生物质发电技术分析比较

相比效率较低。生物质直接燃烧发电技术比较成
熟，在大规模生产条件下具有较高的效率。该技术
在我国应用较少，因为它要求生物质资源集中，数
量巨大．如果大规模收集或运输生物质．将提高原
料成本．因此该技术比较适于现代化大农场或大
型加工厂的废物处理。表１所示为６ＭＷ和２５ＭＷ
生物质直接燃烧发电技术指标。
衰１ ６ ＭＷ和２５ ＭＷ生物质直接燃烧发电技术指标 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ６ ＭＷ ａｎｄ ２５ ＭＷ ｂｉｏｍａｓｓ
ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ
工程或费用名称
３ＭＷ ２ＭＷ １ ＭＷ
主体设备（气化炉、内燃发电机等），万元８５０
３１５
安装材料和配件，万元
３５
１８
建筑和基础，万元
１４０
８０
设备安装与调试，万元
８０
６５
配套设备和配件，万元 其它及不可预见费／万元
∞
３０
１３０ ｍ∞ｍ艿岱姗 ５０
表４ ６ＭＷ和２５ＭＷ生物质（秸秆）直接燃烧电站 投资概算
Ｔａｂｌｅ ４ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｂｕｄｇｅｔ ｏｆ ６ ＭＷ ａｎｄ ２５ ＭＷ ｂｉｏｍａｓｓ ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ
注：国产设备投资主要参照燃煤电站的市场价估算。
电技术，能耗比常规系统低，总体效率高于４０％， 但关键技术仍未成熟，尚处在示范和研究阶段ｆ３】。
根据我国已完成的ＭＷ级生物质气化发电
技术的实际情况。将生物质气化发电技术经济指 标列于表２。
表２生物质气化发电技术指标
Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ
第２６卷第３期 ２００８年６月
可再生能源
Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
Ｖ０１．２６ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２００８
生物质发电技术分析此较
吴创之，周肇秋，马隆龙，阴秀丽 （中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室，广东广州 ５１０６４０）
摘 要：文章主要对三类生物质发电技术进行了分析比较。生物质混烧发电技术在已有燃煤电站的基础上将 生物质与煤混烧发电。投资成本是三类技术中最少的，但可能降低原燃煤电站效率。由于低热值燃气轮机技术 尚未成熟，因此生物质气化发电技术仅适用于１０ＭＷ以下中小规模发电系统，气化一余热发电系统效率较高， 特别适用于５－６ ＭＷ的发电系统。生物质直接燃烧发电技术比较成熟，但在小规模发电系统中蒸汽参数难以提 高，只有在大规模利用时才具有较好的经济性。比较适合于１０ ＭＷ以上的发电系统。 关键词：生物质；发电；分析
总投资，万元 投资成本／元·ｋＷ’１
ｌ ３１５
５６０
Ⅲ姗 ４ ３８０
５６００
投资随着发电规模的增大而减小。 ６ ＭＷ中型生物质气化电站采用内燃机一蒸
汽轮机联合循环发电工艺，系统复杂，增加了余热 回收及汽轮机发电系统，并且电网接入项要求较 高，因而单位投资较小型气化电站高，达到６ ５００ 元／ｋＷ。内燃机一蒸汽轮机发电部分的投资（表６ 中前４项）约占总投资的５５％。
收稿日期：２００８－－０４—０９。 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目（２００３ＡＡ５１４０１０）。 作者简介：吴刨之（１９６５一），男，研究员，博士生导师，主要从事生物质能源技术的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｌｙｉｎ＠ｍｓ．ｇｉｅｃ．ａｅ．ｃｎ
·３４·
万方数据
吴创之．等 生物质发电技术分析比较
我国是农业大国，生物质资源种类多，主要分
布在广大农村地区，数量非常巨大，全国每年可利 用的生物质能资源总量估计可达７亿ｔ标准煤以 上（１１１２１。生物质能属于清洁能源，生物质能的利用可 实现ＣＯ：零排放１３１，是替代煤、石油和天然气等矿物 燃料的重要能源。通过各种能源转换技术，将生物质 转化为高品位的电能，既可以满足农村紧迫的电力 需求。提高农民生活水平，又可以改善农民居住环 境。所以，开发利用生物质能。对于国家能源安全、 ＣＯ：减排和社会可持续发展都具有重要意义。
ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
指标 蒸汽参数ｆ ＭＰＢ／℃ 长期运行负荷／％ 年运行时间／ｌｌ·旷１ 锅炉燃烧效率，％ 蒸汽轮机效率，％ 系统发电效率，％
６ ＭＷ
