生物质能发展现状与前景
我国生物质成型燃料仍处于发展初期,受限于农村市场,专业化程度不高,大型企业主体较少,市场体系不完善,尚未成功开拓高价值商业化市场。迄今,生物质能一直处于“一入能源深似海,从此碰壁是常态”的尬尴局面。但事实上,生物质能是新兴的生态能源,包含任何可再生或可循环有机物质,科学合理地对其开发和利用,能够拥有千亿级的产业市场。
与传统能源行业相比,生物质能具有可再生、污染低、分布广等特性。严酷的现实已经倒逼着人类社会必须寻找和发展可再生清洁能源,我们中国尤其如此。生物质能源可以覆盖化石能源的全品类,因此这个产业兴旺发展的时机已经成熟。国家能源局此前发布的《生物质能发展“十三五”规划》明确,全国可作为能源利用的农作物秸秆及农产品加工剩余物、生活垃圾与有机废弃物等生物质资源总量每年约4.6亿吨标准煤。截至2020年“十三五”规划末,生物质能在可再生能源中占比将达到30%,超过光伏和风电的总和。据了解,我国生物质重点产业将实现规模化发展,成为带动新型城镇化建设、农村经济发展的新型产业。
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。属再生能源。据计算,生物质储存的能量为270亿千瓦,比目前世界能源消费总量大2倍。人类历史上最早使用的能源是生物质能。19世纪后半期以前,人类利用的能源以薪柴为主。当前较为有效地利用生物质能的方式有: (1) 制取沼气。主要是利用城乡有机垃圾、秸秆、水、人畜粪便,通过厌氧消化产生可燃气体甲烷,供生活、生产之用。(2) 利用生物质制取酒精。当前的世界能源结构中,生物质能所占比重微乎其微。
对于生物质能发电工艺形式,将其总结为三种:一是直接燃烧发电,二是气化发电,三是生物质-煤混合燃烧发电。
立本研究员认为,随着国家对于生物质能发电产业扶持力度的加大和产业自身的不断发展,未来将会有越来越多的企业加入到生物质能发电的行列中来。
1、规划推动生物质发电爆发式增长
最新发布的《可再生能源“十二五”规划》中明确表示,2015年我国生物质发电装机达到1300万千瓦,其中农林生物质发电800万千瓦、沼气发电200万千瓦、垃圾焚烧发电300万千瓦,分别为2010年装机量的4.0、2.5和6.0倍,将带来行业的爆发式增长,按农林生物质和垃圾发电厂装机容量约为3万千瓦计算,相当于5年内要分别新建农林生物质和垃圾发电厂200和83座,总投资超过900亿元;沼气电厂规模一般较小,新建的数量更多。
2、民企有望加入生物质能发电产业
目前一些生物质发电企业的赢利水平不很乐观,主要原因是生物质发电行业技术水平参差不齐,管理水平有高有低,各地项目资源量和供应模式情况差异很大,因此赢利水平差别较大。
国家“十二五”期间将对民营企业发展加大支持力度,民营生物质发电企业的融资贷款有望得到支持,以帮助其解决资金问题、加快产业投资发展。在国家支持下,有魄力、有能力同时又熟悉当地情况的民营企业家投资生物质发电厂有很大的优势。
其一,我国林业生物质能源原料丰富。
据专家介绍,我国发展林业生物质能源前景十分广阔,在已查明的油料植物中,种子含油率在40%以上的植物有150多种,能够规模化培育利用的乔灌木树种有10多种。目前,作为生物柴油开发利用较为成熟的有麻疯树、黄连木、光皮树、文冠果、油桐等树种。
国家能源办副主任徐锭明认为,我国有着发展林业生物质能源的巨大资源优势与潜力,丰富的林地和沙地等边缘土地资源,可以有计划地发展为林木生物质能源的基地。充分利用这些资源开发生物质能源,对改善我国能源结构,减少对化石能源的依赖,保障国家能源安全具有重大意义。
2006年11月,财政部、国家发改委、国家林业局下发了《关于发展生物质能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》,对发展生物质能源产业和生物化工实施风险基金制度与弹性亏损补贴机制,国家对生物质能源及生物化工生产的原料基地龙头企业和产业化技术示范企业予以适当补助。“十一五”期间,将最终使林业生物质能源达到从原料培育、加工生产到销售的“林油一体化”格局。
