虎视眈眈|哈尔滨新区生物质热电联产项目简介与燃煤比较分析
虎视眈眈|哈尔滨新区生物质热电联产项目简介与燃煤比较分析
1.生物质热电联产项目背景:生物质能是新能源中最具开发利用潜力的一种绿色无污染可再生能源。生物质燃料是一种低灰量、低硫量的清洁燃料,被称为仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源。生物质燃料平均含硫量仅为煤的1/3,国外发达国家已把秸秆资源作为21世纪发展可再生能源的战略重点,并取得了较好的经济效益和社会效益。《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中明确提出:树立节约集约循环利用的资源观,推动资源利用方式根本转变,加强全过程节约管理,大幅提高资源利用综合效益。大力发展循环经济。实施循环发展引领计划,推进生产和生活系统循环链接,加快废弃物资源化利用。按照物质流和关联度统筹产业布局,推进园区循环化改造,建设工农复合型循环经济示范区,促进企业间、园区内、产业间耦合共生。健全再生资源 (略) 络,加强生活垃圾分类回收与再生资源回收的衔接。加快城镇垃圾处理设施建设,完善收运系统,提高垃圾焚烧处理率。坚持减缓与适应并重,主动控制碳排放,落实减排承诺,增强适应气候变化能力,深度参与全球气候治理,为应对全球气候变化作出贡献。
目前,国家发改委以“发改价格(2010)1579号”《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》的文件,对生物质发电项目的电价做了适当调整,这会对生物质发电项目的建设,起到一个更加积极的推动作用。
国家发改委在《可再生能源发展“十三五”规划》也确定了到2020年,生物质发电总装机达到*千瓦,年发电量超过900亿千瓦时的发展目标,生物质能发电行业有着广阔的发展前景。
黑龙 (略) 周边生物质资源十分丰富,除去农村炊事取暖消耗外,剩余大部分秸秆资源被直接烧掉及腐烂消耗。秸秆燃料易燃易腐、占地面积大、不易存放等原因,使得过量的秸秆剩余物成为林区的难题。因此,哈尔滨新区开展生物质热电联产项目既是落实国家节约能源和环境保护政策,实现发展低碳循环经济的实际举措,也是 (略) 地方经济增长、增加农民收入的有效途径。
2.哈尔滨新区生物质热电联产项目简介
哈尔滨新区境内 17个乡镇,该范围内农作物种植面积为*亩,其中水稻种植面积为26.*亩,玉米种植面积为*亩,大豆种植面积为2.*亩。秸秆总产量为195.*吨,其中玉米秸秆产量为*吨,大豆秸秆产量为0.*吨,稻草产量为10.*吨。
农业秸秆中当地玉米秸秆剩余量最大。因此,哈尔滨新区生物质热电联产项目农业秸秆以玉米秸秆作为设计燃料。根据黑龙江省电力监督监测中心提供的玉米秸秆成分分析资料,玉米秸秆的燃料特性详见下表。
秸秆燃料分析表
项 目 | 单 位 | 设计秸杆(100%玉米杆) | |
收到基低位发热量 Qnet.ar | kJ/kg | * | |
工 业 分 析 | 全水份 Mt | % | 33.75 |
空气干燥基水份 Mad | % | 7.725 | |
干燥无灰基挥发份 Vdaf | % | 83.02 | |
收到基灰份 Aar | % | 3.31 | |
收到基碳 Car | % | 30.035 | |
收到基 Har | % | 3.66 | |
收到基氯 CLar | % | 0.195 | |
收到基氧 Oar | % | 28.56 | |
收到基氮 Nar | % | 0.44 | |
收到基全硫 Sar | % | 0.045 | |
收到基固定碳 FCar | % | 10.65 | |
灰 熔 融 性 | 灰变形温度 DT | ℃ | 1021 |
