1. 引言
我國(guó)生物質(zhì)能蘊(yùn)藏豐富，潛力巨大，自古以來(lái)，生物質(zhì)能曾經(jīng)是我國(guó)重要的能源。即便在用電普及的今天，生物質(zhì)能仍然是廣大農(nóng)、林、牧區(qū)的重要能源。據(jù)“中國(guó)可再生能源規(guī)?；l(fā)展項(xiàng)目管理辦公室”2008年6月出版的“生物質(zhì)有關(guān)技術(shù)裝備及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用調(diào)查報(bào)告”稱：“中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)能源十分豐富，生物質(zhì)廢棄物的總量，約相當(dāng)于我國(guó)煤炭年開(kāi)采量的50％，總計(jì)約6.56億噸標(biāo)煤。但是長(zhǎng)期以來(lái)，這些生物質(zhì)并未得到充分合理的利用，目前利用率僅在30％左右，而且其能源利用方式極為原始，大多數(shù)物質(zhì)以直接燃燒為主，這是一項(xiàng)巨大的資源浪費(fèi)。”
建國(guó)以來(lái)，鑒于生物質(zhì)能利用效率低下，以及對(duì)環(huán)境和生活品質(zhì)的不良影響，各技術(shù)機(jī)構(gòu)開(kāi)展了長(zhǎng)期、廣泛的研究和改良。諸如節(jié)柴灶、沼氣、氣化等，取得顯著的成效。我國(guó)生物質(zhì)能利用在可再生能源利用中始終位列前矛?，F(xiàn)在，生物質(zhì)能發(fā)電也逐步列入議事日程。
其實(shí)，生物質(zhì)能發(fā)電在我國(guó)早已有之，如造紙業(yè)、制糖業(yè)作為廢料處理的黑液發(fā)電、甘蔗渣發(fā)電；近年開(kāi)展的垃圾發(fā)電和填埋氣發(fā)電卓有成效。
大規(guī)模地直接以散布在大地上的秸稈等農(nóng)、林、牧“三廢”等大宗生物質(zhì)來(lái)發(fā)電，還只有不多的項(xiàng)目。
由于生物質(zhì)能發(fā)電有保證出力，調(diào)節(jié)性能好等特點(diǎn)，它可以參加電網(wǎng)調(diào)峰，和電網(wǎng)容易匹配，它不受煤礦、鐵路的能力和價(jià)格變動(dòng)制約。在各種電力中，生物質(zhì)能電力是最好的電力。因此，近年來(lái)，對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電，國(guó)家無(wú)論在規(guī)劃層面還是在開(kāi)發(fā)利用層面的投入和政策優(yōu)惠都優(yōu)于其他可再生能源。例如：2010年風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃容量為500萬(wàn)千瓦，而生物質(zhì)能發(fā)電的規(guī)劃容量為550萬(wàn)千瓦；風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)按競(jìng)價(jià)確定，生物質(zhì)能電價(jià)按標(biāo)桿電價(jià)加二角五分。
可是令人惋惜的是，生物質(zhì)能發(fā)電的發(fā)展速度，明顯地低于太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展速度。據(jù)報(bào)導(dǎo)，2007年我國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)590萬(wàn)千瓦，位列世界第五名。而生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)難以達(dá)到規(guī)劃水平了。
2. 政策優(yōu)惠之外，技術(shù)路線也很重要
眼下生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)路線有兩大類：一是把生物質(zhì)能發(fā)電廠做成萬(wàn)千瓦級(jí)的直燃式小火電廠，燃料是秸稈、谷殼等 散料，用鍋爐-汽輪發(fā)電機(jī)組來(lái)發(fā)電。一般裝機(jī)容量在2-4萬(wàn)千瓦。二是中等規(guī)模氣化發(fā)電機(jī)組，以氣化爐和煤氣內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組來(lái)發(fā)電。
把生物質(zhì)能發(fā)電廠做成萬(wàn)千瓦級(jí)的直燃式小火電是前一時(shí)期從國(guó)外引進(jìn)的模式。這種模式屬于集中化、大電網(wǎng)的模式。
這種模式的電廠規(guī)模做不小，因?yàn)樾C(jī)組的蒸汽參數(shù)低，熱效率更低。而且此類電廠管理和技術(shù)水準(zhǔn)的要求比較高。規(guī)模小了，相應(yīng)的管理成本會(huì)顯得很高。只能往大里做。盡管如此，受燃料收集范圍的制約，充其量也只能做到高溫高壓等級(jí)，而這種蒸汽參數(shù)的發(fā)電機(jī)組，因其效率低、排放大、在燃煤火電已屬關(guān)停范圍。
這種電廠都是固定式的。這就帶來(lái)另外一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)，那就是：一旦電廠周邊地域內(nèi)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)，電廠就將面臨燃料來(lái)源問(wèn)題。
由于生物質(zhì)能低密度的特點(diǎn)，大量收購(gòu)必然帶來(lái)長(zhǎng)途搬運(yùn)，運(yùn)輸成本高昂，原料采集范圍大到幾十公里，其運(yùn)輸規(guī)模龐大，甚至出現(xiàn)運(yùn)輸業(yè)大于發(fā)電業(yè)的喧賓奪主現(xiàn)象。長(zhǎng)途搬運(yùn)耗費(fèi)大量油料，使得這種發(fā)電方式的“綠色”受到質(zhì)疑。
大量收購(gòu)的另一個(gè)問(wèn)題是抬高整體燃料價(jià)格。原本運(yùn)距較短的近區(qū)燃料供不應(yīng)求，必然會(huì)以遠(yuǎn)區(qū)燃料的高位價(jià)碼為參照，從而抬高了近區(qū)燃料價(jià)格。
更成問(wèn)題的是，生物質(zhì)原本存在多種用途，如：肥料、飼料、造紙、燃料等等。真正成為廢物或有害廢物的只是一部分。發(fā)電企業(yè)介入收購(gòu)，必然對(duì)其他產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成的供應(yīng)鏈和價(jià)格體系形成巨大沖擊，造成原料市場(chǎng)價(jià)格非理性化。有些地區(qū)甚至出現(xiàn)老鄉(xiāng)從燒秸稈改燒煤炭的情形，這與節(jié)能減排背道而行。
原料采集范圍大了，還可能加重技術(shù)上的困難：原料采集范圍越大，品種越混雜，使得灰融點(diǎn)進(jìn)一步下降，造成爐膛嚴(yán)重結(jié)焦，難以連續(xù)運(yùn)行，電廠難以為繼。還可能產(chǎn)生高溫、低溫金屬腐蝕，降低可用率，增加維修成本。
這條路線的另一個(gè)問(wèn)題是需要消耗相當(dāng)多的淡水，當(dāng)然如果把電廠建在有相當(dāng)大的持續(xù)熱用戶的城市，可以熱電聯(lián)供。但是必然帶來(lái)同樣的問(wèn)題，那就是要取代已經(jīng)存在的供熱產(chǎn)業(yè)鏈，而且，一般說(shuō)，供熱半徑小不了，使得供熱管網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行成本上升。
