續前：

四、英國和丹麥關閉煤電的底氣

來自生物質與煤耦合發電

以丹麥為例。2017年，現代生物能源已經占到可再生能源的近七成(69%)。其最主要的貢獻，是在熱電聯產領域以生物質燃料特別是生物質成型顆粒燃料替代煤炭。由於在技術上解決了多摻富含鉀和氯的秸稈易產生鍋爐結焦的問題，1992年，功率為7.8萬千瓦的midkraft發電廠使用秸稈與煤混燃發電即已達到50%:50%的比例，年消化秸稈7萬噸。1999年，丹麥已實現使用120萬噸秸稈(占全國年產秸稈350萬噸近三成)及20萬噸木切片與煤混燃發電的目標(原料不足部分進口)。丹麥能源信息署(EnergiNet) 估計，生物質能已占到全國發電能源消費量的四分之一以上；並預計，隨著越來越多的生物質(包括沼氣)熱電聯產項目投產，到2026年這個數字將提高為57%。英國則是在在強有力的激勵政策推動下，從上世紀末起，煤電生物質耦合發電得到強勁的發展。經過20多年的煤電廠生物質耦合混燒燃煤發電的實踐，最終使英國所有的大型燃煤電廠全部改造成為生物質混燒。最典型的是英國裝機容量最大Drax電廠。該電廠共裝有6台66萬千瓦燃煤機組。從2003年在一台機組上改造混燒5%的生物質開始，不斷增加生物質混燒比，直至全部煤電機組均改造成生物質混燒，最終於2018年實現了4台66萬千瓦煤電機組100%燃燒生物質顆粒燃料。成為世界上最大的生物質燃料火電廠。與此同時，該廠通過國內外兩個市場，解決了年需1000萬噸生物質顆粒燃料的供給問題。因此，根據他們的經驗，大型燃煤機組進行煤—生物質混燃發電在技術上是十分成熟的，為我國煤電行業借鑒國際經驗實現低碳轉型展示了一條康莊大道。而且我國大型燃煤機組的特殊優勢是可以使煤—生物質混燒發電如虎添翼。其優勢之一是我國的燃煤機組世界最高供電效率和最低供電煤耗，其二具有深度調峰的負荷調節技術， 使機組負荷調節範圍達到100%—20%，第三是煙塵、SO2、NOX等常規大氣汙染物都能達到超低排放。

根據國際經驗，發展燃煤火電向生物質燃燒發電轉換、以實現低碳轉變的首要推動力是政策，也是推動煤電生物質混燒成功的關鍵。這些政策的主要是：

1. “綠色”發電指標，即規定所有發電公司必須完成一定指標的碳零排放發電量；

2. 混燒獎勵政策，即混燒生物質份額（按照熱值）的發電量實行高價的上網電價，優先收購和減免稅政策；

3. 完不成“綠色”發電“指標的予以懲罰；

4. 碳排放權交易政策。

正因為有了如此的成功變革，英國和丹麥才有底氣正式宣布，將分別在2025年和2030年，全部關閉所有的煤電廠。丹麥和英國等國的經驗表明，燃煤火電廠要實現通過煤-生物質混燒達到低碳發展的目的，必須具備三個條件：

1、製定國家法規政策對燃煤電廠混燒生物質進行約束和支持；

2、建立可靠的生物質燃料的供給市場；

3、開發先進可行的生物質與煤混燒，乃至100%燃燒生物質的可靠技術。

而前提條件則是，必須要有足夠而且比較穩定的生物質燃料供應。在生物原料資源方麵，我國有著不可忽視的優勢。

五、我國生物質能原料資源潛力巨大

中國的國情決定，我們不可能像歐美國家那樣大量進口生物質能的原料。因此，決定我國當前和今後大規模應用生物質能的關鍵，首先是資源量潛力，其次是將理論資源潛力轉變為實際應用的能力。