灰软化温度 ST | ℃ | 1116 | |
半球温度 HT | ℃ | 1225 | |
流动温度 FT | ℃ | 1268 | |
灰 分 析 | SiO2 | % | 57.2 |
Al2O3 | % | 2.68 | |
Fe2O3 | % | 1.26 | |
CaO | % | 10.78 | |
SO3 | % | 1.46 | |
TiO2 | % | 0.145 | |
K2O | % | 9.165 | |
Na2O | % | 1.735 | |
MgO | % | 8.35 | |
P2O3 | % | 2.22 | |
飞 灰 比 电 阻 | 室温 | Ωcm | 5.03×106 |
温度90℃时 | Ωcm | 3.735×109 | |
温度120℃时 | Ωcm | 1.415×1010 | |
温度150℃时 | Ωcm | 1.89×1010 | |
温度180℃时 | Ωcm | 12.69×109 | |
温度210℃时 | Ωcm | 5.18×109 |
该项目现有装机规模为:2′160t/h循环流化床锅炉,2×30MW抽凝式汽轮机发电机组,建成后每年玉米秸秆耗量为47.*吨。可用于发电的生物质燃料量为*吨,燃料保证率为387%。根据已经运行的以玉米秸秆为燃料的生物质发电厂的运行情况,合理的秸秆收集半径应在30至50公里。由此可见,该项目以玉米秸秆为燃料,燃料资源是充足的,完全可以保证本项目生物质发电厂的燃料需要量。
3.燃料收集过程及成本分析
当前,玉米秸秆采用打包机现场作业,将秸秆就地打包后采用汽车将燃料运至电厂内料场或其它储料点内。秸秆经过初级破碎、打包后可将运输密度提高到380--400kg/m3,缓解实际运行期间的运输和贮存的压力。燃料采购根据需要每设立收储加工点,采取冬春两季集中收购、集中储存与分时段收购相结合的方式。集中收储可以避开农忙季节对秸秆运输、供应造成的影响。秸秆经过联合收割机收割和破碎后,集中于农田地头,自然风干一段时间后,在冬季翻地之前集中运至各收储加工站。在不影响冬季翻地的情况下,将一部分秸秆留在农田地头,在第二年春季耕种之前再集中运至各收储加工站;这样,有利于秸秆自然风干,并且可以减少收储加工站仓储面积。
经实地走访调研,当前玉米秸秆打包机一般由牵引机头、液压核心部件和“搂扒”组成一套完整设备,可压缩玉米秸秆为圆包和方包两种。
当前玉米秸秆收购成本,每包约40元/包,换算成每吨约120元/吨(含资源费6元/亩,灭茬费8元/亩),田间地头装车费用约6元/包,换算成每吨约15元/吨,平均运费约50元/吨。玉米秸秆综合成本约185元/吨,汽运送至热电联产项目地点后,采购价格约215元/吨。差价利润尚可,各农村合作社、民营企业送货较为积极。
4.生物质与燃煤热电联产经济指标分析
以该项目为例,生物质热电联产工程,装机方案热经济指标计算结果列于下表:
装机方案热经济指标计算结果表
序号 | 项 目 | 单 位 | 数 据 |
1 | 发电功率 | MW | 60 |
2 | 发电设备年利用小时数 | h | 8760 |
3 | 全年发电量 | 104kWh | * |
4 | 全年供热量 | GJ | 99.05×104 |
5 | 全年生物质燃料耗量 | t | 60.84×104 |
6 | 折发电标准煤耗量 | t | 20.14×104 |
由该表可得知:该项目全年发电量约4.2亿度,全年供热量约*吉焦,供暖面积约*平米,全年燃料采购约*吨。玉米秸秆发热量约2300卡,根据上表反推出,如该项目电量与供热吉焦达到相同指标,年采购煤种呼贝混3500煤炭约*吨。
生物质与燃煤采购成本对比表
单位:元/吨、万吨、万元
