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講座名稱：發展生物質耦合及轉換發電，促進中國煤電的低碳轉型
報告人：倪維斗院士
報告單位：中國工程院
講座時長：14:22
內容簡介:第二屆燃煤鍋爐耦合生物質發電技術應用研討會
發展生物質耦合及轉換發電，促進中國煤電的低碳轉型
中國工程院院士/清華大學能源與動力工程系/原副校長倪維斗
去年在天津召開的《第一屆燃煤鍋爐耦合生物質發電技術應用研討會》的基礎上，今年我們又在石家莊召開了第二屆研討會，作為會議主席，我首先感謝各位代表的熱情參與和各位專家將要在會議上的精彩發言，并祝賀這次會議的成功召開。
大家知道，應對氣候變化，推進綠色低碳發展是我國生態文明建設的重要內容，也是加快轉變經濟發展方式、調整經濟結構的重大機遇。
2015年簽署的《巴黎協定》塑造了全球能源低碳發展的方向，同時也對未來煤炭的使用提出了嚴格的限制。就在剛剛過去的2018年11月，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）又發布了《全球升溫1.5℃特別報告》，進一步提出：要將全球升溫控制在1.5℃，到2050年煤炭在全球電力供應中的比例要降低至接近為零。這無疑對以煤炭為主的我國的能源發展提出了更嚴峻的挑戰。
在應對氣候變化和實現經濟發展的雙重目標下，我國能源實現綠色低碳轉型的過程實際上是非化石能源與煤炭賽跑的過程。目前在我國的煤炭消費量中，電煤消耗約占一半，未來煤炭還會向煤電集中，因此，在未來幾十年內，煤電工業面臨的減碳壓力最大。
煤電目前的排放水平約為850-1000g/kWh，盡管通過提高效率，例如采用最先進的兩次再熱技術，碳排放可以下降到670g/kWh，但這同巴黎協定要求的100g/kWh相差甚遠，單純依靠提高效率不能解決煤電的低碳問題。
除了提高效率以外，碳捕捉和儲存(CCS)技術，也是一種可能的選擇方案。但CCS技術面臨著高能耗、高水耗、高成本和高占地要求的難題，而且從技術適宜角度來說，采用CCS后的煤電更宜用于穩定基本負荷，無法實現靈活調節來配合可再生能源的大量使用，因此，煤電采用CCS并不是我國煤電低碳化的優化選擇。
因此，煤和生物質耦合發電，并逐步過渡到完全燃用生物質發電，認為這是一個惠而不費、快速可靠地解決煤電低碳發展的優化方案，其原因和依據有三：一是由于摻燒生物質可以顯著降低煤電的碳排放，而純燒生物質甚至可以幾乎做到碳近零排放，二是煤電摻燒以及100%燃用生物質，不僅可以最大限度地保留煤電的主要設備，經濟性好，而且保留煤電可靠、穩定和靈活可調的技術優點，可以作為可再生能源大規摸發電的可靠靈活調度電源；三是在燃用生物質的基礎上，如果再采用二氧化碳捕集和埋存，即所謂的BECCS，可以實現負碳排放，使得煤電不僅不再是碳排放的負擔，而且成為碳調節器和減碳救星。IPCC1.5度報告中，認為要實現2050年溫室氣體凈零排放，必須使用BECCS技術。
正是因為這種惠而不費的特點,煤電改、摻燒生物質也已經成為國際趨勢。《巴黎協定》后，歐盟國家在積累20年燃煤耦合生物質發電經驗的基礎上，正在從燃煤生物質耦合發電向燃煤生物質轉換發電過渡。
基于我國能源仍然以煤為主的現狀，要實現煤電的生物質燃料的耦合和轉換，國家的政策推動和激勵是關鍵，巨大的生物質燃料供應產業是支撐，可靠的混燒以及生物質燃煤技術是基礎。
目前，煤電和生物質耦合發電及生物質轉換發電從技術上已經成熟。根據現有技術，煤粉爐和循環流化床鍋爐電廠均可改造發展成為與生物質耦合摻燒直至轉換成100%燃燒生物質的火電廠。現在全世界共有150多套大容量燃煤電廠煤與生物質耦合混燒發電的實例，英國Drax電站已經成功地從摻燒開始，逐漸將6臺中的4臺66萬千瓦煤電機組改造成100%燃用生物質,而且建立和發展了完整的供應鏈及燃料生產、運輸、處理、燃燒技術。
