杨迪
九州能源（贵州）有限公司 贵州贵阳 550002
摘要：低浓度瓦斯发电站是当下最成熟的瓦斯利用方式，节能减排保护环境有很大的利用和推广价值。瓦斯发电站不但能有效解决煤层气利用问题，还兼具良好的经济效益，是国家和地方重点支持的绿色的低碳电站。
关键词：低浓度瓦斯发电；煤层气；温室效应；新能源发电；瓦斯利用。
一、瓦斯和温室效应
煤层气，俗称“煤矿瓦斯”，与煤伴生， 在我国各主要煤田均有。煤层气（煤矿瓦斯）的主要成分是甲烷，与天然气相同，是一种可燃烧的清洁能源。煤层气中甲烷浓度4%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。甲烷与二氧化碳同属于温室气体，而甲烷的温室效应是二氧化碳的21倍，对环境破坏性极强。
二、目前瓦斯的利用和低浓度瓦斯发电
2.1 瓦斯的利用
（1）浓度30%以上液化天然气；
（2）16%以上低浓度提纯至民用级；
（3）4%-16%均可用于瓦斯发电；
（4）4%以下，使用氧化余热装置回收热能。
2.2 低浓度瓦斯发电
考虑供气稳定性问题，绝大部分的煤矿稳定的供气范围都在30%以下，所以通常选用低浓度瓦斯发电机组对煤矿瓦斯进行利用。相较于燃气轮机，燃气-内燃机在利用瓦斯方面有更好的经济性和稳定性。国内瓦斯发电站普遍使用燃气-内燃机作为发电机组原动机，国内企业胜动集团、淄柴淄新，国外企业道尼茨、卡特彼勒都有各自优秀的机组可供选型。
原则上瓦斯发电站的电量必须优先满足煤矿使用，富余部分上网。对于采用双回路供电的煤矿瓦斯发电站，共要使用到4块双向计能表，用于电网、电站和煤矿之间的电费结算。
三、煤矿建设低浓度瓦斯发电站的收益
3.1 电费及节容费收入
通常煤矿享有电网大工业用户电价约为0.5497元（以2017年12月贵州省10KV电价计），如以容量计费并上被考核部分每度电保守约为0.65元左右。以年用电量2000万度的中等煤矿为例，每年节省用电成本1300万元。除去瓦斯成本，每年净节省电费1100万元。
3.2 瓦斯利用与政府性补贴
通常市场内的瓦斯发电站以每方纯瓦斯均价0.25元的价格向煤矿收购瓦斯，煤矿以40万吨产量计，每吨煤伴生瓦斯保守估计约为20立方，煤矿可每年向瓦斯电站供应纯瓦斯800万方，可满足一个年发电量2000万度的中型瓦斯电站。
国家对煤矿每方瓦斯的利用补贴为0.3元，地方政府也有相应的补贴政策，普遍约为0.2元（以贵州省六盘水市能源局文件计），煤矿瓦斯补贴收入约为400万元。此外，瓦斯发电站甚至可参与国家间的碳排放交易，享受发达国家的碳交易补贴。
3.3 国家一次性建设补贴分成
根据贵州省2017年能源局文件规定，对于发电机安装容量超过1MW的煤矿，国家和地方一次性补助80万元的一次性建设费用。
3.4 热水供应和供暖
瓦斯发电使用的燃气-内燃机组尾气温度约为450℃，如果安装余热锅炉可回收部分热量用于煤矿洗浴和供暖使用。以总装机装机2MW的发电机组为例余热锅炉功率约为0.9MW，每日可产生95℃热水100吨左右，完全满足煤矿日常需求。如煤矿每天需要热水量为50吨，每年为煤矿节省约162万度电，节省电费105.3万元。
3.5 无形的政治红利
随着碳排放交易的开放，禁止瓦斯对空排放的对排空瓦斯进行税务调节的政策已在制定中。任何煤矿想在国家和地方新的兼并和重组的政策中生存下来，对瓦斯的利用将是一个非常重要的考核指标。
