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我国生物质能发展现状与展望

2021-02-18 15:02:23
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“十三五”我国生物质能发展现状

生物质发电

在我国,生物质发电主要包括城镇生活垃圾焚烧发电、农林生物质发电、沼气发电。“十三五”以来,我国生物质发电规模逐年上涨。根据国家能源局数据,截至2019年底,全国已投运生物质发电项目1094个,累计并网装机容量2254万千瓦,其中,垃圾焚烧发电1202万千瓦,农林生物质发电973万千瓦,沼气发电79万千瓦。2019年生物质发电量为1111亿千瓦时,同比增长22.6%,占全部电源总发电量1.5%。发电年平均利用小时数达5181小时,生物质发电量显著提升,年利用小时数保持较高水平

2019 年中国生物质发电总投资规模约508 亿元,其中农林生物质发电投资约97 亿元,生活垃圾焚烧发电投资约398 亿元,沼气发电投资约13 亿元。

农林生物质发电。开发规模:截至201912月,我国农林生物质发电项目374个,并网装机容量973万千瓦,年发电量468.1亿千瓦时,年上网电量406亿千瓦时,全行业平均发电小时数为4811小时。农林生物质发电行业累计投资总额达970亿元,年产值约360亿元。当前,农林生物质发电站生物质发电总装机容量的近45%,依然是我国生物质发电的主要技术方向,是农林生物质能源化利用的主要形式(见图3)。

主要技术:农林生物质直燃发电系统主要由直燃锅炉、汽轮机、发电机组、给料系统、除尘除渣系统等组成。生物质发电与燃煤发电系统较为类似,但生物质燃料具有高氯、高碱、高挥发份、低灰熔点等特性,燃烧时易腐蚀锅炉,容易结渣和结焦,因此生物质锅炉是生物质发电的核心设备。目前国内生物质直燃发电锅炉采用的燃烧方式主要为层燃技术和循环流化床技术,层燃技术主要为振动炉排和往复炉排。

城镇生活垃圾焚烧发电。开发规模:截至201912月,我国城镇生活垃圾焚烧发电项目504个,并网装机容量1202万千瓦,年发电量609.6亿千瓦时,年上网电量498.6亿千瓦时,年处理垃圾量约1.3亿吨。城镇生活垃圾焚烧发电行业累计投资总额达2600亿元,年产值约506亿元(见图4)。

主要技术:垃圾焚烧发电技术路线包括炉排炉焚烧工艺、流化床焚烧工艺和等离子气化焚烧工艺。炉排炉和流化床在我国应用广泛,占我国垃圾焚烧市场的95%以上。但是随着环保要求的日益严格,炉排炉技术因为燃烧充分,污染物排放浓度比流化床技术要低,因此近几年增速较快,逐渐成为最主流技术。

沼气发电。开发规模:截至201912月,我国沼气发电项目216个,并网装机容量79万千瓦,年发电量33.2亿千瓦时,年上网电量29.8亿千瓦时(见图5)。

区域分布:我国沼气发电装机容量排名前六名的省份依次是广东省、江苏省、河南省、山东省、江西省、湖南省,合计占全国装机容量的60.1%(见表3)。

主要技术:沼气发电的核心设备为燃气发电设备,近年来,我国沼气发电技术研发和制造水平有了较大提高,但是国产设备发电效率与进口设备仍有一定差距,国产设备效率一般为30%35%,进口设备可以达到40%

生物质供热

生物质供热(含采暖)主要包括生物质热电联产供热、生物质锅炉供热、生物质炉具供热,生物质供热主要用于工业园区、工业企业、商业设施、公共服务设施、农村居民采暖等。在“十三五”期间,受大气污染治理和我国北方地区冬季清洁采暖的推动,我国生物质供热发展迅速,截至2019年底,生物质清洁供热项目超过1100个,供热面积超过4.8亿平方米,其中生物质热电联产供热面积超过3.4亿平方米,生物质锅炉供热面积超过9000万平方米,炉具供热面积超过5000万平方米。

