生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式探討 “生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電”

隨著規(guī)模工業(yè)化的發(fā)展，石油、煤炭等一次能源日益短缺，且對自然界帶來不可逆的環(huán)境危害，可再生能源依托其綠色、節(jié)能等特性，越來越被重視，使用風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源是未來必然的發(fā)展方向。可再生能源發(fā)電并利用電網(wǎng)輸送到使用終端是當(dāng)前最佳的利用模式。但可再生能源供給存在不確定性，電網(wǎng)在接納可再生能源電力時存在諸多問題，一些可再生能源又被稱為“垃圾電”，棄風(fēng)、棄光、生物質(zhì)電力不能上網(wǎng)等情況常有發(fā)生，目前國內(nèi)可再生能源的產(chǎn)業(yè)發(fā)展并非一路光明，特別是生物質(zhì)能源利用存在著產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸。

據(jù)統(tǒng)計，2013年全國發(fā)電總裝機(jī)容量為12.47億kW，其中火電8.6億kW，水電2.8億kW，風(fēng)電7548萬kW，太陽能1547萬kW，核電1461萬kW，生物質(zhì)發(fā)電780萬kW。2013年生物質(zhì)上網(wǎng)電量約為211億千瓦時。在可再生能源中，生物質(zhì)能源領(lǐng)域相對發(fā)展最慢，產(chǎn)業(yè)模式一直處在探索階段。從生物質(zhì)發(fā)電項目類型來看，直燃發(fā)電類型項目占累計并網(wǎng)容量的55%，是應(yīng)用最廣泛的生物質(zhì)能利用方式。其次為垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)類型項目，占累計并網(wǎng)容量的41.5%。沼氣發(fā)電技術(shù)類型項目占累計并網(wǎng)容量的3.5%。按照發(fā)電量和裝機(jī)容量對比分析，生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行率約為30%，折合滿負(fù)荷運(yùn)行小時2370h，其中沼氣類型發(fā)電運(yùn)行率最高，垃圾焚燒類型發(fā)電較高，生物質(zhì)直燃類型運(yùn)行率較低。不僅如此，由于農(nóng)林生物質(zhì)收集、運(yùn)輸困難，運(yùn)費(fèi)增長使得燃料價格增加，大部分生物質(zhì)電廠處于虧損運(yùn)營狀態(tài)。與此同時，我國可作為能源利用的生物質(zhì)資源總量每年約4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤能量，目前僅利用約2200萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤能量，還有約4.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤能量未利用，可利用空間巨大。

從2006年到2013年國家在生物質(zhì)能源發(fā)電方面制定了多個專項規(guī)劃，同時給予了大量的促進(jìn)政策（見附件）。其中鼓勵政策核心內(nèi)容包括：生物質(zhì)發(fā)電優(yōu)先上網(wǎng)，電網(wǎng)公司全額收購上網(wǎng)電量，全時段、各地區(qū)上網(wǎng)統(tǒng)一電價為0.75元/kWh，通過全國征收的可再生能源電價附加分?jǐn)偨鉀Q補(bǔ)貼費(fèi)用。按照國家給予的鼓勵政策分析，生物質(zhì)能應(yīng)迅速得以發(fā)展，但從以上數(shù)據(jù)分析，生物質(zhì)發(fā)電的發(fā)展卻差強(qiáng)人意。

究其原因，沒有充分發(fā)揮生物質(zhì)發(fā)電的自身優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式不適宜，政策的指向需要進(jìn)行應(yīng)對性的完善。目前生物質(zhì)發(fā)電主要有直燃發(fā)電、高溫氣化發(fā)電和沼氣化發(fā)電，其中直燃發(fā)電占主導(dǎo)，高溫氣化發(fā)電在技術(shù)探索階段，沼氣發(fā)電技術(shù)成熟但應(yīng)用占比很小，無論哪種模式都沒有真正具備大規(guī)模推廣的條件，目前生物質(zhì)分布式發(fā)電應(yīng)用模式的瓶頸主要包括：

