現在我國正在大力打開可再生動力，國家發改委可再生動力打開“十三五”規劃中提出的方針是：到2020年，全部可再生動力發電裝機6.8×108kW，發電量1.9×1012kW·h，占全部發電量的27%。其間生物質資源是可再生動力的重要組成部分，運用生物質發電可以完結CO2的零排放，一同可減少田間地頭散燒所帶來的環境和空氣質量問題。

國家在鼓動生物質直燃發電的一同，也大力支持燃煤機組與生物質耦合發電的新式出產模法。充沛運用我國現有清潔高效煤電機組技術優勢，依托現役煤電高效發電系統和污染物集中管理設備，完結生物質的高效清潔運用。為此國家動力局和環保部于2017年11月聯合下發了國能發電力（2017）75號文《關于打開燃煤耦合生物質發電技改試點工作的告知》。下面結合8t/h生物質消耗量的氣化爐與350MW燃煤熱電聯產機組耦合的事例，分析其耦合后的經濟性。

1. 生物質氣化與燃煤機組耦合發電技術

生物質氣化與大型燃煤機組耦合發電技術是指生物質在循環流化床氣化爐中完結高效氣化，產生的生物質燃氣經過除塵后，以熱燃氣的方法直接送入大型燃煤電站鍋爐，與煤粉進行混燒，運用燃煤機組現有的發電系統完結高效發電。該技術充沛運用大型燃煤機組，將生物質能高效轉化為電能，完結生物質的高效運用。

生物質氣化技術現在在工業運用中選用較多的是微負壓循環流化床氣化技術。生物質在床料的輔佐流化作用下，在爐內閱歷調集、沉降、吹散、上升再調集的物理衍變進程；循環床中氣體、生物質、床料產生劇烈的傳熱傳質和觸摸反應，構成爐內循環。

一同氣體對生物質和床料的細小顆粒完結快速夾藏，經過旋風分別器分別出殘留可燃組分和床料，由回料設備送回反應區，構成爐外的物料循環。氣化爐表里兩種循環平衡的建立，確保反應進程穩定，是循環流化床氣化技術的中心。

生物質氣化與燃煤機組耦合發電的原則性系統圖見圖1。生物質燃氣運送到鍋爐的熱量經過生物質燃氣低位發熱量和生物質燃氣流量數值進行監測。

2.  生物質氣化與燃煤熱電聯產機組耦合事例

2.1熱電聯產機組燃煤參數

2.1.1鍋爐

鍋爐為2臺亞臨界參數，一次中心再熱，單爐膛，平衡通風，天然循環汽包鍋爐。三分倉容克法空氣預熱器。鍋爐選用全鋼構架，懸吊結構，鍋爐工作層以上緊身關閉。單臺鍋爐的參數為：最大連續蒸發量1165t/h；過熱蒸汽出口壓力17.5MPa；過熱蒸汽出口溫度540℃；再熱蒸汽流量969.3t/h；再熱蒸汽進口壓力3.86MPa；再熱蒸汽進口溫度328.4℃；再熱蒸汽出口壓力3.68MPa；再熱蒸汽出口溫度540℃；省煤器進口給水壓力（包括靜壓頭）19.265MPa；省煤器進口給水溫度279.4℃；空氣預熱器型法三分倉回轉法空氣預熱器。

2.1.2汽輪機

汽輪機為2臺額定功率為350MW的亞臨界參數、一次中心再熱、單軸雙排汽、抽汽凝汽法采暖供熱機組。單臺汽輪機的參數為：額定純凝工況主蒸汽流量1106.03t/h；純凝工況額定功率350MW時最大出力382.455MW；均勻熱負荷工況出力276.545MW；主汽門進口蒸汽壓力16.67MPa；主汽門進口蒸汽溫度537℃；再熱蒸汽流量919.75t/h；再熱蒸汽進口蒸汽溫度537℃；再熱蒸汽進口蒸汽壓力3.769MPa；均勻工況采暖抽汽壓力0.49MPa；均勻工況采暖抽汽溫度267.6℃；最大負荷工況采暖抽汽流量：500t/h；額定冷卻水溫度20℃；額定背壓4.9kPa；額定轉速3000r/min。

