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种植生物质能源林供给生物质发电燃料

文章来源:中电新闻网 | 发布日期:2017-08-07 | 作者: | 点击次数:

在国家能源战略和政策的指引下,我国的可再生能源发电取得了辉煌的成绩,特别是风力发电和光伏发电的装机量已经列居世界第一位。相比之下,生物质发电虽然也得到了政策支持,但与世界先进国家相比,尚存在较大的差距。截止至2016年,中国生物质发电装机达1214万千瓦,其中农林生物质发电636万千瓦,垃圾焚烧发电543万千瓦,沼气发电35万千瓦,生物质发装机容量占比约0.7%;生物质发电量为647亿千瓦时, 占比约2.1%。农林生物质发电是生物质发电的主要领域之一,近年来得到普遍重视,但是由于多个掣肘因素导致,发展并不顺利。其中农林生物质来源分散,收储困难,物流价格高,中间成本大,从而导致生物质燃料保障度低是业界共识。

农林生物质燃料无非两种来源:收集农林生产废弃物与种植生物质能源林。相比收集农林生产废弃物,种植生物质能源林是破解生物质燃料来源少,保障度低的重要途径。

生物质能源林种植。可以采用种植园模式,规模化、集约化栽培,选用良种无性系、矮化密植、机械化作业、短轮伐期生产方式进行原料生产,保障原料产量和可持续供应,避免树种退质老化。生物质能源林种植占地面积大,可以充分利用滩涂、盐碱地、荒地和闲置土地,在有基本水源保障条件下,发展种植园。还可以与煤矿塌陷区治理,被污染土地生态修复,河道与高速公路绿化结合种植能源林,在这方面瑞典、美国有不少成功范例。

种植生物质能源林适宜树种。生物质能源林分为燃油能源林、生物发电能源林与薪炭能源林。燃油能源林树种包括续随子、霍霍巴、油楠等,生物发电能源林树种包括柳树、桉树、杨树等,薪炭能源林树种相对较多。生物发电能源林与薪炭能源林可统称为燃料能源林。国外十分重视燃料能源林树种选育及高产培育技术研究和实践。瑞典、丹麦、美国和加拿大多以柳树无性系能源林的种植为主,这种林木热值高、产量大,轮伐周期短,生长期长。瑞典农业大学利用柳属杂交无性系建立了灌木柳的短期轮伐制度Short Rotation Willow Coppice(SRWC)体系。国内种植生物发电能源林尚未形成规模,有公司从国外引种了无性系灌木柳,品质优,产量明显高于国内传统柳树的产量。国内研究院所也在开展相关研究。有研究资料表明,以灌木型杂交柳营建的灌木林为例,每年可形成生物质约20吨/公顷,其热值约4500kcal/kg,是优良的生物质燃料,可以3-5年平茬收获一次,种植一次可以平茬经营20-30年,甚至更长。

生物质能源林资源利用。生物质能源林作为燃料的最大优点是热值高,以灌木柳为例,与秸秆、稻壳相比,它的单位体积热值高83.33%。规模化利用的成熟方式是生物质发电,高效多联产产业链开发是未来方向。生物质发电方式有多种途径,如单纯燃烧发电,建设小型热电联产机组;与垃圾处理、畜禽养殖废弃物和农林剩余生物质处理耦合发电,作为分布式能源;与燃煤耦合燃烧发电,即大型煤电机组掺烧一定比例的生物质燃料,减少煤炭消耗和减排CO2。生物质经过高温裂解,气化、液化可以生产生物炭、木焦油、木醋酸,气化合成燃料甲醇或二甲醚。

种植生物质能源林的重要利用途径之一是与利用植物修复(Phytoremediation)技术开展土壤与水环境治理结合。植物修复就是采用种植灌木柳等植物,通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用,净化土壤或水体中的污染物,如重金属、有机物或放射性元素等,达到净化环境的目的。植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。在被污染的土地或水体的潮间带大规模种植灌木柳可以起到植物修复作用,同时通过间作和短周期轮伐(SRWC)又可以大批量生产优质生物质燃料,发展包括发电在内的下游产业,在改善环境的同时,产出经济效益,实现一举多得。这个概念也可以引入被重金属污染的农田进行休耕轮作。

种植生物质能源林发展前景。目前我国生物质资源总量每年约4.6亿吨标准煤,如果每年有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。预计2020年,燃煤装机容量达到11亿千瓦,如果其中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,折算生物质发电装机容量可达到5500万千瓦。国家发改委、能源局发布的《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》(发改基础[2016]2795号),提出了非化石能源跨越发展行动,到2030年,非化石能源发电量占全部发电量的比重力争要达到50%,并明确提出要大力推进生物质能原料基地建设,扩大生物质能利用规模。因此,生物质发电具有较大的发展空间,加快发展种植生物质能源林正逢其时。

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