我國生物質能資源潛力應由兩大部分組成，即農林廢棄物以及在邊際土地(marginal land，指因溫度、水分和土壤養分等條件不適宜種植糧、棉、油等農作物的土地)上種植能源植物(灌木和草類)。迄今幾乎所有的資源潛力預測研究，都忽略了邊際土地種植能源植物的巨大潛力，得出的年資源潛力在3.5億噸至5億噸標準煤間的數據，因而造成我國生物質能資源量不夠充足的普遍誤解。實際上，我國屬於邊際土地範疇的草地和林地、加上多種有障礙因子(如鹽堿、沙)的土地麵積數倍於耕地。

我們對邊際土地種植能源植物的巨大潛力的精確測算結果是，適宜種植能源植物(灌木，草類)的3類邊際土地即灌木林、疏林地和低覆蓋度草地，麵積合計為1.79億公頃；以1公裏柵格為單位，先計算出180萬個土地單位的淨初級生產力(NPP)，而後折算為能源植物的生物量和地上部(可利用)生物量，再折算為能量。將年能源植物能量加上估算的可利用年有機廢棄物(包括農作物秸稈、農產品加工剩餘物、畜禽糞便、林業撫育、采伐和加工剩餘物、城市生活垃圾、工業廢水/生活汙水和餐飲廢油)折能量，得到年生物質能總資源量為9.56億噸標準煤(考慮到畜禽糞便、廢、汙水和廢油不適宜耦合發電，發電可用生物質資源量為5.69 噸標準煤)。需要強調指出的是，該資源潛力是能源植物在完全自然(生長)條件下的情況。如果人工種植，必然會增加投入(水、肥，選種等)和管理，則能源植物的生物量和能源潛力將可翻一、兩番甚至更多。與此同時，隨著生產和生活水平的不斷提高，城鄉有機垃圾的資源量也還會繼續增加。擴大造林麵積也將增加“三剩物”的產出。因此，屆時生物質可利用的年資源量將超過20億噸標準煤。而當前我國用於發電的燃煤量每年約折合為16億噸標準煤。

與煤、石油、天然氣的資源富集程度和燃料獲得方式不同，生物質資源分散，收集、處理加工、運輸方式和渠道多樣。當前我們在原料(如秸稈)的收、儲、運方麵之所以困難重重和成本高，是因為生物質的生產、收獲和產後處理沒有形成完整產業鏈，更沒有相應的規模化產業。

而如果換一個角度看，這樣一個年總產值超萬億元的巨大支柱型產業和市場，包括極其大量的勞動力崗位，恰恰是振興鄉村的急需。一些生物質直燃電廠前幾年參與扶貧攻堅的實踐已證明，農村存在大量廢棄的和無人收獲的農、林有機物。隻要設立常年的收購站，一個弱勞力甚至殘疾人，靠收集出售這些原料，年收入也能上萬元甚至數萬元。

可以預見，在生物質能的機械化生產、收集、產後處理(特別是壓縮成型) 儲運形成完整產業鏈、以及強大的相應產業形成後，生物質原料過於分散，收、儲、運困難，成本高的局麵將會徹底改觀。在這方麵，必須要有政府在法規、稅收、財政等多方麵的綜合政策的大力支持。

六、對我國高質量低碳發電的幾點建議

習近平總書記在主持中共中央政治局4月30日下午，就新形勢下加強我國生態文明建設進行第二十九次集體學習學習時深刻指出：“實現碳達峰、碳中和是我國向世界做出的莊嚴承諾,也是一場廣泛而深刻的經濟社會變革，絕不是輕輕鬆鬆就能實現的。各級黨委和政府要拿出抓鐵有痕、踏石留印的勁頭，明確時間表、路線圖、施工圖，推動經濟社會發展建立在資源高效利用和綠色低碳發展的基礎之上”。為貫徹習近平總書記的講話精神，實現低碳煤電的目標，筆者根據我國現實和客觀的條件，建議煤電高質量低碳發展的線路圖需要在四個方麵、分三步走的方式開展：

