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丹麦:生物质能发力区域供热

日期:2019-01-04    来源:中再农废

国际新能源网

2019
01/04
17:30
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关键词: 生物质能 区域供热 丹麦

  在丹麦,春季不仅意味着日照愈盛,白昼延长,也同样意味着“太阳能丰收”。位于丹麦小城Br?nderslev的一个装机16.6MWth的光热项目目前已并入区域热网,为当地输送持续稳定的热能。
 
  该项目由丹麦Aalborg公司开发,于2016年年末开始运行,在太阳高度角达到最大值时,系统能达到满负荷运行状态。
 
  除此之外,该项目还有望于今年晚些时候投入发电,与一个生物质朗肯循环(ORC)系统提供附加能量从而输出电能。这个ORC系统预计将于2017年下半年正式投入运行。
 
  该ORC系统的独特性在于混合生物质和太阳能两种能源,该ORC项目最终实现混合能源互补运行后,对该项技术的进一步推广利用将起到示范性作用。
 
  图:Bronderslev光热项目
 
  该项目采用槽式光热发电技术,电站拥有40个长达125米的集热阵列,采光面积达26,929平方米,集热管总长度5千米。根据太阳辐照强度的高低,系统可以实现供热和供电,根据电价与供暖价格的波动,系统能灵活调整发电与送暖比例,达到效益最大化。在日照强烈的时候,系统输出可达峰值16.6MWth。
 
  图:Bronderslev项目全景
 
  这是世界上首个与生物质能ORC系统联合运行的光热项目,由丹麦“国家能源技术发展示范项目(EUDP)”支持建设。丹麦政府提供的补贴金极大地促进了相关技术的发展,也使得Aalborg的光热发电方案在诸如德国、奥地利、意大利等区域供热网基础设施完备,并已经配备ORC电站的国家的海外市场中更具竞争力。在欧洲,各种现有燃料价格波动,影响相关行业生产。而太阳能已被证实是一种稳定、高效、可再生的燃料替代品。
 
  Aalborg于2016年2月与丹麦区域供热站(Br?nderslevForsyning)签署协议,计划开发该项目,电站的建设仅仅用了六个月,创下历史最快纪录。在丹麦春夏到来之际,阳光开始由弱转盛,太阳能光热电站也由此将更多的阳光转化为热量。这些热量除了被输送到局域供热网中,也将用于发电。待2017年下半年ORC站开始运营后,该太阳能光热电站就将开始供电。
 
  大雪、小木屋、燃烧的壁炉,这不仅是西方圣诞节的标配,还是很多人对丹麦冬天的印象。但是,这种浪漫的印象或许未来会出现变化。2018年10月,丹麦首相拉斯穆森宣布新的应对气候变化方案,拟进一步为丹麦削减3700万吨碳排放,以实现2050年完全取代化石燃料的目标。
 
  在诸多热源类型中,生物质能在丹麦的表现最值得关注,依托丰富的资源,丹麦供热正从集中式转入区域供热,并渐入佳境。
 
  据相关数据显示,在欧洲28国中,使用生物质能供暖排名前五的国家分别是德国(15%)、法国(12%)、瑞典(10%)、意大利(9%)、芬兰(5%)。但按比例来看,在丹麦全部供热能源中,生物质能占比35.5%,远高于天然气的18.4%。其表现突出的背后或有两个原因:一是本地资源优越,二是政府有力推动。
 
  在资源优势方面。 丹麦森林覆盖面积大、木材产业发达,同时国内的农业资源发达,传统生物质能包括农村生活用能薪柴、秸秆、稻草、稻壳及其他农业生产的废弃物和畜禽粪便等,占总供暖使用量的91%。其中薪柴贡献最大,农业残渣的使用具有局限性,只有部分国家应用,丹麦便是其中之一。
 
  在政府作用方面。 在丹麦生物质能供热快速发展的背后,政府的有力推动发挥了重要作用。2010年6月,丹麦政府颁布了《国家可再生能源行动计划》,明确制定了未来可再生能源的发展目标:到2020年,39.8%供热和制冷用能要来自可再生能源。此后颁布的《丹麦能源政策协议》,也对利用太阳能热和生物质进行区域供热表示支持。另外,能源税、排放税、欧盟的二氧化碳排放交易体系等也带来了发展相关项目足够的资金。
 
  在欧洲,生物质能主要用于供暖、交通及电力三个方面。其中,供热占总使用比例的75%,交通和电力平分剩余的25%。作为一种热源,生物质能在欧洲的供热主要用于三个领域:一是用于分散式民用供热,德国、意大利、法国、奥地利应用较多。二是用于集中式区域供热,代表国家有丹麦、瑞典、立陶宛、芬兰。三是用于工业供热,典型国家有比利时、芬兰、爱尔兰、葡萄牙、瑞典、斯洛文尼亚。在政府的推动之下,丹麦对生物质能的应用度最高,占据可再生能源领域中的主导地位。2016 年,丹麦生物质能占能源消费总量的28%,到 2020年,这一比例将提升至 38%。
 
  未来3~4年,生物质能在丹麦,甚至全球或将有更大的发展空间。以最保守的数据测算,每年工业供热市场仅燃料消耗就在 4000 亿人民币以上,如果加上燃料生产、装备、物流、服务运营,则是数万亿的大产业。
 
