产业研究丨英国燃煤电厂掺烧生物质实践-以Drax电厂为例

介绍

  2024年10月，英国最后一座燃煤发电厂关闭，标志着其历时142年的燃煤发电时代正式终结，英国成为全世界最早实现零煤发电的国家。在实现这一目标的过程中，生物质发电扮演了举足轻重的角色，而燃煤电厂掺烧生物质作为一种过渡性技术在这一进程中留下了浓墨重彩的一笔。

  自《1989 年电力法》（Electricity Act 1989），特别是该法案第32和第33条中制定的《非化石燃料义务公约》（Non-Fossil Fuel Obligation，NFFO），颁布以来，英国制定了一系列政策来激励可再次生产的能源发展。NFFO允许政府要求私营能源部门在能源生产中提供特殊的比例的可再次生产的能源和核能。最初，NFFO的设立是为了鼓励可再生电力的收购和创造税收，进而为国有提供资金。2002年，可再次生产的能源义务证书制度（Renewable Obligation，RO）正式取代 NFFO，重点转向了支持可再次生产的能源发展。政府规定能源供应商必须向英国天然气和电力市场办公室（Office of Gas and Electricity Markets，OFGEM）提交少数的可再次生产的能源义务证书（Renewable Obligation Credits，ROCs），否则将面临罚款。同时向能够给大家提供特殊的比例可再生电力的发电企业颁发相应的ROCs，具体的，每生产一兆瓦时（MWh）可再生电力可获得一张ROC。这些信用证书随后被交易至能源供应商供其履行可再次生产的能源义务。ROCs的引入推动了英国燃煤电厂掺烧生物质的快速发展。2005年，全国燃煤电厂掺烧生物质发电量达到2533 GWh，相比2002年增长480%，占英国可再生电力比例达到14.95%。这一数值在经历几年波动后于2011年达到2964 GWh的历史峰值。

  2009年，英国政府开始对可再生电力来源开展分级，规定不同技术路径所生产的可再生电力获得不同数量的ROC支持。随后几年，又针对燃煤电厂部分或全部使用生物质发电进行了详细规定，具体见下表1。大型燃煤电厂开始慢慢地转向纯生物质发电，以获得更多的ROC支持。

  表1 英国燃煤电厂掺烧不同比例生物质情况下的激励政策掺烧级别掺烧比例C支持程度（ROC/MWh）低比例掺烧

  随着英国在温室气体减排方面的努力，多元化的低碳/可再次生产的能源投资慢慢的变成了主流。2017年，OFGEM正式公开宣布停止接受任何新发电产能的可再次生产的能源义务计划申请，但部分已有设施可获得若干年的宽限期，差价合约计划（Contract For Difference，CFD）被用于替代RO支持新的大型可再生电力设施。

  Drax电厂位于英国英格兰约克郡，于1967年开始建设，至20世纪80年代步入鼎盛时期，成为欧洲最大的燃煤电站。英国能源部门私有化后，德拉克斯几经易手，直至2005年被德拉克斯集团收购后才逐步重回正轨。

  Drax的工厂基础设施价值数十亿英镑，经过数十年发展，已建立起一套完整的原料运输、储存和生产体系。21世纪初，随着英国政府绿色能源政策的不断出台，Drax决定转型生物质发电来升级现有基础设施以适应时代变化。2003年，Drax开始在其所有6台机组上开展生物质掺烧试验，使用的燃料为5%生物质和95%煤的混合物；2008年，正式开展生物质掺烧；2018年，4台660MW机组成功改造为100%纯燃生物质锅炉。具体时间节点见下表2。

  目前，Drax的四台生物质锅炉机组能够给大家提供英国4%的电力，主要是通过差价合约和现已停止对新建电厂开放的可再次生产的能源义务计划从英国政府获得补贴，后者将于2027年到期。

  然而，有必要注意一下的是，Drax电厂的生物质燃料主要为来自美国等地的木屑颗粒，其可持续性一直面临各种争议。据美国自然资源保护委员会称，Drax对木材的需求导致了树木的大量砍伐，这同我国一直倡导的“被动型”生物质（人类生产生活过程中产生的废弃物或剩余物，如秸秆）利用有所区别。

  国际上燃煤机组掺烧生物质的技术发展如何？典型案例还有哪些？对我国有何启示？2024年11月21-22日，中国产业发展促进会生物质能产业分会联合中国华电科工集团有限公司、华电湖北发电有限公司，在湖北省襄阳市组织召开“燃煤机组掺烧生物质低碳化技术路径与发展策略高级研讨会”，会上，华北电力大学新能源学院副院长陆强将针对这样一些问题为您答疑解惑！

  工学博士，华北电力大学教授，博士生导师，新能源学院副院长，入选国家级高层次人才。陆强长期从事生物质能开发利用、有机固废和复合材料高效热转化、大气污染物治理等领域教学和科研工作 。先后主持了国家、省部级和企业委托项目40余项 ；以第一/通讯作者发表SCI论文200余篇 ，以第一发明人授权国家发明专利60余项，其中2项专利获中国专利优秀奖 ；自主研发的多源生物质和有机固废分质热解多联产关键技术及装备、平板式多温区多功能SCR脱硝催化剂和脱硝技术等均已经实现了规模化应用 。返回搜狐，查看更加多