生物質(zhì)新能源裝備能否解決分布式難題？

作者： 2016年07月28日 來(lái)源： 瀏覽量：
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人們熟知分布式光伏發(fā)電。其實(shí)，分布式生物質(zhì)發(fā)電，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著。以一個(gè)人口1000人的村莊估算，利用該村的生物質(zhì)能源作為燃料，可保證200千瓦生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行，年發(fā)電量73萬(wàn)千瓦時(shí)，滿足該村日常生產(chǎn)生
　　人們熟知分布式光伏發(fā)電。其實(shí)，分布式生物質(zhì)發(fā)電，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著。以一個(gè)人口1000人的村莊估算，利用該村的生物質(zhì)能源作為燃料，可保證200千瓦生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行，年發(fā)電量73萬(wàn)千瓦時(shí)，滿足該村日常生產(chǎn)生活用電，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤750噸，減少co2排放510噸。同時(shí)，可以與太陽(yáng)能等其它可再生能源結(jié)合，構(gòu)建分布式綜合能源供應(yīng)站……
　　
　　綠藍(lán)白色相間，整套裝置清清爽爽……7月22日，我市在衢州學(xué)院召開(kāi)生物質(zhì)新能源裝備現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布會(huì)，由開(kāi)山集團(tuán)和衢州學(xué)院聯(lián)手推出的幾臺(tái)生物質(zhì)發(fā)電裝備，受到了百余名省內(nèi)外與會(huì)者的關(guān)注。
　　
　　“這就是生物質(zhì)有機(jī)朗肯發(fā)電系統(tǒng)的試驗(yàn)版。”來(lái)自清華大學(xué)的博士應(yīng)振根，現(xiàn)供職于衢州學(xué)院教授、博士研發(fā)團(tuán)隊(duì)，他自豪地相告，這一名為“生物質(zhì)新能源裝備關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)”的項(xiàng)目，已獲得“浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目”“省科技廳公益技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目”的資助支持。
　　
　　新裝備優(yōu)點(diǎn)多多
　　
　　生物質(zhì)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(zhì)直接燃燒發(fā)電利用鍋爐燃燒生物質(zhì)加熱產(chǎn)生水蒸氣，過(guò)熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電。該技術(shù)在我國(guó)發(fā)展較快，在大規(guī)模生產(chǎn)條件下（10-50mw）具有較高的效率，要求生物質(zhì)資源集中，且數(shù)量巨大，但生物質(zhì)原料收集、運(yùn)輸、存儲(chǔ)的成本較高。雖然我國(guó)擁有巨大的生物質(zhì)原料總量，因分布十分分散，特別是在邊遠(yuǎn)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(zhì)新能源裝備關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目采用有機(jī)朗肯循環(huán)，即以低沸點(diǎn)的有機(jī)工質(zhì)代替水蒸氣推動(dòng)膨脹機(jī)做功，在吸收顯熱方面具有更高的效率，受負(fù)荷變化的影響較小，且結(jié)構(gòu)緊湊、啟停方便、維護(hù)周期長(zhǎng)，特別適用于中低溫余熱、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能等能源的開(kāi)發(fā)利用。
　　
　　分布式大勢(shì)所趨
　　
　　分布式發(fā)電直接面向用戶，按用戶的需求就地生產(chǎn)并供應(yīng)能量，可實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)高效利用，是一大發(fā)展趨勢(shì)。能不能解決生物質(zhì)發(fā)電分布式難題？就近吸收、利用生物質(zhì)原料，實(shí)現(xiàn)小規(guī)模、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低的生物質(zhì)發(fā)電站，為農(nóng)村、廠區(qū)、海島等提高生產(chǎn)和生活用電，是一大新興課題；
　　
　　衢州學(xué)院研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，開(kāi)山集團(tuán)的蒸汽型螺桿膨脹發(fā)電機(jī)、orc螺桿膨脹發(fā)電機(jī)，不僅在我市元立集團(tuán)，已應(yīng)用在徐州、天津以至國(guó)外等多個(gè)項(xiàng)目中，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：
