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電力是現(xiàn)代社會賴以生存和運(yùn)轉(zhuǎn)的動力。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活水平的提高，對電力的需求一直在剛性增長。然而當(dāng)前我國的電力約70%要依靠化石能源特別是煤炭，造成大量的二氧化碳等溫室氣體的排放。僅煤電一項(xiàng)，就占到全國二氧化碳年排放量的一半。顯然，要實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰和2060年碳中和，打贏煤電高效、低碳的攻堅(jiān)戰(zhàn)勢在必行。雖難度極大，但要求首戰(zhàn)必勝。

一、煤電排放占我國碳排放的最大份額

      化石能源消費(fèi)是碳排放總量的最大來源。以碳排放強(qiáng)度計(jì)，煤、石油和天然氣分別為2.66、2.02和1.47噸CO2/噸標(biāo)煤。煤電產(chǎn)生的碳排放又是能源消費(fèi)碳排放最大來源。表1為聯(lián)合國氣候變化專門委員會發(fā)布的各種電源的平均碳排放強(qiáng)度（克CO2/千瓦時(shí)），從表1可見，如果將生物質(zhì)能用于發(fā)電，其碳排放強(qiáng)度僅為18克CO2/千瓦時(shí)。

      實(shí)現(xiàn)“3060”的“雙碳”目標(biāo)，面臨著空前巨大的挑戰(zhàn)，中國現(xiàn)在是全球最大的碳排放國，碳排放總量大、排放強(qiáng)度高，減排時(shí)間緊。我國年碳排放量占全球的 30%左右，超過美國、歐盟和日本的總和，碳排放強(qiáng)度是世界平均水平的2.2倍；現(xiàn)在美、歐、日等主要發(fā)達(dá)國家碳排放已經(jīng)達(dá)峰，從碳達(dá)峰到碳中和有超過 40-50年的過渡期，而我國僅有30年時(shí)間。同時(shí)，我國的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)在還仍然是以煤為主，煤炭占一次能源消費(fèi)比重達(dá)57%，能源利用效率偏低，單位GDP能耗是世界平均水平的1.7倍。我國現(xiàn)在仍處于快速工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，電力需求還將剛性增長。

      國際能源署在其《2050年能源零排放路線圖報(bào)告》中指出，CO2排放的重點(diǎn)能源行業(yè)是電力、工業(yè)、交通和建筑這四大領(lǐng)域，并且強(qiáng)調(diào)，電力領(lǐng)域應(yīng)是全球最先實(shí)現(xiàn)零碳化的重點(diǎn)排放領(lǐng)域。報(bào)告提出了到2040年，全球煤電從能效最低的亞臨界機(jī)組開始，燃煤電廠將逐步被完全淘汰的路線圖。我國的燃煤發(fā)電的總裝機(jī)容量到2021年已達(dá)11億千瓦，雖然其占比已經(jīng)降低至50%以下，但煤電的發(fā)電量占比仍然超過60%。2020年我國碳排放總量113億噸，其中能源領(lǐng)域碳排放99億噸，占比88%；全國火電發(fā)電量為53300億度，碳排放實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為51.2億噸，占當(dāng)年我國CO2總排放量比重的51.76%。況且，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化深入推進(jìn)，我國能源消費(fèi)總量將在2030年前后達(dá)峰后，電力需求仍將持續(xù)增長。嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)是，要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和，能源是主戰(zhàn)場，煤電減碳是主力軍。不首先實(shí)現(xiàn)煤電大幅度減碳，“雙碳”目標(biāo)是不可能達(dá)到的。

