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生物質新能源裝備能否解決分布式難題？

作者： 2016年07月28日 來源： 瀏覽量：
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人們熟知分布式光伏發(fā)電。其實，分布式生物質發(fā)電，經濟和環(huán)境效益顯著。以一個人口1000人的村莊估算，利用該村的生物質能源作為燃料，可保證200千瓦生物質發(fā)電系統(tǒng)的運行，年發(fā)電量73萬千瓦時，滿足該村日常生產生
　　人們熟知分布式光伏發(fā)電。其實，分布式生物質發(fā)電，經濟和環(huán)境效益顯著。以一個人口1000人的村莊估算，利用該村的生物質能源作為燃料，可保證200千瓦生物質發(fā)電系統(tǒng)的運行，年發(fā)電量73萬千瓦時，滿足該村日常生產生活用電，每年節(jié)約標準煤750噸，減少co2排放510噸。同時，可以與太陽能等其它可再生能源結合，構建分布式綜合能源供應站……
　　
　　綠藍白色相間，整套裝置清清爽爽……7月22日，我市在衢州學院召開生物質新能源裝備現(xiàn)場發(fā)布會，由開山集團和衢州學院聯(lián)手推出的幾臺生物質發(fā)電裝備，受到了百余名省內外與會者的關注。
　　
　　“這就是生物質有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)的試驗版。”來自清華大學的博士應振根，現(xiàn)供職于衢州學院教授、博士研發(fā)團隊，他自豪地相告，這一名為“生物質新能源裝備關鍵技術聯(lián)合攻關”的項目，已獲得“浙江省自然科學基金項目”“省科技廳公益技術應用研究計劃項目”的資助支持。
　　
　　新裝備優(yōu)點多多
　　
　　生物質發(fā)電可分直接燃燒發(fā)電、氣化發(fā)電、混合燃燒發(fā)電、沼氣發(fā)電等。生物質直接燃燒發(fā)電利用鍋爐燃燒生物質加熱產生水蒸氣，過熱蒸汽推動汽輪機組發(fā)電。該技術在我國發(fā)展較快，在大規(guī)模生產條件下（10-50mw）具有較高的效率，要求生物質資源集中，且數(shù)量巨大，但生物質原料收集、運輸、存儲的成本較高。雖然我國擁有巨大的生物質原料總量，因分布十分分散，特別是在邊遠地區(qū)、海島等交通不方便的地方，并不適合大規(guī)模利用，因此要采取就近吸收原料、規(guī)模較小的分布式發(fā)電系統(tǒng)。
　　
　　生物質新能源裝備關鍵技術聯(lián)合攻關項目采用有機朗肯循環(huán)，即以低沸點的有機工質代替水蒸氣推動膨脹機做功，在吸收顯熱方面具有更高的效率，受負荷變化的影響較小，且結構緊湊、啟停方便、維護周期長，特別適用于中低溫余熱、生物質能、太陽能等能源的開發(fā)利用。
　　
　　分布式大勢所趨
　　
　　分布式發(fā)電直接面向用戶，按用戶的需求就地生產并供應能量，可實現(xiàn)能源梯級高效利用，是一大發(fā)展趨勢。能不能解決生物質發(fā)電分布式難題？就近吸收、利用生物質原料，實現(xiàn)小規(guī)模、維護簡單、運行成本低的生物質發(fā)電站，為農村、廠區(qū)、海島等提高生產和生活用電，是一大新興課題；
　　
　　衢州學院研發(fā)團隊認為，開山集團的蒸汽型螺桿膨脹發(fā)電機、orc螺桿膨脹發(fā)電機，不僅在我市元立集團，已應用在徐州、天津以至國外等多個項目中，具有獨特的優(yōu)勢：
　　
　　orc螺桿膨脹發(fā)電機主機等熵效率85%，機組效率8%-20%；變工況能力十分優(yōu)越，適應熱源10%-120%范圍的波動；規(guī)模靈活、結構簡單，占地面積小，設備緊湊，安裝調試方便，運行維護簡單。蒸汽型螺桿膨脹發(fā)電機主機等熵效率70%以上；低流量、低壓的飽和蒸汽就可高效利用；可靠性高，變工況能力強。
　　
　　專家介紹，生物質有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)就是將生物質直燃與有機朗肯循環(huán)相結合，主要包括生物質導熱油鍋爐、循環(huán)泵、有機朗肯循環(huán)（蒸發(fā)器、膨脹機、冷凝器、儲液罐、工質泵）、發(fā)電機等部分組成。
　　該發(fā)電系統(tǒng)含有導熱油循環(huán)和有機朗肯循環(huán)兩個熱力循環(huán)。為方便實驗操作和控制，另配置一套導熱油循環(huán)溫度控制機模擬生物質導熱油鍋爐，導熱油的加熱功率、出口溫度、流量等量均可調節(jié)，既加快實驗進程，又提高實驗安全性。
　　
　　目前，該發(fā)電系統(tǒng)已經完成聯(lián)調聯(lián)試，進入試運行階段。
　　
　　六大攻關重點
　　
　　有機朗肯循環(huán)發(fā)電是一項針對中低溫熱源進行有效利用的技術。由于中低溫熱源具有溫度低、能量密度小、不易收集等特點，通過有機朗肯循環(huán)將其轉變?yōu)殡娔?，相比于內燃機、斯特林發(fā)動機等小型化熱力發(fā)電系統(tǒng)，具有更大的吸引力。特別是針對生物質能、太陽能、地熱能、工業(yè)余熱等能源，具有較大優(yōu)勢。
　　
　　有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是目前國內外能源領域研究的一個重要方面。對于將有機朗肯循環(huán)應用于工業(yè)余熱等中低溫熱源的研究已經比較廣泛，但將有機朗肯循環(huán)應用于生物質發(fā)電的研究還比較少，英國諾丁漢大學、中國清華大學等對這項技術有所研究，但并沒有開發(fā)成套的發(fā)電裝備，因此，生物質有機朗肯發(fā)電系統(tǒng)值得深入研究。
　　
　　應振根介紹，學院和企業(yè)的攻關項目，已經明確六個研發(fā)重點：即生物質有機朗肯發(fā)電用有機工質（制冷劑）的優(yōu)選技術；有機朗肯循環(huán)構件之間的優(yōu)化匹配技術；生物質燃料燃燒技術；生物質直燃與有機朗肯循環(huán)發(fā)電集成、匹配技術；系統(tǒng)發(fā)電效率的優(yōu)化技術；生物質能與太陽能等其它可再生能源聯(lián)合分布式發(fā)電技術。
　　
　　據(jù)悉，目前該項目除了開發(fā)成套生物質有機朗肯發(fā)電裝備之外，已經申請國家發(fā)明專利1項，發(fā)表相關學術論文4篇，并正在積極爭取國家自然科學基金的資助支持。
　　
　　背景鏈接
　　
　　我國2006年頒布《可再生能源法》以來，初步確立了可再生能源的政策支持框架，并出臺一系列配套政策和細則，可再生能源取得突飛猛進的發(fā)展，各類可再生能源增長迅速。到2020年，可再生能源年利用量要達到6億噸標準煤，占能源消費總量的15%。其中，生物質能源已經成為僅次于煤、石油和天然氣的第四大能源，截至2015年，我國生物質能發(fā)電裝機為1300萬千瓦，發(fā)電量為650億千瓦時。
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