2.2生物質氣化爐

生物質氣化爐為1臺生物質消耗量為8t/h玉米秸稈氣化爐，為微負壓循環流化床型式。日工作時間按22h核算，日燃秸稈量176t；生物質氣化爐年工作時間與350MW燃煤機組年工作時間共同，按7300h核算，年秸稈耗量58400t。

2.3生物質氣化爐運送至燃煤鍋爐的熱量

生物質氣化爐的輸入燃料為玉米秸稈，產生生物質燃氣，生物質燃氣直接進入燃煤機組鍋爐中焚燒。生物質燃氣送入燃煤鍋爐的熱量包括兩部分，一是生物質燃氣的顯熱，生物質氣化爐出口燃氣溫度一般為750℃左右，具有很高的物理顯熱；二是生物質燃氣焚燒所放出的化學熱，即燃氣的低位發熱量。單臺8t/h生物質氣化爐熱量：燃氣產值17000m3/h；生物質燃氣顯熱9.87×106kJ/h；生物質燃氣焚燒放熱量6.59×107kJ/h；生物質燃氣輸入燃煤鍋爐總熱量7.577×107kJ/h。生物質氣化爐年工作時間按7300h核算，生物質燃氣年產值1241×105m3，全年輸入燃煤鍋爐總熱量553121GJ。

2.4工作方法

1臺8t/h生物質消耗量的氣化爐布置于熱電廠廠區內，盡量接近2臺350MW機組鍋爐房附近，以便于生物質燃氣的運送。

350MW燃煤機組鍋爐配置專用的生物質燃氣焚燒器。原則上生物質氣化爐產生的燃氣只與1臺350MW燃煤鍋爐耦合工作，當耦合工作的350MW燃煤機組鍋爐毛病時可以切換到別的1臺350MW機組鍋爐工作。由于8t/h生物質消耗量的氣化爐單位時間內輸入350MW燃煤鍋爐的熱量約為燃煤鍋爐額定負荷下熱量輸入的2.5%左右，生物燃氣熱量所占份額很小，因而只要燃煤機組工作，則8t/h生物質氣化爐均處于滿負荷工作狀況，且忽略摻燒生物質燃氣對燃煤鍋爐工作的影響，即燃煤鍋爐功率保持不變。

3. 經濟性分析

3.1經濟性分析的基本原則和邊界條件

1臺8t/h氣化爐，生物質氣化與燃煤熱電聯產機組耦合后，其經濟性方針分析核算按如下原則及邊界條件進行。

a.耦合后350MW燃煤機組的鍋爐功率、汽機功率不變。

b.生物質與350MW燃煤熱電聯產機組耦合后的機組年發電量（設備運用時間）不變，供熱量不變。每臺350MW熱電聯產機組的年供熱量404×104GJ，年發電量147500×104kW·h，廠概括用電率7.6%，年均勻發電標煤耗248g/（kW·h），年均勻供熱標煤耗42.5kg/GJ。

c.生物質價格按300元/t；生物質燃氣發電上網電價按0.75元/（kW·h）；采暖供熱價格按27.5元/GJ。

d.標煤價格按550元/t，當地燃煤機組含稅上網電價按0.375元/（kW·h）。

e.生物質氣化爐的年工作時間按7300h（天然年時間扣除350MW機組大小修和機組非停時間）。

f.年節省標煤的燃料費1038×104元，生物質燃料年費用1752×104元，生物質燃氣年代替標煤量18873t。

3.2 3種經濟性方針測算方法

3.2.1方法1

以生物質燃氣送入350MW燃煤機組中的熱量僅按出產電能計量，且按350MW機組純凝工況下發電標煤耗核算年發電量（一同考慮機組年負荷分配后對煤耗的影響）。經濟性方針見表1。

