燃煤耦合生物质发电

Boiler 锅炉
Turbine 汽轮机
国电荆门发电厂660MW机组
气化装置生物质处理量 8t/h，产气量约18000Nm3/h，气化
产 生 燃 气 的 热 值 约 为 3500kcal/kg ， 产 生 的 燃 气 发 电 量
10.8MW。
2013年10月正式投运，截至2015年11月，气化装置已连续
当地燃煤上网 电 价 0.354 元 /kWh ，秸 秆发
电部分由山东省补贴0.24元/ kWh，完整的电
价 为 0.594 元 / kWh 。 掺 烧 秸 秆 每 年 亏 损
1636.05万元。
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二、技术路线
工程应用3
Straw 生物质 Gasification device 气化装置
Coal 煤
9
一、概述
燃煤耦合生物质发电-现状
中国可作为能源利用的农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物和能源作物等生物质资
源总量每年约4.6亿吨标准煤
目前，中国生物质能利用量约3500万吨 标准煤/年，利用率仅为7.6%，因缺乏大规模、高值
化利用手段造成环境污染 生物质利用途径
标煤耗（万吨）
1600
相关政策中明确： （一）技改试点项目生物质能电量电价按国家相关规定执行。 （二）技改试点项目生物质能电量单独计量，由电网企业全额 收购。 （三）请各地积极落实技改试点项目享受生物质能电量相关支 持政策，因地制宜制定生物质资源消纳处理价格补偿机制，采用政 府购买公共服务等多种方式合理补偿生物质资源消纳处理成本并保 障企业合理盈利。
生物质收集市场具有更强的议价能力。
通过减少纯生物质发电机组数量和发电公司的数量，可降低社会管理成本。
可提高燃煤机组利用率，同时提高机组的经济性。
可通过生物质气化多联产技术，生产高附加值产品-高品质生物炭，提高项目经济 效益。
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三、耦合发电优势
某20MW生物质耦合发电项目效益分析
项目 单位 数值 备注
核电 3.5% 生物质发电 0.7% 气电 3.1%
风电 3.9%
太阳能发电 1% 水电 19.4% 生物质发电 1.1%
核电 2.0% 气电 4.2%
其他火电 2.1%
6100TWh 6.1万亿kWh Power generation 2016
其他火电 4.1%
煤电 57.0%
煤电 63.9%
• •
1. 发电 2. 沼气 3. 液体燃料
1520 42.9% 1320 37.3%
1200
800
8.5%
400
11.3%
400
300
4. 成型燃料
0 发电
沼气
液体燃料
成型燃料 10
一、概述
燃煤耦合生物质发电-现状
太阳能发电 4.7% 水电 风电 20.2% 9.0%
1650GW 16.5亿kW Power capacity 2016
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三、耦合发电优势
优势1：供电效率
燃煤—生物质耦合
纯烧生物质发电机组的容量一般都较小（≤50MW），相应地，锅炉蒸汽参数 也较低，一般为高压参数或更低，因此，纯烧生物质发电项目的供电效率 一般不高于30%。 燃煤生物质耦合发电，可采用300MW级亚临界机组或600MW及以上的 超临界或超超临界机组，供电效率可以达到40%以上。
护频繁，运行成本高，掺烧生物质系统现已停
止运行。
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二、技术路线
工程应用2
Straw 生物质 Dedicated mill 专用磨碎机
Dedicated burner
Coal 煤
专用燃烧器
Boiler 锅炉
Turbine 汽轮机
华电十里泉电厂140MW机组
增加秸秆收集、存储、粉碎、输送设备。 增加2×30MW直流秸 秆燃烧 器，布置在 锅 炉的二次风口内 掺烧比例不能超过20％
单位: 元/kW
6000
4000 2000 0 纯生物质发电
5000
生物质耦合发电
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三、耦合发电优势
优势2：占地面积
燃煤—生物质耦合
燃煤生物质耦合发电项目一般不需要在电厂围墙之外新增占地。
纯烧生物质发电项目则需要新征用地。
其他优势 纯烧生物质发电项目，机组能否持续运行完全取决于生物质的供应情况，而燃煤 生物质耦合发电机组的运行则不依赖于生物质的供应。因此，生物质混燃方式在
