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十二五生物质能井喷直燃发电量将超三峡

2018-10-30 12:24:03

十二五生物质能“井喷” 直燃发电量将超“三峡”

在介绍生物质能时,两院院士石元春喜欢形容其为灰姑娘。这个灰姑娘看起来灰头土脸,总是离不开农业、农村和农民;想要了解她也不那么简单,复杂多样的原料种类和利用形式,常常让人望而却步。

实际上,虽然生物质能同样位列我国可再生能源的发展规划,但过去五年,中国已成为全球的风电装机市场,全球超过一半的太阳能电池组件也被打上中国制造的标签。而与这两者相比,生物质能的发展实在是不值一提。

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由于生物质原料工业化应用不成熟的特点,生物质能产业本身发展就有一些难度。一位业内人士表示,而且生物质直燃发电的燃烧技术和装备制造相对成熟,对新型发电设备制造业的带动并没有那么大,所以资金也相对较少流向这个行业。

在沉寂多年之后,这一局面正在发展逆转。日前于北京召开的全国农村能源工作会议上,国家能源局局长刘铁男表示:到2015年生物质发电装机达到1300万千瓦、集中供气达到300万户、成型燃料年利用量达到2000万吨、生物燃料乙醇年利用量达到300万吨,生物柴油年利用量达到150万吨。

这是近30年来次围绕农村能源召开的专题会议,而许多从事生物质能利用的人士都相信,这次会议也被视为中国生物质能发展的标志性拐点。

国家现在重视起来了。发改委能源研究所高级顾问周凤起说,国际上常把生物质能作为仅次于水电发展的第二大清洁能源,我国也应该更多发展。

在力推了近十年生物质能之后,石元春也不禁感慨,这次的发展目标出乎我意料之外。

不过,考虑到生物质发电的热效率只有30%-50%,石元春认为,直燃发电可以作为现阶段生物质能利用的重点,但是中长期来看,生物质液体、气化燃料,以及生物质产品,应该受到更多的关注。

生物质发电将迈井喷期

生物质原料资源中以固体多,仅作物秸秆、林业剩余物和林地生物质三项的年产能潜力即超过7亿吨标煤。石元春介绍,其中,秸秆原料与木质性原料分占四成和六成,可以有直燃发电、混燃发电、裂解气化或液化等多种转化途径与产品。

据了解,众多的利用方式中,以生物质直燃发电的技术门槛,也是目前生物质替代煤成熟的方式,已经实现了产业化规模。

从业内人士看,其效能很具优势。即与风能和太阳能发电具有波动性和不稳定性的特征相比,生物质直燃发电的原理基本与火电相似,电能稳定、质量高,对于电而言更为友好;与同样稳定的水电相比,生物质直燃发电的全年发电小时数为小时,水电则只有小时,而风电、太阳能则更低。

根据国家能源局的数据,十一五期间,我国已建设了200万千瓦农林剩余物直燃发电厂,年发电量超过100亿度电。

如果按照国家十二五期间装机1300万千瓦的规划,就意味着到2015年,我国年生物质能发电量将达到910亿度-1040亿度电。三峡水电站一年的发电量是600亿度-700亿度,而建水电站会给生态带来负担。石元春表示。

作为专注于清洁能源和清洁技术领域的投资人,圆基环保资本首席执行官兼董事总经理陈家强早就关注到了生物质发电项目。

中国是一个农业大国,有很多的秸秆和农业废料。陈家强表示,从发电技术和整个产业链条上来讲应该是很有前景的。

但当他真正的去看这个领域的投资时,陈家强发现了一个难题,秸秆的所有者是分散的农民,电厂直接和他们打交道,成本会很高;而且农民知道秸秆能挣钱了,往往可能抬价。令人头疼的,则是一些农民可能会在秸秆中加入水、沙和石头等杂物,降低秸秆的发电量和设备的使用寿命。

这样的情况确实可能发生,但却不是不可控的。中粮科学研究院生化研发中心总经理助理林海龙表示,这和收集粮食的区别不大。

庄会永也表示了同样的看法,他是国能生物发电集团有限公司(下称国能生物)科技部的负责人。

目前,国能生物号称是全球,产业链完整的生物质直燃发电投资、建设、运营一体化公司。其投资的个生物质发电示范项目国能单县生物发电项目于2006年12月1日投产。目前已建设了40多家生物质发电厂,其中24家已投入运营,总装机容量达到100万千瓦,累计发电约100亿千瓦时。

粮食都能收上来,以前是废物的秸秆应该更好收集。庄会永表示,大家觉得难,是因为过去从来没有把秸秆作为商品,在收集上没有可借鉴的商业模式。

庄介绍,国能生物的电厂规模一般是30兆瓦,在满负荷发电的情况下,一小时的发电量需要约30吨秸秆,一天消耗的秸秆约为600吨。按照目前的300元/吨的秸秆售价,一年花在秸秆上的费用是约6600万元。