  但在供暖领域的应用中,还需要着眼于供暖系统规划的整体性、热源的灵活多样性和设备技术的创新利用,在减少环境污染的前提下,以此提升能量密度,达到优化供暖系统效率的目标。
 
  首先,需要着眼于热源的灵活多样性,这与能源系统的效率是息息相关的。对比不同的能源,比如天然气、煤、电力等,从整体来讲其效率提升空间有限。而且还有热能损失的问题,很多热能是在管网输送过程中损失掉了。如果想要让供暖系统更加高效,就需要提升热源的能量密度,或改变热源的选择。比如,使用一些非燃料来源,包括工业余热、城市废热,或在制冷需求过程中产生的废热都可以加以收集利用。
 
  其次,应用新型设备如热泵技术,也可以让效率得到一定的提升,在人口密集的城市,管网等基础设施相对完善,集中供热更为适用。但在农村地区,在一个个相对独立的房子中,空气源热泵的效率显然更高。
 
  最后,减少热损耗和储热设施也是提升系统灵活性的重要保障条件。多年来,丹麦在提升建筑标准、加强建筑隔热等方面都有很好的探索。例如在楼宇建设标准上,完全可以通过政策强制要求不得使用单层玻璃,同时给出具体的能耗标准,这些都有助于提升整个供暖系统的灵活性。
 
  据了解,丹麦生物质能在可再生能源领域中占主导地位,特别是在2000年后,生物质能应用比例明显提高。与其他欧洲国家相比,生物质能在丹麦应用度更高,2016年,丹麦生物质能占能源消费量的28%,到2020年,这一比例将提升至38%。
 
  John Tang介绍,在欧洲,生物质能主要用于供暖、交通及电力三个方面,其中,供暖占总使用比例的75%,交通和电力平分剩余的25%。
 
  传统生物质(包括农村生活用能:薪柴、秸秆、稻草、稻壳及其他农业生产的废弃物和畜禽粪便等)占总供暖使用量的91%,薪柴贡献最大,农业残渣的使用具有局限性,只有部分国家应用,丹麦便是其中之一。
 
  生物质能运用于供暖领域具有多元化的特点,在欧洲主要用于三个领域。
 
  第一是用于分散式民用供暖,德国、意大利、法国、奥地利应用较多。
 
  第二是用于集中式区域供暖,代表国家有丹麦、瑞典、立陶宛、芬兰。
 
  第三是用于工业,典型国家有比利时、芬兰、爱尔兰、葡萄牙、瑞典、斯洛文尼亚。
 
  据相关数据显示,在欧洲28国中,使用生物质能供暖消耗量排名前五的国家分别是德国(15%)、法国(12%)、瑞典(10%)、意大利(9%)、芬兰(5%),剩余国家占46%。
 
  木质颗粒燃料是传统生物质能应用的典型之一,且是在欧洲唯一具备市场定价的生物质能。木屑和秸秆的定价方式较为自主,各地定价不一,并没有形成统一的官方市场价格。在丹麦由于木屑运输成本较高,因此市场平台还有待发展。
 
  从目前发展情况来看,丹麦木质颗粒燃料的价格昂贵,使用比例将会进一步下降;秸秆使用比例未来趋于稳定,但数量有限,主要用于小型锅炉;木屑由于价格稳定且使用效率高,应用比例正在提高。
 
  John Tang表示,在未来3-4年内,生物质能在丹麦,甚至全球还有更大的发展空间。
 
  瑞典供热供冷协会中国区主席Bernt Andersson现场发言
 
  瑞典供热供冷协会中国区主席Bernt Andersson主要介绍了瑞典将供热系统和储能相结合的经验。
 
  在瑞典韦斯特拉市,供热系统均配有储能装置,该市已形成较为成熟的集中供暖管网规模,五大供热点向市中心输送能量,整合后的管网热负荷大于600兆瓦。
 
  在储能技术方面,Bernt Andersson介绍了两种应用较为广泛的储能技术。
 
  一是常压热水罐,其特点是可以储存高达98摄氏度的热水,装机规模量大;二是承压热水罐,可以储存120—130摄氏度的热水。可满足需求较大的工厂,但费用昂贵。
 
  储能技术可与现有的区域供热系统和电锅炉结合应用,很多中国公司都在加装适用于电锅炉的储能罐。
 
  此外,瑞典十分注重垃圾的无害化处理。Bernt Andersson认为,目前,主要的环境问题是低效的、过时的垃圾管理所导致的,它使得垃圾填埋持续增加,因此,在现代社会,城市垃圾的管理是一项非常紧急的环境挑战。如果可以优化垃圾管理政策和升级应用技术,它可以建立一个环境友好的循环利用和能量回收机制,进而减少垃圾填埋的处理方式。垃圾同样可以成为能源,并且成为清洁热源。
 
  Bernt Andersson说,在城市中实现垃圾变能源的重点在于减小气味,实现环境友好性,瑞典采取的方法是在封闭的建筑物里安装先进的通风系统及排气系统,封闭的排气设备与锅炉相连,杜绝外排。
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