燃料种类 | 采购单价 | 数量 | 总金额 |
玉米秸秆 | 215 | 60.84 | *.6 |
呼贝混3500 | 454.06 | 40.28 | *.5 |
生物质与燃煤发电供暖营收对比表
单位:亿度、元/度、万平米、元/平米、亿元
燃料种类 | 年发电量 | 上网电价 | 供暖总面积 | 供暖单价 | 总营收 |
玉米秸秆 | 4.2 | 0.750 | 200 | 38.32 | 3.92 |
呼贝混3500 | 4.2 | 0.374 | 200 | 38.32 | 2.34 |
备注:当 (略) 电价*/度,生物质发电 (略) 电价的基础上补贴*/度(国家与所在省份各补贴一半),故生物质发 (略) 电价为*/度。 (略) 当前供暖价格为居民供暖*/m2,非民用供暖*/m2,因实际供暖过程中产生的热量统一注 (略) ,无法区分燃料的具体供应区域,供暖单价统一按居民供暖价格测算。
由上述燃料采购与应收对比可得出,生物质热电联产项目相较于煤电联产,优势较为明显,燃料采购成本减少0.52亿元,毛利营收增加约1.58亿元,生物质热电联产项目综合毛利润相较于煤电联产增加2.1亿元。生物质热电联产项目具有广阔的推广价值。仍需要考虑的是,当前生物质电费补贴的及时性仍受国家及地方财政紧张影响,补贴时间受限,且生物质热电联产项目运营时间较短,部分缺点如极寒天气热负荷供应不上去、生物质燃烧过程中易停炉等不可忽视。但生物质发电、供暖具有清洁环保及运行灵活的特点是煤炭不可比拟的。同时,生物质供暖项目相较燃煤供暖减少煤场用地、防尘设施建设、煤炭装卸、脱硫脱硝工序及成本等一系列显著优点。尤其是黑龙江区域秸秆燃烧影响空气质量得到极大改善,且增加农闲期间务工人员的就业,土地所有者的创收,都极具现实意义,且经济实用性上也值得推广。故笔者认为,生物质热电联产项目在黑龙江地区具备广泛推广条件。
1.生物质热电联产项目背景:生物质能是新能源中最具开发利用潜力的一种绿色无污染可再生能源。生物质燃料是一种低灰量、低硫量的清洁燃料,被称为仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源。生物质燃料平均含硫量仅为煤的1/3,国外发达国家已把秸秆资源作为21世纪发展可再生能源的战略重点,并取得了较好的经济效益和社会效益。《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中明确提出:树立节约集约循环利用的资源观,推动资源利用方式根本转变,加强全过程节约管理,大幅提高资源利用综合效益。大力发展循环经济。实施循环发展引领计划,推进生产和生活系统循环链接,加快废弃物资源化利用。按照物质流和关联度统筹产业布局,推进园区循环化改造,建设工农复合型循环经济示范区,促进企业间、园区内、产业间耦合共生。健全再生资源 (略) 络,加强生活垃圾分类回收与再生资源回收的衔接。加快城镇垃圾处理设施建设,完善收运系统,提高垃圾焚烧处理率。坚持减缓与适应并重,主动控制碳排放,落实减排承诺,增强适应气候变化能力,深度参与全球气候治理,为应对全球气候变化作出贡献。
目前,国家发改委以“发改价格(2010)1579号”《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》的文件,对生物质发电项目的电价做了适当调整,这会对生物质发电项目的建设,起到一个更加积极的推动作用。
国家发改委在《可再生能源发展“十三五”规划》也确定了到2020年,生物质发电总装机达到*千瓦,年发电量超过900亿千瓦时的发展目标,生物质能发电行业有着广阔的发展前景。