２５ＭＷ
一一
铅
的
一唠瑚够抛ｍ
５五
厂自用电率，％
燃料用景（干），妇·ｋＷｈ。１
ｍⅢ
一贴嗍帅嬲；埠言ｍ埘
ｅｒｅｄ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌｏｗ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｂｕｔ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｍａｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ．Ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｅｃｏｎｇｍｉｃａｌｌｙ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｉｆ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １０ ＭＷ，ｄｕｅ ｔｏ ｇａｓ ｔｕｒｂｉｎｅ ｆｕｅｌｅｄ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｈｅａｔｉｎｇ ｖａｌｕｅ ｆｕｅｌ ｇａｓｅｓ ｉｓ ｎｏｔ ａｖａｉｌａｂｌｅ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｗｈｉｌｅ ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ—ｅｘ— ｈａｎｓｔｅｄ ｈｅａｔ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ ｗｉｔｈ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｏｆ ５－－６ ＭＷ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ．Ｂｉｏｍａｓｓ ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈ－ ｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｍａｔｕｒｅ ｉｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｕｔ ｉｔ ｉｓ ｏｎｌｙ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １０ ＭＷ， ｄｕｅ ｔｏ ｓｔｅａｍ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｂｏｉｌｅｒ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｓｃａｌｅ ａｒｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｂｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．
于流化的粒度。其燃烧效率和强度都比固定床高。
另外．由于我国的生物质种类多，成分复杂，收集
运输困难。而且主要的农业废弃物受到农业生产
和季节性的影响不能保证全年供应，所以与燃煤
锅炉对燃料单一性的要求不同，生物质锅炉要求
能适应多种生物质原料。以保证燃料供应的稳定
性。我国的生物质锅炉和小型蒸汽轮机技术已基
本成熟，但设备规模较小，参数较低，与进口设备
中图分类号：ＴＫ６；ＴＭ６１９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－５２９２（２００８）０３—００３４埘
Ｊ１
－－
１
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ＷＵ Ｃｈｕａｎｇ－ｚｈｉ，ＺＨＯＵ Ｚｈａｏ－ｑｉｕ，ＭＡ Ｌｏｎｇ－ｌｏｎｇ，ＹＩＮ Ｘｉｕ—ｌｉ
注：２５ＭＷ参数为进口设备。
１．２生物质气化发电 生物质气化发电是指生物质在气化炉中气化
生成可燃气体，经过净化后驱动内燃机或小型燃气 轮机发电。气化炉应对不同种类的生物质原料有较强
的适应性。内燃机一般由柴油机或天然气机改造而 成，以适应生物质燃气热值较低的要求；燃气轮机要 求容量小，适于燃烧高杂质、低热值的生物质燃气。
原料预处理．生物质锅炉防腐。提高生物质锅炉的多
种原料适用性及燃烧效率、蒸汽轮机效率等技术。
生物质直接燃烧发电技术中的生物质燃烧方
式包括固定床燃烧或流化床燃烧等方式。固定床燃
烧对生物质原料的预处理要求较低，生物质经过简
单处理甚至无须处理就可投入炉排炉内燃烧。流
化床燃烧要求将大块的生物质原料预先粉碎至易
·３５·
万方数据
