生物质发电发展现状及农林生物质项目的环境效益评估研究.doc

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1、生物质发电发展现状及农林生物质项目的环境效益评估研究摘要生物质能源是受到人们重新关注的可再生能源形式之一，生物质发电是生物质能开发的最主要利用形式之一，发电方式主要可分为直接燃烧发电、气化发电和耦合发电三种方式。针对生物质发电项目，我国2006年推出了标杆电价+补贴电价的优惠政策；2010年和2012年，农林生物质发电和垃圾焚烧发电分别执行0.75元和0.65元的标杆电价。电价政策优惠明显，生物质发电项目快速发展。发改委、农业部、林业局、能源局、环保部等部门也先后出台了多项关于生物质利用的规划。国家能源局在生物质发电“十三五”规划布局方案中规划了生物质发电规模合计2,334万千瓦的发展目标。截

2、至2017年底，全国并网装机容量1,476.2万千瓦，全球范围仅次于美国的1,670万千瓦装机规模。农林生物质发电方面，目前生物质气化后发电、与燃煤机组耦合发电、充分利用林业生物质等是主要的发展动向。其环境效益主要体现传统大气污染物排放相对较低，排放烟气中SO2、NOx含量较低，同时生物质能源可再生、节约了化石燃料的使用，且生物质发电为碳中性，其节能减排的环境效益明显。评估农林生物质发电项目的绩效表现时，可从机组发电效率/锅炉效率、燃料的收集与制备、污染物的排放情况、机组的利用小时数以及生物质发电的环境影响等方面进行综合评估。预期未来以装机规模不太大的分布式生物质热电联产为形式的能源开发模式和

3、项目建设，可协同解决小型城镇和城乡居住区的包括居民取暖在内的热力供应，并实现电力生产，消纳周边农林地区生物质，有效降低采暖期的化石燃料消耗和污染排放，并减少农林生物质散烧带来的负面环境影响。生物质能源是人类最早加以利用的能源形式，包括人类早期的钻木取火、农耕文明时间的薪柴燃料，均是直接取自大自然生物圈或者农业生产产生的生物质资源。人类进入工业化时代后，开始大规模地利用煤炭、石油和天然气等化石能源用以支持社会经济发展，生物质能源此时在能源供给中的重要性不比以往；而随着化石能源广泛使用后产生的种种生态环境及气候变化问题出现后，人类又重新审视能源结构的合理性与可持续性，新能源和可再生能源日渐受到重视

4、，而生物质能源又重新受到人们的关注。一、生物质的基本概念1.1 生物质生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，它以生物质为载体，直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，替代煤炭，石油和天然气等化石燃料，可永续利用，具有环境友好和可再生双重属性，发展潜力巨大。通常意义上，广义的生物质，包括动植物、微生物及其产生的废弃物，狭义的生物质通常指是秸秆、木质纤维等此类的农林型生物质。实际操作中，在我国能源部门的生物质发电项目统计口径中，即包括了农林生物质发电、垃圾焚烧发电和沼气发电；包含了大量生物质的城乡生活垃圾的

5、减量化和资源化，也被视为生物质利用的一种途径。生物质能的研究开发，主要有物理转换、化学转换、生物转换三大类，涉及到气化、液化、热解、固化和直接燃烧等技术。生物质直接燃烧发电、或者生物质进行气化之后进行发电，是生物质能利用的重要方式之一。1.2 生物质发电世界上最早的生物质发电起源于20世纪70年代，当时因为世界性的石油危机爆发，丹麦为缓解危机带来的能源压力，率先大力推行秸秆等生物质发电技术，1990年以后，生物质发电在欧美许多国家也得到大力发展。生物质发电方式主要可分为直接燃烧发电、气化发电和耦合发电三种方式。直接燃烧发电分为农林废弃物直接燃烧发电、垃圾焚烧发电等；气化发电可分为农林废弃物气化

