生物質沼氣峰時發電產業發展模式探討 “生物質沼氣峰時發電”

隨著規模工業化的發展，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境危害，可再生能源依托其綠色、節能等特性，越來越被重視，使用風能、太陽能、生物質能等可再生能源是未來必然的發展方向。可再生能源發電并利用電網輸送到使用終端是當前最佳的利用模式。但可再生能源供給存在不確定性，電網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、棄光、生物質電力不能上網等情況常有發生，目前國內可再生能源的產業發展并非一路光明，特別是生物質能源利用存在著產業發展瓶頸。

據統計，2013年全國發電總裝機容量為12.47億kW，其中火電8.6億kW，水電2.8億kW，風電7548萬kW，太陽能1547萬kW，核電1461萬kW，生物質發電780萬kW。2013年生物質上網電量約為211億千瓦時。在可再生能源中，生物質能源領域相對發展最慢，產業模式一直處在探索階段。從生物質發電項目類型來看，直燃發電類型項目占累計并網容量的55%，是應用最廣泛的生物質能利用方式。其次為垃圾焚燒發電技術類型項目，占累計并網容量的41.5%。沼氣發電技術類型項目占累計并網容量的3.5%。按照發電量和裝機容量對比分析，生物質能發電系統運行率約為30%，折合滿負荷運行小時2370h，其中沼氣類型發電運行率最高，垃圾焚燒類型發電較高，生物質直燃類型運行率較低。不僅如此，由于農林生物質收集、運輸困難，運費增長使得燃料價格增加，大部分生物質電廠處于虧損運營狀態。與此同時，我國可作為能源利用的生物質資源總量每年約4.6億噸標準煤能量，目前僅利用約2200萬噸標準煤能量，還有約4.4億噸標準煤能量未利用，可利用空間巨大。

從2006年到2013年國家在生物質能源發電方面制定了多個專項規劃，同時給予了大量的促進政策（見附件）。其中鼓勵政策核心內容包括：生物質發電優先上網，電網公司全額收購上網電量，全時段、各地區上網統一電價為0.75元/kWh，通過全國征收的可再生能源電價附加分攤解決補貼費用。按照國家給予的鼓勵政策分析，生物質能應迅速得以發展，但從以上數據分析，生物質發電的發展卻差強人意。

究其原因，沒有充分發揮生物質發電的自身優勢，產業發展模式不適宜，政策的指向需要進行應對性的完善。目前生物質發電主要有直燃發電、高溫氣化發電和沼氣化發電，其中直燃發電占主導，高溫氣化發電在技術探索階段，沼氣發電技術成熟但應用占比很小，無論哪種模式都沒有真正具備大規模推廣的條件，目前生物質分布式發電應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，儲運費用高，電廠經營虧損，企業投資意愿不強。

l 發電負荷不易調節，低負荷發電效率低，谷時發電需要利用火電調峰，降低火電運行效率，各時段發電量全額同價收購，電網公司利益受損，不愿意接收。

l 用于補貼的費用較高，需要持續增加可再生能源附加費征收比例，政策難以為繼。

l 規模不宜調整，原料相對單一，運輸能耗高，對環保貢獻低。

能否找到一種新的產業模式，突破上述產業瓶頸，將生物質發電從“垃圾電”變為“優質電”，在國家不增加電價補貼額度的基礎上實現盈利，并提升生物質發電在環保方面的貢獻，實現產業快速發展？

“生物質沼氣峰時發電” 的應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，并進行示范推廣，將有可能實現廣泛的復制，推進生物質發電進入發展快車道。

生物質沼氣峰時發電，就是將生物質先轉化為沼氣，進行臨時的存儲，在一個峰谷周期內暫存。在電力需求高峰時進行滿負荷發電，將“垃圾電”變為“優質電”，為電網實現雪中送炭，谷時完全停機不發電，實現生物質發電和分布式調峰雙重功能。將調峰電站的運行補貼與可再生能源發電補貼政策結合，在不增加現有補貼總量的情況下使生物質發電具有較好的經濟性，實現快速發展，同時還可降低電網公司建設調峰電站投入，亦可作為智能電網整體產業發展體系的電力基礎，可謂一舉多得。