 二、火電的保底和支持風(fēng)、光電的作用無可替代

      對我國電力行業(yè)如何落實(shí)全國“雙碳”目標(biāo)，特別是對煤電機(jī)組今后在我國電力生產(chǎn)供應(yīng)側(cè)的位置的認(rèn)識，雖然大部分觀點(diǎn)認(rèn)為煤電仍將起“壓艙石”和“兜底”的作用，但是也存在較強(qiáng)的“去煤化”或“棄煤化”議論，或者把煤電僅看作將是風(fēng)電和光伏電源的配角、協(xié)助者的角色，即認(rèn)為“煤電機(jī)組將更多地承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓和備用功能”；而在發(fā)展可再生能源電力方面，幾乎一致的認(rèn)識是把焦點(diǎn)放在發(fā)展風(fēng)電和光伏電源上，鮮有提及利用現(xiàn)有的煤電機(jī)組產(chǎn)能進(jìn)行現(xiàn)實(shí)可行、潛力巨大的生物質(zhì)能發(fā)電。我們認(rèn)為，這些認(rèn)識存在很大的誤區(qū)，大有商榷的必要。實(shí)際上，我國現(xiàn)有的大型煤電機(jī)組在我國電力生產(chǎn)中的基礎(chǔ)支撐作用將難以替代。

      根據(jù)我國電力發(fā)展規(guī)劃，到2030年，可再生的風(fēng)電和太陽能發(fā)電的總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上，但在“雙碳目標(biāo)”和建立以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的推動下，預(yù)計(jì)到2030年，新能源裝機(jī)將大大超過原規(guī)劃而會達(dá)到17億千瓦以上。但是必須看到，風(fēng)電和太陽能發(fā)電有著不可忽視的短板，那就是“不可控”， 是一個(gè)不穩(wěn)定的間歇電源。其裝機(jī)的發(fā)電能力嚴(yán)重受限于晝夜日照、季節(jié)變化、天氣陰晴、風(fēng)力大小等自然氣象條件的限制。據(jù)報(bào)道，2019年在全國非化石能源發(fā)電量占比僅為32.6%情況下，風(fēng)電和光電就已經(jīng)普遍面臨并網(wǎng)難、消納難、調(diào)度難等問題。2021年2月，美國德克薩斯州因嚴(yán)寒天氣，全州電網(wǎng)在4分鐘內(nèi)完全崩潰。450萬戶家庭和大量企業(yè)失去電力；長達(dá)數(shù)天的斷電造成近百人死亡。其中一個(gè)主要原因，是已占相當(dāng)產(chǎn)能比的風(fēng)電和光伏電源，因風(fēng)葉凍結(jié)和連續(xù)陰霾天氣而無法出力。我國去冬今春南方數(shù)省頻繁拉閘限電，則是因降雨少影響水力發(fā)電，以及風(fēng)、光條件差影響到風(fēng)電和光伏電的正常運(yùn)行。