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二、技术路线
燃煤—生物质耦合：气化耦合技术优势 生物质气化耦合发电效率32 ~40%＞＞生物质直燃发电22~32% 生物质气化发电量可与电网单独结算，享受生物质电价补贴 生物质灰分进电站锅炉前被收集，避免了对电站锅炉受热面的腐蚀 高温燃气输送和燃烧过程无焦油析出
电力行业已纳入碳减排交易市场，每增加1MW生物质耦合发电装 机，减排CO2 0.826t/h
燃煤耦合生物质发电
—火电燃料灵活性在中国的实践
蒋庭军 2017年12月
主要内容
1. 概述：燃煤耦合生物质发电现状及前景
2 . 燃煤耦合生物质发电技术路线
3. 耦合发电优势
2
一、概述
煤电发展整体思路
短期内煤炭仍将是我国的主要能源，其中煤电
是最清洁、最高效的煤炭利用方式，依然是我国的主力电源。未来煤电也 将成为清洁发电技术的推广和应用的重要依托和平台。
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三、耦合发电优势
某20MW生物质耦合发电项目效益分析
项目 单位 数值 备注
项目总投资
生物质费用 税费及财务费用 维护费及折旧 人员费用 电费、水费等其 他费用 总支出 上网电量 年收入 效益 投资回收期
万元
万元/年 万元/年 万元/年 万元/年
14000
6030 840 860 530
估算 含水率为30%玉米秸秆， 按每吨450元计 按照销售额的8%计算
Turbine 汽轮机
国电宝鸡第二发电厂300MW机组
购买了 19 套秸秆成型加工设备，在电厂外 建设了9个秸秆加工点。 采用汽 车将成型颗 粒运至电 厂，通 过电 厂 燃煤输送系统，将成型颗粒混入燃煤中。电厂
原有的输煤、制粉、燃烧系统基本上没有大的
变动。
由于没有电价补贴 政策，成型设备检 修维
算生物质发电装机容量可达到5500万千瓦。
55GW
550GW
1100GW
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二、技术路线
燃煤—生物质耦合：燃烧侧耦合
路线1： 成型颗粒
煤
原有设备
生物质
成型颗粒
磨煤机
锅炉
汽轮机
路线2：独立破碎燃烧
煤
生物质
专用磨碎机
专用燃烧器
锅炉
汽轮机
路线3： 气化
煤
生物质
气化装置
锅炉
汽轮机
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二、技术路线
燃煤—生物质耦合：技改试点
国家对农林生物质发电项目统一执行标
杆上网电价0.75元（含税）/千瓦时。电 网按照当地燃煤机组的标杆上网电价与 电厂结算，超出部分由可再生能源发展 基金补贴。
垃圾发电574万千瓦 沼气发电35万千瓦
装机量 2016
农林生物质发电605万千瓦
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一、概述
燃煤耦合生物质发电-前景
如果中国每年有50%的生物质用于发电，那么可发电量约7200亿千瓦时，是 2016年全国发电量的12%。折算成装机容量约1.8亿千瓦 到2020年，燃煤装机容量达到11亿千瓦，如果50%与生物质掺烧，那么燃煤耦 合生物质发电机组总容量可以达到 5.5亿kW，按平均掺烧量为 10%估算，则折
“加快发展生物质供气供热、生物质与燃煤耦
合发电”
《能源、电力发展“十三五”规划》
“推动生物质气化发电”“有序发展生物质耦
《能源技术创新“十三五”规划》
燃煤耦合生物质发电技术”作为清洁燃煤
合发电”。
开展燃煤与生物质耦合发电示范与应用”“在东 北等粮食主产区布局一批燃煤与农林废弃ห้องสมุดไป่ตู้余 物耦合发电示范项目”“研究燃煤与光热、生物 质耦合等可再生能源利用补助方法。”
45% 40%
35%
30% 25% 20% 纯生物质发电 生物质耦合发电
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三、耦合发电优势
优势2：投资
燃煤—生物质耦合
生物质耦合发电技术可利用燃煤电厂现有的锅炉、汽轮机及辅助系统，而 仅需新增生物质燃料处理系统，并对锅炉燃烧器进行部分改动，因此初投 资更低。
12000 10000 8000
10000
从理论上分析和工程实践来看，生物质气化耦合燃煤机组发电技术能够
实现高效发电，最成熟稳定且易于操作，代表了耦合发电产业趋势。
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二、技术路线
燃煤—生物质耦合：气化耦合工艺流程