這種電廠的燃料儲(chǔ)藏也是一件大事。燃煤電廠的存煤，一般考慮15至25日的消耗量?？墒巧镔|(zhì)的存量需考慮青黃不接，總要按數(shù)月設(shè)計(jì)。不論集中一處或多處，必然占用大量土地。其消防也成為大事。
這類電廠因其附屬設(shè)施龐大、料場(chǎng)占用大片土地，其單位造價(jià)比起燃煤火電單位造價(jià)要高出一倍多；一般說(shuō)單位千瓦造價(jià)在萬(wàn)元以上。因?yàn)榧夹g(shù)原因，其效率卻只有燃煤火電的80％；加上燃料昂貴；用人多；運(yùn)維費(fèi)用高等等。即便有電價(jià)津貼，仍然無(wú)利可圖。一般說(shuō)，生物質(zhì)能電廠的上網(wǎng)電價(jià)盈虧平衡點(diǎn)在0.8元/千瓦時(shí)左右。遠(yuǎn)高于風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)。(一般說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電的正常上網(wǎng)電價(jià)盈虧平衡點(diǎn)在0.60元/千瓦時(shí))。因此，把生物質(zhì)能發(fā)電廠做成萬(wàn)千瓦級(jí)的直燃式小火電的技術(shù)路線是一種缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的路線。
作為生物質(zhì)能發(fā)電的另一條技術(shù)路線，中等規(guī)模氣化發(fā)電模式，應(yīng)該說(shuō)其規(guī)模比前者要現(xiàn)實(shí)得多。但是經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)，始終難以推廣。究其原因是燃?xì)鈨艋@一關(guān)難以逾越。內(nèi)燃機(jī)是一種對(duì)燃料十分挑剔的機(jī)械。這就要求對(duì)燃?xì)庾骶?xì)的凈化，這樣就會(huì)造成燃?xì)鈨艋O(shè)施比氣化設(shè)施大許多倍，龐雜的凈化設(shè)施提高了投資額，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，需要大量用水，還要處理含焦油廢水。
燃?xì)庠趦艋^(guò)程中溫度下降，已經(jīng)造成很大的熱損失，使其總體效率不高。一般說(shuō)發(fā)一度電需1.5至2公斤燃料。倘若燃料價(jià)0.2元/公斤，燃料成本達(dá)到0.3至0.4元/千瓦時(shí)，相應(yīng)上網(wǎng)電價(jià)可想而知。
此類電廠管理和技術(shù)水準(zhǔn)的要求也比較高。因而用人也很多，這種發(fā)電企業(yè)的規(guī)模也不能做得太小，否則管理成本會(huì)顯得過(guò)高。同樣存在運(yùn)費(fèi)高昂的問(wèn)題。
氣化發(fā)電推廣緩慢，它的上游供應(yīng)商，如：燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)供應(yīng)商，對(duì)技術(shù)開(kāi)發(fā)不敢大量投入，使整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，難以期望在短期內(nèi)有重大突破。
上述兩條技術(shù)路線久攻不克，使我國(guó)的生物質(zhì)能發(fā)電事業(yè)發(fā)展不理想。近來(lái)讀到不少文章要求給生物質(zhì)能發(fā)電以更多政策優(yōu)惠。本人認(rèn)為除了政策優(yōu)惠，技術(shù)路線也很重要。技術(shù)路線的失誤，同樣產(chǎn)生災(zāi)難性后果。似乎應(yīng)該采取完全不同的技術(shù)路線。
3. 發(fā)展以村為單位的生物質(zhì)能分布式發(fā)電企業(yè)的技術(shù)路線
3.1 生物質(zhì)原料市場(chǎng)
生物質(zhì)種類繁多，分布面廣。生物質(zhì)的生長(zhǎng)受品種、日照、氣溫、降水、肥料、土壤、耕作等的影響，其產(chǎn)量相差懸殊。以我國(guó)地域劃分，大體上南方、東部高于北方、西部。粗略的估計(jì)每畝干生物質(zhì)產(chǎn)量在0.5至2噸。其畝產(chǎn)對(duì)富集成本影響巨大。也就是品位對(duì)投入產(chǎn)出十分敏感。
生物質(zhì)產(chǎn)品大多已有其他用途，浪費(fèi)的只是一部分。一旦發(fā)電企業(yè)開(kāi)始收購(gòu)就可能與其他收購(gòu)者競(jìng)爭(zhēng)，抬高價(jià)格，牽動(dòng)面很大。應(yīng)該與兄弟收購(gòu)者保持足夠的間距，以利彼此發(fā)展。
有些生物質(zhì)已經(jīng)完成了富集，并成為有害廢物。利用來(lái)發(fā)電，使其無(wú)害化、資源化，對(duì)發(fā)電企業(yè)而言是最有利的。這樣不單不用付燃料費(fèi)，還可取得一些治污補(bǔ)償。例如谷殼。粗略估計(jì)以我國(guó)生產(chǎn)的谷殼的10％作為發(fā)電燃料，就可裝機(jī)600萬(wàn)千瓦。這也是我國(guó)氣化發(fā)電企業(yè)大多成為糧食企業(yè)自備電廠的原因?？墒菗?jù)了解，這種發(fā)電方式上網(wǎng)難度很大，而且?guī)缀醪豢赡苋〉脟?guó)家對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電的價(jià)格津貼。雖說(shuō)600萬(wàn)千瓦也不能說(shuō)是個(gè)小數(shù)目。但是相對(duì)于散布在田間的秸稈的巨大潛力，畢竟還只能說(shuō)是個(gè)不大的數(shù)目。
對(duì)于散布在田間的秸稈，以非常粗略的估算，每公頃(15畝)的生物質(zhì)夠1千瓦發(fā)電機(jī)組發(fā)電1年之用。每平方公里(1500畝，相當(dāng)于一個(gè)村)可供100千瓦。這樣用我國(guó)10％的國(guó)土生產(chǎn)的秸稈，取其20-30％，就夠裝機(jī)1億千瓦。這只是現(xiàn)在的估計(jì)，將來(lái)原料市場(chǎng)充分理性化了，就有可能使所有“廢物”都充分利用。更何況，一旦生物質(zhì)能發(fā)電成為一個(gè)有利的大產(chǎn)業(yè)，就可能出現(xiàn)新的能源作物。其產(chǎn)量難以估計(jì)。
3.2 生物質(zhì)能發(fā)電廠的規(guī)模
為了降低富集成本，按照燃料市場(chǎng)的特點(diǎn)，似乎生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)的規(guī)模越小越有利。但是考慮到管理成本，就不能太小。一般上馬之初似乎應(yīng)以半徑1-2公里的范圍(一個(gè)村)建一個(gè)電廠為宜。因此電廠容量在50到150千瓦，用工2到4人較適合。成為農(nóng)村分布式的小電廠，這些小電廠效率還不能太低，用人也不能過(guò)多，還要少占地。
3.3 裝備技術(shù)路線--直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組
蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)這三種最普遍使用的熱力機(jī)械都不能滿足這種小電廠的要求。倒是一種古老而未經(jīng)利用的熱力機(jī)械-斯特林引擎(熱氣機(jī))可能會(huì)解決問(wèn)題。其名稱為：直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組。