黑龙 (略) 周边生物质资源十分丰富,除去农村炊事取暖消耗外,剩余大部分秸秆资源被直接烧掉及腐烂消耗。秸秆燃料易燃易腐、占地面积大、不易存放等原因,使得过量的秸秆剩余物成为林区的难题。因此,哈尔滨新区开展生物质热电联产项目既是落实国家节约能源和环境保护政策,实现发展低碳循环经济的实际举措,也是 (略) 地方经济增长、增加农民收入的有效途径。
2.哈尔滨新区生物质热电联产项目简介
哈尔滨新区境内 17个乡镇,该范围内农作物种植面积为*亩,其中水稻种植面积为26.*亩,玉米种植面积为*亩,大豆种植面积为2.*亩。秸秆总产量为195.*吨,其中玉米秸秆产量为*吨,大豆秸秆产量为0.*吨,稻草产量为10.*吨。
农业秸秆中当地玉米秸秆剩余量最大。因此,哈尔滨新区生物质热电联产项目农业秸秆以玉米秸秆作为设计燃料。根据黑龙江省电力监督监测中心提供的玉米秸秆成分分析资料,玉米秸秆的燃料特性详见下表。
秸秆燃料分析表
项 目 | 单 位 | 设计秸杆(100%玉米杆) | |
收到基低位发热量 Qnet.ar | kJ/kg | * | |
工 业 分 析 | 全水份 Mt | % | 33.75 |
空气干燥基水份 Mad | % | 7.725 | |
干燥无灰基挥发份 Vdaf | % | 83.02 | |
收到基灰份 Aar | % | 3.31 | |
收到基碳 Car | % | 30.035 | |
收到基 Har | % | 3.66 | |
收到基氯 CLar | % | 0.195 | |
收到基氧 Oar | % | 28.56 | |
收到基氮 Nar | % | 0.44 | |
收到基全硫 Sar | % | 0.045 | |
收到基固定碳 FCar | % | 10.65 | |
灰 熔 融 性 | 灰变形温度 DT | ℃ | 1021 |
灰软化温度 ST | ℃ | 1116 | |
半球温度 HT | ℃ | 1225 | |
流动温度 FT | ℃ | 1268 | |
灰 分 析 | SiO2 | % | 57.2 |
Al2O3 | % | 2.68 | |
Fe2O3 | % | 1.26 | |
CaO | % | 10.78 | |
SO3 | % | 1.46 | |
TiO2 | % | 0.145 | |
K2O | % | 9.165 | |
Na2O | % | 1.735 | |
MgO | % | 8.35 | |
P2O3 | % | 2.22 | |
飞 灰 比 电 阻 | 室温 | Ωcm | 5.03×106 |
温度90℃时 | Ωcm | 3.735×109 | |
温度120℃时 | Ωcm | 1.415×1010 | |
温度150℃时 | Ωcm | 1.89×1010 | |
温度180℃时 | Ωcm | 12.69×109 | |
温度210℃时 | Ωcm | 5.18×109 |
该项目现有装机规模为:2′160t/h循环流化床锅炉,2×30MW抽凝式汽轮机发电机组,建成后每年玉米秸秆耗量为47.*吨。可用于发电的生物质燃料量为*吨,燃料保证率为387%。根据已经运行的以玉米秸秆为燃料的生物质发电厂的运行情况,合理的秸秆收集半径应在30至50公里。由此可见,该项目以玉米秸秆为燃料,燃料资源是充足的,完全可以保证本项目生物质发电厂的燃料需要量。
3.燃料收集过程及成本分析
当前,玉米秸秆采用打包机现场作业,将秸秆就地打包后采用汽车将燃料运至电厂内料场或其它储料点内。秸秆经过初级破碎、打包后可将运输密度提高到380--400kg/m3,缓解实际运行期间的运输和贮存的压力。燃料采购根据需要每设立收储加工点,采取冬春两季集中收购、集中储存与分时段收购相结合的方式。集中收储可以避开农忙季节对秸秆运输、供应造成的影响。秸秆经过联合收割机收割和破碎后,集中于农田地头,自然风干一段时间后,在冬季翻地之前集中运至各收储加工站。在不影响冬季翻地的情况下,将一部分秸秆留在农田地头,在第二年春季耕种之前再集中运至各收储加工站;这样,有利于秸秆自然风干,并且可以减少收储加工站仓储面积。