3.2.2方法2

以生物質燃氣送入350MW燃煤機組中的熱量僅按出產電能計量，且按燃煤熱電聯產機組年均勻發電標煤耗核算年發電量，經濟性方針見表2。

3.2.3方法3

方法3以生物質燃氣送入350MW燃煤機組中的熱量按一同出產電能和熱能計量，且按機組年均勻熱電比分配生物質燃氣熱量，耦合后經濟性方針見表3。

3.3 3種經濟性方針測算方法比較

上述3種生物質耦合燃煤熱電聯產機組的經濟性測算方法中，按方法2測算的經濟性最好，生物質燃氣輸入燃煤鍋爐的熱量按熱電聯產年均發電標煤耗率折算發電量，其折算的發電量最多，取得的收益最大。按方法1測算的經濟性居中，按方法3測算的經濟性最差。方法3的分攤方法是將生物質燃氣熱量按年均熱電比進行分攤，一部分熱量用于發電，一部分熱量用于供熱，用于發電的可以取得0.75元/（kW·h）的上網電價，而用于供熱的無額定收益，由于供熱量不變，供熱價格也沒提高。當生物質燃氣發電的上網電價下降時，生物質氣化與燃煤熱電聯產機組耦合的經濟性會隨之下降，燃氣上網電價波動時收益測算效果見表4。其間標煤價格按550元/t不變，生物質單價按300元/t不變，生物質燃氣發電上網電價由0.75元/（kW·h）按0.05元/（kW·h）遞減下降到0.55元/（kW·h）。

由表4可以看出，當生物質燃氣上網電價下降至0.55元/（kW·h）時，即便按方法2進行測算，其每年的收益僅為517×104元。假設耦合1臺8t/h生物質氣化爐的總投資按6×107元核算，其收回年限在10年以上，經濟性欠安。

4. 定論

燃煤熱電聯產機組既出產電能又出產熱能，上述3種測算方法中生物質燃氣輸入到燃煤鍋爐的熱量都是相同的，只是由于這部分熱量產生的產品不同和產品產值的計量方法不同，而導致測算的經濟效益有所不同。方法1是生物質燃氣輸入給燃煤熱電聯產機組熱量僅按出產電能計量，且按燃煤熱電聯產機組純凝工況額定負荷時的發電煤耗率折算發電量（一同考慮機組年負荷分配對煤耗的影響）。此時生物質耦合發電量沒有得到燃煤機組熱電聯產所帶來的長處，生物質氣化耦合發電量相對方法2較少，發電收益小。

方法2是生物質燃氣輸入給燃煤熱電聯產機組熱量僅按出產電能計量，且按燃煤熱電聯產機組年均勻發電標煤耗數值折算發電量。生物質耦合發電量享受了燃煤機組熱電聯產長處歸電的益處，機組年均勻發電煤耗率僅為248g/（kW·h），遠低于660MW等級和1000MW等級的高效超超臨界純凝發電機組的年均發電標煤耗數值。按此方法測算的生物質氣化耦合發電量大，發電收益好，耦合優勢明顯。

方法3是生物質燃氣輸入給燃煤熱電聯產機組熱量按一同出產電能和熱能計量，且按燃煤機組熱電聯產的全年均勻熱電份額分配熱量并測算耦合的經濟性，生物質燃氣用于發電的那部分熱量按燃煤熱電聯產機組年均勻發電標煤耗數值折算發電量。由于有部分生物質燃氣熱量分攤用于供熱，因而分攤的發電量明顯少于方法2，且按方法3進行測算的生物質耦合發電的經濟性最差。

按上述3種方法測算的經濟性會跟著邊界條件的改變而改變，如生物質燃料的單價、標煤單價、生物質耦合發電的上網電價、熱電聯產的熱電比等均有較大聯系。