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

作者:劉曉慧 發(fā)布時(shí)間:2017-01-10   來(lái)源:中國(guó)礦業(yè)報(bào)

  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(duì)全球氣候變化、緩解能源供需矛盾、保護(hù)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(guó)際能源轉(zhuǎn)型的重要力量。“十三五”是我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要時(shí)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(huì)的關(guān)鍵時(shí)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(jī)遇。

  2016年10月,國(guó)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(shí)現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)?;?。生物質(zhì)能年利用量約5800萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1500萬(wàn)千瓦,年發(fā)電量900億千瓦時(shí);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(wàn)噸;生物質(zhì)成型燃料年利用量3000萬(wàn)噸。

  “我國(guó)污水排放約400億噸/年,平均收費(fèi)不到1元/噸,運(yùn)行費(fèi)不過(guò)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(lái)算,運(yùn)行費(fèi)用超過(guò)1500億元/年,投資將超過(guò)上萬(wàn)億元,其市場(chǎng)容量遠(yuǎn)大于污水處理?!贬槍?duì)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(chǎng)堅(jiān)定地亮出自己的觀點(diǎn)——生物質(zhì)燃?xì)獯螽a(chǎn)業(yè)的時(shí)代已然到來(lái)。

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

  能源安全問(wèn)題不僅影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而且是國(guó)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(shí)說(shuō),早在幾年前,科技部就已經(jīng)從國(guó)家戰(zhàn)略高度部署推進(jìn)了我國(guó)生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展?!妒澜缒茉础冯s志提出,預(yù)計(jì)到2030年,中國(guó)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(guó)內(nèi)生產(chǎn)和進(jìn)口外,天然氣缺口仍將達(dá)到2000億立方米。有觀點(diǎn)曾針對(duì)國(guó)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(guò)煤制氣來(lái)解決,剩下500億立方米將由生物質(zhì)燃?xì)鈴浹a(bǔ)。

  據(jù)介紹,目前,在世界范圍內(nèi),許多國(guó)家都開(kāi)始將生物質(zhì)燃?xì)夂涂稍偕茉窗l(fā)展作為國(guó)家重大戰(zhàn)略。2011年,日本福島核事故后,德國(guó)便開(kāi)始加快推動(dòng)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?。英?guó)政府和工業(yè)界也聯(lián)合發(fā)布了厭氧消化戰(zhàn)略和相應(yīng)的行動(dòng)計(jì)劃。

  王凱軍坦言,從時(shí)間上看,我國(guó)提出生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)略晚于上述國(guó)家。但是,我國(guó)生物質(zhì)燃?xì)赓Y源量豐富,具有彌補(bǔ)天然氣缺口的巨大潛力,且政策支持形勢(shì)利好。據(jù)粗略估算,目前我國(guó)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(guò)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(jì)將會(huì)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(diǎn)。

  國(guó)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(gè)生物天然氣示范點(diǎn),年產(chǎn)量達(dá)到80億立方米;到2030年超過(guò)400億立方米?!斑@與500億立方米缺口是基本相吻合的?!蓖鮿P軍說(shuō)。

  政策利好推動(dòng)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(guó)生物質(zhì)燃?xì)夤こ檀笮突D(zhuǎn)型勢(shì)在必行?!蓖鮿P軍介紹說(shuō),2003年~2014年,國(guó)家投資近400億元建設(shè)近10萬(wàn)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(guó)等歐洲國(guó)家,均以大型沼氣工程為主。據(jù)統(tǒng)計(jì),2014年底,歐洲和德國(guó)的發(fā)電沼氣工程數(shù)量約為17000個(gè)和8000個(gè),平均單個(gè)工程日產(chǎn)氣量基本都在6000立方米左右,發(fā)電裝機(jī)500千瓦。近年來(lái),歐洲和德國(guó)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(wàn)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(guó)家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部及國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)相吻合?!痹谕鮿P軍看來(lái),目前,如何順利實(shí)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(guó)生物質(zhì)燃?xì)夤こ淘谠鲜諆?chǔ)運(yùn)、集中處理、產(chǎn)品銷(xiāo)售與利用等環(huán)節(jié)均不支持規(guī)?;a(chǎn),這也成為其大型化轉(zhuǎn)型的重大難題。實(shí)際上,早在2013年,山東省就已經(jīng)發(fā)起了“十萬(wàn)億”生物質(zhì)燃?xì)忭?xiàng)目的倡議,并于2015年正式啟動(dòng)了“山東省畜禽污染防治與資源化三級(jí)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建研究”項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中,針對(duì)不同環(huán)節(jié)研究解決問(wèn)題的途徑,構(gòu)建涵蓋“收儲(chǔ)運(yùn)-生產(chǎn)處理-產(chǎn)品銷(xiāo)售”全鏈條的“三級(jí)網(wǎng)絡(luò)”體系。第一級(jí)網(wǎng)絡(luò)是指原料的收集、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng);第二級(jí)網(wǎng)絡(luò)是指生產(chǎn)處理系統(tǒng),包括厭氧消化、有機(jī)肥生產(chǎn)、沼氣精制等;第三級(jí)網(wǎng)絡(luò)是指生物質(zhì)燃?xì)?、肥料的銷(xiāo)售利用系統(tǒng)。綜合來(lái)看,構(gòu)建面向農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的三級(jí)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(duì)比較成熟,但在大型化轉(zhuǎn)型過(guò)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(duì)此,王凱軍建議,在大型沼氣工程建設(shè)與推廣過(guò)程中,應(yīng)構(gòu)建幾種簡(jiǎn)單且通用的技術(shù)設(shè)備模式以替代目前五花八門(mén)的選擇。

  王凱軍說(shuō),標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、系列化產(chǎn)品和自動(dòng)化運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)沼氣工程產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然要求和趨勢(shì)。在沼氣精制方面,無(wú)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(lái)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(dòng)式撬裝沼氣精制設(shè)備已經(jīng)能夠?qū)⒚撍⒚摿?、脫碳和壓縮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(kāi)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(jìn)一步優(yōu)化與提升資源化生產(chǎn)過(guò)程將是今后一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

  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?wèn)題,王凱軍說(shuō),目前國(guó)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(qiáng)度集中,低空排放且無(wú)任何污染防治措施,對(duì)霧霾的“貢獻(xiàn)”更加突出。據(jù)估算,山東省村鎮(zhèn)耗煤量約4500萬(wàn)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(shuō),“如果采用生物質(zhì)燃?xì)馓娲⒚喝紵?,將?duì)控制霧霾有很大益處?!?/p>

  那么,要如何促進(jìn)生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展?最后,王凱軍對(duì)生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展提出兩點(diǎn)展望:一是通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+三級(jí)網(wǎng)絡(luò)”加速生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。即通過(guò)構(gòu)建生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物收儲(chǔ)運(yùn)、資源化生產(chǎn)、產(chǎn)品銷(xiāo)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(jì)效益、社會(huì)效益共贏。二是生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)展促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。即以生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動(dòng)區(qū)域養(yǎng)殖、種植、肥料、燃?xì)獾刃袠I(yè)的優(yōu)化與升級(jí),最終構(gòu)建以“農(nóng)業(yè)廢棄物收儲(chǔ)運(yùn)-資源化處理-產(chǎn)品銷(xiāo)售與利用”三級(jí)網(wǎng)絡(luò)為核心的良性產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

      關(guān)鍵詞: 生物質(zhì),核電,火電