----生物質(zhì)電廠助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展路徑
伴隨著間歇性風(fēng)電、光伏等可再生能源大規(guī)模高比例的裝機，為完整、準確、全面貫徹黨的二十大精神，加速構(gòu)建新發(fā)展格局，全面助力推進能源革命、構(gòu)建新型能源體系、推動能源綠色發(fā)展。
其中構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的儲能調(diào)峰支撐電源是目前最緊迫的工作，如何充分利用好國內(nèi)已建和在建的生物質(zhì)電廠熱電機組，通過耦合熔鹽儲能供熱和發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)生物質(zhì)電廠的多功能綜合智慧利用，達到調(diào)峰調(diào)頻穩(wěn)定供熱供暖的目標，實現(xiàn)生物質(zhì)電廠高質(zhì)量延壽發(fā)展并發(fā)揮更大功能助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。
生物質(zhì)能作為重要的可再生能源，同樣是國際公認的零碳可再生能源，具有綠色、低碳、清潔等特點。生物質(zhì)資源來源廣泛，包括農(nóng)業(yè)廢棄物、木材和森林廢棄物、城市有機垃圾、藻類生物質(zhì)以及能源作物等。生物質(zhì)能通過發(fā)電、供熱、供氣等方式，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、生活等多個領(lǐng)域，是其他可再生能源無法替代的。
若結(jié)合BECCS（生物能源與碳捕獲和儲存）技術(shù)，生物質(zhì)能將創(chuàng)造負碳排放。在未來，生物質(zhì)能將在各個領(lǐng)域為我國2030年碳達峰、2060年發(fā)布版碳中和做出巨大減排貢獻。
圖1：生物質(zhì)耦合熔鹽儲能調(diào)峰電站示意圖（網(wǎng)絡(luò)圖片）
目前國家對生物質(zhì)直燃發(fā)電行業(yè)在上網(wǎng)電價和上網(wǎng)電量等多方面都給予了較大的支持和鼓勵力度。雖然近年來我國新能源的發(fā)展很快，但與傳統(tǒng)能源相比，總體規(guī)模還是很小，在我國能源結(jié)構(gòu)中所占比例還很低。截至2020底，我國已投產(chǎn)生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)裝機容量2952萬千瓦，年提供的清潔電力超過1100億千瓦時。
根據(jù)現(xiàn)有溫室氣體減排方法學(xué)進行測算，已有項目自愿減排量超過8600萬噸。盡管生物質(zhì)發(fā)電成本遠高于風(fēng)電、光伏等其他可再生能源發(fā)電成本，但是生物質(zhì)發(fā)電輸出穩(wěn)定，能夠參與電力調(diào)峰，如果與儲熱結(jié)合，更能參與電力市場的深度調(diào)峰，未來在電力交易市場獲取輔助服務(wù)、備用容量、電力現(xiàn)貨交易等受益的同時，能夠靈活參與熱力市場，提供清潔熱力。
預(yù)測到2030年我國生物質(zhì)發(fā)電總裝機容量達到5200萬千瓦，提供的清潔電力超過3300億千瓦時，碳減排量超過2.3億噸。到2060年，我國生物質(zhì)發(fā)電總裝機容量達到10000萬千瓦，提供的清潔電力超過6600億千瓦時，碳減排量超過4.6億噸。
生物質(zhì)清潔供熱主要用于工業(yè)園區(qū)、工業(yè)企業(yè)、商業(yè)設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施、農(nóng)村居民采暖等供熱領(lǐng)域，主要供熱方式有生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)鍋爐集中供熱、戶用鍋爐爐具等。
根據(jù)統(tǒng)計，目前我國生物質(zhì)清潔供暖面積超過3億㎡。從生物質(zhì)成型燃料統(tǒng)計口徑看，其每年產(chǎn)量超過1100萬噸。從現(xiàn)有以燃用各類生物質(zhì)鍋爐，額定蒸發(fā)量小于65t/h口徑統(tǒng)計，鍋爐數(shù)量超過1.6萬臺，總額定蒸發(fā)量達到8.3萬噸。
圖2：生物質(zhì)電站的工藝參考圖（網(wǎng)絡(luò)圖片）
綜合各類數(shù)據(jù)，預(yù)計目前全國生物質(zhì)供熱量超過3億GJ，自愿減排量超過3000萬噸。根據(jù)目前清潔供暖工作的持續(xù)推進，預(yù)計未來生物質(zhì)清潔取暖面積將超過10億㎡。
在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，根據(jù)對全國燃煤鍋爐的統(tǒng)計，目前額定蒸發(fā)量≤130t/h的燃煤鍋爐數(shù)量超過1.7萬臺，總額定蒸發(fā)量達到52萬t/h，假設(shè)到2030年生物質(zhì)清潔供熱能夠替代燃煤鍋爐的50%，生物質(zhì)鍋爐總蒸發(fā)量將超過34萬噸。綜合各類數(shù)據(jù)進行推算，預(yù)計2030年生物質(zhì)年供熱量將超過24億吉焦，碳減排量超過2.4億噸。
