优异的政策补贴，同时相比传统不可再生能源的开发利用，生物质能源的发展趋势较为稳定，且整体效率相对较高。相关管理部门应制定严格的监管制度，对生物质能发电情况进行全面的管理和监管。一方面应对发电市场进行管理，要求企业严格地按照相关的项目情况进行落实，通过项目评估和引导，确保企业能够保持稳定的发展趋势，提高市场的运行效果。另一方面，应加强对企业的监督和管理，检查焚烧后产生的废气与杂质，确保最终的排放符合相应的安全标准，使企业和生物质发电技术的整体水平得到进一步提升与发展。

4.3 提高政策支持力度

随着行业投资规模的增长以及政策的支持，未来生物质发电的发展前景相对较为良好。在此过程中，为使其发展更加顺利，政府部门应提高政策支持力度，进一步促进行业发展，降低碳排放情况。为提高生物能源与生物环保产业的发展速度，政府部门印发了《“十四五”生物经济发展规划》相关政策，加快推动生物质发电行业的不断发展，通过合理规划生物燃料与生物化工的融合发展，进一步提高燃烧发电过程中的能源利用效果，降低能源消耗的同时减少对环境的污染和影响。通过助力生物质能发电与化工、轻工等重要产业之间的深度融合，不断促进相关产业向可持续方向发展，从而有效提高对环境的保护效果。

为进一步促进生物质发电项目的落实，国家发改委、财政部以及国家能源局联合发布相关的发电项目补贴资金，并针对不同区域安排专项补贴资金和技术指导，进一步加快生物质发电向热电联产业的转型升级，不断拓展生物质发电的应用范围。此外，应对电价进行进一步的调整，增加相应的补助和宣传，针对用电企业的实际用电情况，调整补助的优先顺序，引导企业加强对生物质发电的重视，加快该类型电能向市场中的流入速度，促使生物质发电的发展前景更为乐观。

综上所述，为提高对生物质的利用效率，在实际发展过程中，应积极提高能源开发与利用技术水平，同时加强对行业发展的促进效果，通过政府的积极引导，促使生物质发电技术行业得到进一步发展，缓解我国的碳排放情况，同时提高资源利用率。