昨天有同行在我的朋友圈留一下了灵魂一问，生物质为何要单独建厂，而不是和大型火电放一起？
恰好近期，燃煤机组耦合生物质发电突然登上了行业热搜，起因是国内两台燃煤机组完成了耦合生物质发电的改造，并实现了投产，我们借此也谈谈这个话题。
而很多人误解的是，率先完成改造的某电厂号称国内首台，装机是680MW，而稍后完成改造的某电厂装机是660MW，却号称国内最大。
我仔细研究了两家新闻的报道，680MW机组是完成了试运行，而660MW机组是完成了投产。不管是投产还是试运行，大家都在努力争取行业第一。
其中的动力，除了燃煤机组越来越难完成的运营经济指标外，最重要的应该是双碳目标下的几份重磅文件。2017年12月份，国家能源局和原国家环境保护部联合下发《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》（国能发电力[2017]75号）文件，文件明确指出为构建清洁低碳、安全高效的能源体系，持续实施大气污染防治行动，将在全国范围内开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作。
此外，某政协提案中提出的“燃煤+生物质”的方案，也得到了国家能源局的证明回应。
在各种政策加持下，各种燃煤耦合生物质发电的新闻层出不穷。
比如，河北某公司将经过破碎后的核桃壳伴随着燃煤，共同进入龙山电厂1号机组的锅炉内作为燃料燃烧发电。
比如，上海石化推进生物质耦合发电项目。
比如，华电湖北公司燃煤耦合生物质可燃气发电项目。
有资料显示，早在2019年华能太仓电厂就实现了“燃煤+生物质”的尝试，只是那次是耦合的城市污泥。
我在知网检索了一下，最近两年"耦合生物质发电"的文章数量逐渐多了起来，说明学术界也在密切关注这项技术的发展。
燃煤耦合生物质发电技术，是国家政策体系“燃煤+”的一种表现形式，是在双探目标之下对于节能减排的一种重要探索形式。所以，在每家完成改造的新闻后面，都会附上一句可以可以减排多少吨二氧化碳，实现什么目标之类的字眼。
但是燃煤耦合生物质发电技术的前端其实是生物质发电，主要包括垃圾发电和农林废弃物发电，而“燃煤+”的主要耦合对象是农林废弃物发电，而实际利用中主要是农作物秸秆。当然上述新闻中有与城市污泥耦合的例子，但是我尚未收到关于这个项目最新的进展，所以不好说这个项目当前的运转情况如何。
之所以要与农林废弃物耦合，一是可以有效利用秸秆这一可再生资源，作为减少化石能源的一种有效手段，其次秸秆粉碎形成的颗粒热值更高更稳定，对燃煤机组的影响相对减少。
国内对于农林废弃物使用的手段，最早是直燃发电和供暖、供汽，锅炉采用的形式主要是循环流化床、水冷振动炉排、往复式链条炉等，这些技术都是主要是从欧洲引进，并在中国生根发芽。
经过近二十年的发展，农林废弃物发电在中国产生了新的问题，尽管我们有广大的农林废弃物可以利用，但是中国自南向北地理环境差异非常大，燃料品类变得非常复杂。而各个的确至今未形成完善的燃料收储体系、加工体系，头部企业未能起到很好的带头作用，因此造成了农林废弃物发电发展在过去几年时间出现了瓶颈期。
正是在这种情况下，伴随着双探目标的提出，燃煤电厂开始为自己的发展寻求新的渠道，耦合生物质的利用方式就应运而生。而这项技术，同样也最早在欧洲实现，之前我提到过的英国约克郡的德拉克斯发电站目前就是燃煤耦合生物质发电的案例。
燃煤耦合生物质发电的方式主要有三种，直燃耦合、气化耦合和蒸汽耦合。通俗点，直燃耦合就是把生物质和燃煤一起掺烧，气化耦合是将生物质加工成可燃气释放到锅炉燃烧，蒸汽耦合是新建一台锅炉，将生物质燃烧后加热蒸汽与燃煤锅炉并汽使用。
这三种方式中，直燃耦合是目前最常用的方式，气化耦合的工艺较为复杂，上文华电湖北的项目就是这种方式。而蒸汽耦合严格意义上并不是燃煤+生物质的利用方式，甚至我都怀疑是钻了概念的漏洞。
我们主要探讨直燃耦合的方式，根据相关专家的数据，这种方式的投资最小，可行性最高，在未来可能会大力推广。（下图成本以美元计，数据来源网络）
