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我國生物質能發展現狀與展望

2021-02-18 15:02:23
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“十三五”我國生物質能發展現狀

生物質發電

在我國,生物質發電主要包括城鎮生活垃圾焚燒發電、農林生物質發電、沼氣發電?!笆濉币詠?,我國生物質發電規模逐年上漲。根據國家能源局數據,截至2019年底,全國已投運生物質發電項目1094個,累計并網裝機容量2254萬千瓦,其中,垃圾焚燒發電1202萬千瓦,農林生物質發電973萬千瓦,沼氣發電79萬千瓦。2019年生物質發電量為1111億千瓦時,同比增長22.6%,占全部電源總發電量1.5%。發電年平均利用小時數達5181小時,生物質發電量顯著提升,年利用小時數保持較高水平

2019 年中國生物質發電總投資規模約508 億元,其中農林生物質發電投資約97 億元,生活垃圾焚燒發電投資約398 億元,沼氣發電投資約13 億元。

農林生物質發電。開發規模:截至201912月,我國農林生物質發電項目374個,并網裝機容量973萬千瓦,年發電量468.1億千瓦時,年上網電量406億千瓦時,全行業平均發電小時數為4811小時。農林生物質發電行業累計投資總額達970億元,年產值約360億元。當前,農林生物質發電站生物質發電總裝機容量的近45%,依然是我國生物質發電的主要技術方向,是農林生物質能源化利用的主要形式(見圖3)。

主要技術:農林生物質直燃發電系統主要由直燃鍋爐、汽輪機、發電機組、給料系統、除塵除渣系統等組成。生物質發電與燃煤發電系統較為類似,但生物質燃料具有高氯、高堿、高揮發份、低灰熔點等特性,燃燒時易腐蝕鍋爐,容易結渣和結焦,因此生物質鍋爐是生物質發電的核心設備。目前國內生物質直燃發電鍋爐采用的燃燒方式主要為層燃技術和循環流化床技術,層燃技術主要為振動爐排和往復爐排。

城鎮生活垃圾焚燒發電。開發規模:截至201912月,我國城鎮生活垃圾焚燒發電項目504個,并網裝機容量1202萬千瓦,年發電量609.6億千瓦時,年上網電量498.6億千瓦時,年處理垃圾量約1.3億噸。城鎮生活垃圾焚燒發電行業累計投資總額達2600億元,年產值約506億元(見圖4)。

主要技術:垃圾焚燒發電技術路線包括爐排爐焚燒工藝、流化床焚燒工藝和等離子氣化焚燒工藝。爐排爐和流化床在我國應用廣泛,占我國垃圾焚燒市場的95%以上。但是隨著環保要求的日益嚴格,爐排爐技術因為燃燒充分,污染物排放濃度比流化床技術要低,因此近幾年增速較快,逐漸成為最主流技術。

沼氣發電。開發規模:截至201912月,我國沼氣發電項目216個,并網裝機容量79萬千瓦,年發電量33.2億千瓦時,年上網電量29.8億千瓦時(見圖5)。

區域分布:我國沼氣發電裝機容量排名前六名的省份依次是廣東省、江蘇省、河南省、山東省、江西省、湖南省,合計占全國裝機容量的60.1%(見表3)。

主要技術:沼氣發電的核心設備為燃氣發電設備,近年來,我國沼氣發電技術研發和制造水平有了較大提高,但是國產設備發電效率與進口設備仍有一定差距,國產設備效率一般為30%35%,進口設備可以達到40%。

生物質供熱

生物質供熱(含采暖)主要包括生物質熱電聯產供熱、生物質鍋爐供熱、生物質爐具供熱,生物質供熱主要用于工業園區、工業企業、商業設施、公共服務設施、農村居民采暖等。在“十三五”期間,受大氣污染治理和我國北方地區冬季清潔采暖的推動,我國生物質供熱發展迅速,截至2019年底,生物質清潔供熱項目超過1100個,供熱面積超過4.8億平方米,其中生物質熱電聯產供熱面積超過3.4億平方米,生物質鍋爐供熱面積超過9000萬平方米,爐具供熱面積超過5000萬平方米。