在我國，2018年6月國家能源局和生態環境部也批準了84項燃煤火電廠生物質耦合發電試點工程，標志著我國較大規模地開展煤電生物質耦合發電改造工程的開始。
然而，不言而喻，要支撐我國超過10億千瓦的煤電的低碳轉型，所需要的生物質數量是巨大的，傳統僅靠自然產生的農林生物質以及城市垃圾用作燃料的做法，不可能支撐轉型發展，因此需要在政策強有力的支持和激勵下，規劃和建立生物質燃料保障體系。為此，我們提出以下建議:
第一，重視煤電工業低碳轉型問題，確定把用生物質逐步替代煤炭、將煤電轉變為低碳火電的發展路徑,作為實現我煤電低碳轉型的戰略途徑。
第二，開展建設生物質燃料的全國性產業的頂層設計，將其與解決“三農”、大氣污染、荒漠化治理、能源發展、經濟可持續發展等重要問題以及循環經濟、綠水青山理念綜合在一起全面考慮和規劃，將發展全國性生物質燃料產業，作為國家生態文明建設和低碳發展戰略的橫貫性組成部分。
第三，研發和示范大型煤電摻燒和100%燃用生物質的技術，并將其作為“一帶一路”煤電技術出口的新選項，迅速扭轉我國出口煤電技術造成帶路國家高碳鎖定的批評輿論。
第四，開展一系列的戰略研究：一方面，摸清2050年實現電力工業低碳轉型所需要的作為基礎、穩定和靈活性電源的火電的容量，以及因此所需保證的生物質燃料需求量;另一方面,摸清中國生物能源資源的現狀，土地資源狀況，生物能源的技術和前景，判斷未來生物質能生產的潛力，并研究國際生物質燃料市場情況和未來大規模進口生物質前景。
綜上，我國能源體系和煤電工業正處在低碳轉型的關鍵期，應該抓住這一難得的歷史機遇，全面建立生物質燃料的全國性產業，通過政策推動實現生物質逐步替代煤炭，實現我國綠色低碳和經濟發展的雙重目標，成為全球生態文明建設的重要參與者、貢獻者和引領者。
因此，我希望，我們的這次會議能夠對發展我國生物質耦合及轉換發電，促進中國煤電的低碳轉型做出貢獻。最后，預祝會議圓滿成功。謝謝大家！
報告人：倪維斗院士
報告單位：中國工程院
講座時長：14:22
內容簡介:第二屆燃煤鍋爐耦合生物質發電技術應用研討會
發展生物質耦合及轉換發電，促進中國煤電的低碳轉型
中國工程院院士/清華大學能源與動力工程系/原副校長倪維斗
去年在天津召開的《第一屆燃煤鍋爐耦合生物質發電技術應用研討會》的基礎上，今年我們又在石家莊召開了第二屆研討會，作為會議主席，我首先感謝各位代表的熱情參與和各位專家將要在會議上的精彩發言，并祝賀這次會議的成功召開。
大家知道，應對氣候變化，推進綠色低碳發展是我國生態文明建設的重要內容，也是加快轉變經濟發展方式、調整經濟結構的重大機遇。
2015年簽署的《巴黎協定》塑造了全球能源低碳發展的方向，同時也對未來煤炭的使用提出了嚴格的限制。就在剛剛過去的2018年11月，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）又發布了《全球升溫1.5℃特別報告》，進一步提出：要將全球升溫控制在1.5℃，到2050年煤炭在全球電力供應中的比例要降低至接近為零。這無疑對以煤炭為主的我國的能源發展提出了更嚴峻的挑戰。
在應對氣候變化和實現經濟發展的雙重目標下，我國能源實現綠色低碳轉型的過程實際上是非化石能源與煤炭賽跑的過程。目前在我國的煤炭消費量中，電煤消耗約占一半，未來煤炭還會向煤電集中，因此，在未來幾十年內，煤電工業面臨的減碳壓力最大。
煤電目前的排放水平約為850-1000g/kWh，盡管通過提高效率，例如采用最先進的兩次再熱技術，碳排放可以下降到670g/kWh，但這同巴黎協定要求的100g/kWh相差甚遠，單純依靠提高效率不能解決煤電的低碳問題。