生物质供热主要在北方冬季取暖区和粮棉主产省(区)推广清洁能源利用,即辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、河北、河南、湖北、湖南、山东、江苏、安徽、江西、四川、山西、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆19个省(区)以及新疆生产建设兵团、黑龙江农垦。重点以东北区域和华北区域及周边地区为主。

沼气和生物天然气

截至2019年,我国户用沼气约有4000万户,中小型沼气工程11.8万处,规模化大型沼气工程约8720处,全国沼气年产量约190亿立方米,其中户用沼气年产量约160亿立方米,大中小沼气工程年产气量约30亿立方米。已投产运行14个商业化生物天然气项目,年产气量约12775万立方米,较2018年新增4305万立方米,年产有机肥105.6万吨。

我国沼气和生物天然气项目遍布全国,在华北、东北、华东、华中、华南、西南、西北等地区均有项目分布。根据2018年国家能源局调研统计,20182020年期间,我国预计投产150个生物天然气项目,建成后预计年处理秸秆量721万吨,年处理粪便量约1457万吨,生物天然气生产规模可达13.5亿立方米。

生物燃料乙醇

截至2018年底,我国各类原料的生物燃料乙醇设计产能约为605万吨/年,形成年混配车用乙醇汽油2000万吨以上的能力。2018年我国生物燃料乙醇产量约为340万吨。2019年各地继续推进乙醇汽油全覆盖工作,生物燃料乙醇产业发展是我国生物液体燃料发展中的重要组成部分。

目前,粮食乙醇的生产企业主要有6家,分别分布在河南省南阳市、吉林省吉林市、安徽省蚌埠市、黑龙江省肇东市和辽宁省铁岭市5个玉米主产区。木薯燃料乙醇生产项目主要有9个,主要分布在天津、河南、安徽、浙江、福建、江西、广东和广西。从木薯燃料乙醇的分布来看,这主要是根据我国木薯资源的现状而来,一部分为木薯的主产区,另一部分则为交通便利的港口,便于进口木薯的运输。

生物柴油

截至2018年底,我国生物柴油产能超过200万吨/年,2018年生物柴油产量约为97万吨。我国生物柴油的生产原料主要是废弃油脂,属于循环经济发展范畴。

目前我国有生物柴油企业近40家,截至2018年底,产业链企业共有28家上报了产量。从全国范围看,我国生物柴油企业主要分布在河北、湖北、山东、四川、重庆等地,产量最大是河北,其次是福建、浙江。

我国生物质能发展存在的关键问题

生物质能的战略地位尚未确定

生物质能利用有机废弃物生产可再生的清洁能源,能够同时实现供应清洁能源、治理环境污染和应对气候变化,是实现碳中和目标的有效措施之一。生物质能有利于生态文明建设、美丽乡村建设和乡村振兴,能够增加创造就业岗位,提高农村居民收入,具有良好的社会效益和环境效益。但是目前,生物质能的战略地位还未确定,各方重视程度不够,影响了行业发展。

生物质非电领域应用优先准入保障不足

《可再生能源法》对生物质热力、生物燃气、生物柴油等非电领域的保障未能充分体现,生物质能的优先开发利用没有得到应有重视,受特许经营限制,生物质热力、生物燃气、生物柴油等生物质能非电领域产品难以公平进入相应市场,甚至受到品质、价格歧视。《可再生能源法》未出台相关细则,开放准入市场、保障生物质能产品的优先应用。对于违法情况,缺乏有效监管和处罚措施。