越来越多的企业将目光投向生物柴油。中粮、中石油、中海油等大集团均投资生物柴油项目,建设多个能源林基地。日前国家林业局与中国石油天然气股份有限公司签署协议,从今年起,将共同在云南、四川两省建设第一批林业生物质能源基地。
其二,利用边际性土地种植非粮能源作物。
耕地面积较少是我们国家的基本国情之一。我国存在大量的山地、滩涂、盐碱地等边际性土地。利用种粮难的边际性土地种植能源作物将为生物质能源提供充足的原料,例如,甜高粱、木薯等非粮农作物。上世纪70年代,我国在山东等地的滩涂大面积试种菊芋获得成功,亩产上万斤,果糖含量超过甘蔗。南方山地木薯种植前景也非常广阔。
其三,农林业的废弃物(包括城市工业的有机废弃物)都可作为生物能源原料。
我国每年生产粮食五亿吨,产生秸秆近七亿吨。也是生物能源的主要原料之一。目前我们国家已经有利用秸秆制造生物燃料的技术。我国生物能源主力生产厂家安徽丰原集团成功突破了用秸秆生产乙醇燃料的关键技术,目前实验已取得阶段性成果,今年将建成年产300吨秸秆生产燃料酒精的中试项目。由于秸秆的价格只有玉米的几分之一,生产成本将大为降低。有人预言,用这种最经济的原料将生产出中国最需要的“新汽油”。中科大还实现了“秸秆变油”,利用“生物质热解液化技术”成功用木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆等多种农林废弃物生产生物油,可以直接作为燃料使用。
另外农业生产中的畜禽粪便、森林中的枯枝腐叶等;城市的工业有机废弃物、城市生活中废弃的厨余垃圾、剩余倒掉的泔水等等,所有的有机物质都可以转化为生物能源。现在我国已有一大批万吨以下生物柴油项目,多数是提取厨余垃圾、剩余倒掉的泔水中的油脂作为生物原料。
前景:前途无量。传统化石能源日渐枯竭,新的能源必须开发。核能,太阳能,风能,生物质能都是新的清洁能源,而在这几种清洁能源中生物质能的基元物质的量是最大的。
问题:沼气这种生物质能已经比较成熟;生物乙醇是生物质能非常大的一块儿,其还是有很大的问题要解决:1,淀粉发酵,粮食危机的影响造成粮食发酵酒精不太现实。2,通植物纤维素发酵,副产物的抑菌作用和菌类的转化效率都是要解决的问题。
进入21世纪以来,我国面临的能源安全和环境生态保护问题日趋严峻,可再生能源已经成为能源发展战略的重要组成部分以及能源转型的重要发展方向。根据可再生能源应用的不同领域,电力系统建设正在发生结构性转变,可再生能源发电已开始成为电源建设的主流。生物质发电技术是目前生物质能应用方式中最普遍、最有效的方法之一。
装机容量世界第一
生物质能是重要的可再生能源,开发利用生物质能,是能源生产和消费革命的重要内容,是改善环境质量、发展循环经济的重要任务。为推进生物质能分布式开发利用,扩大市场规模,完善产业体系,加快生物质能专业化多元化产业化发展步伐。截至2020年底,全国已经投产生物质发电项目有1353个。
在国家大力鼓励和支持发展可再生能源,以及生物质能发电投资热情高涨,各类生物质发电项目纷纷建设投产等推动下,我国生物质能发电技术产业呈现出全面加速的发展态势。2020年,生物质发电新增装机543万千瓦,累计装机达2952万千瓦。我国生物质发电装机容量已经是连续三年列世界第一。
生物质发电主要包括农林生物质发电、垃圾焚烧发电和沼气发电。2020在,在我国生物质发电结构中,垃圾焚烧发电累计装机容量占比最大,达到51.9%其次是农林生物质发电,累计装机容量占比为45.1%沼气发展累计装机容量占比仅为3.0%。
生物质能发电量稳定增长
近年来,我国生物质能发电量保持稳步增长态势。2020年,中国生物质年发电量达到1326亿千瓦时,同比增长19.35%。
从发电量结构来看,垃圾焚烧发电量最大,2020年中国垃圾焚烧发电量为778亿千瓦时,占比为58.6%农林生物质发电量为510亿千瓦时,占比为38.5%2020年沼气发电量为37.8亿千瓦时,占比为2.9%。
