| 生物质能动态

生物质能产业发展出路

来源:中国能源网   作者:邱祖祥   时间:2020-07-30 17:28

生物质能可利用量位居水能、风能、太阳能的前列,是唯一能够替代化石能的可再生能源。产业经过近二十年的发展,依然表现得不温不火,能源利用量约占可再生总量的1%左右。

清洁高效的发展生物质能产业,需要全社会共同关注:首先是政府顶层设计,营造生物质能产业相适应的发展环境;二是生物质能产业需要技术创新,实现关键技术突破。二者相互配合是生物质能产业稳步发展的先决条件与出路。

顶层设计

生物质能与其它可再生能源不同,水电、风电、光电可以一次性投资终身受益,不存在发电原料价格问题。生物质能则不同,它涉及到农民增收增效,涉及到环境保护雾霾治理,涉及温室气体排放全球气候变暖。解决生物质能产业发展的难题,需要政府顶层设计,营造生物质能与化石能公平竞争的环境。

从生物质能与标煤相比较:

煤炭价格根据热值不同产地不同,平均在450元/吨,折合成标煤每吨不足600元。

市场上收购1吨生物质原料按300元计算,扣除原料中的吸附水实际原料价格超过350元/吨。

生物质经过能源转化才能更好的清洁利用,能源转化成本按200元/吨,转化率按90%计算,转化2吨生物质热值相当于1吨标煤的热值,成本约1100元。政府从生物质原料上补贴250元/吨,才能与化石能处于同一起跑线。

中国改革开放40多年来,国民的薪资水平上涨了100倍左右,粮食价格上涨近10倍,城乡居民用电价格上涨不足0.5倍。很多人可能没有在意,我们每用1千瓦时燃煤发电,大约排放1m?的二氧化碳。

德国对温室气体排放的收费将由此前每吨二氧化碳10欧元大幅上涨至25欧元,2025年以后,碳排放价格将由市场决定,上限为60欧元/吨。中国每年二氧化碳排放量有100多亿吨,如果参考德国经验排放1吨二氧化碳收费20元人民币(相当于3欧元),用于补贴农户或原料收集者,生物质能产业发展将会是另外一种景象。

生物质能产业发展,需要政府权衡利弊,准确把握顶层设计。

技术创新

生物质能产业发展需要政府支持指导,更需要产业技术创新,重点应该放在能效利用上。生物质能源转化率的高低,直接关系到生物质能产业的经济效益和可持续发展。

实验数据显示生物质在封闭条件下的中低温热解,能源转化率可达95.5%。其中一种中低温热解显示,热解产物比例大概是:固体产物:液体产物:气体产物(30%:45%:25%)。根据数据计算1公斤生物质原料在密闭条件下产生的固体燃料和气体燃料的热值合计约14350千焦,大概是0.5公斤标煤的热值。

本人从2004年开始关注生物质能产业,受焦炉炼焦工艺的启发于2014年搞了一个《生物质能源转化技术创新方案》,工艺创新的独特之处:

1. 能源转化率高 生物质原料在相对密闭环境中干馏热解,原料中的少部分空气在原料干燥过程中随水蒸气排出热解通道,其余生物质在热解通道内完成中低温热解,满足能源转化率95.5%的基本要求;

2. 规模化能源转化 生物质能源转化规模根据生物质能原料产地的多少、运输距离等因素,可选择40—100万吨/年的产业规模,形成规模化生产;

3. 创新工艺节能环保 首先生物质原料不用深加工。热解降耗措施采用中低温热解,不刻意营造高温环境,热量来源:一是助燃气体通过热交换获取热量;二是利用生物质热解放热自然升温;三是燃烧室温度满足不了设计温度时,利用少量的热解气体补充增温。从三方面获取热量,可节省大量的燃料消耗,生产过程不存在有害气体排放。

重大科技创新项目,需要组建相当规模的研发设计团队,需要成立相应规模的新型实体企业,前提条件是要确认创新项目的可行性。

政府部门对个人技术创新的困境缺少必要的了解和认识,规定评审创新项目必须有研发设计团队和实体企业为依托,否则不得参与评审。

目前生物质能企业都是在政府补贴的情况下生存,没有政府补贴的科技创新项目难以与化石能竞争,对企业产生不了吸引力。

基于以上因素,《生物质能源转化技术创新方案》已经6年多的时间,仍旧停留在文字上。

创新体制的进一步完善,有利于科技创新项目尽快转化为生产力。

产业出路

生物质能产业在清洁环保前提下,替代化石能高效利用是最好的出路。

据悉生物质天然气的能源转化率可达到85%以上,它以餐厨垃圾、禽畜粪便、秸秆等碳水化合物为原料,不仅解决多种垃圾环境污染的问题,而且可实现清洁生产。政府从生物质天然气产业的各种优势考虑,制定了生物质天然气产业发展规划。

生物质天然气产业有着各种利好,它不可能把所有的生物质能全部转化为天然气。一方面不是所有生物质都适合厌氧发酵,另一方面生物质天然气也要达到供需平衡,产能过剩社会难以吸收。

大量的农作物秸秆、农林剩余物、林木枝叶、有机物干垃圾等,同样是亟待解决的现实问题。

《生物质能源转化技术创新方案》参照常规中低温热解产物技术,热解产物以1公斤生物质热解为例:

固体产物控制在30%,固体产物的热值约27000千焦/公斤,0.3公斤固体产物的热值8100千焦。固体产物属清洁能源储存运输方便,相当于2.25度电的热值,可替代燃煤直接使用;

热解气体产物的产率25%,热值约25000千焦/公斤,0.25公斤气体产物的热值约6250千焦。气体产物二氧化碳约占10%,一氧化碳约占50%,甲烷、乙烯等含量约40%。气体产物的热值较高可直燃发电,也可根据市场需求将气体产物中的一氧化碳加氢液化,满足油气资源的不足;

液体产物的主要成分是生物醋,另外含有少量的生物油等可燃物。生物醋、生物油应用方面的研究比较多,也存在一定的增值空间。

生物质天然气产业与生物质热解产业相互配合,基本上可以转化所有生物质原料及有机物垃圾。能转化产物均属清洁能源,实现真正意义上的替代化石能,应该是未来生物质能产业发展的出路。

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