      電力系統(tǒng)是一個(gè)超大規(guī)模的非線性變能量的平衡系統(tǒng)，必須要隨時(shí)保持供需平衡，其運(yùn)行模式是“源隨荷動”。發(fā)電側(cè)作為主動調(diào)節(jié)端，負(fù)荷側(cè)則為被動不可調(diào)節(jié)端，由發(fā)電端主動調(diào)節(jié)，跟蹤負(fù)荷的變化運(yùn)行。這是用一個(gè)精準(zhǔn)可控的發(fā)電系統(tǒng)，去匹配一個(gè)基本可測的用電系統(tǒng)，通過實(shí)際運(yùn)行過程中的滾動調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。但是因風(fēng)電和光伏電固有的不可控和間歇性，不能“源隨荷動”，或只能單邊“源隨荷動”（即棄風(fēng)棄光，減少出力）。與此同時(shí)，在用電側(cè)，大量分布式風(fēng)、光電接入后，用電負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確性也大幅下降。由此，這些新能源大規(guī)模接入，對傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來巨大影響。在風(fēng)、光電電源側(cè)的大規(guī)模儲能系統(tǒng)未發(fā)展起來以前，風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)均不具備調(diào)峰調(diào)頻、無功補(bǔ)償?shù)哪芰?。隨機(jī)的氣象條件，使得機(jī)組出力時(shí)刻變化，對電網(wǎng)形成較大沖擊，使得電網(wǎng)需要為風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)相應(yīng)的調(diào)峰調(diào)頻及對電壓進(jìn)行有效的控制和調(diào)整，需要相應(yīng)增加常規(guī)的火電電源提供補(bǔ)償調(diào)節(jié)力。從某種意義上說，風(fēng)、光發(fā)電的存在，相當(dāng)于在電網(wǎng)中增加了一個(gè)“不確定性負(fù)荷”。 因此， 如果要確保電網(wǎng)能夠消納大容量的風(fēng)、光電的發(fā)電量，龐大的煤電必須轉(zhuǎn)型成為調(diào)節(jié)型的電源，同時(shí)繼續(xù)承擔(dān)起供電安全“壓艙石”的功能。而且在此情況下，煤電還將會面臨總體裝機(jī)容量不能低，而又須長時(shí)期在低負(fù)荷下運(yùn)行，因而導(dǎo)致運(yùn)行效率和利用小時(shí)數(shù)降低的局面；再加上煤電高碳排放的特點(diǎn)，在高煤價(jià)和碳交易政策下，煤電有可能會發(fā)生在經(jīng)濟(jì)上無法可持續(xù)維持的尷尬局面。

      實(shí)際上，我國現(xiàn)有的大型煤電機(jī)組在我國電力生產(chǎn)中的基礎(chǔ)支撐作用將難以替代。首先，我國煤電為主的電源結(jié)構(gòu)是我國缺油少氣、煤炭豐富的資源稟賦特點(diǎn)決定的，是建國以來70多年，尤其是近30多年來全國電力戰(zhàn)線廣大干部職工和技術(shù)人員，經(jīng)過自力更生艱苦奮斗、引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)、大膽積極創(chuàng)新建立起來的，形成了一個(gè)世界最大和領(lǐng)先、布局合理、穩(wěn)定可靠的煤電生產(chǎn)和電力輸送配置的巨大系統(tǒng)，強(qiáng)有力保障和支撐了國家的能源安全、生產(chǎn)和社會發(fā)展、人民生活水平不斷提高的需要。我國已經(jīng)成為世界煤電生產(chǎn)最強(qiáng)國，這個(gè)歷史過程和結(jié)果具有巨大的慣性，改變起來絕非短期，更非一朝一夕之功。

      據(jù)最新出版的《電力強(qiáng)國崛起——中國電力技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展》和其它可靠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：2020年年底，我國火電裝機(jī)容量12.45億千瓦,其中煤電裝機(jī)10.8億千瓦；已投產(chǎn)的國產(chǎn)35萬千瓦、60萬千瓦、66萬千瓦、100萬千瓦等級的超（超）臨界參數(shù)機(jī)組共826臺，裝機(jī)容量達(dá)5.23億千瓦，占國內(nèi)在役煤電機(jī)組總?cè)萘康?8%，這些機(jī)組已成為火電的主力機(jī)組；同時(shí)還有約983臺、裝機(jī)容量達(dá)3.5億千瓦的30萬千瓦和60萬千瓦等級的亞臨界參數(shù)機(jī)組。具有我國獨(dú)創(chuàng)技術(shù)的超（超）臨界參數(shù)和改造的亞臨界參數(shù)煤電機(jī)組的供電效率和超低排放水平均處于世界領(lǐng)先地位。

      隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和城市化進(jìn)程，電力需求側(cè)的結(jié)構(gòu)性變化明顯，負(fù)荷不穩(wěn)定和變化幅度增加劇烈，要求發(fā)電側(cè)具有深度隨動的主動性，電網(wǎng)的調(diào)度調(diào)節(jié)高度靈活。如上所述，風(fēng)電和光伏發(fā)電在目前大規(guī)模儲能技術(shù)未獲突破的情況下，完全不能滿足這些要求，而我國大型煤電系統(tǒng)則能適應(yīng)需求側(cè)的變化。

