什么是生物质能及生物质能发电？

1 引言

生物质发电以秸秆（包括棉花、小麦、玉米等秸秆）以及农林废弃物（如树皮）为原料，通过直燃发电的技术产生绿色电力，除了可以增加清洁能源比重、改善环境，还可以增加农民收入、缩小城乡差距，意义重大。

我国利用农林废弃物规模化发电尚处于起步阶段，生物质发电技术不成熟、项目造价高，总投资大，运行成本高，尽管国家给予了电价优惠政策，但盈利水平还是不如常规火电。究其原因，一是单位造价高，二是燃料成本高，三是生物质发电企业实际税率太高。《可再生能源法》规定农林废弃物生物质发电应享受财政税收等优惠政策，但相关政策和措施尚未出台。

在国外，以高效直燃发电为代表的生物质发电技术已经比较成熟，丹麦率先研发的农林生物质高效直燃发电技术被联合国列为重点推广项目。农林生物质发电产业主要集中在发达国家，印度、巴西和东南亚等发展中国家也积极研发或者引进技术建设相关发电项目。在国土面积只有我国山东省面积1/4强的丹麦，已建立了15家大型生物质直燃发电厂，年消耗农林废弃物约150万吨，提供丹麦全国5%的电力供应。国外鼓励生物质发电产业发展的政策主要体现在价格激励、财政补贴、减免税费等方面，力度非常大。

2 生物质燃料发电

2.1生物质燃料

生物质能源是以农林等有机废弃物及利用边际土地种植的能源植物为主要原料进行能源生产的一种新兴能源。能源问题是2l世纪人类面临的严峻挑战之一。能源问题成为世界各国共同面临的难题，石化能源不仅不可再生，储量有限，且燃烧后释放出大量的二氧化碳、氮、硫的氧化物及其他一些有害气体。严重污染了环境，导致温室效应、全球气候变暖、生物物种多样性降低、荒漠化等诸多生态问题。在2010~2020年，全球的能源使用模式可能快速转变，再生能源定会取代石化燃料。

生物质燃料包括植物材料和动物废料等有机物质在内的燃料，是人类使用的最古老燃料的新名称。生物质燃料多为茎状农作物经过加工产生的块装环保新能源，其直径一般为6~8毫米，长度为其直径的4~5倍，破碎率小于1.5%~2.0%，干基含水量小于10%~15%，灰分含量小于1.5%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%。

按照生物质的特点及转化方式可分为固体、液体、气体3种生物质燃料。我国生物质能源的利用包括畜禽粪便发展沼气、农作物秸秆生产燃气、粮食作物转化能源作物以及油料作物转化为生物质柴油这四大类。不同的燃料产生不同的热值。

2.2生物质燃料发电概念

生物质燃料发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种，一般分为直接燃烧发电技术和气化发电技术。包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。

生物质能直接燃烧发电是以农作物秸秆和林木废弃物为原料，进行简单加工，然后输送到生物质发电锅炉，经过充分燃烧后产生蒸汽推动汽轮发电机发电的高新技术。燃烧后产生的灰粉有加工成钾肥返田，该过程将农业生产原本的开环产业链子转变为可循环的闭环产业链，是完全的变废为宝的生态经济。

生物质气化发电技术又称生物质发电系统，利用气化炉把生物质转化为可燃气体，经过除尘、除焦等净化工序后，再通过内燃机或燃气轮机进行的发电。过程包括三方面：生物质气化；气体净化；燃气发电。既可以解决可再生能源的有效利用，又可以解决各种有机废弃物的环境污染。正是基于以上原因，生物质气化发电技术得到了越来越多的研究和应用，并日趋完善。

2.3生物质燃料发电的意义

缓解能源短缺的危机；增加我国清洁能源比重；改善环境；扩大乡镇产业规模，增加农民收入，缩小城乡差距。

秸秆发电的主要燃料，来源于小麦秸秆、玉米秸秆、稻草稻壳、棉花秸秆、林业间伐及加工剩余物等农林废弃物。秸秆发电变农民在田间无序焚烧，为集中燃烧并发电、造肥，节省了大量煤炭资源，并增加农民收入。中国国家电网公司旗下的国能生物发电有限公司，引进丹麦先进的生物质直燃发电技术，于2006年12月1日建成投产了中国第一个生物质直燃发电项目——国能单县1×25MW生物质发电工程，实现了中国大容量生物质直燃发电零的突破。该电厂2007年全年稳定运行8200多个小时，发电2.2亿千瓦时，消耗农林剩余物20多万吨，为农民增加收入5000万元以上。农民生活用能，秸秆燃烧效率仅约为15%，而直燃发电锅炉可将热效率提高到90%以上。

秸秆作为一种可再生能源，在生长和燃烧中不增加大气中二氧化碳量，不但可以替代部分化石燃料，而且还能减少温室气体排放量。据测算，中国可开发的生物质能资源总量近期约为5亿吨标准煤，远期可达10亿吨标准煤。即使按5亿吨标准煤计算，生物质发电可满足中国能源消费量的20%以上的电力，年可减少排放二氧化碳近3.5亿吨，二氧化硫、氮氧化物、烟尘减排量近2500万吨。除此之外，秸秆燃烧产生的灰分还可作为优质钾还田使用，一台2.5万千瓦生物质发电机组年生产达8000吨左右灰分。

2.4物质燃料发电技术的应用

生物质能发电技术主要包括：直接燃烧发电技术、热化学转换发电技术、生物化学转换发电技术等3种途径。

（1）直接燃烧发电技术。是指生物质原料送入适合的锅炉内燃烧，生产蒸汽，产生的蒸汽膨胀做功，从而带动发电机发电。生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内将是我国生物质能利用的主要方式。当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶，推广效率可达20%～30%的节柴灶，其技术简单、易于推广，是效益明显的节能措施。

（2）热化学转换发电技术。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质汽化、炭化、热解和催化液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术，由燃料的热能转换为电能的方式。

（3）生物化学转换发电技术。指汽轮机和往复式发动机以生物化学转换燃料作为主要的燃料来源，以发动机的动力驱动发电机发电的过程。生物质的生物化学转换包括有生物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气，乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。沼气发电是指汽轮机和往复式发动机以沼气作为主要的燃料来源，以发动机的动力驱动发电机发电的过程。

2.5燃料发电成本分析

2.5.1生物质燃料价格上涨的原因

现在机耕，秸秆粉碎、劳务费、柴油价格等都很高。2007年小麦留在30cm左右。省时省力，每小时能割3.3～4.0km留在15cm以下，每小时只能割2.0km左右，还额外增加成本15～30元。将秸秆收割收集每亩成本约50～80元。加上运输等费用，成本将急剧增加。2008年的油价比2007年更高，秸杆价格必然上涨。今后柴油价格是否还会再升，是决定秸秆价格主要因素之一。

2.5.2设备运行

某电厂原有4台发电机组已拆去较老的2台，其厂房用为生物质燃料储存厂房，其余2台15MW机组保留。其中一台锅炉投资4560万元更换成SF一75/3.82