由不斷更新的來(lái)源生產(chǎn)的木質(zhì)顆粒燃料現(xiàn)在是,將來(lái)也將是向脫碳未來(lái)過(guò)渡的重要組成部分。本文主要關(guān)注發(fā)電行業(yè),但顆粒燃料在供暖市場(chǎng)中的作用亦不容忽視。
隨著煤炭、取暖油和天然氣最終成為不被允許的碳排放能源,用于取暖的顆粒燃料在許多國(guó)家的使用將繼續(xù)增加。但木屑顆粒行業(yè)具有不可跨越的可持續(xù)性界限。如果它被認(rèn)為是一種可再生能源,它就必須更新。

如圖1所示,截至2018年,供熱顆粒市場(chǎng)規(guī)模大于工業(yè)(發(fā)電)顆粒市場(chǎng),之后工業(yè)顆粒開(kāi)始反超。
電力部門(mén)脫碳
在向可再生能源過(guò)渡的過(guò)程中,降低發(fā)電部門(mén)二氧化碳排放強(qiáng)度的務(wù)實(shí)政策必須與保持電力輸送的可靠性和穩(wěn)定性的需要相調(diào)和。
轉(zhuǎn)向增加可再生能源發(fā)電比簡(jiǎn)單地建造大量風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能發(fā)電廠要復(fù)雜得多。為適應(yīng)具有間歇性和可變性的風(fēng)能和太陽(yáng)能,電池或儲(chǔ)氫往往是提供的解決方案。未來(lái)的發(fā)電主要依賴(lài)于風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能發(fā)電廠的能源,這是一個(gè)值得追求的目標(biāo)。但部署更多的風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能發(fā)電廠將需要大量的儲(chǔ)能來(lái)配套,其規(guī)模與我們現(xiàn)在的水平幾乎相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。
電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能足以支持脫碳電力部門(mén)的可靠電力供應(yīng),達(dá)到無(wú)需按需供電,即所謂的熱發(fā)電至少還需要幾十年的時(shí)間。向該目標(biāo)過(guò)渡需要很長(zhǎng)時(shí)間,需要不斷改進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)和密度,以及對(duì)容量進(jìn)行大量投資。
從我們今天的狀態(tài)到不依賴(lài)燃燒發(fā)電的長(zhǎng)期過(guò)渡期間,維持電網(wǎng)可靠性和按需、負(fù)載跟隨、頻率穩(wěn)定發(fā)電的基本策略在許多國(guó)家已經(jīng)實(shí)施。這就是通過(guò)使用林業(yè)產(chǎn)生的、可持續(xù)生產(chǎn)的木屑顆粒燃料來(lái)代替發(fā)電廠中的煤炭。