6、发电、垃圾填埋气发电、沼气发电等；耦合发电是生物质与其他燃料结合的发电技术（王刚,曲红建,吕群.我国生物质气化耦合发电技术及应用探讨J.中国环保产业,2018(01):16-19）。1.3 本研究的主要研究对象绿色债券支持项目目录（以下简称目录）中“3.6生物质资源回收利用”是指：农业秸秆、林业废弃物、城乡生活垃圾等生物质废弃物资源化利用装置/设施建设运营。包含但不限于以下类别：非粮生物质液体燃料生产装置/设施、农林生物质发电、供热装置/设施、生物燃气生产装置/设施、城乡生活垃圾资源化利用装置/设施等。本研究主要关注农林生物质发电和供热装置/设施。包括垃圾焚烧在内的生活垃圾资源化、非粮生物质液

7、体燃料生产、生物燃气生产等，由于涉及的行业类型不同、应用技术差异较大，将在其他研究中开展。二、生物质发电的政策导向及发展现状2.1 国内政策规划我国生物质能的应用技术研究，从20世纪80年代以来一直受到政府和科技人员的重视；“六五”计划就开始设立研究课题，进行重点攻关，主要在气化、固化、热解和液化等方面开展研究开发工作（蒋剑春.生物质能源应用研究现状与发展前景J.林产化学与工业,2002(02):75-80）。生物质能在我国属于受到鼓励的可再生能源利用形式。在2005年可再生能源法推出时，我国明确提出鼓励开发利用生物质燃料和发展能源作物，但此时生物质发电尚没有特别受到明确的政策倾斜。2006年

8、，发改委针对生物质发电项目，推出了标杆电价+补贴电价的优惠政策，补贴电价每千瓦时0.25元，持续15年，但常规能源超过20%的混燃发电项目不在补贴范围内。2010年7月和2012年12月，发改委对农林生物质发电和垃圾焚烧发电，分别执行0.75元和0.65元的标杆电价。明显高于普通燃煤标杆电价的政策优惠，推动了我国生物质发电项目的快速发展。除了价格端的倾斜政策，发改委、农业部、林业局、能源局、环保部等部门，先后出台了多项关于生物质利用的规划。2014年，发改委提出到2017年实现生物质发电装机1,100万千瓦的规划目标，目前已顺利实现；林业局2013年提出，到2020年建成能源林1,678万公顷

9、、林业生物质年利用量超过2,000万吨标煤的规划目标；2017年，国家能源局在生物质发电“十三五”规划布局方案中，规划了生物质发电规模合计2,334万千瓦的发展目标，其中农林生物质1,312万千瓦，垃圾焚烧发电1,022万千瓦。2017年末，国家能源局和环境保护部开始开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作；同时，国家发展改革委和国家能源局推出了促进生物质能供热发展指导意见（发改能源20172123号）；在2018年1月，国家能源局着手推动开展“百个城镇”生物质热电联产县域清洁供热示范项目建设（国能发新能20188号），示范项目共136个，装机容量380万千瓦。关于生物质发电的主要法律及政策规划，如

10、表1所示。2.2 国内外生物质发电的发展现状生物质能是世界上重要的新能源，技术成熟，应用广泛，在应对全球气候变化、能源供需矛盾、保护生态环境等方面发挥着重要作用，是全球继石油、煤炭、天然气之后的第四大能源，成为国际能源转型的重要力量。2.2.1 国际生物质发电的发展概况根据能源局的生物质能发展“十三五”规划披露的数据显示，截至2015年，全球生物质发电装机容量约1亿千瓦，其中美国1,590万千瓦、巴西1,100万千瓦。生物质热电联产已成为欧洲，特别是北欧国家重要的供热方式。生活垃圾焚烧发电发展较快，其中日本垃圾焚烧发电处理量占生活垃圾无害化处理量的70%以上。根据全球可再生能源网络REN21发

11、布的2018年可再生能源现状报告所披露的数据，2017年全球新增生物质发电810万千瓦，到2017年底全球在运生物质发电装机容量1.22亿千瓦，其中欧盟4,000万千瓦、美国1,670万千瓦、中国1,490万千瓦、印度950万千瓦、日本360万千瓦。从全球范围看，欧盟地区的装机规模最大，这也与生物质发电项目在欧盟兴起有很大关联；欧盟、美国和中国的合并装机规模占全球总规模的58.7%。根据美国联邦能源监管委员会（FERC）最新发布的数据，美国2018年前5个月增加了66MW的生物质发电能力，目前累计装机16.52GW，即1,652万千瓦（此为美国官方数字，前述REN21发布的研究报告的统计存在偏