      風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī)容量和實(shí)際發(fā)電量之間存在巨大的不相稱差距。據(jù)全國新能源消納監(jiān)測預(yù)警中心提供的數(shù)據(jù)，在近幾年高速發(fā)展的態(tài)勢下，2020年底，全國風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī)容量分別達(dá)到了2.81億千瓦和2.53億千瓦，共5.34億千瓦，是煤電裝機(jī)容量的49.44%，而全年發(fā)電量卻只有7270億千瓦時(shí)，僅是火電發(fā)電量的14.06%。由此可見，要達(dá)到某些研究描述的“電源結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)‘風(fēng)光領(lǐng)跑、多源協(xié)調(diào)’態(tài)勢，風(fēng)電和光伏發(fā)電將逐步成為電源主體”的狀態(tài)，前路是何等漫長！

      如前所述，我國已建成的大容量超（超）臨界參數(shù)和亞臨界參數(shù)機(jī)組的總?cè)萘坑?.73億千瓦，這些機(jī)組及其配套設(shè)施、輸配電系統(tǒng)的資產(chǎn)總量高達(dá)數(shù)以10萬億人民幣。這筆龐大的資產(chǎn)是國家和人民長期奮斗積累起來的財(cái)富。這些機(jī)組服役時(shí)間大都不長，正當(dāng)“青春”和“年富力強(qiáng)”的好年華，決不能輕易地讓它們以“低碳轉(zhuǎn)型”的名義提前退役，造成不可挽回的巨大損失。如果以全新的生產(chǎn)、儲能（目前還沒有成熟的技術(shù)）和不穩(wěn)定的風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)來替換上述煤電系統(tǒng)的電量生產(chǎn)能力，其投資和運(yùn)行成本的高企將可想而知。
      因此，如何使煤電更高效、更清潔、更低碳，更靈活地發(fā)展，已成為中國實(shí)現(xiàn)“碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)需要研究和著手解決的迫切課題。出路何在？

三、生物質(zhì)與煤耦合發(fā)電是煤電實(shí)現(xiàn)低碳、零碳的唯一途徑

      生物質(zhì)發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等可再生能源電力一樣，都是（近）零碳排放的電力生產(chǎn)方式，而且還具有風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電所沒有的優(yōu)勢：即在自然界，年度再生的農(nóng)、林剩余物資源量比較穩(wěn)定；燃料可以運(yùn)輸、儲存以便常年均衡使用。利用大型高效燃煤機(jī)組混燒生物質(zhì)燃料發(fā)電，是國際上實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電的一種先進(jìn)技術(shù)。不僅比現(xiàn)有的生物質(zhì)直燃發(fā)電(一般為中、小發(fā)電廠)的發(fā)電效率高，而且可以明顯降低煤電機(jī)組的碳排放量，提高煤—生物質(zhì)耦合發(fā)電的靈活性，加強(qiáng)煤電生產(chǎn)的可持續(xù)性，是煤電走向低碳化一條現(xiàn)實(shí)可行、也是唯一的路徑。

      需要強(qiáng)調(diào)指出的是，生物質(zhì)燃料在大型高效的煤電機(jī)組中與煤混燒，并不是煤電低碳發(fā)展的權(quán)宜之計(jì)或過渡技術(shù)。因?yàn)樯镔|(zhì)是可再生能源，生物質(zhì)混燒發(fā)電是高效率低排放并具有靈活性的火力發(fā)電，其本質(zhì)是生物質(zhì)發(fā)電的一種先進(jìn)形式。和不可控的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電不同，對于電網(wǎng)安全和可靠的電力供應(yīng)，支持和消納風(fēng)、光電起著調(diào)節(jié)和保障作用。