圖2顯示了英國(guó)最近一周的電力輸出情況
值得注意的是,英國(guó)Drax電廠四個(gè)650-MW機(jī)組和Lynemouth電廠的420MW機(jī)組全部使用顆粒燃料,滿(mǎn)足了英國(guó)總需求的近9%。注意箭頭所指的地方,太陽(yáng)能沒(méi)有輸出(夜間),而且?guī)缀鯖](méi)有風(fēng)。在此期間,Drax和Lynemouth發(fā)電站的發(fā)電量占英國(guó)用電總量的近14%,碳排放量比燃煤發(fā)電低近90%。
使用木質(zhì)生物質(zhì)的可持續(xù)來(lái)源制成固體顆粒燃料并不是一個(gè)新穎的想法。到2021年,大約2300萬(wàn)噸工業(yè)顆粒燃料將在發(fā)電中作為煤的高效益替代品。
這一策略在幾個(gè)國(guó)家被證明是有效和經(jīng)濟(jì)的。它馬上就可以部署在現(xiàn)有的燃煤發(fā)電站。不需要投資新一代基礎(chǔ)設(shè)施、新的互聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施,也不需要等待儲(chǔ)能容量、效率和密度的持續(xù)改善。
要實(shí)現(xiàn)碳效益,可持續(xù)性必須是工業(yè)顆粒燃料的基礎(chǔ)。當(dāng)涉及到木質(zhì)生物質(zhì)來(lái)源的管理時(shí),存在著不能跨越的可持續(xù)性界限?;竞徒^對(duì)必要的條件是,森林中所儲(chǔ)存的凈碳存量不能因采伐率超過(guò)增長(zhǎng)率、毀林或不適當(dāng)?shù)耐恋乩米兓萁摺?/strong>
“運(yùn)作中的森林(Working forests)”是一個(gè)術(shù)語(yǔ),指管理和種植那些為許多行業(yè)生產(chǎn)原材料的森林。主要產(chǎn)業(yè)是木材和其他建筑材料、家具、地板、紙張、包裝材料和紙巾。這些商品的生產(chǎn)和為獲得最佳生產(chǎn)力而對(duì)森林的管理產(chǎn)生了用于顆粒生產(chǎn)的原材料。
證明原料來(lái)源是可持續(xù)的,因此森林中的凈碳儲(chǔ)量沒(méi)有被耗盡,是使用顆粒燃料代替煤炭發(fā)電的國(guó)家政策和規(guī)則的基礎(chǔ),是一個(gè)簡(jiǎn)單但必要的條件。

政策的作用
政策可以保護(hù)森林資源及其碳儲(chǔ)量,支持向無(wú)碳未來(lái)的能源過(guò)渡。不能允許依賴(lài)于顆粒燃料的持續(xù)供應(yīng)戰(zhàn)略而導(dǎo)致森林枯竭。但也不能允許錯(cuò)誤的信息影響決策。
在大型管理森林內(nèi)收獲單個(gè)成熟或高等級(jí)林木可能會(huì)產(chǎn)生情感上引人注目且焦點(diǎn)狹窄的照片,暗示森林正在被大肆破壞。但這種觀點(diǎn)并沒(méi)有得到基本商業(yè)意識(shí)的支持。如果工業(yè)木顆粒生產(chǎn)商希望在2021年將其2300萬(wàn)噸的顆粒燃料銷(xiāo)售到他們的市場(chǎng),那么它并沒(méi)有得到完善且備受尊重的嚴(yán)格獨(dú)立審計(jì)的支持。而且它也沒(méi)有得到數(shù)據(jù)的支持,數(shù)據(jù)顯示管理的森林的固碳儲(chǔ)量在持續(xù)增加。
如果政策的目標(biāo)是向消除二氧化碳排放的未來(lái)過(guò)渡,那么該戰(zhàn)略出口計(jì)劃的近中期關(guān)鍵組成部分應(yīng)該是支持用高碳效益的顆粒燃料替代煤炭。
通過(guò)碳捕獲+儲(chǔ)存與顆粒燃料的生物能源(BECCS)相結(jié)合,該策略得到了提升,這打開(kāi)了一條產(chǎn)生顯著負(fù)二氧化碳排放的途徑,同時(shí)產(chǎn)生了補(bǔ)償風(fēng)能和太陽(yáng)能間歇性和可變性所需的基本負(fù)荷或負(fù)荷跟隨功率。如果將燃煤電廠轉(zhuǎn)換為使用顆粒燃料,BECCS還能延長(zhǎng)其壽命,并從大氣中減少二氧化碳。在大規(guī)模發(fā)電的同時(shí),實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放的唯一途徑是用顆粒燃料取代煤炭,并部署B(yǎng)ECCS。
一項(xiàng)理性、務(wù)實(shí)和對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的戰(zhàn)略應(yīng)確保建立起法規(guī),以支持可持續(xù)生產(chǎn)的工業(yè)木顆粒在通往未來(lái)脫碳的道路上發(fā)揮其重要作用。

作者:威廉·施特勞斯,F(xiàn)utureMetrics總裁
?。ㄔ膩?lái)自:生物質(zhì)雜志 全球生物質(zhì)能源網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合) |