每个月我们需要将近600万元的秸秆,有那个农民能有这么大的经济实力囤积秸秆坐地涨价?庄会永认为,即使有实力的经纪人也难以承担100万元左右的秸秆存储保管风险,如果他有这么多钱,肯定去炒楼或者猪肉了。

总体而言,中国生物质直燃发电比较适合北方干燥地区。因此,国能生物目前有四个基地,分别位于东北、华东、内蒙和新疆。电厂还是选址在粮食的主要地区,一个电厂的原料理论收集半径是公里,一般是要覆盖个县,一吨玉米对应着一吨秸秆。庄表示。

按照国能生物的经验,一个产粮大县基本可以保证每年100万吨的粮食,5个县就是500万吨,去除100万吨难以回收的,剩下的400万吨只要能收集到一半,就能保证电厂的正常运行。

能源效率远逊于国外

发展生物质直燃电厂只要能够做到合理布局,将大中小型的项目结合,秸秆的回收不是一个太大的难题。周凤起表示,只要能以合理的价格收到秸秆,企业盈利并不难。

去年,国家发改委发布通知,出台全国统一的农林生物质发电标杆上电价标准,规定其未采用招标的标杆上电价为含税每度0.75元。这基本可以与生物质直燃发电的成本持平,如果企业管理规范,再加上CDM项目的补贴,IRR即能维持在8%。庄会永介绍。

我们投资电厂是20%来自自有资金,80%来自银行贷款,投资收益一般在12年。国能生物发电集团有限公司董事长蒋大龙表示。他同时透露,随着规模的扩大,装机在30兆瓦的生物质发电厂的造价,已从原来的3.3亿元降低至2.4亿元。

投资成本主要是在锅炉的投资上。石元春说。他介绍,一吨秸秆的热值约相当于0.5吨标准煤。秸秆的热值在大卡,标准煤的热值是7000大卡。

在热值相同的情况下,生物质发电所需的锅炉要比燃煤锅炉体积大。石元春解释,而因为生物质的灰熔点较低,燃烧容易结渣,所以生物质发电的锅炉还需要考虑堵塞烟道的问题。

为了获得先进的锅炉生产技术,国能生物与其股东公司龙基电力收购了丹麦百安那公司。丹麦百安那公司拥有丹麦BWE公司的生物质发电专用燃烧锅炉技术。庄会永解释。

我们将丹麦BWE的技术进行了消化吸收和再创新,现由济南锅炉集团制造生产。庄会永说。

如果只用秸秆发电,目前我国与国外的发电效率已经相差无几。我们是30%,国外也就是40%左右。石元春表示,但是发达国家并不仅用秸秆发电,他们往往是热电、燃料联产。

据了解,不同于我国燃烧生物质只用来发电,国外通常是把余热收集起来充分利用,燃烧后的废渣也可以做其他产品。热能利用的国家是挪威,热效率可达97%。

我们除了发电以外,50%-60%的热能都损失了,如果在发电过程中实现热电联产,转换效率可也可以达到80%-88%。庄会永介绍。

但他坦言,类似的热电联产在我国现阶段并不容易实现。许多电厂所在地的供热管不是很成熟。

实际上,主要的原因还是国家没有生物质发电供热的相关补贴政策。庄介绍,国能生物位于东北的一个电厂,曾经尝试过给当地一个地产项目供热,但结果却让国能生物的积极性受挫。

要保证稳定的供热,我们就必须把发电效率降低为20%,这必然影响我们的发电量。此外,供热价格也很难计算,因为现在都是以燃煤供热的价格相比,但是燃煤供热都是赔本在做的。庄直言,虽然一些新建的发电厂都是按照热电联产来设计,但除非国家有支持政策,不然电厂没有积极性去供热。

非粮乙醇燃料短期难产业化

从我国的能源结构来讲,生物质利用的方式其实不是发电。石元春表示,风能、太阳能、水能都可以发电。但是生物质可以做液体和气体燃料,其他的可再生能源却不行。

因此,石元春认为,从世界范围来看,生物质替代化石能源的主要方向,不是煤和电,而是油和气。

实际上,我国目前有10个省市作为乙醇汽油的试点,在汽油中调配10%的乙醇。其中黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省内的所有加油站都作此调配;湖北、山东、河北、江苏、广西5个省区则是部分地区作此调配。

现在市场的车不做任何改动,使用添加10%-15%乙醇汽油没有问题。林海龙介绍。而据美国通用汽车的研究,一辆车花美元的改装费用,就可以实现任意比例的乙醇添加。

2001年,中国政府为了消化积压的陈化粮,批准建立四家燃料乙醇企业:安徽丰原生化、中粮生化(000930,股吧)能源(肇东)有限公司(当时名为华润酒精)、吉林燃料乙醇和河南天冠集团,用于向中国部分城市的车用汽油里添加10%的燃料乙醇。但仅过了2年,陈化粮就被消化一空,乙醇企业对粮食的大量消耗反而被质疑与民争粮。