      國際上在大型燃煤發(fā)電廠中采用生物質(zhì)混燒技術(shù)，源于1997年12月在日本京都通過的《聯(lián)合國氣候變化框架公約的京都議定書》。該議定書的目的，是限制發(fā)達(dá)國家二氧化碳的排放量以抑制全球氣候變化。自那時(shí)以來，發(fā)達(dá)國家尤其是歐盟國家，就開始在法規(guī)政策和技術(shù)上采取各種措施以降低煤電的碳排放。其中最主要的技術(shù)，就是采用燃煤與生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電。生物質(zhì)混燒技術(shù)逐步成熟起來后，得到了很好的推廣和應(yīng)用。

      由于生物質(zhì)能是全生命周期零碳甚至可以是碳負(fù)排放的，因此摻混比只要達(dá)到一定的比例，即能產(chǎn)生十分顯著的碳減排效應(yīng)。據(jù)清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院、美國哈佛大學(xué)及伯克利能源實(shí)驗(yàn)室等科學(xué)家組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，2019年發(fā)表的對中國碳排放和大氣污染的影響及其經(jīng)濟(jì)效益的研究報(bào)告(“對中國電力環(huán)境友好和碳負(fù)凈排放的煤-生物質(zhì)耦合氣化發(fā)電技術(shù)”, 美國科學(xué)院院刊PANS, March 7, 2019)。表明當(dāng)往煤中摻混35%生物質(zhì)量時(shí)，生物質(zhì)耦合煤發(fā)電加碳捕獲封存(CBECCS)系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)全生命周期的零碳排放，并將成本控制在0.62元/千瓦時(shí)以下。如果全面推行該系統(tǒng)，用全國25%的農(nóng)作物秸稈，可替代18.1%的總發(fā)電量, 年減少8.8億噸CO2排放。

四、英國和丹麥關(guān)閉煤電的底氣來自生物質(zhì)與煤耦合發(fā)電

      以丹麥為例。2017年，現(xiàn)代生物能源已經(jīng)占到可再生能源的近七成(69%)。其最主要的貢獻(xiàn)，是在熱電聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域以生物質(zhì)燃料特別是生物質(zhì)成型顆粒燃料替代煤炭。由于在技術(shù)上解決了多摻富含鉀和氯的秸稈易產(chǎn)生鍋爐結(jié)焦的問題，1992年，功率為7.8萬千瓦的Midkraft發(fā)電廠使用秸稈與煤混燃發(fā)電即已達(dá)到50%:50%的比例，年消化秸稈7萬噸。1999年，丹麥已實(shí)現(xiàn)使用120萬噸秸稈(占全國年產(chǎn)秸稈350萬噸近三成)及20萬噸木切片與煤混燃發(fā)電的目標(biāo)(原料不足部分進(jìn)口)。丹麥能源信息署(EnergiNet) 估計(jì)，生物質(zhì)能已占到全國發(fā)電能源消費(fèi)量的四分之一以上；并預(yù)計(jì)，隨著越來越多的生物質(zhì)(包括沼氣)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目投產(chǎn)，到2026年這個(gè)數(shù)字將提高為57%。英國則是在在強(qiáng)有力的激勵政策推動下，從上世紀(jì)末起，煤電生物質(zhì)耦合發(fā)電得到強(qiáng)勁的發(fā)展。經(jīng)過20多年的煤電廠生物質(zhì)耦合混燒燃煤發(fā)電的實(shí)踐，最終使英國所有的大型燃煤電廠全部改造成為生物質(zhì)混燒。最典型的是英國裝機(jī)容量最大Drax電廠。該電廠共裝有6臺66萬千瓦燃煤機(jī)組。從2003年在一臺機(jī)組上改造混燒5%的生物質(zhì)開始，不斷增加生物質(zhì)混燒比，直至全部煤電機(jī)組均改造成生物質(zhì)混燒，最終于2018年實(shí)現(xiàn)了4臺66萬千瓦煤電機(jī)組100%燃燒生物質(zhì)顆粒燃料。成為世界上最大的生物質(zhì)燃料火電廠。與此同時(shí)，該廠通過國內(nèi)外兩個(gè)市場，解決了年需1000萬噸生物質(zhì)顆粒燃料的供給問題。因此，根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)，大型燃煤機(jī)組進(jìn)行煤—生物質(zhì)混燃發(fā)電在技術(shù)上是十分成熟的，為我國煤電行業(yè)借鑒國際經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型展示了一條康莊大道。而且我國大型燃煤機(jī)組的特殊優(yōu)勢是可以使煤—生物質(zhì)混燒發(fā)電如虎添翼。其優(yōu)勢之一是我國的燃煤機(jī)組世界最高供電效率和最低供電煤耗，其二具有深度調(diào)峰的負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)， 使機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍達(dá)到100%—20%，第三是煙塵、SO2、NOX等常規(guī)大氣污染物都能達(dá)到超低排放。