随着生物质发电快速发展,生物质发电在我国可再生能源发电中的比重呈逐年稳步上升态势。截至2020年底,我国生物质发电累计装机容量占可再生能源发电装机容量的3.2%总发电量占比上升至6.0%。生物质能发电的地位不断上升,反映生物质能发电正逐渐成为我国可再生能源利用中的新生力量。
垃圾焚烧发电量将持续增长
在我国生物质发电结构中,垃圾焚烧发电累计装机容量占比最大。国内生活垃圾清运量和无害化处理率保持持续增长,对于垃圾焚烧的需求也在日益增加。为满足垃圾焚烧消纳生活垃圾的需求,随着垃圾焚烧发电市场从东部地区向中西部地区和乡镇转移,垃圾焚烧发电量将持续增长。
农林生物质发电项目利用小时数从2018年开始逐年走低,主要原因是可再生能源补贴拖欠对农林生物质发电项目影响较大。根据统计,2019年农林生物质发电利用小时数超过5000h的项目未188个,总装机为526万千瓦。据此判断约50%的项目在承受电价补贴拖欠的压力下,仍坚持项目运营。2020年农林生物质发电新增装机容量也有所下降,为217万千瓦。
山东生物质发电全国领先
总体上来看,生物质发电整体呈现东强西弱的局面。东部和南部沿海地区发展较好。
2020年,全国生物质发电量排名前五位的省份是山东、广东、江苏、浙江和安徽,发电量分别为365.5万千瓦、282.4万千瓦、242.0万千瓦、240.1万千瓦和213.8万千瓦。
2020年,全国生物质发电新增装机容量排名前五位的省份是广东、山东、江苏、浙江和安徽,分别为67.7万千瓦、64.6万千瓦、41.7万千瓦、38.9万千瓦和36.0万千瓦。
—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国生物质能发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
种新型的生物质再生能源,环保清洁,远远低于原煤的成本和市场价格,应用范围极为广泛,可以代替木
柴、原煤、液化气,广泛用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、工业锅炉等。但是如何将生物质燃料像煤、
煤气和天然气一样在老百姓的生活中普及,还需大力宣传和推广。
2.3交通能源
秸秆的主要成分是碳、氢、氧等元素,有机成分以纤维素、半纤维素为主,其次为木质素、蛋白质、脂肪
、灰分等,用秸秆转化的生物燃料如生物乙醇和生物柴油作为交通能源,同石油、天然气和煤等化石燃料
相比,最大特点是可再生性和对环境更友好。国际上生物交通能源技术相对成熟,主要路线是:谷物、秸
秆、其它植物等发酵生产乙醇-车用油、乙烯、无毒溶剂及上百种化工、原材料产品等;我国秸秆交通能源
技术研究虽然起步较晚,但日趋成熟,有些正形成小型规模和商品化。
3秸秆生物质能源化应用技术
秸秆生物质能源化应用技术主要包括秸秆沼气(生物气化)、秸秆固化成型燃料、秸秆热解气化、直燃发电
和秸秆干馏等方式。
生物质能的利用,一是生物质能的能源化;二是生物质能资源的人工化、转基因化,此乃可以改变野生资源采集上的不确定性,从而实现最大程度的可控性,和有效性;再就是生物质能利用技术的先进性和实用性,从而使得该项技术得以实施,并且有一个良好的发展前景。
生物质发电主要是利用农业、林业和工业废弃物为原料,也可以将城市垃圾为原料,采取直接燃烧或气化的发电方式。
近年来中国能源、电力供求趋紧,国内外发电行业对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物质资源的开发利用给予了极大的关注。于是生物质能发电行业应运而生。
世界生物质发电起源于20世纪70年代,当时,世界性的石油危机爆发后,丹麦开始积极开发清洁的可再生能源,大力推行秸秆等生物质发电。自1990年以来,生物质发电在欧美许多国家开始大发展。
中国是一个农业大国,生物质资源十分丰富,各种农作物每年产生秸秆6亿多吨,其中可以作为能源使用的约4亿吨,全国林木总生物量约190亿吨,可获得量为9亿吨,可作为能源利用的总量约为3亿吨。如加以有效利用,开发潜力将十分巨大。