2007年,以玉米、小麦为主的第1代燃料乙醇被叫停,各大燃料乙醇公司不得不寻找过渡性的非粮原料乙醇。木薯、甜高粱等原料成为第1.5代,生产纤维素乙醇的原料完全是非粮,也被业内称作第2代。

可惜,在非粮液体生物燃料方面实在乏善可陈。2006年下发的依靠大型央企的一纸文件后,仅新建了一个由中粮建在广西的木薯燃料乙醇厂。一批当时生机勃勃的民营非粮乙醇中小企业都被封在摇篮里了。石元春回忆。

据林海龙介绍,去年全国燃料乙醇的产量约是170万吨,其中150万吨左右仍是以玉米为原料,只有十来万吨是木薯为原料的非粮燃料乙醇。

目前政府不鼓励禁止利用粮食作物生产液体燃料,总体发展思路是稳步发展非粮生物液体燃料,这就意味着国内发展燃料乙醇必须取用农作物秸秆等废弃物。中投顾问新能源行业研究员萧函说。

中粮于2006年在黑龙江肇东建了一个以玉米秸秆为原料、年产500吨纤维素乙醇的中试装置。根据中粮提供的数据,以目前的工业生产来讲,7吨干燥的秸秆能够生产出1吨燃料乙醇。而目前国内每年的纤维素废弃物是6亿-7亿吨,其中玉米秸秆约是1.4亿吨。按照十二五期间300万吨燃料乙醇的发展目标,仅需要2100万吨的秸秆。

据了解,我国目前还有3套纤维素乙醇示范装置,分别在河南天冠集团、安徽丰原集团、山东龙力科技优先公司,生产能力从几千到上万吨不等。

萧函提醒,目前国内利用秸秆等废弃物发展纤维素乙醇的规模很小,尚未形成产业规模。但是随着非粮生物液体燃料的发展,在燃料获取上必然与生物质发电产生冲突。

但在石元春看来,纤维素乙醇在短期要实现产业化并不是容易的事,这是各国都在攻关的制高点,做也能做,就是成本太高,很难实现商业生产。

石介绍,纤维素乙醇的价格比玉米乙醇要高出倍,主要是酶价太高,占到整个成本的50%。

不过,中粮正在试图打破无法产业化这个固有的结论。我们将在黑龙江,或者是其他合适的地方去建一个5万吨规模的纤维素乙醇厂。林海龙介绍,时间不会太久,我们正在等待发改委批准。

固、气态燃料或为黑马

尽管眼下来看,生物质直燃发电仍是产业发展的重点,但是石元春预计,固体成型燃料和产业沼气可能是十二五期间的黑马。

所谓成型燃料,就是指在收割秸秆等原料的同时把它粉碎,把它变成颗粒状,或者是压成块状。颗粒状的直径在30mm以下,密度比较高,在1.1左右;块状的直径大于30mm,密度比较小,约在0..9。

开发固体生物质原料的瓶颈是它的松散,能量密度低和不便运输流通。石元春表示。经粉碎压缩后的成型燃料则可以解决这道难题,其容重与热值接近于原煤,且干净、便于运输和市场流通。

不过,这种成型燃料并不适合用于大规模的发电厂。把成千上万的秸秆粉碎成烟丝那么细,压缩成燃料燃烧,对于我们电厂来说,成本还是太高了,太。庄会永表示。

庄介绍,国能生物收集秸秆的成本约在240元/吨,加上打包、存储和运输的价格,也能将成本控制在300元/吨,但成型燃料块状可以卖到元/吨,颗粒状则可以卖到元/吨,如果是用于出口的木头颗粒,还能卖到超过1000元/吨。

当前我国成型燃料宜以供热市场为主,特别是全国几十万个中小燃煤供热锅炉因难以清洁燃烧而成为节能减排的难点,成型生物燃料替代是一种选择。石元春解释。

此外,沼气也将在十二五期间,形成快速发展态势。上世纪八九十年代,在中国开始发展农村户用沼气的时候,德国与瑞典等开发了沼气的规模化生产与工业性用途,因此被叫做产业沼气。

产业沼气生产技术在德国瑞典等欧洲国家已相当成熟,商业化程度高。石元春说,但我国目前沼气的规模化程度和容积产气率尚低,分离纯化技术和设备刚起步。

不过,他认为这些都是可以很快弥补和赶上的,预计一两年内,北京、河南、山东、海南、河北等地将出现生产经纯化压缩的车用沼气CBG的示范试点。只要扶持政策和标准制定到位,逐步健全物流系统和培育市场,产业沼气必将有个大的发展。

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