生物質沼氣峰時發電的特點：

l 與風能、光能相比，沼氣可以適量進行存儲，將不可調整的供能系統變為可控的供能系統。

l 沼氣采用內燃機或燃氣輪機發電，可短時間迅速啟動供電，特別是內燃機發電模式，10分鐘可以迅速啟動并實現滿負荷輸出。

l 能利用多種生物質為原料，對單一類型燃料依賴小，可以降低成本，提升效益。

l 電站效率不受規模影響，1MW和10MW的發電效率相當，效益接近，適合各種發展模式。

5MW生物質沼氣峰時發電站的系統圖

相對于傳統的生物質發電形式，沼氣峰時發電充分利用沼氣能源的暫存和內燃機的即時發電特性，可以實現峰時滿發、平時調度、谷時全停，參與調度，作為優先調峰系統，僅發優質電，不發垃圾電。在項目投資中，投資占比較大的沼氣生產系統，建造能力為滿發消耗量的40%～50%即可，可以大大降低等規模電站的投資，沼氣存儲量建設適當提升，一般為存儲設計為單日用沼氣量的60%左右。同時沼氣存儲性能源發電系統還可以作為分布式能源和智能電網整體產業發展體系的電力基礎。規模可大可小，等規模發電容量電站對原料需求量降低50%，同規模的發電站容易獲取優惠的原料價格，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。

除了主要的特性外，還有一些在推廣應用的有利環節，比如規模適當，特別適宜民營企業發展，民營企業全面的投資推進可使產業迅速發展。可以與風電和光電系統實現動態互補，實現可再生能源多模式并存，促進共同發展。國家可以少建設等同規模的調峰電廠，實現補峰綜合效益。在同等的規模下，政府補貼更少，峰時電力電網公司的采購銷售差價大，電網公司在應用中收益，電力并網從先前的障礙變為了推動力。

以一個5MW的常規秸稈發電廠和一個沼氣峰時電廠進行數據對比研究如下：（本表為對比數據，僅供參考）

以此表分析，沼氣峰時發電模式將可再生能源發電和峰時發電結合為一體，享受生物質補貼的同時再給予部分峰時電價補貼，項目即可有很好的經濟效益，撬動產業發展的利益源，使生物質能源發電產業具有了推廣的經濟動力。

生物質峰時發電在國內進行產業化推廣應用，還需要多部門、協會和企業共同結合。首先發展模式需要得到政府和行業協會的認可，建立推廣示范的先導性政策，通過政策作為產業發展的示范，采取峰時高補、谷時不補的模式，改變原來的全額收購政策。實現投資和資源行為的規范化，以多種投資主體實施，生物質資源市場化。通過調峰能力，促動電網企業自身利益。

如果通過多元并舉的措施，建造的項目示范在技術和盈利模式被認可后，生物質沼氣利用將獲得巨大發展契機，必將替代直燃發電成為主流模式。按照目前的生物質資源情況，突破盈利和解決上網問題后，生物質發電量將有望超過風、光、小水電成為第一可再生能源。使得農林生物質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行充分收集和利用，環境可大大改善，實現一舉兩得。

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

注：撰寫本文的前提，生物質沼氣技術在國際上已經非常成熟，僅德國就有8000多個生物質沼氣發電站，發電容量達到了全國的5%左右，但中國的生物質能源利用一直未發展起來。在國內，通過多年的交流、引進和消化吸收，生物質沼氣及發電技術已得到長足發展，目前原料處理、厭氧反應系統、沼氣發電等技術具備了產業化推廣的條件，在工業污水處理、大型養殖場等領域已全面應用，但一直無法在廣泛的生物質原料領域推廣應用，沒有找到破解發展瓶頸的模式。

附件：

2006-2013年生物質能發電產業相關政策