除了提高效率以外，碳捕捉和儲存(CCS)技術，也是一種可能的選擇方案。但CCS技術面臨著高能耗、高水耗、高成本和高占地要求的難題，而且從技術適宜角度來說，采用CCS后的煤電更宜用于穩定基本負荷，無法實現靈活調節來配合可再生能源的大量使用，因此，煤電采用CCS并不是我國煤電低碳化的優化選擇。
因此，煤和生物質耦合發電，并逐步過渡到完全燃用生物質發電，認為這是一個惠而不費、快速可靠地解決煤電低碳發展的優化方案，其原因和依據有三：一是由于摻燒生物質可以顯著降低煤電的碳排放，而純燒生物質甚至可以幾乎做到碳近零排放，二是煤電摻燒以及100%燃用生物質，不僅可以最大限度地保留煤電的主要設備，經濟性好，而且保留煤電可靠、穩定和靈活可調的技術優點，可以作為可再生能源大規摸發電的可靠靈活調度電源；三是在燃用生物質的基礎上，如果再采用二氧化碳捕集和埋存，即所謂的BECCS，可以實現負碳排放，使得煤電不僅不再是碳排放的負擔，而且成為碳調節器和減碳救星。IPCC1.5度報告中，認為要實現2050年溫室氣體凈零排放，必須使用BECCS技術。
正是因為這種惠而不費的特點,煤電改、摻燒生物質也已經成為國際趨勢。《巴黎協定》后，歐盟國家在積累20年燃煤耦合生物質發電經驗的基礎上，正在從燃煤生物質耦合發電向燃煤生物質轉換發電過渡。
基于我國能源仍然以煤為主的現狀，要實現煤電的生物質燃料的耦合和轉換，國家的政策推動和激勵是關鍵，巨大的生物質燃料供應產業是支撐，可靠的混燒以及生物質燃煤技術是基礎。
目前，煤電和生物質耦合發電及生物質轉換發電從技術上已經成熟。根據現有技術，煤粉爐和循環流化床鍋爐電廠均可改造發展成為與生物質耦合摻燒直至轉換成100%燃燒生物質的火電廠。現在全世界共有150多套大容量燃煤電廠煤與生物質耦合混燒發電的實例，英國Drax電站已經成功地從摻燒開始，逐漸將6臺中的4臺66萬千瓦煤電機組改造成100%燃用生物質,而且建立和發展了完整的供應鏈及燃料生產、運輸、處理、燃燒技術。
在我國，2018年6月國家能源局和生態環境部也批準了84項燃煤火電廠生物質耦合發電試點工程，標志著我國較大規模地開展煤電生物質耦合發電改造工程的開始。
然而，不言而喻，要支撐我國超過10億千瓦的煤電的低碳轉型，所需要的生物質數量是巨大的，傳統僅靠自然產生的農林生物質以及城市垃圾用作燃料的做法，不可能支撐轉型發展，因此需要在政策強有力的支持和激勵下，規劃和建立生物質燃料保障體系。為此，我們提出以下建議:
第一，重視煤電工業低碳轉型問題，確定把用生物質逐步替代煤炭、將煤電轉變為低碳火電的發展路徑,作為實現我煤電低碳轉型的戰略途徑。
第二，開展建設生物質燃料的全國性產業的頂層設計，將其與解決“三農”、大氣污染、荒漠化治理、能源發展、經濟可持續發展等重要問題以及循環經濟、綠水青山理念綜合在一起全面考慮和規劃，將發展全國性生物質燃料產業，作為國家生態文明建設和低碳發展戰略的橫貫性組成部分。
第三，研發和示范大型煤電摻燒和100%燃用生物質的技術，并將其作為“一帶一路”煤電技術出口的新選項，迅速扭轉我國出口煤電技術造成帶路國家高碳鎖定的批評輿論。
第四，開展一系列的戰略研究：一方面，摸清2050年實現電力工業低碳轉型所需要的作為基礎、穩定和靈活性電源的火電的容量，以及因此所需保證的生物質燃料需求量;另一方面,摸清中國生物能源資源的現狀，土地資源狀況，生物能源的技術和前景，判斷未來生物質能生產的潛力，并研究國際生物質燃料市場情況和未來大規模進口生物質前景。
綜上，我國能源體系和煤電工業正處在低碳轉型的關鍵期，應該抓住這一難得的歷史機遇，全面建立生物質燃料的全國性產業，通過政策推動實現生物質逐步替代煤炭，實現我國綠色低碳和經濟發展的雙重目標，成為全球生態文明建設的重要參與者、貢獻者和引領者。
因此，我希望，我們的這次會議能夠對發展我國生物質耦合及轉換發電，促進中國煤電的低碳轉型做出貢獻。最后，預祝會議圓滿成功。謝謝大家！