熔鹽儲能供熱系統(tǒng)是暫時把多余熱量通過某種方法儲存起來，待需要熱量時提取使用的一種供熱系統(tǒng)，儲能供熱可以分為顯熱儲能供熱、潛熱儲能供熱、化學(xué)反應(yīng)熱儲能供熱三類。
熔鹽儲能供熱作為顯熱儲能供熱的一種，以熔融態(tài)液體無機鹽作為儲熱介質(zhì)進行儲放熱，其具有導(dǎo)電性能高（導(dǎo)電率較電解質(zhì)溶液高1個數(shù)量級）、使用溫度范圍廣（通常的熔融鹽使用溫度在300-600℃之間，新研發(fā)的低熔點混合熔融鹽使用溫度可擴大至60-1000℃）、飽和蒸氣壓低（保證了高溫下熔融鹽設(shè)備的安全性）、熱容量大、低粘度、化學(xué)穩(wěn)定性好及原料價格低廉等優(yōu)勢。
熔鹽儲能供熱系統(tǒng)主要由熔鹽材料、熔鹽儲罐、熔鹽泵、電加熱器、換熱器、除氧器、控制系統(tǒng)、水泵以及管道閥門等組成。如圖3所示，熔鹽儲能系統(tǒng)采用冷熱熔鹽雙罐設(shè)計，根據(jù)不同的運行模式，通過改變?nèi)廴邴}流向來調(diào)整系統(tǒng)儲放熱，是目前比較成熟的熔鹽儲能供熱系統(tǒng)之一。
圖3：熔鹽儲能雙罐設(shè)計系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)圖片）
新時代新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，需要更大規(guī)模的靈活性調(diào)峰調(diào)頻穩(wěn)定供熱電源，生物質(zhì)發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等可再生能源電力一樣，都是（近）零碳排放的電力生產(chǎn)方式，而且前者本身具有風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電所沒有的優(yōu)勢，即在自然界，年度循環(huán)產(chǎn)生的農(nóng)林固體剩余物資源量比較穩(wěn)定，燃料可以運輸儲存以便常年比較均衡地使用。
利用大型高效熔鹽儲能耦合生物質(zhì)燃料發(fā)電，是實現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電的一種多功能應(yīng)用先進技術(shù)，不僅可以大幅度提高生物質(zhì)的發(fā)電效率，節(jié)約生物質(zhì)資源，而且可以明顯消納風(fēng)電、光伏的棄風(fēng)棄光量，提高熔鹽儲能及生物質(zhì)耦合發(fā)電的更大靈活性，從而加強生物質(zhì)發(fā)電的可持續(xù)性，是生物質(zhì)發(fā)電走向低碳化、延長壽命、增加利用小時數(shù)、發(fā)揮靈活性一條現(xiàn)實可行的路徑。
生物質(zhì)耦合熔鹽儲能發(fā)電和供熱，是高效率低排放具有更高靈活性的火力發(fā)電，其本質(zhì)是可再生能源發(fā)電的一種先進形式，和不可控的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電不同，對于電網(wǎng)安全和可靠的電力供應(yīng)，支持和消納風(fēng)光電力起著調(diào)節(jié)和保障作用。
而且，需要強調(diào)的是，現(xiàn)在的生物質(zhì)發(fā)電在逐漸去補貼化后，需要積極融入新型儲能調(diào)峰電站中來，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)發(fā)揮更大的功能。
生物質(zhì)電廠耦合熔鹽儲能供熱和發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢明顯，增加盈利性是直接可見的效益，延長壽命增加發(fā)電利用率，更大靈活儲能調(diào)峰能力，解決原料受限沒法安全穩(wěn)定運行難題，擁抱新能源發(fā)揮更大靈活性的優(yōu)勢，資源化綜合利用率更高，助力構(gòu)建新型電力體系，促進新型能源體系的高質(zhì)量發(fā)展。
目前，國網(wǎng)生物發(fā)電集團隸屬于國家電網(wǎng)綜合能源集團，擁有裝機113.5萬千瓦，加上電網(wǎng)的資源優(yōu)勢應(yīng)該是最具備全部生物質(zhì)電站改造為生物質(zhì)熔鹽儲能調(diào)峰電站的條件。
可能比較遺憾的是近期全部生物質(zhì)發(fā)電項目管理權(quán)移交給了國家電投集團，或許會加速生物質(zhì)電站耦合熔鹽儲能轉(zhuǎn)型為儲能調(diào)峰電站的步伐，更需要電網(wǎng)調(diào)峰整體的協(xié)作支撐，更能夠給單純生物質(zhì)電站虧損的現(xiàn)實帶來新的生命力，以及新時代生物質(zhì)熔鹽儲能電站的高質(zhì)量發(fā)展之路。
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