修建一个瓦斯发电站，将白白浪费的绿色能源转化为电能和热水，无疑将会给煤矿形象加分不少。
四、 低浓度瓦斯发电站的安全运行
4.1 安全运输系统
低浓度瓦斯如何安全、高效的进行发电必须解决安全问题（防爆问题）。以现在技术路线，低浓度瓦斯发电站通常使用细水雾输送系统。细水雾灭火是当今世界消防领域内的最新技术，水雾在瓦斯传输过程中不停的冷却和稀释，从而实现物理上的隔爆抑爆。
（1）冷却作用：细水雾在汽化过程中，从燃烧物表面吸收大量的热量，使燃烧的气体周围温度迅速降低至燃烧临界值以下，热分解中断，燃烧随即终止；
（2）稀释作用：火焰进入细水雾后，细水雾迅速蒸发形成蒸气，由液相变为气相，气体急剧膨胀(约1760倍)，最大限度地拉大了燃烧反应分子间的距离，抑制了火焰产生。
4.2电站消防
瓦斯电站的重要部位根据燃烧的不同性质设备相应的消防设置。如发电机组最容易起火的部位为润滑油系统，燃机通道入口和发电机，所以设置快速管断阀来控制火灾，同时再发电机厂房设置水喷雾灭火系统。其他重要部位如网控楼，主厂房都设置自动式水喷雾系统和消火栓。
五、国家政策的引导与扶持
5.1加大财政资金支持力度
提高财政补贴标准。综合考虑抽采利用成本和市场销售价格等因素，提高煤层气（煤矿瓦斯）开发利用中央财政补贴标。同时，强化中央财政奖励资金引导扶持。落实煤炭行业淘汰落后产能及小煤矿整顿关闭扶持政策，安排中央财政奖励资金重点支持关闭高瓦斯和煤与瓦斯突出小煤矿，加快推进煤炭产业结构调整和煤矿企业兼并重组准，进一步调动企业积极性。
5.2强化税费政策扶持
完善增值税优惠政策。加快营业税改征增值税改革试点，扩大煤矿企业增值税进项税抵扣范围。结合资源综合利用增值税政策的调整完善，研究制定煤层气（煤矿瓦斯）发电的增值税优惠政策。
5.3支持煤层气发电上网
煤矿企业利用煤层气（煤矿瓦斯）发电优先自发自用，富裕电量需要上网的，由电网企业全部收购。相关部门和单位应进一步简化煤层气（煤矿瓦斯）发电并网项目核准、环评、用地、电网接入和发电许可等手续，加快审核办理。
六、有待解决的问题
6.1土地供应
一个6x600KW的瓦斯发电站厂房和办公区域面积约为800㎡，设置在煤矿瓦斯排风口附近。如若煤矿没有空余场地可提供，煤矿方需需要购买或租赁附近土地，而这些土地往往处于耕地红线内，深度开发起来很困难。
6.2 供气稳定性
瓦斯电站和煤矿在瓦斯利用方面是否挣钱，其核心问题就是供气稳定性。而现有的部分煤矿无法在技术上和管理上保证瓦斯电站气源的质量和连续性。因此煤矿企业必须从多维的角度解决瓦斯供应问题，所谓“有煤卖煤，无煤卖气”，这也是煤价下行大环境下煤炭企业的一种生存方式。
七、结论
低浓度瓦斯发电技术的应用是煤层气利用史的革命性创新。根据贵州省和山西省大中小煤矿上的实践经验表明，该技术具有良好的社会公益性和出色经济效益。在国家“低碳经济”政策的扶持下，必将得到全面的推广。
参考文献：
[1]国家能源局文件.关于印发煤层气勘探开发行动计划的通知[Z].2015-02-03
[2]国务院办公厅.关于进一步加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的意见[Z].2014-07-18
[3]六盘水市能源局.关于印发《六盘水市煤层气（煤矿瓦斯）开发利用实施方案（017-2019年）》 的通知[Z].2017-09-27