三问煤电掺烧生物质

介绍

  近日，国家发展改革委、国家能源局联合印发《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》（以下简称《行动方案》）。在《行动方案》给出的煤电低碳化改造建设方式中，“生物质掺烧”被列在第一顺位。此外，绿氨掺烧、碳捕集利用与封存两种方式也在备选之列。

  顾名思义，生物质掺烧是指在传统燃煤发电项目中采用生物质燃料替代部分燃煤的发电方式，又称农林生物质与燃煤耦合发电、农林生物质与燃煤混燃发电。煤电想要低碳，掺烧生物质诚然是可行之策，生物质燃料凭借其清洁、低碳、可再生的特性可以有效减排以CO2为主的温室气体。

  愿景总是美好的，然而具体到项目落地，按照《行动方案》要求，改造建设后煤电机组应具备掺烧10%以上生物质燃料能力。要想达到这样的掺烧体量，我们真的准备好了吗？

  《行动方案》中认定的生物质燃料最重要的包含农林废弃物、沙生植物、能源植物等生物质资源，并特别强调要考虑生物质资源供应。的确，我国生物质资源的的总保有量巨大，有统计多个方面数据显示，当前，我国农林废弃物、畜禽粪污、生活垃圾等各类生物质资源总量约37亿吨。但现实是，我国每年能源化利用消耗的农林废弃物仅为7000万吨左右。原因很简单，生物质资源的先天属性使其在收、储、运等多个环节都受到限制，就地、就近利用才是关键。

  早在2011年，国家发展改革委在《关于生物质发电项目建设管理的通知》中一度对生物质电厂的布局提出了明确要求，原则上，生物质发电厂应布置在粮食主产区秸秆丰富的地区，且每个县或100公里半径范围内不得重复布置生物质发电厂。而在2020年出台《完善生物质发电项目建设运行的实施方案》时，相关条款又未在提及。

  事实上，在鲁西南和皖北地区，部分生物质存量项目已经存在某些特定的程度上的燃料紧张甚至是哄抢现象。在类似区域，一旦煤电机组大范围推广生物质掺烧，燃料问题便首当其冲。一个600MW的燃煤电厂，若混燃10%的生物质，则相当于耦合一个60MW的生物质电厂，远超于我国单体生物质电厂20-30MW的规模，年需生物质50万吨以上，原料收集难度和成本可想而知。2023年，我国电煤消费总量约26亿吨，由此推算，若20%左右的燃煤电厂推行生物质掺烧，掺烧比例达到10%，那么将由此新增至少1亿吨的燃料需求，这一数值已超越当前存量生物质项目年消耗的农林废弃物总量。

  如何保障燃料稳定供应、避免燃料端无序竞争局面？这是煤电项目掺烧生物质要回答的第一个关键问题。

  当前，煤电项目掺烧生物质大致上可以分为多种技术路线。一方面直接掺烧，通常是将生物质燃料与煤炭按照特殊的比例进行混合燃烧发电。另一方面间接耦合，通常则是在煤电厂直接增设生物质锅炉，将两者产生的蒸汽进行混合后驱动机组发电。此外，生物质燃料经过气化后与燃煤混燃发电等形式也在备选技术路线之列。

  放眼国际，直接混燃是被更多国家选择的主流掺烧技术，但落实到后续碳减排和碳计量的环节，直接混燃存在很明显的计量和监测难题。此外，由于煤炭和生物质原材料在灰分、挥发分、含水量、碱金属含量等多方面存在很明显差异，对混燃锅炉也提出了新的技术挑战。

  而通过增设生物质锅炉，在蒸汽环节进行耦合的间接方式，虽然操作便捷，但实质上煤电的机组容量和计划电量往往并未减少。更是有项目借生物质掺烧“之名”，行增加燃煤发电规模和发电量“之实”。

  在国内气化耦合的路线似乎更被推崇。但缺点也显而易见，燃料适应性差、能源综合利用效率低、工程实践较少、工程可扩展性差、不适合于大型化。

  在技术层面，《行动方案》指出，要加强煤电掺烧生物质、低成本绿氨制备、高比例掺烧农作物秸秆等技术攻关，加快煤电烟气二氧化碳捕集降耗、吸收剂减损、大型塔内件传质性能提升、捕集—发电系统协同、控制流程的优化等研发技术，补齐二氧化碳资源化利用、咸水层封存、产业集成耦合等技术短板。

  那么，在存在技术短板的当下，我们又该如何明智的选择一条合适的路线呢？这是摆在当前待改造项目面前一个最为现实的挑战。

  《行动方案》开宗明义，旨在统筹推进存量煤电机组低碳化改造和新上煤电机组低碳化建设，提升煤炭清洁高效利用水平，加快构建清洁低碳安全高效的新型能源体系，助力实现碳达峰碳中和目标。

  本月初，就在《行动方案》发布前不久，生态环境部就《2023、2024年度全国碳排放权交易发电行业配额总量和分配方案》公开征求意见。《征求意见稿》中写明，完整履约年度内，掺烧生物质（含垃圾、污泥）热量年均占比超过10%且不高于50%的化石燃料机组，暂不纳入配额管理。对比《2021、2022年度全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案（发电行业）》，此番是首次提出掺烧生物质可不纳入配额管理。

  再简单一点，碳排放权交易管理旨在加强对温室气体排放的控制，煤电是温室气体排放的重点行业，而掺烧生物质可以让煤电厂暂时免于配额管理，《行动方案》当下正在鼓励掺烧。

  回望行业发展的历程，燃煤和生物质耦合发电项目一度被推向前台，部分发电企业打着掺烧耦合的名义，实则盯紧的是农林生物质发电0.75元/千瓦下的国家补贴，少数项目走上违规骗补的歧途。如今，当国家补贴已成过去时，当应对气候平均状态随时间的变化、控制温室气体排放成为煤电行业面临的严峻挑战，如何施行配套政策，如何牢牢守住“加快构建清洁低碳安全高效的新型能源体系”的本心，才是全行业需要正视的问题。