生物質供熱主要在北方冬季取暖區和糧棉主產?。▍^)推廣清潔能源利用,即遼寧、吉林、黑龍江、內蒙古、河北、河南、湖北、湖南、山東、江蘇、安徽、江西、四川、山西、陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆19個?。▍^)以及新疆生產建設兵團、黑龍江農墾。重點以東北區域和華北區域及周邊地區為主。

沼氣和生物天然氣

截至2019年,我國戶用沼氣約有4000萬戶,中小型沼氣工程11.8萬處,規?;笮驼託夤こ碳s8720處,全國沼氣年產量約190億立方米,其中戶用沼氣年產量約160億立方米,大中小沼氣工程年產氣量約30億立方米。已投產運行14個商業化生物天然氣項目,年產氣量約12775萬立方米,較2018年新增4305萬立方米,年產有機肥105.6萬噸。

我國沼氣和生物天然氣項目遍布全國,在華北、東北、華東、華中、華南、西南、西北等地區均有項目分布。根據2018年國家能源局調研統計,20182020年期間,我國預計投產150個生物天然氣項目,建成后預計年處理秸稈量721萬噸,年處理糞便量約1457萬噸,生物天然氣生產規??蛇_13.5億立方米。

生物燃料乙醇

截至2018年底,我國各類原料的生物燃料乙醇設計產能約為605萬噸/年,形成年混配車用乙醇汽油2000萬噸以上的能力。2018年我國生物燃料乙醇產量約為340萬噸。2019年各地繼續推進乙醇汽油全覆蓋工作,生物燃料乙醇產業發展是我國生物液體燃料發展中的重要組成部分。

目前,糧食乙醇的生產企業主要有6家,分別分布在河南省南陽市、吉林省吉林市、安徽省蚌埠市、黑龍江省肇東市和遼寧省鐵嶺市5個玉米主產區。木薯燃料乙醇生產項目主要有9個,主要分布在天津、河南、安徽、浙江、福建、江西、廣東和廣西。從木薯燃料乙醇的分布來看,這主要是根據我國木薯資源的現狀而來,一部分為木薯的主產區,另一部分則為交通便利的港口,便于進口木薯的運輸。

生物柴油

截至2018年底,我國生物柴油產能超過200萬噸/年,2018年生物柴油產量約為97萬噸。我國生物柴油的生產原料主要是廢棄油脂,屬于循環經濟發展范疇。

目前我國有生物柴油企業近40家,截至2018年底,產業鏈企業共有28家上報了產量。從全國范圍看,我國生物柴油企業主要分布在河北、湖北、山東、四川、重慶等地,產量最大是河北,其次是福建、浙江。

我國生物質能發展存在的關鍵問題

生物質能的戰略地位尚未確定

生物質能利用有機廢棄物生產可再生的清潔能源,能夠同時實現供應清潔能源、治理環境污染和應對氣候變化,是實現碳中和目標的有效措施之一。生物質能有利于生態文明建設、美麗鄉村建設和鄉村振興,能夠增加創造就業崗位,提高農村居民收入,具有良好的社會效益和環境效益。但是目前,生物質能的戰略地位還未確定,各方重視程度不夠,影響了行業發展。

生物質非電領域應用優先準入保障不足

《可再生能源法》對生物質熱力、生物燃氣、生物柴油等非電領域的保障未能充分體現,生物質能的優先開發利用沒有得到應有重視,受特許經營限制,生物質熱力、生物燃氣、生物柴油等生物質能非電領域產品難以公平進入相應市場,甚至受到品質、價格歧視?!犊稍偕茉捶ā肺闯雠_相關細則,開放準入市場、保障生物質能產品的優先應用。對于違法情況,缺乏有效監管和處罰措施。