直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組由直燃爐和熱氣機(jī)--發(fā)電機(jī)組合而成。
直燃爐基本沿用節(jié)柴灶技術(shù)。我國(guó)研制推廣節(jié)柴灶已有數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)成熟，形式多樣，生產(chǎn)企業(yè)多，便于選用。近年研制的百千瓦級(jí)生物質(zhì)顆粒燃料熱水鍋爐，其效率直逼90％，其化學(xué)和機(jī)械未燃燒熱損失己經(jīng)不多。如果容量更大些，配以煙道省煤器和空氣予熱器，進(jìn)一步降低排煙溫度，減少排煙熱損失，其效率還能進(jìn)一步提高。
節(jié)柴灶采用高溫直燃，原料處理簡(jiǎn)便，幾乎不存在焦油問(wèn)題。爐膛內(nèi)結(jié)焦則可以用機(jī)械方法清理，所得草木灰為優(yōu)質(zhì)肥料。
熱氣機(jī)(Stirling Engine) 由蘇格蘭牧師Robert Stirling在1816年發(fā)明，是一種由外部向氣缸內(nèi)的工質(zhì)供熱，使工質(zhì)氣體在不同溫度下作周期性壓縮和膨脹的閉式循環(huán)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，所以又稱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。其熱力循環(huán)由定溫壓縮過(guò)程、定容回?zé)徇^(guò)程、定溫膨脹過(guò)程、定容儲(chǔ)熱過(guò)程等四個(gè)過(guò)程組成。熱氣機(jī)因其燃料在氣缸外燃燒而區(qū)別于燃料在氣缸內(nèi)燃燒的內(nèi)燃機(jī)，所以熱氣機(jī)又被稱作外燃機(jī)。
熱氣機(jī)的工質(zhì)可為氫、氮、氦或空氣等。已設(shè)計(jì)制造的熱氣機(jī)有多種結(jié)構(gòu)，熱氣機(jī)的功率傳遞機(jī)構(gòu)分為曲柄連桿傳動(dòng)、菱形傳動(dòng)、斜盤(pán)或擺盤(pán)傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和自由活塞傳動(dòng)等。按缸內(nèi)循環(huán)的組成形式分，熱氣機(jī)主要有配氣活塞式和雙作用式兩類。配氣活塞式熱氣機(jī)，在一個(gè)氣缸內(nèi)有兩個(gè)活塞作規(guī)律的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，冷腔與熱腔之間用冷卻器、回?zé)崞骱图訜崞鬟B接，配氣活塞推動(dòng)工質(zhì)在冷熱腔之間往返流動(dòng)；雙作用式熱氣機(jī)，每個(gè)氣缸內(nèi)只有一個(gè)活塞，兼起配氣活塞和動(dòng)力活塞的作用。各缸的上部為熱腔，下部為冷腔。各熱腔經(jīng)加熱器、回?zé)崞骱屠鋮s器與鄰缸的下部冷腔連接，組成一個(gè)動(dòng)力單元。
與內(nèi)燃機(jī)比較，熱氣機(jī)適用于各種能源，無(wú)論是液態(tài)的、氣態(tài)的或固態(tài)的燃料，當(dāng)采用載熱系統(tǒng)，如熱管，進(jìn)行間接加熱時(shí)，幾乎可以使用任何熱源，例如：生物質(zhì)能、太陽(yáng)能集熱、核反應(yīng)等。同時(shí)熱氣機(jī)無(wú)需壓縮機(jī)增壓，使用一般風(fēng)機(jī)即可滿足要求，因而自用能少。由于外燃，允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量。熱氣機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，獨(dú)立于燃?xì)獾墓べ|(zhì)通過(guò)加熱器吸熱，并按斯特林循環(huán)對(duì)外做功，因此避免了類似內(nèi)燃機(jī)的震爆做功和間歇燃燒過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了高效、低噪和低排放運(yùn)行。按中船重工集團(tuán)711研究所的介紹，熱氣機(jī)高效：總能效率達(dá)到80%以上；低噪：1米處裸機(jī)噪音底于68dBA；低排放：尾氣排放達(dá)到歐5標(biāo)準(zhǔn)。熱氣機(jī)單機(jī)容量可以因地制宜地增減，使用靈活性大。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)比內(nèi)燃機(jī)少40％，降價(jià)空間大，同時(shí)維護(hù)成本也較低。
雖然熱氣機(jī)原理早在1816年由斯特林發(fā)明。而且斯特林循環(huán)是活塞式熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)概括性卡諾循環(huán)，效率達(dá)到理想值。可是，長(zhǎng)期以來(lái)，限于技術(shù)條件，未能商品化。只有一些模型和玩具產(chǎn)品。近30年來(lái)，由于相關(guān)條件的改變，斯特林引擎引起了相當(dāng)?shù)年P(guān)注。國(guó)外已有用于哥特級(jí)潛艇。效率有高達(dá)50％。丹麥有35千瓦和75千瓦生物質(zhì)能熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組產(chǎn)品。
我國(guó)中船重工集團(tuán)711研究所正在將熱氣機(jī)推向民用市場(chǎng)。當(dāng)然，軍品向民品的轉(zhuǎn)化需要一個(gè)過(guò)程。據(jù)中船重工集團(tuán)711研究所介紹眼下還只有50千瓦的氣體燃料機(jī)組，固體燃料機(jī)組還有待開(kāi)發(fā)。其單位千瓦造價(jià)介于萬(wàn)千瓦級(jí)的直燃式小火電和中等規(guī)模氣化發(fā)電機(jī)組之間，其熱效率則比二者略高。
據(jù)有關(guān)專家估計(jì)：在我國(guó)，幾十千瓦等級(jí)的固定式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研制、開(kāi)發(fā)；引進(jìn)、吸收、消化；軍轉(zhuǎn)民等從技術(shù)層面上說(shuō)，都不會(huì)有什么大問(wèn)題。眼下關(guān)鍵在于認(rèn)識(shí)和商業(yè)運(yùn)作問(wèn)題，
3.4 直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化
雖然直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量可從幾千瓦到幾十千瓦以適應(yīng)從戶用到村用的需要，與各類生物質(zhì)采集范圍優(yōu)化匹配，但是，一開(kāi)始研制，就應(yīng)該使其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，一旦推廣就能大規(guī)模生產(chǎn)，降低成本。似乎一開(kāi)始只要30千瓦、50千瓦兩個(gè)型號(hào)即可。爐灶部分要考慮不同農(nóng)、林、牧“三廢”散料或成型料的需要。
為了避免重蹈“以市場(chǎng)換技術(shù)”的覆轍，一開(kāi)始研制，首先要采用國(guó)內(nèi)的科研成果，支持國(guó)內(nèi)研發(fā)。應(yīng)注意研制未動(dòng)、專利先行。