l 資源分散，收集難度大，能源密度低，儲運(yùn)費(fèi)用高，電廠經(jīng)營虧損，企業(yè)投資意愿不強(qiáng)。

l 發(fā)電負(fù)荷不易調(diào)節(jié)，低負(fù)荷發(fā)電效率低，谷時發(fā)電需要利用火電調(diào)峰，降低火電運(yùn)行效率，各時段發(fā)電量全額同價收購，電網(wǎng)公司利益受損，不愿意接收。

l 用于補(bǔ)貼的費(fèi)用較高，需要持續(xù)增加可再生能源附加費(fèi)征收比例，政策難以為繼。

l 規(guī)模不宜調(diào)整，原料相對單一，運(yùn)輸能耗高，對環(huán)保貢獻(xiàn)低。

能否找到一種新的產(chǎn)業(yè)模式，突破上述產(chǎn)業(yè)瓶頸，將生物質(zhì)發(fā)電從“垃圾電”變?yōu)?ldquo;優(yōu)質(zhì)電”，在國家不增加電價補(bǔ)貼額度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)盈利，并提升生物質(zhì)發(fā)電在環(huán)保方面的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展？

“生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電” 的應(yīng)用模式可以有效解決上述問題，如果能夠利用合適的支持政策，并進(jìn)行示范推廣，將有可能實(shí)現(xiàn)廣泛的復(fù)制，推進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電進(jìn)入發(fā)展快車道。

生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電，就是將生物質(zhì)先轉(zhuǎn)化為沼氣，進(jìn)行臨時的存儲，在一個峰谷周期內(nèi)暫存。在電力需求高峰時進(jìn)行滿負(fù)荷發(fā)電，將“垃圾電”變?yōu)?ldquo;優(yōu)質(zhì)電”，為電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雪中送炭，谷時完全停機(jī)不發(fā)電，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電和分布式調(diào)峰雙重功能。將調(diào)峰電站的運(yùn)行補(bǔ)貼與可再生能源發(fā)電補(bǔ)貼政策結(jié)合，在不增加現(xiàn)有補(bǔ)貼總量的情況下使生物質(zhì)發(fā)電具有較好的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，同時還可降低電網(wǎng)公司建設(shè)調(diào)峰電站投入，亦可作為智能電網(wǎng)整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系的電力基礎(chǔ)，可謂一舉多得。

生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電的特點(diǎn)：

l 與風(fēng)能、光能相比，沼氣可以適量進(jìn)行存儲，將不可調(diào)整的供能系統(tǒng)變?yōu)榭煽氐墓┠芟到y(tǒng)。

l 沼氣采用內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，可短時間迅速啟動供電，特別是內(nèi)燃機(jī)發(fā)電模式，10分鐘可以迅速啟動并實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷輸出。

l 能利用多種生物質(zhì)為原料，對單一類型燃料依賴小，可以降低成本，提升效益。

l 電站效率不受規(guī)模影響，1MW和10MW的發(fā)電效率相當(dāng)，效益接近，適合各種發(fā)展模式。

5MW生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電站的系統(tǒng)圖

相對于傳統(tǒng)的生物質(zhì)發(fā)電形式，沼氣峰時發(fā)電充分利用沼氣能源的暫存和內(nèi)燃機(jī)的即時發(fā)電特性，可以實(shí)現(xiàn)峰時滿發(fā)、平時調(diào)度、谷時全停，參與調(diào)度，作為優(yōu)先調(diào)峰系統(tǒng)，僅發(fā)優(yōu)質(zhì)電，不發(fā)垃圾電。在項目投資中，投資占比較大的沼氣生產(chǎn)系統(tǒng)，建造能力為滿發(fā)消耗量的40%～50%即可，可以大大降低等規(guī)模電站的投資，沼氣存儲量建設(shè)適當(dāng)提升，一般為存儲設(shè)計為單日用沼氣量的60%左右。同時沼氣存儲性能源發(fā)電系統(tǒng)還可以作為分布式能源和智能電網(wǎng)整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系的電力基礎(chǔ)。規(guī)模可大可小，等規(guī)模發(fā)電容量電站對原料需求量降低50%，同規(guī)模的發(fā)電站容易獲取優(yōu)惠的原料價格，相對于直燃模式，可以利用餐余、糞便、過期食品，生活垃圾等等，沼氣電廠的原料來源更廣，推廣型更強(qiáng)。

