中國煤電低碳轉型之路

——國外生物質發電政策/技術的綜述及啟示

清華大學毛健雄教授團隊系統綜述了國外燃煤耦合生物質發電技術現狀，對其成功經驗進行總結，對我國未來發展生物質耦合發電技術方向及應對措施進行了深入探討。分析表明煤電升級改造+生物質混燒+CCUS的技術路徑對我國最終實現碳中和具有重要的戰略意義。未來的生物質利用發展應注重3個方面，其一是制定國家法規政策對混燒生物質進行約束和支持；其二是著力發展生物質燃料產業，建立可靠的燃料供給市場；其三是開發先進可行的高比例生物質混燒技術。

中國煤電低碳轉型之路

——國外生物質發電政策/技術的綜述及啟示

毛健雄，郭慧娜，吳玉新

清華大學 能源與動力工程系 熱科學與動力工程教育部重點實驗室

研究背景

燃煤發電技術的降碳甚至零碳排放是3060大背景下非常值得研究的問題。目前我國燃煤機組發電能效水平已顯著提升，通過繼續改進燃燒技術提升能效的發展潛力不能滿足降碳實際需求。因此，燃煤發電碳減排需要原料減碳和尾氣固碳兩方面著手進行。在此背景下，燃煤耦合生物質發電技術作為一種原料減碳的有效措施，成為關鍵的技術選擇，有待深入研究。

研究內容

生物質在燃煤機組中的大規模耦合利用，既有技術難題，也依賴于整體產業生態的建立。筆者對國外燃煤耦合生物質發電技術的發展水平、激勵政策及運營經驗進行了綜述。尤其對歐洲各國在原料供應、生物質研磨燃燒、裝置改造、政策制定等領域的研究和實踐進行了梳理，證實了燃煤機組可以實現從低比例摻燒過渡到純燃生物質，在煤粉爐和CFB鍋爐上均得到了可靠性利用。在此基礎上，結合我國生物質資源水平和利用現狀，進一步提出了我國利用生物質實現燃煤低碳發電的短期、中期和長期發展方向。

研究結論

1)生物質混燒發電是一種技術成熟的低碳利用方式，對保障新能源電力生產，構建低碳發電體系具有重要支撐作用，我國短期內最適合的生物質利用模式是對現有在役的煤電機組進行升級改造，發展生物質摻混技術，并不斷提高生物質混燒比例。而中長期對生物質利用的建議發展路線圖是：低碳-零碳-負碳，適時推動生物質發電-碳捕集利用和封存（BECCUS）技術的創新研發示范和應用。

2)生物質成功利用的關鍵包括：適合的國家法規政策，對燃煤電廠混燒生物質進行約束和支持；穩定可靠的生物質燃料的供給市場；以及先進的生物質與煤混燒，乃至100%燃燒生物質技術開發。

3)未來生物質低碳能源系統能否建立的關鍵在于制定系列的激勵政策，建立穩定的生物質燃料供應鏈。為此，需要推進在邊際土地上種植如超級蘆竹等灌木、草類等能源植物以及現有林地的改造，建立農、林廢棄物和能源植物收、儲、運和初加工的產業鏈，推動建立全國性的生物質燃料供需市場。

創新點

1）通過對國外生物質耦合發電政策、產業鏈及技術的發展分析，提出了我國利用生物質實現燃煤低碳發電的短期、中期和長期發展方向。

2）發展大比例生物質摻燒是燃煤發電低碳排放的重要措施，在技術上具備可行性，而我國生物質混燃取得成功的核心是需要制定合理的國家法規政策和激勵措施，建立可靠的生物質燃料供給市場。

重要圖表

（a）

（b）

圖1 2005年以來各國生物能源種類變化（a）及可再生能源電力來源（b）

圖2 CO2排放量隨發電效率及生物質摻混比例的變化關系

引用格式：毛健雄，郭慧娜，吳玉新.中國煤電低碳轉型之路：國外生物質發電政策/技術的綜述及啟示[J/OL].潔凈煤技術:1-13 [2022-03-24].https://doi.org/10.13226/j.issn.1006-6772.

MAO Jianxiong, GUO Huina, WU Yuxin.Road to low carbon Transformation ofcoal power in China:A review of biomass co-firing policies and technologies for coal powerabroad and its inspiration on biomass utilization[J/OL].Clean Coal Technology:1-13 [2022-03-24].https://doi.org/10.13226/j.issn.1006-6772.

作者簡介

毛健雄，清華大學教授，曾任清華大學能源與動力工程系副主任，長期從事熱能工程和清潔煤燃燒發電技術等方面的教學、科研和國際交流工作，至今已有50多年。他于1993年被聘為英國煤炭科學研究院顧問，1995年被英國De Montfort大學授予榮譽技術博士學位稱號，1999年被選為英國皇家能源學會高級會員。2000應邀在英國倫敦“2000年度煤科學講座”進行有關“潔凈煤技術”的講學，并榮獲英國煤炭研究及利用學會頒發的該年度煤科學講座金質獎章。主要著作有《工程熱力學》《燃燒理論和燃燒設備》《煤的清潔燃燒》等，參與清華大學合作編寫和出版的教材有《鍋爐原理和計算》及《循環流化床燃燒鍋爐》等，發表論文百余篇。