為了避免國(guó)外制造業(yè)搶占市場(chǎng)。一開(kāi)始研制，就要對(duì)上、下游進(jìn)行部署，應(yīng)該盡量采用國(guó)產(chǎn)化的零、部件產(chǎn)品，培植成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。一旦推廣就能帶動(dòng)上、下游產(chǎn)業(yè)的興旺。
為了盡快形成產(chǎn)業(yè)，在設(shè)備定型后就應(yīng)形成數(shù)千臺(tái)至萬(wàn)臺(tái)的批量，以形成批量?jī)?yōu)勢(shì)，降低造價(jià)。
一開(kāi)始研制，就考慮到這些裝備的運(yùn)行維護(hù)工作量之中大部分要做成只需要低技術(shù)要求的工作，以適應(yīng)廣大農(nóng)、林、牧區(qū)勞動(dòng)力技術(shù)能力的實(shí)際，增加就業(yè)；其中技術(shù)要求較高的部件則做成高可靠性，必要時(shí)輪替返回服務(wù)中心集中維修。
一開(kāi)始研制，就要部署從研發(fā)、設(shè)計(jì)、認(rèn)證、加工、裝配、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等乃至管理、市場(chǎng)、營(yíng)銷、服務(wù)各專業(yè)、各工種、組織機(jī)構(gòu)設(shè)置的研究和各層次職工的培訓(xùn)。
3.5 直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電廠的特點(diǎn)。
這種微型電廠分散座落在廣大農(nóng)村，以農(nóng)產(chǎn)品為原料，就業(yè)人員大多來(lái)自農(nóng)村，屬于農(nóng)村電力。電廠的投資、建設(shè)、經(jīng)營(yíng)、管理應(yīng)該以農(nóng)民為主。這是一項(xiàng)劃時(shí)代的改革-農(nóng)民成為電力的主人?？梢哉f(shuō)，唯有廣大農(nóng)村、農(nóng)民的積極參與，這項(xiàng)事業(yè)才能成功。
直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組，需要足夠的水源，作為冷卻設(shè)備之用。電廠取水及水處理應(yīng)與當(dāng)?shù)卮濉㈡?zhèn)水務(wù)建設(shè)和供熱統(tǒng)一規(guī)劃。
該類設(shè)備的副產(chǎn)物是熱水，熱水可供生活、采暖等用途，最后提供給灌溉。由于電廠規(guī)模小，相應(yīng)的供熱距離短，管網(wǎng)投資小，散熱和輸水功率小，易于解決。應(yīng)該盡可能做成熱電聯(lián)供。還可能采用電廠以更多、更舒適的水暖、熱水串換老鄉(xiāng)燒坑、燒熱水的柴火，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電利用高溫能量，用做功后低溫能量供熱，來(lái)降低整體綜合能耗。
在這里還應(yīng)該感激我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)完成了村村通電和戶戶通電，使得小規(guī)模的直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)得以就近上網(wǎng)。直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組可聯(lián)接到國(guó)家電網(wǎng)以確保周波穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定。電價(jià)回收，補(bǔ)貼落實(shí)。
它可承擔(dān)電力高峰負(fù)荷以減輕國(guó)家電網(wǎng)調(diào)峰壓力，它在電網(wǎng)末端調(diào)整電壓可以提高電能質(zhì)量，降低電網(wǎng)和線路電能損失。一旦大網(wǎng)出現(xiàn)偶發(fā)性問(wèn)題，可以確保一方用電安全，甚至對(duì)鄰近地域作出支援。對(duì)供電安全乃至國(guó)防都有顯著效益。
這種電廠可以斷續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行方式靈活多樣，還可以無(wú)電源啟動(dòng)。它也可與小水電、太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電良性互補(bǔ)。機(jī)組做成半固定式，遇到農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)，可以輕松遷徙。
這種百千瓦上下的小電廠的上網(wǎng)問(wèn)題似乎給人們帶來(lái)困惑。但是，要知道，對(duì)于規(guī)模幾千瓦到幾千千瓦的眾多農(nóng)村小水電廠而言，百千瓦的電廠已屬中等規(guī)模。有些電網(wǎng)有大批小水電站并網(wǎng)運(yùn)行，它們已經(jīng)積累了豐富的農(nóng)村電源上網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)。不論是規(guī)章制度還是調(diào)度通訊、保護(hù)、運(yùn)行方式、各類裝置都很成熟，因此這種電廠上網(wǎng)模式，可以參照已經(jīng)十分成熟的小水電廠上網(wǎng)模式，稍加改進(jìn)即可運(yùn)用。關(guān)于這方面的知識(shí)屬于農(nóng)村電力范疇。
對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)，眾多小型生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)的并入，是一件不太麻煩而有諸多好處的新業(yè)務(wù)，也是一件政治和經(jīng)濟(jì)效益都十分可觀的業(yè)務(wù)擴(kuò)充。
采用直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組的電廠的規(guī)模可大可?。?jiǎn)螜C(jī)容量靈活，機(jī)組數(shù)量也靈活。基本著眼于就地電力需求。分期規(guī)模隨著電力市場(chǎng)和原料供應(yīng)增長(zhǎng)而成長(zhǎng)。
綜上所述，本技術(shù)路線著眼于以直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電廠來(lái)發(fā)展以村為單位的可再生資源分布式電源。這種電廠可以形容為微型生物熱電廠。要讓這種電廠如繁星一般綴滿中國(guó)大地，使農(nóng)戶成為電力的主人。只要生物還在生長(zhǎng)，我們就可以在家門口獲取電力，就地原料就地轉(zhuǎn)化就地使用，改變農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生活方式。它使國(guó)家發(fā)電能源多元化、分散化，成為繼風(fēng)力發(fā)電快速增長(zhǎng)之后的新的可再生能源增長(zhǎng)點(diǎn)。它能夠形成一個(gè)千億產(chǎn)值，百萬(wàn)從業(yè)大軍的新興綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)。因此它是一條高效率、低成本、市場(chǎng)化、規(guī)?；⑸像R快、見(jiàn)效快的路線，比較符合自然規(guī)律和我國(guó)國(guó)情。符合黨和國(guó)家關(guān)于科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展以及建設(shè)新農(nóng)村的方針。如果一個(gè)電廠100千瓦，以12年的努力，建成100萬(wàn)個(gè)這樣的電廠，總?cè)萘烤陀?億千瓦，占全國(guó)發(fā)電能力十分之一。
