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生物質(zhì)燃?xì)獯螽a(chǎn)業(yè)時代:替代核電、火電 彌補天然氣缺口

2017-01-10 09:26:46 中國礦業(yè)報   作者: 劉曉慧  
        生物質(zhì)能是一種重要的新能源,其技術(shù)成熟,應(yīng)用廣泛,在應(yīng)對全球氣候變化、緩解能源供需矛盾、保護生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用,是全球繼石油、煤炭、天然氣之后的第四大能源,成為國際能源轉(zhuǎn)型的重要力量。“十三五”是我國實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型升級的重要時期,是新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)、全面建成小康社會的關(guān)鍵時期。在此背景下,生物質(zhì)能面臨產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要機遇。

2016年10月,國家能源局正式發(fā)布《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》。其中明確,到2020年,生物質(zhì)能基本實現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)模化利用。生物質(zhì)能年利用量約5800萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。生物質(zhì)發(fā)電總裝機容量達到1500萬千瓦,年發(fā)電量900億千瓦時;生物天然氣年利用量80億立方米;生物液體燃料年利用量600萬噸;生物質(zhì)成型燃料年利用量3000萬噸。

“我國污水排放約400億噸/年,平均收費不到1元/噸,運行費不過400億元/年,污水處理支撐起了幾十家上市公司。而生物質(zhì)燃?xì)馊绻凑?00億立方米/年產(chǎn)能來算,運行費用超過1500億元/年,投資將超過上萬億元,其市場容量遠(yuǎn)大于污水處理。”針對生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景,清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王凱軍立場堅定地亮出自己的觀點——生物質(zhì)燃?xì)獯螽a(chǎn)業(yè)的時代已然到來。

生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展可彌補天然氣缺口

能源安全問題不僅影響經(jīng)濟發(fā)展,而且是國家安全的重要組成部分。王凱軍在介紹生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展背景時說,早在幾年前,科技部就已經(jīng)從國家戰(zhàn)略高度部署推進了我國生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。《世界能源》雜志提出,預(yù)計到2030年,中國天然氣需求量將從現(xiàn)在不到2000億立方米增加到4000億立方米。除國內(nèi)生產(chǎn)和進口外,天然氣缺口仍將達到2000億立方米。有觀點曾針對國家能源戰(zhàn)略大膽提出設(shè)想,即其中1500億立方米的需求量可以通過煤制氣來解決,剩下500億立方米將由生物質(zhì)燃?xì)鈴浹a。

據(jù)介紹,目前,在世界范圍內(nèi),許多國家都開始將生物質(zhì)燃?xì)夂涂稍偕茉窗l(fā)展作為國家重大戰(zhàn)略。2011年,日本福島核事故后,德國便開始加快推動能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略,即“2020年徹底關(guān)閉其境內(nèi)的全部核電站,且到2050年前,可再生能源使用比例提高至80%”。瑞典則提出,到2050年前后,生物質(zhì)燃?xì)鈱⑷咳〈烊粴狻S凸I(yè)界也聯(lián)合發(fā)布了厭氧消化戰(zhàn)略和相應(yīng)的行動計劃。

王凱軍坦言,從時間上看,我國提出生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)略晚于上述國家。但是,我國生物質(zhì)燃?xì)赓Y源量豐富,具有彌補天然氣缺口的巨大潛力,且政策支持形勢利好。據(jù)粗略估算,目前我國生物質(zhì)燃?xì)赓Y源量近2000億立方米,到2050年,該數(shù)值將超過3000億立方米。隨著生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展,預(yù)計將會有更多的農(nóng)業(yè)廢棄物用于生物質(zhì)燃?xì)馍a(chǎn)。從體量和農(nóng)業(yè)面源污染控制需求上看,農(nóng)業(yè)廢棄物氣化是今后生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)化工作的重點。

國家能源局在《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出,到2020年建設(shè)160個生物天然氣示范點,年產(chǎn)量達到80億立方米;到2030年超過400億立方米。“這與500億立方米缺口是基本相吻合的。”王凱軍說。

政策利好推動生物質(zhì)燃?xì)夤こ檀笮突?/strong>

“在生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)政策利好的背景下,我國生物質(zhì)燃?xì)夤こ檀笮突D(zhuǎn)型勢在必行。”王凱軍介紹說,2003年~2014年,國家投資近400億元建設(shè)近10萬座沼氣工程,取得巨大成效。然而,以中小型工程為主,單座工程日產(chǎn)氣量很低。德國等歐洲國家,均以大型沼氣工程為主。據(jù)統(tǒng)計,2014年底,歐洲和德國的發(fā)電沼氣工程數(shù)量約為17000個和8000個,平均單個工程日產(chǎn)氣量基本都在6000立方米左右,發(fā)電裝機500千瓦。近年來,歐洲和德國生物天然氣工程數(shù)量雖然少,發(fā)展卻很快,分別約為370座和170座,單座平均日產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)庠?萬立方米左右。

“從規(guī)模效應(yīng)上看,建設(shè)5000立方米到10000立方米生物質(zhì)燃?xì)庖?guī)模的工程是比較合適的。這與國家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部及國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)相吻合。”在王凱軍看來,目前,如何順利實現(xiàn)大型化轉(zhuǎn)型,是生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。