可再生能源
燃烧所需时间短。这种混合燃烧方式通用性较好． 对原燃煤系统影响较小。表３所示为２０ ＭＷ和 ４０ ＭＷ生物质气化混烧发电技术指标。 表３加ＭＷ和４０ＭＷ生物质气化混烧发电技术指标
Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ６ ＭＷ ａｎｄ ２５ ＭＷ ｂｉｏｍａｓｓ ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
２．２生物质气化发电项目投资 表５所示为ｌ。３ ＭＷ生物质气化电站投资概
算。在新建小型ＭＷ级生物质气化电站的投资 中，主体设备投资约占总投资的６０％左右，单位
表５ １０ ＭＷ生物质气化电站投资Βιβλιοθήκη Baidu算
Ｔａｂｌｅ ５ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｂｕｄｇｅｔ ｏｆ １－３ ＭＷ ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃｏｆｉｒｉｎｇ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｗｉｔｈ ｃｏａｌ ｉｎ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｂｏｉｌｅｒｓ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄ·
ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
指标
１—３ＭＷ
６ＭＷ
气化效率，％
７５
７８
厂自用电率／％
１０
１０
电站发电效率，％
１７～２０
：８
年运行时间／ｌＩ·一
６０００
６５００
生物质用量（干）／ｋｇ·ｋＷｈ。１
１３一１．８
１．１
１．３生物质混合燃烧发电 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．和煤一起作为燃料发电。生物质与 煤有２种混合燃烧方式：①生物质直接与煤混合燃 烧．产生蒸汽．带动蒸汽轮机发电。生物质要进行预 处理。生物质预先与煤混合后再经磨煤机粉碎。或 生物质与煤分别计量、粉碎。生物质直接与煤混合 燃烧要求较高，并非适用于所有燃煤发电厂，而且 生物质与煤直接混合燃烧可能会降低原发电厂的 效率。②将生物质在气化炉中气化产生的燃气与煤 混合燃烧．产生蒸汽，带动蒸汽轮机发电，即在小型 燃煤电厂的基础上增加一套生物质气化设备，将生 物质燃气直接通到锅炉中燃烧。生物质燃气的温 度为８００℃左右，无须净化和冷却，在锅炉内完全
（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｇａｓ Ｈｙｄｒａｔｅ ｏｆ ＣＡＳ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
２生物质发电技术投资分析 ２．１生物质直接燃烧发电项目投资
生物质直接燃烧发电要求生物质资源集中． 数量巨大．在大规模利用下才有明显的经济效益。 小型生物质直接燃烧发电系统已在我国南方地区 的许多糖厂得到应用，但一般只在甘蔗收榨季节 运行；大型系统应用的较少，国内在建的几个大项 目所用设备均从发达国家引进，进口设备的投资 成本几乎是国产设备的２倍（表４）。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｍａｓｓ；ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ａｎａｌｙｓｉｓ
０ 引言 随着煤、石油、天然气等常规能源的日益枯
竭．可再生能源的开发与利用已受到世界各国的 高度重视。生物质能是最有发展前景的可再生能 源之一。它曾在人类社会发展中起到过重要的作 用．目前研究人员已经开发出多种生物质能转换 利用技术．其中。生物质能发电已成为生物质能现 代化利用的重要方式之一。
生物质气化发电包括小型气化发电和中型气
化发电２种模式。小型气化发电采用简单的气
化一内燃机发电工艺，发电效率一般在１４％一 ２０％，规模一般小于３ ＭＷ。中型气化发电除了采
用气化一内燃机（或燃气轮机）发电王艺外，同时 增加余热回收和发电系统。气化发电系统的总效
率可达到２５％～３５％。另外，大规模的气化一燃气 轮机联合循环发电系统作为先进的生物质气化发
’
１生物质发电技术
生物质发电技术主要包括生物质直接燃烧发
电、气化发电以及与煤混合燃烧发电等技术。
１．１生物质直接燃烧发电
生物质直接燃烧发电是指把生物质原料送入
适合生物质燃烧的特定锅炉中直接燃烧，产生蒸汽，
带动蒸汽轮机及发电机发电。已开发应用的生物质
锅炉种类较多。如木材锅炉、甘蔗渣锅炉、稻壳锅炉、
秸秆锅炉等。生物质直接燃烧发电的关键技术包括