经实地走访调研,当前玉米秸秆打包机一般由牵引机头、液压核心部件和“搂扒”组成一套完整设备,可压缩玉米秸秆为圆包和方包两种。
当前玉米秸秆收购成本,每包约40元/包,换算成每吨约120元/吨(含资源费6元/亩,灭茬费8元/亩),田间地头装车费用约6元/包,换算成每吨约15元/吨,平均运费约50元/吨。玉米秸秆综合成本约185元/吨,汽运送至热电联产项目地点后,采购价格约215元/吨。差价利润尚可,各农村合作社、民营企业送货较为积极。
4.生物质与燃煤热电联产经济指标分析
以该项目为例,生物质热电联产工程,装机方案热经济指标计算结果列于下表:
装机方案热经济指标计算结果表
序号 | 项 目 | 单 位 | 数 据 |
1 | 发电功率 | MW | 60 |
2 | 发电设备年利用小时数 | h | 8760 |
3 | 全年发电量 | 104kWh | * |
4 | 全年供热量 | GJ | 99.05×104 |
5 | 全年生物质燃料耗量 | t | 60.84×104 |
6 | 折发电标准煤耗量 | t | 20.14×104 |
由该表可得知:该项目全年发电量约4.2亿度,全年供热量约*吉焦,供暖面积约*平米,全年燃料采购约*吨。玉米秸秆发热量约2300卡,根据上表反推出,如该项目电量与供热吉焦达到相同指标,年采购煤种呼贝混3500煤炭约*吨。
生物质与燃煤采购成本对比表
单位:元/吨、万吨、万元
燃料种类 | 采购单价 | 数量 | 总金额 |
玉米秸秆 | 215 | 60.84 | *.6 |
呼贝混3500 | 454.06 | 40.28 | *.5 |
生物质与燃煤发电供暖营收对比表
单位:亿度、元/度、万平米、元/平米、亿元
燃料种类 | 年发电量 | 上网电价 | 供暖总面积 | 供暖单价 | 总营收 |
玉米秸秆 | 4.2 | 0.750 | 200 | 38.32 | 3.92 |
呼贝混3500 | 4.2 | 0.374 | 200 | 38.32 | 2.34 |
备注:当 (略) 电价*/度,生物质发电 (略) 电价的基础上补贴*/度(国家与所在省份各补贴一半),故生物质发 (略) 电价为*/度。 (略) 当前供暖价格为居民供暖*/m2,非民用供暖*/m2,因实际供暖过程中产生的热量统一注 (略) ,无法区分燃料的具体供应区域,供暖单价统一按居民供暖价格测算。
由上述燃料采购与应收对比可得出,生物质热电联产项目相较于煤电联产,优势较为明显,燃料采购成本减少0.52亿元,毛利营收增加约1.58亿元,生物质热电联产项目综合毛利润相较于煤电联产增加2.1亿元。生物质热电联产项目具有广阔的推广价值。仍需要考虑的是,当前生物质电费补贴的及时性仍受国家及地方财政紧张影响,补贴时间受限,且生物质热电联产项目运营时间较短,部分缺点如极寒天气热负荷供应不上去、生物质燃烧过程中易停炉等不可忽视。但生物质发电、供暖具有清洁环保及运行灵活的特点是煤炭不可比拟的。同时,生物质供暖项目相较燃煤供暖减少煤场用地、防尘设施建设、煤炭装卸、脱硫脱硝工序及成本等一系列显著优点。尤其是黑龙江区域秸秆燃烧影响空气质量得到极大改善,且增加农闲期间务工人员的就业,土地所有者的创收,都极具现实意义,且经济实用性上也值得推广。故笔者认为,生物质热电联产项目在黑龙江地区具备广泛推广条件。
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