　　
　　orc螺桿膨脹發(fā)電機(jī)主機(jī)等熵效率85%，機(jī)組效率8%-20%；變工況能力十分優(yōu)越，適應(yīng)熱源10%-120%范圍的波動(dòng)；規(guī)模靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，設(shè)備緊湊，安裝調(diào)試方便，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單。蒸汽型螺桿膨脹發(fā)電機(jī)主機(jī)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(qiáng)。
　　
　　專(zhuān)家介紹，生物質(zhì)有機(jī)朗肯發(fā)電系統(tǒng)就是將生物質(zhì)直燃與有機(jī)朗肯循環(huán)相結(jié)合，主要包括生物質(zhì)導(dǎo)熱油鍋爐、循環(huán)泵、有機(jī)朗肯循環(huán)（蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液罐、工質(zhì)泵）、發(fā)電機(jī)等部分組成。
　　該發(fā)電系統(tǒng)含有導(dǎo)熱油循環(huán)和有機(jī)朗肯循環(huán)兩個(gè)熱力循環(huán)。為方便實(shí)驗(yàn)操作和控制，另配置一套導(dǎo)熱油循環(huán)溫度控制機(jī)模擬生物質(zhì)導(dǎo)熱油鍋爐，導(dǎo)熱油的加熱功率、出口溫度、流量等量均可調(diào)節(jié)，既加快實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，又提高實(shí)驗(yàn)安全性。
　　
　　目前，該發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)完成聯(lián)調(diào)聯(lián)試，進(jìn)入試運(yùn)行階段。
　　
　　六大攻關(guān)重點(diǎn)
　　
　　有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電是一項(xiàng)針對(duì)中低溫?zé)嵩催M(jìn)行有效利用的技術(shù)。由于中低溫?zé)嵩淳哂袦囟鹊?、能量密度小、不易收集等特點(diǎn)，通過(guò)有機(jī)朗肯循環(huán)將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，相比于?nèi)燃機(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、工業(yè)余熱等能源，具有較大優(yōu)勢(shì)。
　　
　　有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)外能源領(lǐng)域研究的一個(gè)重要方面。對(duì)于將有機(jī)朗肯循環(huán)應(yīng)用于工業(yè)余熱等中低溫?zé)嵩吹难芯恳呀?jīng)比較廣泛，但將有機(jī)朗肯循環(huán)應(yīng)用于生物質(zhì)發(fā)電的研究還比較少，英國(guó)諾丁漢大學(xué)、中國(guó)清華大學(xué)等對(duì)這項(xiàng)技術(shù)有所研究，但并沒(méi)有開(kāi)發(fā)成套的發(fā)電裝備，因此，生物質(zhì)有機(jī)朗肯發(fā)電系統(tǒng)值得深入研究。
　　
　　應(yīng)振根介紹，學(xué)院和企業(yè)的攻關(guān)項(xiàng)目，已經(jīng)明確六個(gè)研發(fā)重點(diǎn)：即生物質(zhì)有機(jī)朗肯發(fā)電用有機(jī)工質(zhì)（制冷劑）的優(yōu)選技術(shù)；有機(jī)朗肯循環(huán)構(gòu)件之間的優(yōu)化匹配技術(shù)；生物質(zhì)燃料燃燒技術(shù)；生物質(zhì)直燃與有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電集成、匹配技術(shù)；系統(tǒng)發(fā)電效率的優(yōu)化技術(shù)；生物質(zhì)能與太陽(yáng)能等其它可再生能源聯(lián)合分布式發(fā)電技術(shù)。
　　
　　據(jù)悉，目前該項(xiàng)目除了開(kāi)發(fā)成套生物質(zhì)有機(jī)朗肯發(fā)電裝備之外，已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文4篇，并正在積極爭(zhēng)取國(guó)家自然科學(xué)基金的資助支持。
　　
　　背景鏈接
　　
　　我國(guó)2006年頒布《可再生能源法》以來(lái)，初步確立了可再生能源的政策支持框架，并出臺(tái)一系列配套政策和細(xì)則，可再生能源取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各類(lèi)可再生能源增長(zhǎng)迅速。到2020年，可再生能源年利用量要達(dá)到6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的15%。其中，生物質(zhì)能源已經(jīng)成為僅次于煤、石油和天然氣的第四大能源，截至2015年，我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)為1300萬(wàn)千瓦，發(fā)電量為650億千瓦時(shí)。
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