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倪維斗:秸稈直燃發電談能源系統優化問題
來源:科學時報 時間:2011-8-2 15:01:19 用手機瀏覽

  2010年6月7日《科學時報》“低碳能源”版上發表了三篇有關秸稈直燃發電的文章,文中對該報5月24日發表的《一座生物質電廠的賬本》提出了一些意見。

  在報紙上(或是其它場合)對我國能源問題開展討論是十分必要的,因為能源及其相應的環境問題對我國實在是太重要了。大家的經歷不同,看問題的視角不同,有了討論、交流就可以拓寬視角,得到較為合理的看法。這三篇文章我都仔細地拜讀了,受益匪淺。因為《一座生物質電廠的賬本》一文是《科學時報》記者對我的訪談,記者沒有問到的問題我也沒有詳細加以解釋,確實有不明確之處。所以試圖通過這篇短文對其中一些數據的采用,以及把我國秸稈的利用放在一個中國農村、農民能源系統優化的角度作一些詮釋。

  一、能源需求和供應多樣化形勢下的能源系統優化應“把合適的能源用在合適的地方”

  我國能源的需求和供應已進入多樣化階段,煤、石油、天然氣、核、可再生能源都將成為我國能源供應的重要組成部分,城市和農村的能源服務的需求也不斷增長。在這樣的形勢下,作為中央、地方政府部門首先要考慮的是從系統高度對各種能源所能發揮的作用作一個比較合理的定位,使其能得到最優化的利用,不能“各打各的仗、各吹各的號”。不然的話,從局部來看可能是合理的,有一定效益,但從較大系統范圍看,可能是不合適的。多樣化的能源都各有特點,如何利用應盡量使其“各得其所”。我個人近年來形成的一個明確的看法是:把合適的能源用在合適的地方,分散能源分散利用(如秸稈等),集中能源(如煤、油、氣、核等)集中轉化,用已形成的基礎設施(電網、氣網、熱網等)輸送至終端用戶,朝這個方向努力,能源系統就可以達到顯著的節能、減排效果。

  二、可再生能源的利用需因地制宜和考慮人與自然的和諧發展

  秸稈類生物質怎么利用一直是我考慮的問題,人類已逐漸進入可再生能源越來越廣泛利用的時代,人與自然的交互越來越頻繁(化石能源是太陽能數千萬、數億年的沉淀,而可再生能源是當年的太陽能),因此,對可再生能源生產和應用也應十分謹慎和小心,否則,將會引起人與自然的不和諧以及社會的不公平問題(實際上這類問題已經發生了)。

  秸稈直燃發電是將生物質轉化為電,我認為在中國普遍推廣是不合適的,但是在一些秸稈資源比較豐富、集中的地方仍不失為一種利用方式。在訪談中我也指出,如一些沙棘平茬復壯地區、需要工業供熱地區、可以混燒地區……在這些合適的地區是可以建設的。

  但據我所知,有一些地方,不顧實際資源情況和地方其它能源的供應情況,一下子規劃了很多秸稈直燃電站,實際上又建不起來,就是一個教訓。此外,秸稈給農民提供了能源和資源,隨著技術的發展和經驗的積累,更好的用途會越來越多:如可用于生產沼氣(不是戶用型的沼氣池,而是和養殖場相結合的中大型沼氣池,在北方由于全年溫度較低,正在研究更好的生物降解方法,沼氣、沼廢料都有使用價值),漚爛了以后還田(我國長期施用化肥,導致土地板結、元素失衡),顆粒化并配以方便、廉價的爐子用于炊事和采暖,以及可用作地方工業的原料……都可以因地制宜加以考慮。

  由于上述利用方式的采用,在一個給定地區可收集的、用于直燃發電的秸稈將會越來越少。單縣供24MW的電廠需秸稈20萬噸/年,收集面積是1800平方公里,恐將來這個電廠所需收集面積還會擴大(原料的供應情況發生變化)。理論上收集的運輸距離和收集面積是平方根的關系(即收集面積增加一倍,運輸距離增加 倍)。

  三、能源系統優化必須考慮我國的資源稟賦

  我國一次能源原則上多煤少油。從長遠看,煤作為一次能源的比例仍將占50%左右,絕對量大約是30億噸標準煤/年,這些煤將來有70%以上用于發電,目前約占52%。煤的高效清潔利用只能在大容量、高參數的蒸汽電站或是整體煤氣化聯合循環(IGCC)以及多聯產系統中實現,在必要時還可加上適當的碳捕集、利用和埋存系統(CCS、CCUS),這就是目前和將來我國煤的主要利用方向。目前我國已有不少的超臨界、超超臨界機組,它們每發一度電的CO2排放大概是0.7-0.75kg。我國的煤礦也正在加大整合力度,提高生產安全性和效率,像淮南煤礦,全員生產率是6噸/(人•天)。油是我國相對稀缺的資源,目前石油對外依存度已是52%,且不斷增大,構成一定的能源安全問題,為解決這個矛盾,我國正在發展作為液體燃料的石油替代技術。煤直接和間接制油是其中之一。

  因此,消耗什么樣的資源不能就事論事,而必須考慮到其稀缺性。這也就是我在訪談文章中采用先進發電數據(0.7kgCO2/kWh)和對運輸秸稈所消耗的汽柴油折算成煤制油及相應CO2排放的理由。

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