      根據(jù)國際經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展燃煤火電向生物質(zhì)燃燒發(fā)電轉(zhuǎn)換、以實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)變的首要推動力是政策，也是推動煤電生物質(zhì)混燒成功的關(guān)鍵。這些政策的主要是：
      1. “綠色”發(fā)電指標(biāo)，即規(guī)定所有發(fā)電公司必須完成一定指標(biāo)的碳零排放發(fā)電量；
      2. 混燒獎勵政策，即混燒生物質(zhì)份額（按照熱值）的發(fā)電量實(shí)行高價(jià)的上網(wǎng)電價(jià)，優(yōu)先收購和減免稅政策；
      3. 完不成“綠色”發(fā)電“指標(biāo)的予以懲罰；
      4. 碳排放權(quán)交易政策。
      正因?yàn)橛辛巳绱说某晒ψ兏?，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(guān)閉所有的煤電廠。丹麥和英國等國的經(jīng)驗(yàn)表明，燃煤火電廠要實(shí)現(xiàn)通過煤-生物質(zhì)混燒達(dá)到低碳發(fā)展的目的，必須具備三個(gè)條件：
      1、制定國家法規(guī)政策對燃煤電廠混燒生物質(zhì)進(jìn)行約束和支持；
      2、建立可靠的生物質(zhì)燃料的供給市場；
      3、開發(fā)先進(jìn)可行的生物質(zhì)與煤混燒，乃至100%燃燒生物質(zhì)的可靠技術(shù)。
      而前提條件則是，必須要有足夠而且比較穩(wěn)定的生物質(zhì)燃料供應(yīng)。在生物原料資源方面，我國有著不可忽視的優(yōu)勢。

五、我國生物質(zhì)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(jìn)口生物質(zhì)能的原料。因此，決定我國當(dāng)前和今后大規(guī)模應(yīng)用生物質(zhì)能的關(guān)鍵，首先是資源量潛力，其次是將理論資源潛力轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際應(yīng)用的能力。

      我國生物質(zhì)能資源潛力應(yīng)由兩大部分組成，即農(nóng)林廢棄物以及在邊際土地(marginal land，指因溫度、水分和土壤養(yǎng)分等條件不適宜種植糧、棉、油等農(nóng)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(yù)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(biāo)準(zhǔn)煤間的數(shù)據(jù)，因而造成我國生物質(zhì)能資源量不夠充足的普遍誤解。實(shí)際上，我國屬于邊際土地范疇的草地和林地、加上多種有障礙因子(如鹽堿、沙)的土地面積數(shù)倍于耕地。