而直燃耦合，也根据生物质燃料的介入方式，也有不同的方案。包括磨煤机耦合、送粉管道耦合、煤粉燃烧器耦合、独立生物质燃烧器炉内耦合，目前采用最多的事送粉管道耦合的方案。如下图。
根据图中示意，该方案需要新增燃料存储场地、上料系统、燃料输送系统、燃料破碎系统、燃料磨粉系统、燃料烘干系统等。
根据相关资料，350MW机组锅炉按热量10%比例掺烧生物质，相当于代替一台35MW纯燃生物质发电机组，静态投资在6000万元左右。我看了一下相关资料，还有一种是颗粒料的投资方案，就是说采购的燃料是加工好的生物质颗粒，现场经过磨粉后进入到锅炉燃烧。
总之，经过一番操作得出结论，燃煤耦合生物质发电投资更小、收益更高，可以有效实现碳减排，还能增加农民收入。
这是一种纯学术手段的推演路径，当然资料也提到了，这种方式会降低机组效率1%，燃料成本会更高，需要依托国家的补贴政策。
笔者曾在燃煤和生物质发电行业都有一定的从业经验，那么对于燃煤耦合生物质发电，我有以下几个疑问。
第一，前文提到的近期两家并网的燃煤机组，在耦合生物质之后，整体的燃料成本计算结果如何？根据现有的技术分析，上述两家机组如果都需要将生物质燃料磨粉进行掺烧，那么燃料在制料环节的二次费用是多少？
作为传统的生物质发电技术，无论采用循环流化床锅炉还是水冷振动炉排锅炉，燃料只需要进行简单的破碎即可，无需达到磨粉的程度。如果将生物质燃料先制成颗粒，再进行磨粉处理，那么整个的燃料成本会变成一个不可估量的天文数字。
按照当前生物质发电度电燃料成本0.3~0.4元/千瓦时计算，上述方案处理后的成本绝对会远高于这个数据。那么，根据燃煤机组的上网电价再进行计算，这个时候的价格肯定要大幅度上浮。
第二，燃煤机组目前都肩负着尖峰调节的使命，尤其是大型超临界、超超临界机组，其主要目的其实就是发电。一旦耦合生物质之后，有数据说整体热效率会下降1%，那么对于2400t/h的锅炉来粗略计算，那么蒸汽损失就是24t/h,对于以发电为主要目的的企业，整体效益是否会进一步下降？
第三，对于燃煤机组来讲，锅炉燃烧调整的稳定性牵一发动全身，掺烧生物质后，会不会因为燃料热值的波动造成燃烧调整的困难？
第四，燃煤机组掺烧生物质，在高负荷阶段，是否可以继续使用？一年的掺烧时间是否可以保证?尤其是对于东部地区的关键机组，迎峰度夏、过冬的时候，负荷会变的极为紧张，这个时候是否还会继续掺烧生物质？
第五，农林废弃物不仅包括秸秆，还包括城市园林绿化料、家装废弃料等，这些硬质料是否可以使用？
第六、原有的燃煤机组产生的灰渣可以继续进入到水泥、制砖等行业进行处理，掺烧秸秆后，新的灰渣是否可以继续使用？
第七，生物质直燃发电很多都规划在工业园区，在发电之外，更重要的是肩负着园区供暖、供汽的使命，这些功能，燃煤机组耦合能否继续扛起重担？
综上，从燃煤发电企业角度讲，燃煤耦合生物质发电后的整体效益需要进一步测算，就目前的技术来讲，燃煤耦合比生物质直燃发电的效益不会高，主要是燃料成本会大幅提升。考虑到对机组本身的影响，以及全年的运行周期，这个投资回报周期会很漫长。
其次，生物质直燃发电经过近二十年的发展，从燃料收储、机组运行到排废处理，技术路线已经日臻成熟，现有技术和项目的运营尚未释放出出全部的潜力。燃煤机组进入这个赛道后，不仅会打破原有的体系平衡，而且可能会有大量的跟风建设，造成资金的浪费。
林语堂先生的《苏东坡传》提到一个故事，说苏东坡与好友文与可之间有个有个关于竹子的讨论，大体意思是说想要画好一棵竹子，首先要通过观察去了解竹子，然后在体会竹子的内在深意，做到胸有成竹之后，再去画竹。这是一套体系，不能看完一节竹子就画一节，那最后出现的就不是竹子了。
“世间亦有千寻竹，月落庭空影许长”。
做一件事情、一份工作、一个行业，不是想起来就做，而是对整个行业要全面了然于胸后再逐步推进。燃煤耦合生物质在政策上、技术上都不是问题，关键是整个行业做成之后，他的效益何在，与原有系统的冲突怎么解决，最终的意义又何在？
以上，供大家参考。
2023年1月4日 凌晨 于上海！
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