生物质分布式能源发展现状及展望

科技　Ｊ　‘　场　第１　８９期　生物质分布式能源发展现状及展望　吴广臣张翼万成　（中　电建集　海能源装箭有限公刮，｝　海２００２４０）　摘要：生物惯资源分布的分散性，决定了分市式是生物　能源发展的天然方式，我国目前生物顷分布式能源发　畏已纫露峥嵘，随着技术改进及一系刮示范项目的落地，生拘质兮布式能源将在我国一次能源结沟中占据越来　越重萼的地位．　关键词：分布式；生物质；气化；能源　中图分类号：ＴＫ６　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１．４７９２（２０ｌ７）８－０１６５．Ｏ３　

Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　０ｕｔｌｏｏｋ　ｆｏｒ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｉｏｍａｓｓ　Ｅｎｅｒｇｙ　

Ｗｕ　Ｇｕａｎｇｃｈｅｎ　Ｚｈａｎｇ　Ｙｉ　Ｗａｎ　Ｃｈｅｎｇ　（Ｐｏｅｒｃｈｉｎａ　Ｓｐｅｌｎ　Ｃｏｉｎｐａｎｙ　Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｉｖｅｎ　ｔｈｅ　ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｏｆ　ｂｉｏｍａ　ｓｓ　ｒｅＳＯｌｌｌ’ｃｅｓ．ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｎａｔｕｒａｌ　ｗａｙ　ｔｏ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ｂｉｏｌｎａｓｓ　ｅｎｅｒｇｙ．Ｃｈｉｎａ　ｈａｓ　ｇｏｔ　ｉｔｓ　ｌｂｏｔ　Ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｏｏｒ　Ｉｏｗａｒｄ　ｓｕｃｃｅｓｓ　ｉｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｂｉｏｌｎａｓｓ　ｅｎｅｒｇｙ．ｗｈｉｃｈ　、￣　ｉｌｌ　ｃｅｒｔａｉｎｌｙ　ｐｌａｙ　ａｌｌ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｓｉｇｎｉｌｉｃａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＣＯＵｌｌｔｒｙ’Ｓ　ｐｒｉｌｎａｒｙ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗｉｔｈ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ—　ｉｃａｌ　ｕｐｇｔ　ａｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｎｏｘ，ａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｌ、ｐｉｌｏｔ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ；Ｂｉｏｍａｓｓ；Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；Ｅｎｅｒｇｙ　

０引言　随着成埘令球气候变化的《巴黎协定》的签｝ｒ，　以及我　作　的２０３０年单位ｌ１／＿ｌ『人】，｛ｉ产总值二氧化　碳排放比２００５年下降６０％～６５％的承　，能源结构　的调整迫在　睫、Ｈ前我　能源结构仍以煤炭为卡　（见　一），有荷迫切的能源结构凋骼需求Ｉ　Ｉ。　生物质能作为一种町再生能源㈦，植物生长过　程中将大气巾的碳Ｉ占ｌ定在体内．燃烧生物质过程　大气中排放的碳来ｆ｛于植物体，　长过程中从大气中　【占１定的碳，所以，｛！物质能是一种ＣＯ　零排放的町ＩＩ｝　生能源　生物质能属于沽净的可再，卜能源　在能量转　化中不会产ｑ｜大量７丁害的ＳＯ　等污染物．是改善能　源结构的极佧选择　我Ｉ玉ｌ有大量廉价的农作物秸秆及林、　废弃物¨ｆ　收集利用。　牛物质能丰富的地ｐ（建　生物质分　