我國(guó)生物質(zhì)能蘊(yùn)藏豐富，潛力巨大，自古以來(lái)，生物質(zhì)能曾經(jīng)是我國(guó)重要的能源。即便在用電普及的今天，生物質(zhì)能仍然是廣大農(nóng)、林、牧區(qū)的重要能源。據(jù)“中國(guó)可再生能源規(guī)?；l(fā)展項(xiàng)目管理辦公室”2008年6月出版的“生物質(zhì)有關(guān)技術(shù)裝備及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用調(diào)查報(bào)告”稱：“中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)能源十分豐富，生物質(zhì)廢棄物的總量，約相當(dāng)于我國(guó)煤炭年開(kāi)采量的50％，總計(jì)約6.56億噸標(biāo)煤。但是長(zhǎng)期以來(lái)，這些生物質(zhì)并未得到充分合理的利用，目前利用率僅在30％左右，而且其能源利用方式極為原始，大多數(shù)物質(zhì)以直接燃燒為主，這是一項(xiàng)巨大的資源浪費(fèi)。”
建國(guó)以來(lái)，鑒于生物質(zhì)能利用效率低下，以及對(duì)環(huán)境和生活品質(zhì)的不良影響，各技術(shù)機(jī)構(gòu)開(kāi)展了長(zhǎng)期、廣泛的研究和改良。諸如節(jié)柴灶、沼氣、氣化等，取得顯著的成效。我國(guó)生物質(zhì)能利用在可再生能源利用中始終位列前矛?，F(xiàn)在，生物質(zhì)能發(fā)電也逐步列入議事日程。
其實(shí)，生物質(zhì)能發(fā)電在我國(guó)早已有之，如造紙業(yè)、制糖業(yè)作為廢料處理的黑液發(fā)電、甘蔗渣發(fā)電；近年開(kāi)展的垃圾發(fā)電和填埋氣發(fā)電卓有成效。
大規(guī)模地直接以散布在大地上的秸稈等農(nóng)、林、牧“三廢”等大宗生物質(zhì)來(lái)發(fā)電，還只有不多的項(xiàng)目。
由于生物質(zhì)能發(fā)電有保證出力，調(diào)節(jié)性能好等特點(diǎn)，它可以參加電網(wǎng)調(diào)峰，和電網(wǎng)容易匹配，它不受煤礦、鐵路的能力和價(jià)格變動(dòng)制約。在各種電力中，生物質(zhì)能電力是最好的電力。因此，近年來(lái)，對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電，國(guó)家無(wú)論在規(guī)劃層面還是在開(kāi)發(fā)利用層面的投入和政策優(yōu)惠都優(yōu)于其他可再生能源。例如：2010年風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃容量為500萬(wàn)千瓦，而生物質(zhì)能發(fā)電的規(guī)劃容量為550萬(wàn)千瓦；風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)按競(jìng)價(jià)確定，生物質(zhì)能電價(jià)按標(biāo)桿電價(jià)加二角五分。
可是令人惋惜的是，生物質(zhì)能發(fā)電的發(fā)展速度，明顯地低于太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展速度。據(jù)報(bào)導(dǎo)，2007年我國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)590萬(wàn)千瓦，位列世界第五名。而生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)難以達(dá)到規(guī)劃水平了。
2. 政策優(yōu)惠之外，技術(shù)路線也很重要
眼下生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)路線有兩大類：一是把生物質(zhì)能發(fā)電廠做成萬(wàn)千瓦級(jí)的直燃式小火電廠，燃料是秸稈、谷殼等 散料，用鍋爐-汽輪發(fā)電機(jī)組來(lái)發(fā)電。一般裝機(jī)容量在2-4萬(wàn)千瓦。二是中等規(guī)模氣化發(fā)電機(jī)組，以氣化爐和煤氣內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組來(lái)發(fā)電。
把生物質(zhì)能發(fā)電廠做成萬(wàn)千瓦級(jí)的直燃式小火電是前一時(shí)期從國(guó)外引進(jìn)的模式。這種模式屬于集中化、大電網(wǎng)的模式。
這種模式的電廠規(guī)模做不小，因?yàn)樾C(jī)組的蒸汽參數(shù)低，熱效率更低。而且此類電廠管理和技術(shù)水準(zhǔn)的要求比較高。規(guī)模小了，相應(yīng)的管理成本會(huì)顯得很高。只能往大里做。盡管如此，受燃料收集范圍的制約，充其量也只能做到高溫高壓等級(jí)，而這種蒸汽參數(shù)的發(fā)電機(jī)組，因其效率低、排放大、在燃煤火電已屬關(guān)停范圍。
這種電廠都是固定式的。這就帶來(lái)另外一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)，那就是：一旦電廠周邊地域內(nèi)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)，電廠就將面臨燃料來(lái)源問(wèn)題。
由于生物質(zhì)能低密度的特點(diǎn)，大量收購(gòu)必然帶來(lái)長(zhǎng)途搬運(yùn)，運(yùn)輸成本高昂，原料采集范圍大到幾十公里，其運(yùn)輸規(guī)模龐大，甚至出現(xiàn)運(yùn)輸業(yè)大于發(fā)電業(yè)的喧賓奪主現(xiàn)象。長(zhǎng)途搬運(yùn)耗費(fèi)大量油料，使得這種發(fā)電方式的“綠色”受到質(zhì)疑。
大量收購(gòu)的另一個(gè)問(wèn)題是抬高整體燃料價(jià)格。原本運(yùn)距較短的近區(qū)燃料供不應(yīng)求，必然會(huì)以遠(yuǎn)區(qū)燃料的高位價(jià)碼為參照，從而抬高了近區(qū)燃料價(jià)格。
更成問(wèn)題的是，生物質(zhì)原本存在多種用途，如：肥料、飼料、造紙、燃料等等。真正成為廢物或有害廢物的只是一部分。發(fā)電企業(yè)介入收購(gòu)，必然對(duì)其他產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成的供應(yīng)鏈和價(jià)格體系形成巨大沖擊，造成原料市場(chǎng)價(jià)格非理性化。有些地區(qū)甚至出現(xiàn)老鄉(xiāng)從燒秸稈改燒煤炭的情形，這與節(jié)能減排背道而行。
原料采集范圍大了，還可能加重技術(shù)上的困難：原料采集范圍越大，品種越混雜，使得灰融點(diǎn)進(jìn)一步下降，造成爐膛嚴(yán)重結(jié)焦，難以連續(xù)運(yùn)行，電廠難以為繼。還可能產(chǎn)生高溫、低溫金屬腐蝕，降低可用率，增加維修成本。
這條路線的另一個(gè)問(wèn)題是需要消耗相當(dāng)多的淡水，當(dāng)然如果把電廠建在有相當(dāng)大的持續(xù)熱用戶的城市，可以熱電聯(lián)供。但是必然帶來(lái)同樣的問(wèn)題，那就是要取代已經(jīng)存在的供熱產(chǎn)業(yè)鏈，而且，一般說(shuō)，供熱半徑小不了，使得供熱管網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行成本上升。