12、差），目前仍为装机全球第一的国家。2.2.2 国内生物质发电的发展概况我国的生物质发电起步较晚。2003年，国家先后核准批复了国信如东、国能单县、河北晋州3个秸秆发电示范项目，拉开了生物质发电建设的序幕。2006年起施行的可再生能源法以及后续一系列生物质发电优惠上网电价等有关配套政策，推动了我国生物质发电行业的快速壮大。“十一五”期间，我国生物质直燃发电得到了迅速发展。结合公开资料和统计数据，我国2006年至今，生物质发电的整体发展情况，如下图2所示。我国生物质发电的规模，从2006年约140万千瓦的装机，快速增长到2018年一季度末的1,575万千瓦，年均增长幅度超20%。此外，根据国家能源

13、局关于2017年度全国可再生能源电力发展监测评价的通报和国家能源局发布2016年度全国生物质能源发电监测评价通报所披露的数据，近两年我国分省的生物质发电并网运行总体情况如下图3、图4、图5所示。截至2016年底，全国生物质发电并网装机容量1,214万千瓦（不含自备电厂），占全国电力装机容量的0.7%，占可再生能源发电装机容量的2.1%，占非水可再生能源发电装机容量的5.1%；2016年，全国生物质发电量647亿千瓦时，占全国总发电量的1.1%，占可再生能源发电量的4.2%，占非水可再生能源发电量的17.4%。截至2016年底，共有30个省（区、市）投产了665个生物质发电项目，其中山东省（17

14、9.4万千瓦）、江苏省（125万千瓦）和浙江省（118.2万千瓦）并网装机容量居前三位。截至2017年底，全国共有30个省（区、市）投产了747个生物质发电项目，并网装机容量1,476.2万千瓦（不含自备电厂），占全国电力装机容量的0.6%，占可再生能源发电装机容量的2.3%，占非水可再生能源发电装机容量的4.8%。2017年发电量794.5亿千瓦时，占全部发电量的1.2%，占可再生能源发电量的4.7%，占非水可再生能源发电量的15.8%。其中农林生物质发电项目271个，累计并网装机700.9万千瓦，年发电量397.3亿千瓦时；生活垃圾焚烧发电项目339个，累计并网装机725.3万千瓦，年发电

15、量375.2亿千瓦时；沼气发电项目137个，累计并网装机50.0万千瓦，年发电量22.0亿千瓦时。生物质发电累计并网装机排名前四位的省份是山东、浙江、江苏和安徽，分别为210.7万、158.0万、145.9万和116.3万千瓦；年发电量排名前四位的省份是山东、江苏、浙江和安徽，分别是106.5亿、90.5亿、82.4亿和66.2亿千瓦时。2016年，全国生物质发电替代化石能源2,030万吨标煤，减排二氧化碳约5,340万吨。农林生物质发电共计处理农林剩余物约4,570万吨；垃圾焚烧发电共计处理城镇生活垃圾约10,450万吨，约占全国垃圾清运量的37.3%。2017年，全国生物质发电替代化石能源

16、约2,500万吨标煤，减排二氧化碳约6,500万吨。农林生物质发电共计处理农林废弃物约5,400万吨；垃圾焚烧发电共计处理城镇生活垃圾约10,600万吨，约占全国垃圾清运量的37.9%。2.2.3 生物质发电的发展小结截至2017年，我国生物质发电的装机总规模（含垃圾焚烧发电）已经超额实现了发改委前期所制定的规划；农林生物质发电与垃圾焚烧发电大致各占一半，另有少部分的沼气发电利用形式，但体量较小，仅占全部生物质发电装机规模的3.4%。总体上而言，我国生物质发电尚处于发展的初期，生物质发电在电力生产结构中仍只是占比相对微小的能源形式，即便在新能源结构中，装机占比也仅有2.3%、发电量仅占4.7%。同时，受限于燃料