为推动生物质发电技术的发展,2003年以来,国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目,颁布了《可再生能源法》,并实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策,从而使生物质发电,特别是秸秆发电迅速发展。
最近几年来,国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。截至2007年底,国家和各省发改委已核准项目87个,总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个,在建项目30多个。可以看出,中国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。
根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标,未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量,已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。此外,国家已经决定,将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。总的说来,生物质能发电行业有着广阔的发展前景。
2、薪材集约化综合开发利用;
3、生物质能的液化、气化等新技术开发利用;
4、城市生活垃圾的开发利用;
5、能源植物的开发。
根据新思界产业研究中心发布的《2019-2023年生物能源行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,生物能源种类多样,蕴含量巨大,具有普遍性、易取性,在使用过程中对环境污染小,可以替代石油燃料,其开发利用优势明显。以生物质发电市场来看,根据国家能源局发布的数据显示,2019年上半年,我国生物质发电新增装机容量为214万千瓦,累计装机容量达到1995万千瓦,同比增长22.1%;生物质发电量达到529亿千瓦时,同比增长21.3%。由此可以看出,我国生物能源行业发展势头强劲。
我国政策大力鼓励生物能源行业发展,生物能源投资热情高涨,行业规模不断扩大。从细分市场来看,生物制氢以植物纤维为原料,生产过程对环境友好,但现阶段仍处于研究阶段,尚未形成规模化生产。生物柴油可使用地沟油、回收植物油与动物油等废弃油脂进行生产,能够缓解石油供给压力。但受技术的限制,现阶段我国生物柴油生产规模较小,仍处于发展初期。
沼气是以农作物秸秆和禽畜粪便为原料,得到的能源可以用于燃料、供暖、发电等领域,排放出的废弃物还可以用作肥料和饲料,经济效益明显,在政策的推动下,其市场规模持续增长。2018年,我国沼气市场规模达到20.6亿元。沼气发电是沼气的重要应用领域,按照“十三五”规划来看,到2020年,我国沼气发电量将达到50万千瓦时,行业发展前景广阔。
燃料乙醇是优良的燃料,与普通汽油按照比例混配可制成乙醇汽油。乙醇汽油是新一代清洁环保型车用燃料,按照国家政策的要求,到2020年,全国范围内将基本实现车用乙醇汽油全覆盖。预计到2020年,我国燃料乙醇需求量将达到1300万吨以上,而我国燃料乙醇供给量远低于市场需求量,供需缺口正在逐步扩大,燃料乙醇行业未来可发展空间巨大。
新思界行业分析人士表示,生物能源是缓解能源压力、降低环境污染的重要方式之一,行业发展受到了国家政策的大力支持。我国生物能源应用中,生物质发电占据较大份额,新增及累计装机容量不断上升,发展态势良好。在细分市场中,燃料乙醇行业规模逐步扩大,但仍供不应求,未来发展空间巨大;沼气行业发展较为成熟,下一步是发展大型沼气工程。总的来看,我国生物能源行业发展势头强劲,未来仍有巨大提升空间。