王志远
张家口市可再生能源创新中心 河北省张家口市 075000
摘要:长远来看,绿色低碳是全球新兴产业发展的必然趋势,生物质发电仍有相当大的潜力可待挖掘,市场空间巨大。近年来,随着我国对环保的日益重视,鼓励用新技术、新能源减轻温室效应和促进生态,并不断减少化石能源的使用,生物质能得到前所未有的发展契机。
关键词:生物质能;发电行业;现状及前景
一、生物质能储量丰富,沼气发电兼具环境和经济双重效益
(一)全球生物质能储能丰富,发展迅速
发展可再生能源取代化石能源已成为全球共识。生物质能储量丰富,地球每年产生的生物质能总量相当于全球能源消耗总量的10~20倍,成为世界公认的继煤、石油、天然气之后的第四大能源库。根据2018年美国能源资料协会对全球生物质能产量与消费量的预测结果,2020年,全球生物质能全球总的能源消费结构有三大终端市场,分别为热力、电力和交通运输,三者占比分别约为50%、20%和30%。未来,电力在全球能源消费中的占比将进一步加大。世界生物质能发电起源于20世纪70年代世界石油危机爆发后,最早由丹麦开始大力推行秸秆等生物质发电。根据IEA最新市场预测结果,在2018至2023年之间,生物质能源将引领可再生能源持续增长,占到全球能源消费增长的40%。到2040年,可再生能源在一次能源占比中达到17%~22%,将是实现全球电力需求的主要贡献力量。
(二)我国生物质能资源丰富,正在成为生物质发电行业新星
根据国家能源局统计数据,近年来,我国生物质发电装机容量逐年增加,2013至2019年我国生物质发电装机规模及增长率,我国生物质能发电装机容量逐年增长,年复合增长率为16.79%。到2019年底,全国生物质累计装机容量达2254万kW/h,较2018年增长22.60%。以此为基数计算,2025年之前,可再生能源中,生物质能发电将占据主导地位。
1生活垃圾
目前,卫生填埋和垃圾焚烧发电是我国生活垃圾处置最主要的两种方式。根据国家统计局数据,近10年来我国生活垃圾无害化处理量逐年增加,2018年全国生活垃圾无害化处理量为2.19亿吨,焚烧处置在无害化处理量的占比逐年上升,生活垃圾焚烧发电已成为生活垃圾处置的主要方式。
2餐厨垃圾
我国城市产生的餐厨垃圾每年约有6000万吨,城市餐厨垃圾占城市生活垃圾的一半左右。餐厨垃圾兼具污染源和再生能源的双重特性引起广泛关注。餐厨垃圾因具有高有机物含量,资源化可通过饲料化、好氧堆肥化、厌氧能源化等方式实现。其中,厌氧发酵能源化是减少温室气体排放、实现能源再生和社会经济效益最有效的方式之一。产生沼气后供电供气,残渣经无害化处理后制作有机复合肥料。
3畜禽粪便
我国的养殖场资源丰富,规模化畜禽养殖每年产生粪便8亿多吨,有充足的粪污原料供应。在农村,将畜禽粪污和农林废弃物如秸秆等混合起来作为发酵底物,混合厌氧发酵进行产沼,不仅提升了沼气产量,同时解决了农村秸秆堆放的问题。
4工业有机废水
工业有机废水主要来自柠檬酸、制糖、酒精、造纸、养殖、PTA等行业,这些行业目前处理污水的主流方式为生化法,处理过程中会产生大量沼气。据估算,每生产1吨柠檬酸可产生大约225立方米沼气,甲烷含量在60%左右,生产1吨酒精可产生300立方米沼气,甲烷含量可达70%。我国排放有机废水的工业企业以中小型居多,量大面宽。
工业有机废水开发沼气工程的进展与全国环保达标要求密切相关。国民经济持续快速发展的情况下,排放的工业有机废水总量也会随之增加。有机废水沼气资源化利用,将提升企业经济效益。
5秸秆
调查资料统计结果显示,我国每年秸秆资源量近9亿吨,可收集资源量在7亿~7.5亿吨。我国秸秆品种以水稻、小麦、玉米、棉秆为主。其中,稻草占比25.1%,麦秸占比18.3%,玉米秸占比约32.5%,棉秆占比31%,油料作物秸秆占比4.4%。
目前,我国能源的主要来源包括煤炭,石油,可再生能源如天然气,水电、核电、风电等。受制于“富煤、贫油、少气”的资源特点约束,我国的能源消费结构呈现以煤炭消费为主的特征。近20年来,从我国能源结构增长及构成情况可见,总体上我国能源消费总量持续增加,增速有所下降,水电、核电、风电等可再生能源类比重不断增大。2019年我国能源消费总量为48.6亿吨标准煤,较2000年已实现超过2倍的增长。
二、相关政策连续出台,规范行业稳健发展
我国生物质能应用技术开展以来,国家发展改革委、农业部、林业部、能源局、生态环保部等部门不断推出鼓励政策,不仅出台了多项生物质能利用的规划,同时给出税收、补贴等各种价格端的倾斜政策鼓励生物质能源利用的推行。据统计,2003~2016年,中国投入上千亿元支持沼气产业发展,其中中央投资超过400亿元。2014年以来,随着国家连续出台多项沼气发电发展规划以及补贴政策,带动行业主体数量实现扩幅的同时,市场规模也实现了快速增长。但是目前生物质能发电行业也存在着较大的问题,如,项目投资及运行成本高,对于电价补贴依赖性大、环保要求趋严后运行成本提高,燃料来源尤其是农林生物质来源不稳定,市场波动较大。
目前,我国生物质能源发电项目较多依赖于政府补贴,随着相关文件的出台,行业发展进入历史低点。但是基于我国的现状,我国能源结构仍然持续优化,生物质能作为唯一可再生的清洁能源,具有很大的发展潜力。同时,我国作为农业大国,农林废弃物等处理和利用需求不断增加,长远来看,行业仍有较大的发展空间。新政策条件下,对于生物质发电企业的综合实力提出更大的挑战。
(一)需要企业具有强大的市场开拓实力,能够以灵活多样的方式获取优质的项目信息。
(二)需要企业有优质的运营管理能力,任何运营类项目都是“三分建,七分管”,依靠专业的运营团队提高项目运营收益。
(三)需要企业有强大的技术实力,以技术革新推动项目收益。
(四)对于农林生物质直接燃烧发电项目,需要持续稳定的优质燃料供应保障,就国内现有项目经验,未来可通过经纪人制度等改善现有市场波动风险。总之,新政策下,将有利于生物质发电行业的市场集中度,有利于推动行业领军企业,规范整个生物质发电市场趋于健康稳步发展。
结束语
综上述,生物质能以通过光合作用产生的有机体为载体,将太阳能以化学能的形式贮存,是唯一的一种可再生的碳源,主要包括木质素、农林废弃物、畜禽粪便、污水废水、生活垃圾等。生物质能源因具有可再生性、低污染性、分布广泛易于取材等优势,成为煤炭、石油、天然气之后的第四大能源库。目前,生物质能源利用在世界能源结构中占比很小。丹麦是世界上利用秸秆生物质燃烧发电技术开发运行最好的国家,目前生物质发电作为生物质能主要的利用方式之一,除农林废弃物直接焚烧发电外,还有生活垃圾焚烧发电、生活垃圾填埋气发电及沼气发电等。
参考文献
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