      我們對邊際土地種植能源植物的巨大潛力的精確測算結(jié)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，面積合計(jì)為1.79億公頃；以1公里柵格為單位，先計(jì)算出180萬個(gè)土地單位的凈初級生產(chǎn)力(NPP)，而后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(jī)廢棄物(包括農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、畜禽糞便、林業(yè)撫育、采伐和加工剩余物、城市生活垃圾、工業(yè)廢水/生活污水和餐飲廢油)折能量，得到年生物質(zhì)能總資源量為9.56億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(考慮到畜禽糞便、廢、污水和廢油不適宜耦合發(fā)電，發(fā)電可用生物質(zhì)資源量為5.69 噸標(biāo)準(zhǔn)煤)。需要強(qiáng)調(diào)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(shí)，隨著生產(chǎn)和生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)有機(jī)垃圾的資源量也還會繼續(xù)增加。擴(kuò)大造林面積也將增加“三剩物”的產(chǎn)出。因此，屆時(shí)生物質(zhì)可利用的年資源量將超過20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而當(dāng)前我國用于發(fā)電的燃煤量每年約折合為16億噸標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)資源分散，收集、處理加工、運(yùn)輸方式和渠道多樣。當(dāng)前我們在原料(如秸稈)的收、儲、運(yùn)方面之所以困難重重和成本高，是因?yàn)樯镔|(zhì)的生產(chǎn)、收獲和產(chǎn)后處理沒有形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，更沒有相應(yīng)的規(guī)模化產(chǎn)業(yè)。
      而如果換一個(gè)角度看，這樣一個(gè)年總產(chǎn)值超萬億元的巨大支柱型產(chǎn)業(yè)和市場，包括極其大量的勞動力崗位，恰恰是振興鄉(xiāng)村的急需。一些生物質(zhì)直燃電廠前幾年參與扶貧攻堅(jiān)的實(shí)踐已證明，農(nóng)村存在大量廢棄的和無人收獲的農(nóng)、林有機(jī)物。只要設(shè)立常年的收購站，一個(gè)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(shù)萬元。
      可以預(yù)見，在生物質(zhì)能的機(jī)械化生產(chǎn)、收集、產(chǎn)后處理(特別是壓縮成型) 儲運(yùn)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈、以及強(qiáng)大的相應(yīng)產(chǎn)業(yè)形成后，生物質(zhì)原料過于分散，收、儲、運(yùn)困難，成本高的局面將會徹底改觀。在這方面，必須要有政府在法規(guī)、稅收、財(cái)政等多方面的綜合政策的大力支持。