生物质非电领域应用经济激励措施不足

目前,对于生物质能的经济激励政策主要集中在发电领域,在生物质热力、生物燃气、生物柴油、生物炼制产品等非电领域还没有明确的激励政策支持。生物质能区别于其他可再生能源的特性就在于产品多样,可广泛应用于供热、供气、交通燃料等各个能源领域。生物质能作为可再生能源、战略新兴产业,在经济性上很难与传统化石能源竞争,但生物质能在环保效益和社会效益方面,特别是减少温室气体排放、大气环境治理方面优势明显,缺乏相应经济激励措施,限制了产业价值的体现。

生物质能产业标准和监管体系薄弱

生物质能各领域仍缺乏权威标准引导行业规范化发展。尽管生物质能各领域的标准体系框架基本形成,但在标准实施和监管方面存在较大难度。现有标准多数为非强制标准,仅作为行业指导参考的推荐标准。生物质能产品类别多样,除国家级标准外,不同地区的不同产品也有各自规定和标准,标准体系缺乏规范,使标准执行难度加大。在监管方面,行业信息数据缺乏有效统计,未形成有效的监管标准体系,在融入化石能源体系过程中,受到标准和监管制约影响较大。

生物质资源保障和产业数据统计体系有待完善

我国虽然开展了一些生物质资源调查的相关工作,但未形成定期开展生物质资源调查与评价的机制,尤其是对能够能源化利用的生物质资源缺乏详细的统计数据,没有明确提出建立生物质原料的资源保障体系,生物质能相关数据更新信息滞后严重。生物质能项目开发过程中,常出现资源竞争问题,对周边地区的资源状况缺乏充分了解,是导致原料竞争和供给不足的重要原因。

我国生物质能发展趋势

生物质发电从纯发电向热电联产转变

单纯的生物质发电项目已经不能适应我国对清洁供热新的形势需求,越来越多的生物质发电项目开始向热电联产转变,包括工业用热、商业用热、民用采暖,提升了生物质发电项目的效率,改善了项目的经济性,促进了我国生物质发电向产品多元化发展。

生物质能在非电领域中的应用正在加强

在能源转型的过程中,生物质能具有固体、液体、气体三种形态,能够提供清洁的热力、电力和动力,因此,在交通、电力、供热、采暖等方面都得到了一定应用,并正逐步拓宽应用范围,正在向综合能源供应转变。

生物质能应用技术呈现多元化

生物质能原料种类繁多,各具特点,决定了其应用方式应向多元化发展。产品从电力向电、热、炭、气、油、肥多联产高附加值转化利用方向深入发展。生物天然气、燃料乙醇、热电联产、生物柴油技术不断进步。

生物质能开发利用日益专业化和规模化

越来越多的大型专业公司加入生物质能领域,带动了整个行业的发展,为行业发展注入了活力,输入了资金和人才,使得行业的发展更趋向专业化。同时,由于政策调整,项目向规模化和大型化发展,这对于行业加强自律、培育龙头企业、形成区域集群都有很好的促进作用。

“十四五”我国生物质能发展展望

生物质能利用有机废弃物为原料,能够同时实现供应清洁能源、环境治理和应对气候变化,具有多重社会效益和环境效益。开发利用生物质能符合我国生态文明建设的思想,是实现我国生态环境保护、建设美丽中国、实施兴村振兴、能源革命、脱贫攻坚与污染防治等国家重大战略的重要途径,更是我国积极应对气候变化、参与环境治理,实现2030年二氧化碳排放达峰和2060年碳中和目标的重要手段。在十四五期间,大气污染治理将进入攻坚阶段、碳排放达峰和碳中和将进入快速推进阶段、固体废弃物的处理处置压力进一步加剧,这些都将有利于生物质能在十四五”期间迎来快速发展。

预计“十四五”期间,我国生物质发电行业将稳步增长,生物质清洁供热、沼气和生物天然气将快速发展,有望在“十四五”末实现商业化和规模化发展。生物液体燃料将适度增长。生物质能开发利用模式将进一步多元化。

本文刊载于《中国电力企业管理》202101期,作者系中国能源研究会常务理事


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