這種電廠的燃料儲(chǔ)藏也是一件大事。燃煤電廠的存煤，一般考慮15至25日的消耗量?？墒巧镔|(zhì)的存量需考慮青黃不接，總要按數(shù)月設(shè)計(jì)。不論集中一處或多處，必然占用大量土地。其消防也成為大事。
這類電廠因其附屬設(shè)施龐大、料場(chǎng)占用大片土地，其單位造價(jià)比起燃煤火電單位造價(jià)要高出一倍多；一般說(shuō)單位千瓦造價(jià)在萬(wàn)元以上。因?yàn)榧夹g(shù)原因，其效率卻只有燃煤火電的80％；加上燃料昂貴；用人多；運(yùn)維費(fèi)用高等等。即便有電價(jià)津貼，仍然無(wú)利可圖。一般說(shuō)，生物質(zhì)能電廠的上網(wǎng)電價(jià)盈虧平衡點(diǎn)在0.8元/千瓦時(shí)左右。遠(yuǎn)高于風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)。(一般說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電的正常上網(wǎng)電價(jià)盈虧平衡點(diǎn)在0.60元/千瓦時(shí))。因此，把生物質(zhì)能發(fā)電廠做成萬(wàn)千瓦級(jí)的直燃式小火電的技術(shù)路線是一種缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的路線。
作為生物質(zhì)能發(fā)電的另一條技術(shù)路線，中等規(guī)模氣化發(fā)電模式，應(yīng)該說(shuō)其規(guī)模比前者要現(xiàn)實(shí)得多。但是經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)，始終難以推廣。究其原因是燃?xì)鈨艋@一關(guān)難以逾越。內(nèi)燃機(jī)是一種對(duì)燃料十分挑剔的機(jī)械。這就要求對(duì)燃?xì)庾骶?xì)的凈化，這樣就會(huì)造成燃?xì)鈨艋O(shè)施比氣化設(shè)施大許多倍，龐雜的凈化設(shè)施提高了投資額，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，需要大量用水，還要處理含焦油廢水。
燃?xì)庠趦艋^(guò)程中溫度下降，已經(jīng)造成很大的熱損失，使其總體效率不高。一般說(shuō)發(fā)一度電需1.5至2公斤燃料。倘若燃料價(jià)0.2元/公斤，燃料成本達(dá)到0.3至0.4元/千瓦時(shí)，相應(yīng)上網(wǎng)電價(jià)可想而知。
此類電廠管理和技術(shù)水準(zhǔn)的要求也比較高。因而用人也很多，這種發(fā)電企業(yè)的規(guī)模也不能做得太小，否則管理成本會(huì)顯得過(guò)高。同樣存在運(yùn)費(fèi)高昂的問(wèn)題。
氣化發(fā)電推廣緩慢，它的上游供應(yīng)商，如：燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)供應(yīng)商，對(duì)技術(shù)開(kāi)發(fā)不敢大量投入，使整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，難以期望在短期內(nèi)有重大突破。
上述兩條技術(shù)路線久攻不克，使我國(guó)的生物質(zhì)能發(fā)電事業(yè)發(fā)展不理想。近來(lái)讀到不少文章要求給生物質(zhì)能發(fā)電以更多政策優(yōu)惠。本人認(rèn)為除了政策優(yōu)惠，技術(shù)路線也很重要。技術(shù)路線的失誤，同樣產(chǎn)生災(zāi)難性后果。似乎應(yīng)該采取完全不同的技術(shù)路線。
3. 發(fā)展以村為單位的生物質(zhì)能分布式發(fā)電企業(yè)的技術(shù)路線
3.1 生物質(zhì)原料市場(chǎng)
生物質(zhì)種類繁多，分布面廣。生物質(zhì)的生長(zhǎng)受品種、日照、氣溫、降水、肥料、土壤、耕作等的影響，其產(chǎn)量相差懸殊。以我國(guó)地域劃分，大體上南方、東部高于北方、西部。粗略的估計(jì)每畝干生物質(zhì)產(chǎn)量在0.5至2噸。其畝產(chǎn)對(duì)富集成本影響巨大。也就是品位對(duì)投入產(chǎn)出十分敏感。
生物質(zhì)產(chǎn)品大多已有其他用途，浪費(fèi)的只是一部分。一旦發(fā)電企業(yè)開(kāi)始收購(gòu)就可能與其他收購(gòu)者競(jìng)爭(zhēng)，抬高價(jià)格，牽動(dòng)面很大。應(yīng)該與兄弟收購(gòu)者保持足夠的間距，以利彼此發(fā)展。
有些生物質(zhì)已經(jīng)完成了富集，并成為有害廢物。利用來(lái)發(fā)電，使其無(wú)害化、資源化，對(duì)發(fā)電企業(yè)而言是最有利的。這樣不單不用付燃料費(fèi)，還可取得一些治污補(bǔ)償。例如谷殼。粗略估計(jì)以我國(guó)生產(chǎn)的谷殼的10％作為發(fā)電燃料，就可裝機(jī)600萬(wàn)千瓦。這也是我國(guó)氣化發(fā)電企業(yè)大多成為糧食企業(yè)自備電廠的原因?？墒菗?jù)了解，這種發(fā)電方式上網(wǎng)難度很大，而且?guī)缀醪豢赡苋〉脟?guó)家對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電的價(jià)格津貼。雖說(shuō)600萬(wàn)千瓦也不能說(shuō)是個(gè)小數(shù)目。但是相對(duì)于散布在田間的秸稈的巨大潛力，畢竟還只能說(shuō)是個(gè)不大的數(shù)目。
對(duì)于散布在田間的秸稈，以非常粗略的估算，每公頃(15畝)的生物質(zhì)夠1千瓦發(fā)電機(jī)組發(fā)電1年之用。每平方公里(1500畝，相當(dāng)于一個(gè)村)可供100千瓦。這樣用我國(guó)10％的國(guó)土生產(chǎn)的秸稈，取其20-30％，就夠裝機(jī)1億千瓦。這只是現(xiàn)在的估計(jì)，將來(lái)原料市場(chǎng)充分理性化了，就有可能使所有“廢物”都充分利用。更何況，一旦生物質(zhì)能發(fā)電成為一個(gè)有利的大產(chǎn)業(yè)，就可能出現(xiàn)新的能源作物。其產(chǎn)量難以估計(jì)。
3.2 生物質(zhì)能發(fā)電廠的規(guī)模
為了降低富集成本，按照燃料市場(chǎng)的特點(diǎn)，似乎生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)的規(guī)模越小越有利。但是考慮到管理成本，就不能太小。一般上馬之初似乎應(yīng)以半徑1-2公里的范圍(一個(gè)村)建一個(gè)電廠為宜。因此電廠容量在50到150千瓦，用工2到4人較適合。成為農(nóng)村分布式的小電廠，這些小電廠效率還不能太低，用人也不能過(guò)多，還要少占地。
3.3 裝備技術(shù)路線--直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組
蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)這三種最普遍使用的熱力機(jī)械都不能滿足這種小電廠的要求。倒是一種古老而未經(jīng)利用的熱力機(jī)械-斯特林引擎(熱氣機(jī))可能會(huì)解決問(wèn)題。其名稱為：直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組。