核　ｌ　

水力发电专　

图一２０１　６年我国一次能源结构　天然气　６，６　

式能源系统，Ｈ先ｌ叮以缓解能源不足问题．又解决了生　物质秸秆就地焚烧带来的环境污染问题，同时通过　

１６　一　补贴，增加了当地农民的收入。生物质能通过与分　布式能源系统相结合，可以就近利用，实现能的梯级　利用。　１分布式能源系统　分布式能源系统，是相对于能源集中式生产（例　如大电厂加大电网）而言的【３ｊ。分布式能源系统是指　在靠近用户的地方安装中、小型或微型发电机组，以　清洁能源为主要燃料，以热电联产或热电冷联产为　主要方式，向附近用户同时提供电、热能、冷能等的　能源服务系统。相比于常规大规模输电电网系统，　分布式能源优点如下【４Ｊ：　（１）节省输变电投资。分布式发电装置直接安　置于用户近旁。南于其输电距离短，输配电损耗极　低，无需建设配电站，输配电成本大大降低。　（２）供电可靠性高。分布式能源系统的动力装　置分别直接安装在用户近旁，其相互独立，用户可自　行控制，与大电网并联运行，有效降低了电力负荷大　幅波动对大电网的影响，减少严重事故发生的可能。　若电网发生故障，分布式能源系统能够保证用户正　常用电，避免了由于断电引起的一系列灾难性后果　的发生。同时，大部分分布式能源系统电力仍需部　分依靠大电网，当自身出现问题，不能正常运行时，　大电网可以提供保障。因此，这种与大电网互相配　合的分布式能源系统，大大地提高了整个能源系统　尤其是电力系统运行的可靠性。在电网崩溃及意外　灾害情况下，可保证重要用户的供电可靠性。　（３）满足特殊场合的需求。对于条件限制、无法　装设电网的地区，例如西部等边远地区或偏僻的农　村地区，或对供电安全稳定性要求较高的用户，例如　医院、银行等特殊用户，以及对能源有多样化需求的　用户，分布式能源系统优势在于其可远程遥控区域　电力质量和性能检测，输电损耗低，运行安全可靠，　并能随时根据需要，方便灵活地利用燃气轮机余热　实现热电联产以及热、电、冷ｉ联产，从而提高能源　利用率。　（４）具有良好的环保性能。分布式能源系统通　常采用清洁燃料作能源，大大减少了污染物排放，环　保效益高。　＿１　６　一　（５）为能源的综合梯级利用成为可能：对于能源　多样化需求的客户，分布式能源系统不仅可以提供　电力，而且可以提供其他能量形式，例如冷能和热　能，分布式能源系统可满足小范同内的热、电、冷■　联产，从而实现能源的综合梯级利用。　（６）开辟了新的途径可再生能源的利用方式：可　再生能源分布分散、能流密度较低，且目前的可再生　能源利用系统缺点明显，利用规模小、能源利用率较　低，物资收集成本高，无法集中供能。分布式能源系　统为可再生能源利用的发展创造了条件。　我国的生物质资源具有分布范围广、分布密度　低的特点。与传统燃料不同，生物质资源分散在农村　的千家万户，加Ｔ成本、储运费用及损耗占燃料成本　的比重大，集中式生物质电厂的效益往往不佳【５ｊ。而　将生物质能利用与分布式系统的优点相结合，可形　成安全可靠性高、环境效益好、成本低、效率高、满足　特殊发电需要的能源利用模式。　我国正在推进建设新型城镇化及新农村，需要　大量清洁能源。在广大农村地区利用廉价丰富的生　物质资源，发展生物质产业，是解决今后能源供应的　有效途径。　２生物质分布式能源发展现状及展望　３．１目前国内生物质发电主要有■种方式　（１）直接燃烧发电。生物质直接燃烧发电技术通　过改　传统内燃机发电设备而实现。直接燃烧过程　中产生大量的ＶＯＣ及颗粒物，环保效益较差。（２）　生物质与煤混合燃烧发电。混合燃烧可以提高发电　的效率，且当生物质的比重小于２０％１￣，不需要对　现有设备进行大的改动，但由于仍需要使用大量的　煤，对环境仍会造成破坏。（３）生物质气化发电。通过　将生物质气化得到燃气，再借助内燃机、燃气轮机、　斯特林机、燃料电池等将生物质燃气的化学能转化　成电能。热电联产模式是生物质分布式能源利用的　主要方式之一。生物质气化后产生的燃气温度较高，　含有的热量可以经过换热利用为用户提供热能。　２．２生物质气化技术发展现状　生物质气化是生物质能源利用的重要技术之　一，