大型化轉(zhuǎn)型難題亟待破解

據(jù)王凱軍介紹,目前,我國生物質(zhì)燃?xì)夤こ淘谠鲜諆\、集中處理、產(chǎn)品銷售與利用等環(huán)節(jié)均不支持規(guī)模化生產(chǎn),這也成為其大型化轉(zhuǎn)型的重大難題。實際上,早在2013年,山東省就已經(jīng)發(fā)起了“十萬億”生物質(zhì)燃?xì)忭椖康某h,并于2015年正式啟動了“山東省畜禽污染防治與資源化三級網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建研究”項目。在該項目中,針對不同環(huán)節(jié)研究解決問題的途徑,構(gòu)建涵蓋“收儲運-生產(chǎn)處理-產(chǎn)品銷售”全鏈條的“三級網(wǎng)絡(luò)”體系。第一級網(wǎng)絡(luò)是指原料的收集、儲存、轉(zhuǎn)運系統(tǒng);第二級網(wǎng)絡(luò)是指生產(chǎn)處理系統(tǒng),包括厭氧消化、有機肥生產(chǎn)、沼氣精制等;第三級網(wǎng)絡(luò)是指生物質(zhì)燃?xì)狻⒎柿系匿N售利用系統(tǒng)。綜合來看,構(gòu)建面向農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的三級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),是破解生物質(zhì)燃?xì)夤こ檀笮突D(zhuǎn)型難題的重要途徑之一。

在資源化生產(chǎn)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)方面,雖然其發(fā)展與應(yīng)用相對比較成熟,但在大型化轉(zhuǎn)型過程中卻仍然面臨著技術(shù)、反應(yīng)器、材料和設(shè)備的選擇難題。對此,王凱軍建議,在大型沼氣工程建設(shè)與推廣過程中,應(yīng)構(gòu)建幾種簡單且通用的技術(shù)設(shè)備模式以替代目前五花八門的選擇。

王凱軍說,標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、系列化產(chǎn)品和自動化運行是實現(xiàn)沼氣工程產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然要求和趨勢。在沼氣精制方面,無論是化學(xué)吸附、變壓吸附、物理吸附等傳統(tǒng)技術(shù),還是近年來興起的膜分離技術(shù),其發(fā)展都已經(jīng)非常成熟。例如,山東什邡的高效可移動式撬裝沼氣精制設(shè)備已經(jīng)能夠?qū)⒚撍⒚摿颉⒚撎己蛪嚎s等單元集成到集裝箱內(nèi),能縮短施工周期,減少占地面積。在沼渣沼液處理和資源化生產(chǎn)方面,目前開展的相關(guān)工作也很多。此外,利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進一步優(yōu)化與提升資源化生產(chǎn)過程將是今后一個重要的發(fā)展趨勢。

生物質(zhì)燃?xì)飧兄诳琐矞p排

關(guān)于生物質(zhì)燃?xì)獾睦脝栴},王凱軍說,目前國內(nèi)外生物質(zhì)燃?xì)庵饕糜诰G色公交、工業(yè)改造和居民燃?xì)獾龋r(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)燃?xì)庠诳琐矞p排中的重要作用也值得關(guān)注。相比于火電廠燃煤,散煤燃燒的排放強度集中,低空排放且無任何污染防治措施,對霧霾的“貢獻”更加突出。據(jù)估算,山東省村鎮(zhèn)耗煤量約4500萬噸/年,其污染量相當(dāng)于火電廠燃煤量為4.5億噸/年至6.75億噸/年的污染量。

王凱軍說,“如果采用生物質(zhì)燃?xì)馓娲⒚喝紵瑢刂旗F霾有很大益處。”

那么,要如何促進生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展?最后,王凱軍對生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展提出兩點展望:一是通過“互聯(lián)網(wǎng)+三級網(wǎng)絡(luò)”加速生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。即通過構(gòu)建生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物收儲運、資源化生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售利用產(chǎn)業(yè)鏈全生命周期跟蹤管控,做到環(huán)境效益與經(jīng)濟效益、社會效益共贏。二是生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)展促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級。即以生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動區(qū)域養(yǎng)殖、種植、肥料、燃?xì)獾刃袠I(yè)的優(yōu)化與升級,最終構(gòu)建以“農(nóng)業(yè)廢棄物收儲運-資源化處理-產(chǎn)品銷售與利用”三級網(wǎng)絡(luò)為核心的良性產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

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生物質(zhì)是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有機體,即一切有生命的可以生長的有機物質(zhì)通稱為生物質(zhì)。以工、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢物為原料生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)猓梢詫崿F(xiàn)廢物減量化,改善農(nóng)村、城市生態(tài)環(huán)境,并可生產(chǎn)生物質(zhì)能。生物質(zhì)能涵蓋于“節(jié)能環(huán)保”和“新能源”兩個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之中,是一個跨越多個產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

當(dāng)前,我國生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)市場正在不斷擴大。資料顯示,到2015年,我國已建或在建城市廢物沼氣(含填埋氣)工程1261個,其中混合垃圾工程13個,可年處理廢物0.06億噸,生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?.8億立方米;廚余垃圾工程48個,可年處理廢物0.05億噸,生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?.8億立方米;市政污泥工程200個,可年處理廢物0.067億噸,生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?.76億立方米;填埋場工程1000個,可年處理廢物1.35億噸,生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?5.9億立方米。此外,已建或在建工業(yè)廢渣和廢水沼氣工程3590個,其中廢渣工程290個,可年處理廢物0.25億噸,生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?億立方米;廢水工程3500個,可年處理廢水9億噸,生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?5億立方米。已建或在建生物質(zhì)燃?xì)馍a(chǎn)能力,城市32.26億立方米、工業(yè)54億立方米、農(nóng)業(yè)75億立方米,總計161.26億立方米,占我國天然氣年生產(chǎn)量的14.9%,占其年消費量的11%。




責(zé)任編輯: 李穎

標(biāo)簽:生物質(zhì)燃?xì)?