截至2023年底，我国煤电装机容量约为11.7亿千瓦，生物质发电并网装机容量约4414万千瓦，相当于煤电装机的3.8%。可以想象，如果全部煤电掺烧10%的生物质，需要生物质资源量的情况。2023年，我国生物质各类资源总量约38.53亿吨，其中秸秆和林业废弃物合计约12.15亿吨，能源化利用率不足10%，还有较大能源化利用潜力。
目前实现生物质掺烧的燃煤机组较少，推动燃煤机组实现掺烧改造，进一步释放生物质能源化利用潜力可以有效助力燃煤机组脱碳。若现有生物质发电容量不变，秸秆和林业废弃物能源化利用率提高到20%时，可以满足15%的燃煤机组掺烧10%的生物质。若全部燃煤机组都实现掺烧10%生物质，则至少需要4.5亿吨秸秆和林业废弃物。
在此背景下，燃煤机组掺烧生物质如何因地制宜、合理布局生物质资源利用和开发需要仔细研判。此外，要充分考虑农林废弃物的肥料化、饲料化、基料化、原料化、燃料化等多种用途。
2021年7月，全国碳排放权交易市场从发电行业入手，启动上线交易，现已纳入重点排放单位2257家，年覆盖二氧化碳排放量约51亿吨，占全国二氧化碳排放的40%以上，是全球覆盖温室气体排放量最大的市场。
燃煤机组已经纳入全国碳市场，采用基准法发放碳配额进行管理。根据《2023、2024年度全国碳排放权交易发电行业配额总量和分配方案》，采用基准法并结合机组层面豁免机制核定机组应发放配额量。其中燃煤机组的CO2排放配额采用碳排放基准值与修正系数进行计算，且发电和供热配额需分别计算。评估当前煤电掺烧生物质的减碳潜力应考虑碳配额基准值情况。
图1 2023、2024年各类别机组碳排放基准值
此外该文件中指出，在2023到2024年的完整履约年度内，掺烧生物质（含垃圾、污泥等）热量年均占比超过10%且不高于50%的化石燃料机组，可实施豁免，暂不纳入配额管理，这与《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》中，改造建设后，燃煤机组应具备掺烧10%以上生物质燃料能力的要求一致。但未来随着燃煤机组低碳化的进程持续推进，暂不纳入配额管理的燃煤机组可能需要掺烧更高比例的生物质。
与《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》指出的绿氨掺烧、碳捕集利用与封存两种方式相比，生物质掺烧技术相对更加成熟和具有经济性，此前在国内有生物质掺烧成功的项目试点和成功案例，对该技术路径有着积极的探索。燃煤机组掺烧生物质，主要是从原料替代角度进行减碳。其减碳潜力可以从行业角度自上而下进行评估，通过相比于同类机组碳排放水平等比例降低计算，也可以通过单机组平均法进行推算煤电行业减碳潜力。
以自上而下法为例，2023年300MW等级以上常规燃煤机组发电基准值0.7950 tCO2/MWh为例，2024年掺烧了10%的生物质，则可认为该年燃煤机组减碳量每MWh约为0.0795 tCO2（实际数值会受其他碳排放因素影响会有波动）。2023年我国燃煤机组电量供应约为5.379万亿千瓦时，按平均水平0.8tCO2/MWh的碳排放强度计算，如全部掺烧10%的生物质，则可减碳约4.3032亿吨二氧化碳，减碳潜力巨大。
我国燃煤机组掺烧生物质减碳潜力究竟如何评估？影响燃煤机组掺烧生物质减碳潜力的因素究竟有哪些？究竟该如何充分发挥并提高燃煤机组的减碳潜力？2024年11月21日至22日，中国产业发展促进会生物质能产业分会联合华电湖北发电有限公司、中国华电科工集团有限公司，在湖北省襄阳市组织召开“燃煤机组掺烧生物质低碳化技术路径与发展策略高级研讨会”，会上，中国质量认证中心研究员张丽欣将针对这些问题为您答疑解惑！