生物質非電領域應用經濟激勵措施不足

目前,對于生物質能的經濟激勵政策主要集中在發電領域,在生物質熱力、生物燃氣、生物柴油、生物煉制產品等非電領域還沒有明確的激勵政策支持。生物質能區別于其他可再生能源的特性就在于產品多樣,可廣泛應用于供熱、供氣、交通燃料等各個能源領域。生物質能作為可再生能源、戰略新興產業,在經濟性上很難與傳統化石能源競爭,但生物質能在環保效益和社會效益方面,特別是減少溫室氣體排放、大氣環境治理方面優勢明顯,缺乏相應經濟激勵措施,限制了產業價值的體現。

生物質能產業標準和監管體系薄弱

生物質能各領域仍缺乏權威標準引導行業規范化發展。盡管生物質能各領域的標準體系框架基本形成,但在標準實施和監管方面存在較大難度?,F有標準多數為非強制標準,僅作為行業指導參考的推薦標準。生物質能產品類別多樣,除國家級標準外,不同地區的不同產品也有各自規定和標準,標準體系缺乏規范,使標準執行難度加大。在監管方面,行業信息數據缺乏有效統計,未形成有效的監管標準體系,在融入化石能源體系過程中,受到標準和監管制約影響較大。

生物質資源保障和產業數據統計體系有待完善

我國雖然開展了一些生物質資源調查的相關工作,但未形成定期開展生物質資源調查與評價的機制,尤其是對能夠能源化利用的生物質資源缺乏詳細的統計數據,沒有明確提出建立生物質原料的資源保障體系,生物質能相關數據更新信息滯后嚴重。生物質能項目開發過程中,常出現資源競爭問題,對周邊地區的資源狀況缺乏充分了解,是導致原料競爭和供給不足的重要原因。

我國生物質能發展趨勢

生物質發電從純發電向熱電聯產轉變

單純的生物質發電項目已經不能適應我國對清潔供熱新的形勢需求,越來越多的生物質發電項目開始向熱電聯產轉變,包括工業用熱、商業用熱、民用采暖,提升了生物質發電項目的效率,改善了項目的經濟性,促進了我國生物質發電向產品多元化發展。

生物質能在非電領域中的應用正在加強

在能源轉型的過程中,生物質能具有固體、液體、氣體三種形態,能夠提供清潔的熱力、電力和動力,因此,在交通、電力、供熱、采暖等方面都得到了一定應用,并正逐步拓寬應用范圍,正在向綜合能源供應轉變。

生物質能應用技術呈現多元化

生物質能原料種類繁多,各具特點,決定了其應用方式應向多元化發展。產品從電力向電、熱、炭、氣、油、肥多聯產高附加值轉化利用方向深入發展。生物天然氣、燃料乙醇、熱電聯產、生物柴油技術不斷進步。

生物質能開發利用日益專業化和規?;?span>

越來越多的大型專業公司加入生物質能領域,帶動了整個行業的發展,為行業發展注入了活力,輸入了資金和人才,使得行業的發展更趨向專業化。同時,由于政策調整,項目向規?;痛笮突l展,這對于行業加強自律、培育龍頭企業、形成區域集群都有很好的促進作用。

“十四五”我國生物質能發展展望

生物質能利用有機廢棄物為原料,能夠同時實現供應清潔能源、環境治理和應對氣候變化,具有多重社會效益和環境效益。開發利用生物質能符合我國生態文明建設的思想,是實現我國生態環境保護、建設美麗中國、實施興村振興、能源革命、脫貧攻堅與污染防治等國家重大戰略的重要途徑,更是我國積極應對氣候變化、參與環境治理,實現2030年二氧化碳排放達峰和2060年碳中和目標的重要手段。在十四五期間,大氣污染治理將進入攻堅階段、碳排放達峰和碳中和將進入快速推進階段、固體廢棄物的處理處置壓力進一步加劇,這些都將有利于生物質能在十四五”期間迎來快速發展。

預計“十四五”期間,我國生物質發電行業將穩步增長,生物質清潔供熱、沼氣和生物天然氣將快速發展,有望在“十四五”末實現商業化和規?;l展。生物液體燃料將適度增長。生物質能開發利用模式將進一步多元化。

本文刊載于《中國電力企業管理》202101期,作者系中國能源研究會常務理事


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