除了主要的特性外，還有一些在推廣應(yīng)用的有利環(huán)節(jié)，比如規(guī)模適當(dāng)，特別適宜民營企業(yè)發(fā)展，民營企業(yè)全面的投資推進(jìn)可使產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。可以與風(fēng)電和光電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動態(tài)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)可再生能源多模式并存，促進(jìn)共同發(fā)展。國家可以少建設(shè)等同規(guī)模的調(diào)峰電廠，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)峰綜合效益。在同等的規(guī)模下，政府補(bǔ)貼更少，峰時電力電網(wǎng)公司的采購銷售差價大，電網(wǎng)公司在應(yīng)用中收益，電力并網(wǎng)從先前的障礙變?yōu)榱送苿恿Α?/span>

以一個5MW的常規(guī)秸稈發(fā)電廠和一個沼氣峰時電廠進(jìn)行數(shù)據(jù)對比研究如下：（本表為對比數(shù)據(jù)，僅供參考）

以此表分析，沼氣峰時發(fā)電模式將可再生能源發(fā)電和峰時發(fā)電結(jié)合為一體，享受生物質(zhì)補(bǔ)貼的同時再給予部分峰時電價補(bǔ)貼，項目即可有很好的經(jīng)濟(jì)效益，撬動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利益源，使生物質(zhì)能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)具有了推廣的經(jīng)濟(jì)動力。

生物質(zhì)峰時發(fā)電在國內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用，還需要多部門、協(xié)會和企業(yè)共同結(jié)合。首先發(fā)展模式需要得到政府和行業(yè)協(xié)會的認(rèn)可，建立推廣示范的先導(dǎo)性政策，通過政策作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的示范，采取峰時高補(bǔ)、谷時不補(bǔ)的模式，改變原來的全額收購政策。實(shí)現(xiàn)投資和資源行為的規(guī)范化，以多種投資主體實(shí)施，生物質(zhì)資源市場化。通過調(diào)峰能力，促動電網(wǎng)企業(yè)自身利益。

如果通過多元并舉的措施，建造的項目示范在技術(shù)和盈利模式被認(rèn)可后，生物質(zhì)沼氣利用將獲得巨大發(fā)展契機(jī)，必將替代直燃發(fā)電成為主流模式。按照目前的生物質(zhì)資源情況，突破盈利和解決上網(wǎng)問題后，生物質(zhì)發(fā)電量將有望超過風(fēng)、光、小水電成為第一可再生能源。使得農(nóng)林生物質(zhì)以外的大量的廢棄物原料有了新途徑，對于（廚余、糞便、屠宰、過期食品、病死牲畜等）以前的垃圾將會有能力進(jìn)行充分收集和利用，環(huán)境可大大改善，實(shí)現(xiàn)一舉兩得。

總的來說，生物質(zhì)能源利用目前在中國發(fā)展不夠理想，究其原因是沒有找到適合在中國發(fā)展的模式，希望通過本文我們可以找到一種有中國特色的發(fā)展模式，并利用有中國特色的模式，推動生物質(zhì)沼氣產(chǎn)業(yè)在中國快速發(fā)展。

注：撰寫本文的前提，生物質(zhì)沼氣技術(shù)在國際上已經(jīng)非常成熟，僅德國就有8000多個生物質(zhì)沼氣發(fā)電站，發(fā)電容量達(dá)到了全國的5%左右，但中國的生物質(zhì)能源利用一直未發(fā)展起來。在國內(nèi)，通過多年的交流、引進(jìn)和消化吸收，生物質(zhì)沼氣及發(fā)電技術(shù)已得到長足發(fā)展，目前原料處理、厭氧反應(yīng)系統(tǒng)、沼氣發(fā)電等技術(shù)具備了產(chǎn)業(yè)化推廣的條件，在工業(yè)污水處理、大型養(yǎng)殖場等領(lǐng)域已全面應(yīng)用，但一直無法在廣泛的生物質(zhì)原料領(lǐng)域推廣應(yīng)用，沒有找到破解發(fā)展瓶頸的模式。

附件：

2006-2013年生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策