      六、對我國高質(zhì)量低碳發(fā)電的幾點(diǎn)建議

      習(xí)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(qiáng)我國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)行第二十九次集體學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)時(shí)深刻指出：“實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是我國向世界做出的莊嚴(yán)承諾,也是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會變革，絕不是輕輕松松就能實(shí)現(xiàn)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(shí)間表、路線圖、施工圖，推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展建立在資源高效利用和綠色低碳發(fā)展的基礎(chǔ)之上”。為貫徹習(xí)近平總書記的講話精神，實(shí)現(xiàn)低碳煤電的目標(biāo)，筆者根據(jù)我國現(xiàn)實(shí)和客觀的條件，建議煤電高質(zhì)量低碳發(fā)展的線路圖需要在四個(gè)方面、分三步走的方式開展：
      1. 首先是采用已經(jīng)經(jīng)過示范運(yùn)行的煤電升級改造創(chuàng)新技術(shù)，對現(xiàn)有在役的煤電機(jī)組進(jìn)行升級改造，除了將落后低效率高煤耗的機(jī)組進(jìn)行淘汰外，對所有在役的煤電機(jī)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(jī)組，制定具體的供電煤耗要求和碳排放強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，以及靈活性低負(fù)荷性能要求，限時(shí)完成，否則不許上網(wǎng)運(yùn)行。力爭在“十四五”期間盡可能完成對所有在役的煤電機(jī)組的升級改造。實(shí)現(xiàn)在役煤電機(jī)組的高效和低煤耗發(fā)展，實(shí)際上這是實(shí)現(xiàn)煤電與生物質(zhì)耦合發(fā)電的基礎(chǔ)和前提。
      2. 生物質(zhì)的碳排放強(qiáng)度只有18克CO2/千瓦時(shí)，是燃煤碳排放強(qiáng)度的0.018，因此，通過生物質(zhì)與煤耦合混燒，并不斷增加生物質(zhì)混燒比， 就可以大幅度降低煤電的碳排放。生物質(zhì)耦合發(fā)電實(shí)際上是推動煤電向可再生能源發(fā)電的過渡，也是在推動風(fēng)光電的加速與可靠地發(fā)展的保障，制定相應(yīng)政策推動煤電在高效低煤耗基礎(chǔ)上的耦合混燒生物質(zhì)發(fā)電，是煤電低碳轉(zhuǎn)型的重要舉措，鼓勵在役的大容量高效率的煤電機(jī)組盡可能采用生物質(zhì)燃料與煤耦合混燒發(fā)電，就可以進(jìn)一步更大幅度地降低煤電的碳排放，實(shí)現(xiàn)煤電的低碳發(fā)展。
      3. 制定系列政策，推進(jìn)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(nóng)、林廢棄物和能源植物收、儲、運(yùn)和初加工的產(chǎn)業(yè)鏈。推動建立全國性的生物質(zhì)燃料供需市場。生物質(zhì)發(fā)電利用由小型直燃發(fā)電廠逐漸轉(zhuǎn)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(shù)的創(chuàng)新研發(fā)示范和應(yīng)用，在“3060”雙碳目標(biāo)的推動下，CCUS技術(shù)的研發(fā)和示范正在取得重要進(jìn)展，相信在2025至2045年期間，CCUS技術(shù)將會逐步得到大面積的推廣應(yīng)用，使煤電達(dá)到近零排放。那時(shí)，如果實(shí)行與生物質(zhì)混燒的燃煤機(jī)組，在采用了CCUS技術(shù)后，就可實(shí)現(xiàn)負(fù)的碳排放。
      對煤電高質(zhì)量低碳發(fā)展提出三步走的建議：即進(jìn)一步淘汰煤電的落后產(chǎn)能；對仍然需要繼續(xù)服役的非最先進(jìn)機(jī)組自身的升級改造；大型高效煤電機(jī)組生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電和推進(jìn)CCUS技術(shù)的研發(fā)和利用。其中，首先是對在役機(jī)組的升級改造，以進(jìn)一步降低煤耗減排二氧化碳；二是使煤電的生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電起到承上啟下的作用，在煤電自身通過創(chuàng)新改造成為高效率低煤耗靈活性機(jī)組的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步降低其碳排放。這樣就能創(chuàng)造一個(gè)時(shí)間窗口，為采用CCUS等技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)煤電的碳零排放打下基礎(chǔ)。而我國推動發(fā)展煤和生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電的關(guān)鍵，是“完善綠色低碳政策和市場體系”，“制定和實(shí)施相應(yīng)的扶持激勵生物質(zhì)混燒政策”和“建立和發(fā)展生物質(zhì)燃料的供需市場體系，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)和國際兩個(gè)生物質(zhì)顆粒燃料市場的雙循環(huán)”。我們相信，只要堅(jiān)定地按照黨中央和習(xí)近平總書記關(guān)于“3060”雙碳目標(biāo)的戰(zhàn)略決策的一系列指示和要求，千方百計(jì)走煤電低碳發(fā)展的道路，我們的目標(biāo)就一定會實(shí)現(xiàn)。（清華大學(xué)1 倪維斗，毛健雄，李定凱 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)2 石元春，程序，朱萬斌）

本文作者：
      1. 倪維斗，中國工程院院士，清華大學(xué)原副校長；毛健雄，李定凱均為清華大學(xué)能源與動力工程系教授；
      2. 石元春，中國科學(xué)院院士，中國工程院院士，原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)校長；程序，原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)副校長，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授；朱萬斌，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授