沼氣發電技術發展現狀
【摘要】能源是國民經濟發展和社會活動的基礎,隨著全面建設小康社會步伐的加快,中國對能源生產和消費也提出了更高的要求??稍偕茉词侵袊鴮崿F可持續發展的重要能源,沼氣發電是可再生能源的主要利用方式,合理有效利用這一新型能源,技術與產業化水平是關鍵。
1國內外沼氣發電技術現狀
沼氣技術即厭氧消化技術,主要用于處理畜禽糞便和高濃度工業有機廢水。我國經過幾十年的研發應用,在全國興建了大中型沼氣工程 2000多座;戶用農村沼氣池 1060萬戶,數量位居世界第一。不論是厭氧消化工藝技術的積累,還是建造、運行管理等方面的經驗,整體水平已進入國際先進行列。
沼氣發電在發達國家已受到廣泛重視和積極推廣,如美國的能源農場、德國的可再生能源促進法的頒布、日本的陽光工程、荷蘭的綠色能源等。生物質能發電并網在西歐如德國、丹麥、奧地利、芬蘭、法國、瑞典等一些國家的能源總量中所占的比例為10%左右,并一直在持續增加。
我國沼氣發電研發工作有20多年的歷史,特別是“九五”、“十五”期間有一批科研單位、院校和企業先后從事了沼氣發電技術的研究及沼氣發電設備的開發。在這一領域中,逐漸建立起一支科研能力強、水平高的骨干隊伍,并建立了相應的科研、生產基地,積累了較多的成功經驗,為沼氣發電技術的應用研究及沼氣發電的設備質量再上臺階奠定了基礎。
沼氣發電設備方面,德國、丹麥、奧地利、美國的純燃沼氣發電機組比較先進,氣耗率≤ 0.5 m3/kWh(沼氣熱值≥25MJ/m3),價格在300~500美元/kWh。我國在“九五”、“十五”期間研制出20~600kW純燃沼氣發電機組系列產品,氣耗率0.6~0.8m3/kWh(沼氣熱值≥21MJ/m3),價格在200~300美元/kWh,其性價比有較大的優勢,適合我國經濟發展狀況。
2沼氣發電產業將成為朝陽產業
沼氣發電是一個系統工程,它包括沼氣生產、沼氣凈化與儲存、沼氣發電及上網等多項單元技術的優化組合,也涉及到國家對沼氣發電的扶持政策和技術法規等。剖析國內已有的沼氣發電工程,借鑒發達國家的沼氣發電經驗,以及國家對可再生能源的政策導向,筆者認為我國沼氣發電產業在未來的若干年后會有突破性進展,其依據是:
(1)國家相關政策的出臺將打通包括沼氣發電在內的綠色電力上網的瓶頸
當一個國家經濟實力達到一定程度后,就會把目光更多地投向環保,會更關注可持續發展問題,就會把資金投向這一領域,出臺相關的政策來確保可持續發展戰略目標的實現。
以德國為例。 戰后的德國經過幾十年的經濟復蘇,已經具備經濟能力來處理可持續發展問題。 為了保護環境,控制全球變暖和促進能源的可持續供應,德國于 1990 年制定了“輸電法”, 2000年又出臺了“可再生能源法”。 “輸電法”規定公用電網對沼氣發電輸送來的電力實行優惠收購價,這一政策促進德國沼氣發電技術的提高,促成了隨后 700 多個沼氣工程的建立。而“可再生能源法”提高了可再生能源發電上網的收購價,對于裝機達到500kW的發電站,輸送到電網的電力獲得的補貼比 1999 年增加了37% 。
國家站在可持續發展的高度,出臺促進綠色電力上網政策已為時不遠。正在研究和制定的可再生能源發電配額比例、份額標準、綠色證書以及發電上網的優惠政策,會筑造起有利于綠色電力發展的交易平臺。
(2)國內已生產出性價比更好的沼氣發電機組系列產品,為沼氣發電提供有力的設備支持
目前成熟的國產沼氣發電機組的功率規格,主要集中在24~600kW這個區段。
從沼氣工程的產氣量來看, 有不少沼氣工程適宜配建500kW以上的沼氣發電機組。從沼氣發電機組的性價來看, 在有可以利用的動力原機的情況下,單機功率越大,越利于提高燃料發電效率,越利于降低發電機組單位功率成本,從而獲得較理想的性價比。
同樣,從沼氣工程的產氣量以及從用電負荷性質來看,20kW以下的發電機組也大有市場。例如一個萬頭豬場沼氣工程,日產沼氣80m3,顯然不適合發電上網,只適宜內部用電。其沼電用途一般為驅動沼氣工程污水泵和豬場通風機、照明等,因此宜配備 10kW 左右的發電機組。類似的沼氣工程很多,可見,小功率沼氣發電機組需求量也不少。
鑒于沼氣發電廣闊的發展前景,國內數家有實力的研究院所和大型企業進行了強強合作,針對市場需求開發出不同規格的沼氣發電機組系列產品。在大機組方面,勝利油田勝利動力機械集團已全面開發出了全燒沼氣內燃機的沼氣發電機組,并在污水處理、檸檬酸、酒精等行業應用成功。值得一提的是,國內新一輪開發出來的沼氣發電機組,已不是過去簡單改裝內燃機的發電機組。新的發電機組在性能方面已縮小了與國外先進機組技術指標的差距。可以說,在發電設備方面,已可為沼氣發電的實施提供有力支持。
(3)資金支持和專業化生產會吸引更多的投資主體
大中型沼氣工程屬于環保性質的項目,受益的是全社會。要在投資分攤上,以“誰污染、誰治理”原則為主,輔之以“誰受益、誰分攤”的原則,由政府、地方和企業共同投資。對于初始投資,國家將給予一定支持,如:國家或行業將制定出一系列的優惠政策,減免工程稅費,減輕企業負擔;要廣辟資金渠道,幫助建設方獲得各類貸款;鼓勵社會各界以各種形式投資開發沼氣資源化利用項目,以優惠政策調動各投資主體的積極性。
此外,以國家、地方和企業共同投資的方式,重點扶持一些專用設備生產企業(沼氣生產裝置、沼氣凈化設備、沼氣發電機組等),對其進行必要的技術改造;擴大生產規模,提高產品種類和產品質量;建立質量保障體系(售后服務、人員培訓、質量監督與檢測等)和物業化管理模式。
責任編輯:電力交易小郭
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