生物质原料含有约７０％的挥发分，非常适合通　过生物质气化技术产生可燃气。生物质燃气经过处　理后可用于供热或发电，实现了生物质能的高效清　洁利用【６］。另外，生物质能资源分散，收集和运输困　难，适合建立分布式能源系统对其加以利用。　按照原理，可将生物质气化技术分为氧化法气　化技术和热解法气化技术。氧化法气化技术是在生　产过程中通人氧气，使生物质发生部分燃烧形成可　燃气。热解气化技术是指在隔绝氧气的情况下，用　高温使生物质中的有机高分子裂解成固态碳、生物　油和可燃气的技术。　氧化法气化的主要优势是可以将难以燃烧的低　品位生物质燃料转化为燃气加以利用，从而获得清　洁高效的能源。目前我国的小规模生物质气化技术　已经达到了国际先进水平，尤其在气化发电及生物　燃气制造上。但总体来看，目前气化设备对生物质　燃料种类的适应性较差，对生物质燃料的参数变化　比较敏感，效率及稳定性仍不够令人满意。开发新　型生物质气化发电技术，改善燃气利用效率，建设示　范项目，形成成熟的生物质分布式气化利用商业化　解决方案，是今后发展的主要方向。　生物质热解技术可以得到高品位的固态碳、燃　油及燃气，是生物质分布式利用的重要方式之一。　我国生物质热解技术与欧美等国相比有较大差距，　研究形式较为单调，产业化进展缓慢，缺乏系统性。　特别是在液化产物精制、工艺参数设计、高效反应器　制造及生物燃油与传统燃油对发动机性能影响的区　别等方面存在明显差距。热解技术同时面临较多问　题，如：生物油成本较矿物油高，与传统液体燃料不　相容，需要专用的发动机，必须经过精制后才可使　用；生物油含氧量高、不稳定、腐蚀性，长时间储存会　发生液相分离、沉淀等现象。这些是阻碍其规模化　利用的瓶颈。　２．３生物质分布式能源展望　从生物质分散性的本质来看，生物质能适合于　分布式利用。由于生物质燃料的单位成本远远高于　化石燃料，经济计算来看不占任何便宜。但生物质能　属于可再生清洁能源，具有ＣＯ　减排优势，目前生　物质分布式能源发展应着重考虑技术的成熟可靠　性，政府也应制定相应的补贴政策。　对现有技术进行改进与突破，是生物质分布式　能源发展的关键。包括改善生物质气化过程中焦油　的产生，寻找解决适应多种生物质燃料种类的气化　技术，提高生物质气化过程的稳定性等技术难题。　

参考文献　［１】１肖新建，杨光，田磊．２０１６年我国能源形势分析和２０１７　年形势展望【Ｊ】有色冶金节能，２０１７．　【２】齐建荟，王永佳，林磊．浅谈生物质分布式能源【Ｊ】＿能源　与环境，２０１３．　【３】马文波，董庆梅．分布式能源系统的研究现状与应用　前景【Ｊ】．城市建设理论研究（电子版），２０１３．　【４】冉鹏，张树芳，郭江龙．分布式能源系统的研究现状与　应用前景【Ｊ】．热力发电，２００５．　【５】胡智泉，肖波．生物质分布式热电冷供给系统工程技　术模式设计【Ｊ］．可再生能源（２００８），２０１３．　【６】关海滨，孙荣峰，闰桂焕．生物质气化的分布式冷热电　联供系统研究【Ｊ】．农业机械学报，２０１０．　

作者简介　吴广臣（１９８５一），男，湖北仙桃人，汉族，硕士研究生，工　程师，主要研究方向：新能源开发利用；　张翼（１９８３一），男，浙江宁波人，汉族，硕士研究生，工程　师，主要研究方向：垃圾和生物质热解气化及综合利用；　万成（１９８８一），男，安徽芜湖人，汉族，本科，助理工程　师，主要研究方向：垃圾和生物质热解气化及综合利用。　

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