直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組由直燃爐和熱氣機(jī)--發(fā)電機(jī)組合而成。
直燃爐基本沿用節(jié)柴灶技術(shù)。我國(guó)研制推廣節(jié)柴灶已有數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)成熟，形式多樣，生產(chǎn)企業(yè)多，便于選用。近年研制的百千瓦級(jí)生物質(zhì)顆粒燃料熱水鍋爐，其效率直逼90％，其化學(xué)和機(jī)械未燃燒熱損失己經(jīng)不多。如果容量更大些，配以煙道省煤器和空氣予熱器，進(jìn)一步降低排煙溫度，減少排煙熱損失，其效率還能進(jìn)一步提高。
節(jié)柴灶采用高溫直燃，原料處理簡(jiǎn)便，幾乎不存在焦油問(wèn)題。爐膛內(nèi)結(jié)焦則可以用機(jī)械方法清理，所得草木灰為優(yōu)質(zhì)肥料。
熱氣機(jī)(Stirling Engine) 由蘇格蘭牧師Robert Stirling在1816年發(fā)明，是一種由外部向氣缸內(nèi)的工質(zhì)供熱，使工質(zhì)氣體在不同溫度下作周期性壓縮和膨脹的閉式循環(huán)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，所以又稱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。其熱力循環(huán)由定溫壓縮過(guò)程、定容回?zé)徇^(guò)程、定溫膨脹過(guò)程、定容儲(chǔ)熱過(guò)程等四個(gè)過(guò)程組成。熱氣機(jī)因其燃料在氣缸外燃燒而區(qū)別于燃料在氣缸內(nèi)燃燒的內(nèi)燃機(jī)，所以熱氣機(jī)又被稱作外燃機(jī)。
熱氣機(jī)的工質(zhì)可為氫、氮、氦或空氣等。已設(shè)計(jì)制造的熱氣機(jī)有多種結(jié)構(gòu)，熱氣機(jī)的功率傳遞機(jī)構(gòu)分為曲柄連桿傳動(dòng)、菱形傳動(dòng)、斜盤(pán)或擺盤(pán)傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和自由活塞傳動(dòng)等。按缸內(nèi)循環(huán)的組成形式分，熱氣機(jī)主要有配氣活塞式和雙作用式兩類。配氣活塞式熱氣機(jī)，在一個(gè)氣缸內(nèi)有兩個(gè)活塞作規(guī)律的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，冷腔與熱腔之間用冷卻器、回?zé)崞骱图訜崞鬟B接，配氣活塞推動(dòng)工質(zhì)在冷熱腔之間往返流動(dòng)；雙作用式熱氣機(jī)，每個(gè)氣缸內(nèi)只有一個(gè)活塞，兼起配氣活塞和動(dòng)力活塞的作用。各缸的上部為熱腔，下部為冷腔。各熱腔經(jīng)加熱器、回?zé)崞骱屠鋮s器與鄰缸的下部冷腔連接，組成一個(gè)動(dòng)力單元。
與內(nèi)燃機(jī)比較，熱氣機(jī)適用于各種能源，無(wú)論是液態(tài)的、氣態(tài)的或固態(tài)的燃料，當(dāng)采用載熱系統(tǒng)，如熱管，進(jìn)行間接加熱時(shí)，幾乎可以使用任何熱源，例如：生物質(zhì)能、太陽(yáng)能集熱、核反應(yīng)等。同時(shí)熱氣機(jī)無(wú)需壓縮機(jī)增壓，使用一般風(fēng)機(jī)即可滿足要求，因而自用能少。由于外燃，允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量。熱氣機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，獨(dú)立于燃?xì)獾墓べ|(zhì)通過(guò)加熱器吸熱，并按斯特林循環(huán)對(duì)外做功，因此避免了類似內(nèi)燃機(jī)的震爆做功和間歇燃燒過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了高效、低噪和低排放運(yùn)行。按中船重工集團(tuán)711研究所的介紹，熱氣機(jī)高效：總能效率達(dá)到80%以上；低噪：1米處裸機(jī)噪音底于68dBA；低排放：尾氣排放達(dá)到歐5標(biāo)準(zhǔn)。熱氣機(jī)單機(jī)容量可以因地制宜地增減，使用靈活性大。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)比內(nèi)燃機(jī)少40％，降價(jià)空間大，同時(shí)維護(hù)成本也較低。
雖然熱氣機(jī)原理早在1816年由斯特林發(fā)明。而且斯特林循環(huán)是活塞式熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)概括性卡諾循環(huán)，效率達(dá)到理想值。可是，長(zhǎng)期以來(lái)，限于技術(shù)條件，未能商品化。只有一些模型和玩具產(chǎn)品。近30年來(lái)，由于相關(guān)條件的改變，斯特林引擎引起了相當(dāng)?shù)年P(guān)注。國(guó)外已有用于哥特級(jí)潛艇。效率有高達(dá)50％。丹麥有35千瓦和75千瓦生物質(zhì)能熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組產(chǎn)品。
我國(guó)中船重工集團(tuán)711研究所正在將熱氣機(jī)推向民用市場(chǎng)。當(dāng)然，軍品向民品的轉(zhuǎn)化需要一個(gè)過(guò)程。據(jù)中船重工集團(tuán)711研究所介紹眼下還只有50千瓦的氣體燃料機(jī)組，固體燃料機(jī)組還有待開(kāi)發(fā)。其單位千瓦造價(jià)介于萬(wàn)千瓦級(jí)的直燃式小火電和中等規(guī)模氣化發(fā)電機(jī)組之間，其熱效率則比二者略高。
據(jù)有關(guān)專家估計(jì)：在我國(guó)，幾十千瓦等級(jí)的固定式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研制、開(kāi)發(fā)；引進(jìn)、吸收、消化；軍轉(zhuǎn)民等從技術(shù)層面上說(shuō)，都不會(huì)有什么大問(wèn)題。眼下關(guān)鍵在于認(rèn)識(shí)和商業(yè)運(yùn)作問(wèn)題，
3.4 直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化
雖然直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量可從幾千瓦到幾十千瓦以適應(yīng)從戶用到村用的需要，與各類生物質(zhì)采集范圍優(yōu)化匹配，但是，一開(kāi)始研制，就應(yīng)該使其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，一旦推廣就能大規(guī)模生產(chǎn)，降低成本。似乎一開(kāi)始只要30千瓦、50千瓦兩個(gè)型號(hào)即可。爐灶部分要考慮不同農(nóng)、林、牧“三廢”散料或成型料的需要。
為了避免重蹈“以市場(chǎng)換技術(shù)”的覆轍，一開(kāi)始研制，首先要采用國(guó)內(nèi)的科研成果，支持國(guó)內(nèi)研發(fā)。應(yīng)注意研制未動(dòng)、專利先行。
