生物質發(fā)電，是利用生物質所具有的生物質能進行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，起源于20世紀70年代。

世界性的石油危機爆發(fā)后，丹麥開始積極開發(fā)清潔的可再生能源，大力推行秸稈等生物質發(fā)電。自1990年以來，生物質發(fā)電在歐美許多國家開始大力發(fā)展。

生物質發(fā)電，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。

直接燃燒發(fā)電

直接燃燒發(fā)電是將生物質在鍋爐中直接燃燒，生產(chǎn)蒸汽帶動蒸汽輪機及發(fā)電機發(fā)電。生物質直接燃燒發(fā)電的關鍵技術包括生物質原料預處理、鍋爐防腐、鍋爐的原料適用性及燃料效率、蒸汽輪機效率等技術。

丹麥BWE公司率先研發(fā)秸稈生物燃燒發(fā)電技術，并于1988建成了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電（Haslev，5MW），此后，BWE公司在西歐設計并建造了大量的生物發(fā)電廠。

自1992年世界環(huán)境與發(fā)展大會后，歐美國家開始大力發(fā)展生物質能，將其作為21世紀發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略重點和具備發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

我國第一個生物質直燃發(fā)電示范項目——國能單縣25MW生物質發(fā)電廠，于2006年11月建成并網(wǎng)運行。該電廠生物質燃料年消耗15萬噸，年發(fā)電0.18TWh，與同等規(guī)模燃煤火電廠相比，每年減少SO2排放量達600多噸，年可節(jié)省標準煤近40萬噸。

我國在生物質能燃燒利用方面取得了長足的進步，但與發(fā)達國家相比，無論技術層面還是應用層面仍有很大差距。

混合發(fā)電

生物質還可以與煤混合作為燃料發(fā)電，稱為生物質混合燃燒發(fā)電技術。

混合燃燒方式主要有兩種。一種是生物質直接與煤混合后投入燃燒，該方式對于燃料處理和燃燒設備要求較高，不是所有燃煤發(fā)電廠都能采用；一種是生物質氣化產(chǎn)生的燃氣與煤混合燃燒，這種混合燃燒系統(tǒng)中燃燒，產(chǎn)生的蒸汽一同送入汽輪機發(fā)電機組。

生物質與煤混合燃燒發(fā)電技術在歐洲和北美地區(qū)應用相當普遍。在美國，有300多家發(fā)電廠采用生物質與煤混合燃燒發(fā)電技術，裝機容量達6000MW。

中國首臺秸稈與煤混合燃燒發(fā)電機組于2005年12月6日在山東棗莊華電國際十里泉電廠5#機組順利投產(chǎn)。2006年3月21日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會在華電國際十里泉發(fā)電廠主持召開了“400t/h煤粉爐直燃摻燒秸稈發(fā)電技術研究與應用”技術成果鑒定會，鑒定委員會經(jīng)過認真討論考評，一致認為該項燃燒技術為國內首創(chuàng)，目前在國內處于領先水平。

生物質與煤混合燃燒發(fā)電的運行實踐證明了在中國將會有廣闊的應用前景。

氣化發(fā)電

生物質氣化發(fā)電技術是指生物質在氣化爐中轉化為氣體燃料，經(jīng)凈化后直接進入燃氣機中燃燒發(fā)電或者直接進入燃料電池發(fā)電。

氣化發(fā)電的關鍵技術之一是燃氣凈化，氣化出來的燃氣都含有一定的雜質，包括灰分、焦炭和焦油等，需經(jīng)過凈化系統(tǒng)把雜質除去，以保證發(fā)電設備的正常運行。

生物質氣化技術已有100多年的歷史。最初的氣化反應器產(chǎn)生于1883年，它以木炭為原料，氣化后的燃氣驅動內燃機，推動早期的汽車或農(nóng)業(yè)排灌機械。生物質氣化技術的鼎盛時期出現(xiàn)在第2次世界大戰(zhàn)期間，當時幾乎所有的燃油都被用于戰(zhàn)爭，民用燃料匱乏，因此，德國大力發(fā)展了用于民用汽車的車載氣化器，并形成了與汽車發(fā)動機配套的完整技術。

我國在能源困難的20世紀50年代，也曾使用這種方法驅動汽車和農(nóng)村排灌設備。當時固定床氣化反應器的技術水平，已達到相當完善的程度。

20世紀80年代以后，生物質氣化技術在我國得到了較快發(fā)展。主要的技術為固定床氣化和流化床氣化，使用各種木材、林業(yè)殘余物和稻殼，產(chǎn)生出主要用于發(fā)電的可燃氣體。

可以預期，未來幾十年內，生物質氣化發(fā)電將成為我國發(fā)展最快的新型產(chǎn)業(yè)之一。

沼氣發(fā)電

沼氣發(fā)電是隨著沼氣綜合利用技術的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項沼氣利用技術，其主要原理是利用工農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣驅動發(fā)電機組發(fā)電。用于沼氣發(fā)電的設備主要為內燃機，一般由柴油機組或者天然氣機組改造而成。