1. 首先是采用已經經過示範運行的煤電升級改造創新技術，對現有在役的煤電機組進行升級改造，除了將落後低效率高煤耗的機組進行淘汰外，對所有在役的煤電機組，包括30萬千瓦、60萬千瓦和100萬千瓦等級的亞臨界、超臨界和超超臨界機組，製定具體的供電煤耗要求和碳排放強度標準，以及靈活性低負荷性能要求，限時完成，否則不許上網運行。力爭在“十四五”期間盡可能完成對所有在役的煤電機組的升級改造。實現在役煤電機組的高效和低煤耗發展，實際上這是實現煤電與生物質耦合發電的基礎和前提。

2. 生物質的碳排放強度隻有18克CO2/千瓦時，是燃煤碳排放強度的0.018，因此，通過生物質與煤耦合混燒，並不斷增加生物質混燒比， 就可以大幅度降低煤電的碳排放。生物質耦合發電實際上是推動煤電向可再生能源發電的過渡，也是在推動風光電的加速與可靠地發展的保障，製定相應政策推動煤電在高效低煤耗基礎上的耦合混燒生物質發電，是煤電低碳轉型的重要舉措，鼓勵在役的大容量高效率的煤電機組盡可能采用生物質燃料與煤耦合混燒發電，就可以進一步更大幅度地降低煤電的碳排放，實現煤電的低碳發展。

3. 製定係列政策，推進在邊際土地上種植灌木、草類等能源植物以及有林地的改造，建立農、林廢棄物和能源植物收、儲、運和初加工的產業鏈。推動建立全國性的生物質燃料供需市場。生物質發電利用由小型直燃發電廠逐漸轉為以大型燃煤電廠混燒利用為主。

4. 大力推動碳捕集利用和封存（CCUS）技術的創新研發示範和應用，在“3060”雙碳目標的推動下，CCUS技術的研發和示範正在取得重要進展，相信在2025至2045年期間，CCUS技術將會逐步得到大麵積的推廣應用，使煤電達到近零排放。那時，如果實行與生物質混燒的燃煤機組，在采用了CCUS技術後，就可實現負的碳排放。

對煤電高質量低碳發展提出三步走的建議：即進一步淘汰煤電的落後產能；對仍然需要繼續服役的非最先進機組自身的升級改造；大型高效煤電機組生物質耦合混燒發電和推進CCUS技術的研發和利用。其中，首先是對在役機組的升級改造，以進一步降低煤耗減排二氧化碳；二是使煤電的生物質耦合混燒發電起到承上啟下的作用，在煤電自身通過創新改造成為高效率低煤耗靈活性機組的基礎上，再進一步降低其碳排放。這樣就能創造一個時間窗口，為采用CCUS等技術最終實現煤電的碳零排放打下基礎。而我國推動發展煤和生物質耦合混燒發電的關鍵，是“完善綠色低碳政策和市場體係”，“製定和實施相應的扶持激勵生物質混燒政策”和“建立和發展生物質燃料的供需市場體係，實現國內和國際兩個生物質顆粒燃料市場的雙循環”。我們相信，隻要堅定地按照黨中央和習近平總書記關於“3060”雙碳目標的戰略決策的一係列指示和要求，千方百計走煤電低碳發展的道路，我們的目標就一定會實現。（清華大學1 倪維鬥，毛健雄，李定凱 中國農業大學2 石元春，程序，朱萬斌）

本文作者：

1. 倪維鬥，中國工程院院士，清華大學原副校長；毛健雄，李定凱均為清華大學能源與動力工程係教授；

2. 石元春，中國科學院院士，中國工程院院士，原北京農業大學校長；程序，原北京農業大學副校長，中國農業大學農學院教授；朱萬斌，中國農業大學農學院教授