利用生物质气化技术，将生物质转化为燃气，燃气送入电站锅炉与燃煤混燃，充 分利用大型电站机组高发电参数和清洁排放装置，实现生物质高效清洁发电。
运行 1217 天，累 计实现 利用小 时 14837 小 时 ，上网 电 量
15157万千瓦时，综合利用秸秆104685吨。
生物质发电部分的上网电价按照0.75元/kWh，超出当地燃煤标杆电价部分，由可再生能源发展基金 补贴。电厂每年均可实现盈利。
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二、技术路线
燃煤—生物质耦合：各种耦合位置对比
原料热值
生物质气化效率 燃煤机组发电效率
kcal/kg
% %
2560
≥86 40.9
以30%含水率玉米秸秆为例
按供电标煤耗为300g/kw.h折算
生物质发电效率
生物质发电功率 原料消耗量
%
MW t/h
35.2
20 19.1
原料年消耗量
节省标煤
万t/a
万t/a
13.4
4.9
按年生产时间7000h计（母管制）
50%
全部发电量的比重力争达到50%
2016
2020
580～600 gCO2/kWh 550 gCO2/kWh
2016
28.4%
50%
2030
4
一、概述
“十三五”期间 煤电发展目标
4.3亿kW
4.3亿kW
9亿kW
节能改造
高效 清洁
灵活
2.2亿kW 灵活性改造
11亿kW
超低排放改造
5
一、概述
提升火电灵活性改造
Coal 煤
燃煤-生物质耦合
Biomass 生物质 Oil & Gas 油气
燃煤-光热耦合
燃煤耦合生物质发电是燃料灵活性改造的重要内容，是火电灵活性改造的重要方式之一。
建设一批生物质耦合发电示范项目
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一、概述
燃煤耦合生物质发电-相关政策
《国务院关于印发“十三五”国家战略性 新兴产业发展规划的通知》 《国家能源局关于推动东北地区电力 协调发展的实施意见》 东北地区选择有条件的燃煤电厂进行秸秆、 污泥掺烧改造试点，促进生物质燃料消纳， 减少生物质直接焚烧污染。”
按照20年折旧计算
万元/年 万元/年
亿KW.h 万元/年 万元/年 年
630 8890
1.4 10500 1610 8.7
厂用电按8%计
电价按0.75元/kw.h计
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报告结束 谢谢！
发电板块的应用推广项目，要求“掌握燃
煤耦合生物质发电技术 ”“ 研究现役燃
煤电厂耦合生物质发电的改造技术“。
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一、概述
燃煤耦合生物质发电-相关政策
2017年11月27日，《国家能源局、环境保护部关于开展燃煤
耦合生物质发电技改试点工作的通知》中明确对试点内容、项目组
织、相关政策、项目监管做了具体要求，其中：
2016年非化石能源在装机结构中的占比达到36.6%，但在发电量中的占比则仅为28.9%。 目前生物质发装机容量占比不到1%，具有较大的发展空间。
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一、概述
燃煤耦合生物质发电-现状
截至2016年底，中国生物质发电装机达1214万千瓦，其中农林生物质发电605
万千瓦，垃圾焚烧发电574万千瓦，沼气发电35万千瓦。
吉林大唐长山热电耦合生物质技改试点
推进废弃物综合利用，节能减排
广州华润燃煤与污泥耦合发电示范项目
耦合发电试点
技术、产业、 商业模式创新
华粤燃煤与生物质耦合发电示范项目
华电宁夏灵武生物质气化发电项目
…
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二、技术路线
工程应用1
Straw 生物质 Pellet 成型颗粒
Coal 煤
Mill 磨煤机
Boiler 锅炉
排放强度对比
单位：吨/万吨
3
一、概述
中国能源发展战略
《“十三五”控制温室气体排放工作方案》
到 2020 年，大型发电集团单位供
《能源生产和消费革命战略（2016-2030）》 到 2030 年，非化石能源发电量占
电 二 氧 化 碳 排 放 控 制 在 550 gCO2/kWh 550gCO2/kWh.
目标：消纳更多新能源发电量
运行灵活性
电力系统灵活性不足
成为新能源消纳困难
提升火电灵活性可极 大促进可再生能源的 消纳
深度调峰
的主要原因之一
随着全社会用电需求增速放缓，以及可再生能源的大规模发展，火电利用小时
预计将逐步下降，火电机组灵活运行、大规模参与电网调峰是大势所趋
6
一、概述
提升火电灵活性改造
燃料灵活性