為了避免國(guó)外制造業(yè)搶占市場(chǎng)。一開(kāi)始研制，就要對(duì)上、下游進(jìn)行部署，應(yīng)該盡量采用國(guó)產(chǎn)化的零、部件產(chǎn)品，培植成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。一旦推廣就能帶動(dòng)上、下游產(chǎn)業(yè)的興旺。
為了盡快形成產(chǎn)業(yè)，在設(shè)備定型后就應(yīng)形成數(shù)千臺(tái)至萬(wàn)臺(tái)的批量，以形成批量?jī)?yōu)勢(shì)，降低造價(jià)。
一開(kāi)始研制，就考慮到這些裝備的運(yùn)行維護(hù)工作量之中大部分要做成只需要低技術(shù)要求的工作，以適應(yīng)廣大農(nóng)、林、牧區(qū)勞動(dòng)力技術(shù)能力的實(shí)際，增加就業(yè)；其中技術(shù)要求較高的部件則做成高可靠性，必要時(shí)輪替返回服務(wù)中心集中維修。
一開(kāi)始研制，就要部署從研發(fā)、設(shè)計(jì)、認(rèn)證、加工、裝配、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等乃至管理、市場(chǎng)、營(yíng)銷、服務(wù)各專業(yè)、各工種、組織機(jī)構(gòu)設(shè)置的研究和各層次職工的培訓(xùn)。
3.5 直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電廠的特點(diǎn)。
這種微型電廠分散座落在廣大農(nóng)村，以農(nóng)產(chǎn)品為原料，就業(yè)人員大多來(lái)自農(nóng)村，屬于農(nóng)村電力。電廠的投資、建設(shè)、經(jīng)營(yíng)、管理應(yīng)該以農(nóng)民為主。這是一項(xiàng)劃時(shí)代的改革-農(nóng)民成為電力的主人?？梢哉f(shuō)，唯有廣大農(nóng)村、農(nóng)民的積極參與，這項(xiàng)事業(yè)才能成功。
直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組，需要足夠的水源，作為冷卻設(shè)備之用。電廠取水及水處理應(yīng)與當(dāng)?shù)卮濉㈡?zhèn)水務(wù)建設(shè)和供熱統(tǒng)一規(guī)劃。
該類設(shè)備的副產(chǎn)物是熱水，熱水可供生活、采暖等用途，最后提供給灌溉。由于電廠規(guī)模小，相應(yīng)的供熱距離短，管網(wǎng)投資小，散熱和輸水功率小，易于解決。應(yīng)該盡可能做成熱電聯(lián)供。還可能采用電廠以更多、更舒適的水暖、熱水串換老鄉(xiāng)燒坑、燒熱水的柴火，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電利用高溫能量，用做功后低溫能量供熱，來(lái)降低整體綜合能耗。
在這里還應(yīng)該感激我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)完成了村村通電和戶戶通電，使得小規(guī)模的直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)得以就近上網(wǎng)。直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組可聯(lián)接到國(guó)家電網(wǎng)以確保周波穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定。電價(jià)回收，補(bǔ)貼落實(shí)。
它可承擔(dān)電力高峰負(fù)荷以減輕國(guó)家電網(wǎng)調(diào)峰壓力，它在電網(wǎng)末端調(diào)整電壓可以提高電能質(zhì)量，降低電網(wǎng)和線路電能損失。一旦大網(wǎng)出現(xiàn)偶發(fā)性問(wèn)題，可以確保一方用電安全，甚至對(duì)鄰近地域作出支援。對(duì)供電安全乃至國(guó)防都有顯著效益。
這種電廠可以斷續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行方式靈活多樣，還可以無(wú)電源啟動(dòng)。它也可與小水電、太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電良性互補(bǔ)。機(jī)組做成半固定式，遇到農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)，可以輕松遷徙。
這種百千瓦上下的小電廠的上網(wǎng)問(wèn)題似乎給人們帶來(lái)困惑。但是，要知道，對(duì)于規(guī)模幾千瓦到幾千千瓦的眾多農(nóng)村小水電廠而言，百千瓦的電廠已屬中等規(guī)模。有些電網(wǎng)有大批小水電站并網(wǎng)運(yùn)行，它們已經(jīng)積累了豐富的農(nóng)村電源上網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)。不論是規(guī)章制度還是調(diào)度通訊、保護(hù)、運(yùn)行方式、各類裝置都很成熟，因此這種電廠上網(wǎng)模式，可以參照已經(jīng)十分成熟的小水電廠上網(wǎng)模式，稍加改進(jìn)即可運(yùn)用。關(guān)于這方面的知識(shí)屬于農(nóng)村電力范疇。
對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)，眾多小型生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)的并入，是一件不太麻煩而有諸多好處的新業(yè)務(wù)，也是一件政治和經(jīng)濟(jì)效益都十分可觀的業(yè)務(wù)擴(kuò)充。
采用直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電機(jī)組的電廠的規(guī)模可大可?。?jiǎn)螜C(jī)容量靈活，機(jī)組數(shù)量也靈活。基本著眼于就地電力需求。分期規(guī)模隨著電力市場(chǎng)和原料供應(yīng)增長(zhǎng)而成長(zhǎng)。
綜上所述，本技術(shù)路線著眼于以直燃式熱氣機(jī)生物質(zhì)能發(fā)電廠來(lái)發(fā)展以村為單位的可再生資源分布式電源。這種電廠可以形容為微型生物熱電廠。要讓這種電廠如繁星一般綴滿中國(guó)大地，使農(nóng)戶成為電力的主人。只要生物還在生長(zhǎng)，我們就可以在家門口獲取電力，就地原料就地轉(zhuǎn)化就地使用，改變農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生活方式。它使國(guó)家發(fā)電能源多元化、分散化，成為繼風(fēng)力發(fā)電快速增長(zhǎng)之后的新的可再生能源增長(zhǎng)點(diǎn)。它能夠形成一個(gè)千億產(chǎn)值，百萬(wàn)從業(yè)大軍的新興綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)。因此它是一條高效率、低成本、市場(chǎng)化、規(guī)?；⑸像R快、見(jiàn)效快的路線，比較符合自然規(guī)律和我國(guó)國(guó)情。符合黨和國(guó)家關(guān)于科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展以及建設(shè)新農(nóng)村的方針。如果一個(gè)電廠100千瓦，以12年的努力，建成100萬(wàn)個(gè)這樣的電廠，總?cè)萘烤陀?億千瓦，占全國(guó)發(fā)電能力十分之一。