沼氣發(fā)電在發(fā)達國家已受到廣泛重視和積極推廣，如美國的能源農(nóng)場、德國的可再生能源促進法的頒布、日本的陽光工程、荷蘭的綠色能源等。

我國沼氣發(fā)電研發(fā)工作有20多年的歷史，特別是在“九五”、“十五”期間研制出20～600kW純燃沼氣發(fā)電機組系列產(chǎn)品，氣耗率0.6～0.8m3/kWh（沼氣熱值≥21MJ/m3），價格在200～300美元/kWh，其性價比有較大的優(yōu)勢，適合我國經(jīng)濟發(fā)展狀況。

鑒于沼氣發(fā)電廣闊的發(fā)展前景，國內數(shù)家有實力的研究院所和大型企業(yè)進行了強強合作，針對市場需求開發(fā)出不同規(guī)格的沼氣發(fā)電機組系列產(chǎn)品。在大機組方面，勝利油田勝利動力機械集團已全面開發(fā)出了全燒沼氣內燃機的沼氣發(fā)電機組，并在污水處理、檸檬酸、酒精等行業(yè)應用成功。

值得一提的是，國內新一輪開發(fā)出來的沼氣發(fā)電機組，已不是過去簡單改裝內燃機的發(fā)電機組。新的發(fā)電機組在性能方面已縮小了與國外先進機組技術指標的差距?？梢哉f，在發(fā)電設備方面，已可為沼氣發(fā)電的實施提供有力支持。

垃圾發(fā)電

垃圾發(fā)電包括垃圾焚燒發(fā)電和垃圾氣化發(fā)電，其不僅可以解決垃圾處理的問題，同時還可以回收利用垃圾中的能量，節(jié)約資源。

垃圾焚燒發(fā)電是利用垃圾在焚燒鍋爐中燃燒放出的熱量將水加熱獲得過熱蒸汽，推動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。垃圾焚燒技術主要有層狀燃燒技術、流化床燃燒技術、旋轉燃燒技術等。發(fā)展起來的氣化熔融焚燒技術，包括垃圾在450°~640°溫度下的氣化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃燒兩個過程，垃圾處理徹底，過程潔凈，并可以回收部分資源，被認為是最具有前景的垃圾發(fā)電技術。

從20世紀70年代起，一些發(fā)達國家便著手運用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量進行發(fā)電。歐美一些國家建起了垃圾發(fā)電站，美國某垃圾發(fā)電站的發(fā)電能力高達100MW，每天處理垃圾60萬t。

近三十年內，幾乎所有發(fā)達國家、中等發(fā)達國家都建設了不同規(guī)模、不同數(shù)量的垃圾焚燒廠，發(fā)展中國家建設的垃圾焚燒廠也不在少數(shù)。

21世紀初期以來，全球有1000多處垃圾焚燒發(fā)電站，僅僅在日本就有200多個垃圾焚燒發(fā)電站，總發(fā)電能力近1000MW。日本政府預計，到2010年垃圾發(fā)電能力將達到5000MW，這個發(fā)電量可為500萬戶家庭提供照明用電，是個不小的數(shù)目。

我國垃圾焚燒發(fā)電雖起步較晚，但發(fā)展迅速。1988年深圳建立我國第一座引進日本三菱馬丁進口設備和技術的垃圾發(fā)電廠——深圳市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠(日處理垃圾3×150噸，裝機容量4MW)。隨后珠海、上海浦東和浦西、寧波、杭州、溫州、蘇州、常州、重慶、成都、廣州、福州、廈門、天津和北京等多個城市的垃圾焚燒發(fā)電廠相繼建成投產(chǎn)，2010年全國已建和在建的垃圾焚燒發(fā)電(供熱)廠已經(jīng)超過170座。

隨著生物質能發(fā)電產(chǎn)業(yè)競爭的不斷加劇，大型生物質能發(fā)電企業(yè)間并購整合與資本運作日趨頻繁，國內優(yōu)秀的生物質能發(fā)電企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究，特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此，一大批國內優(yōu)秀的生物質能發(fā)電企業(yè)迅速崛起。

我國生物質能資源非常豐富，發(fā)展生物質發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景廣闊。同時，發(fā)展生物質發(fā)電，實施煤炭替代，可顯著減少二氧化碳和二氧化硫排放，產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。與傳統(tǒng)化石燃料相比，生物質能屬于清潔燃料，燃燒后二氧化碳排放屬于自然界的碳循環(huán)，不形成污染。

到2025年之前，可再生能源中，生物質能發(fā)電將占據(jù)主導地位。未來，利用生物質再生能源發(fā)電已經(jīng)成為解決能源短缺的重要途徑之一。

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