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生物質(zhì)(Biomass)是地球上最廣泛存在的物質(zhì),包括所有的動(dòng)物、植物和微生物,以及由這些有生命物質(zhì)派生、排泄和代謝的許多物質(zhì)。生物質(zhì)發(fā)電(BiomassPower)是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進(jìn)行發(fā)電,是可再生能源發(fā)電的一種。生物質(zhì)發(fā)電分為直接燃燒發(fā)電、混合燃燒發(fā)電、生物質(zhì)氣化發(fā)電和沼氣發(fā)電等不同類型。生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是目前生物質(zhì)能應(yīng)用方式中最普遍、最有效的方法之一,在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,生物質(zhì)能發(fā)電已形成非常成熟的產(chǎn)業(yè),成為一些國(guó)家重要的發(fā)電和供熱方式。
一、行業(yè)發(fā)展概況
?、偕镔|(zhì)能是一種環(huán)保、可再生、亟待發(fā)展的能源形式
生物質(zhì)能是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用,取之不盡、用之不竭,其具有蘊(yùn)藏量大、普遍性、易取性、揮發(fā)性高、炭活性高、易燃性的特點(diǎn)。生物質(zhì)能源是目前世界上應(yīng)用最廣泛的可再生能源,消費(fèi)總量?jī)H次于煤炭、石油、天然氣,位居第四位,它也是唯一可循環(huán)、可再生的炭源?,F(xiàn)代生物質(zhì)能源具備顯著環(huán)保特性,實(shí)現(xiàn)碳零循環(huán),排放少量的氮氧化物和硫化物。
近年來(lái),我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展,能源需求持續(xù)加速增加,2020年前要實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值比2000年翻兩番的目標(biāo),將持續(xù)面臨著重化工業(yè)新一輪增長(zhǎng)、國(guó)際制造業(yè)轉(zhuǎn)移及城市化進(jìn)程加速的新情況,經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的依賴度將不斷增加,能源問(wèn)題已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、人民生活水平提高的“瓶頸”所在。
在加強(qiáng)常規(guī)能源開發(fā)和大力推動(dòng)節(jié)能的同時(shí),改變目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),向能源多元化和清潔能源過(guò)度,已迫在眉睫。2015年全國(guó)能源消費(fèi)總量約3,014百萬(wàn)噸油當(dāng)量,其中原煤占63.7%、原油18.6%、天然氣5.9%、水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能和生物質(zhì)等新能源比例較低,約11.9%。我國(guó)1993年成為石油凈進(jìn)口國(guó),2014年我國(guó)石油對(duì)外依存度達(dá)到59.43%,能源安全保障壓力巨大。隨著生物質(zhì)能源利用技術(shù)的成熟,經(jīng)濟(jì)成本的下降,生物質(zhì)能源替代比例將會(huì)越來(lái)越高,生物質(zhì)能源的大規(guī)模利用可以進(jìn)一步促進(jìn)資源更加合理有效的利用,增強(qiáng)能源安全保障,使我國(guó)能源、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
?、谌蛏镔|(zhì)能利用情況概述
生物燃料是接近零排放的綠色能源,越來(lái)越多的國(guó)家將發(fā)展生物質(zhì)能作為替代化石能源、保障能源安全的重要戰(zhàn)略措施,生物質(zhì)能在許多國(guó)家能源供應(yīng)中的作用正在不斷增強(qiáng)。生物質(zhì)發(fā)電主要集中在發(fā)達(dá)國(guó)家,特別是北歐的丹麥、芬蘭等國(guó),印度、巴西和東南亞的一些發(fā)展中國(guó)家也積極研發(fā)或者引進(jìn)技術(shù)建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目。據(jù)國(guó)際能源署預(yù)計(jì),到2020年,西方工業(yè)國(guó)家15%的電力將來(lái)自生物質(zhì)發(fā)電。而我國(guó)在生物質(zhì)能發(fā)電方面起步較歐美晚,但經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,目前已經(jīng)基本掌握了農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電、城市垃圾發(fā)電等技術(shù)。
歐洲很多國(guó)家把生物質(zhì)能源作為未來(lái)替代石化能源的主要支撐,采取財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等措施支持生物質(zhì)能發(fā)展。在近10年的時(shí)間里,歐盟已耗資150億歐元致力于從生物質(zhì)資源中提取運(yùn)輸用燃料。歐盟提出到2020年生物燃料占交通燃料的10%,其中瑞典規(guī)劃到2020年交通實(shí)現(xiàn)基本不再使用石油燃料,實(shí)現(xiàn)“后石油時(shí)代”。
生物質(zhì)能源是美國(guó)最大的可再生能源,約占美國(guó)全國(guó)能源供給量的3%。截止至2012年底,生物質(zhì)能已經(jīng)成為美國(guó)可再生能源的主要來(lái)源,美國(guó)國(guó)家能源戰(zhàn)略將生物質(zhì)能作為主體,以確保合理能源結(jié)構(gòu)和能源安全供給。美國(guó)農(nóng)業(yè)部和能源部2012年11月,詳細(xì)制定了生物質(zhì)能源資源供應(yīng)鏈和2013-2022年生物質(zhì)能發(fā)展計(jì)劃,以解決生物質(zhì)能開發(fā)瓶頸問(wèn)題。
2010年全球生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量已超過(guò)6,000萬(wàn)千瓦,尤其北歐的丹麥、芬蘭等國(guó)生物質(zhì)發(fā)電已成為重要的能源供給方式。美國(guó)生物質(zhì)直燃發(fā)電發(fā)展迅速,1990年裝機(jī)容量?jī)H達(dá)到6,000MW,2010年則升至10,400MW。截至2012年年底,美國(guó)生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電約占可再生能源發(fā)電量的75%,有300多家發(fā)電廠采用生物質(zhì)能與煤炭混合燃燒技術(shù),裝機(jī)容量22,000MW。預(yù)計(jì)到2030年,裝機(jī)容量將達(dá)到40,000MW。
③我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展概況
我國(guó)在生物質(zhì)能發(fā)電方面起步較歐美晚,但經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,已經(jīng)基本掌握了農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電、城市垃圾發(fā)電等技術(shù)。
2005年以前,以農(nóng)林廢棄物為原料的規(guī)模化并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目幾乎是空白。2006年全國(guó)核準(zhǔn)了100多萬(wàn)千瓦的直燃發(fā)電項(xiàng)目。生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量超過(guò)220萬(wàn)千瓦,其中蔗渣發(fā)電170萬(wàn)千瓦,碾米廠稻殼發(fā)電5萬(wàn)千瓦,城市垃圾焚燒發(fā)電40萬(wàn)千瓦,此外還有一些規(guī)模不大的生物質(zhì)氣化發(fā)電的示范項(xiàng)目。2006年《可再生能源法》、生物質(zhì)發(fā)電優(yōu)惠上網(wǎng)電價(jià)等有關(guān)配套政策的實(shí)施,使我國(guó)的生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)快速壯大。
2006年至2010年,即“十一五”期間,我國(guó)生物質(zhì)直燃發(fā)電得到了迅速發(fā)展。2010年底,我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)總?cè)萘窟_(dá)到550萬(wàn)千瓦,農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電并網(wǎng)總?cè)萘繛?60萬(wàn)千瓦,占所有生物質(zhì)能發(fā)電的65.5%;垃圾焚燒發(fā)電并網(wǎng)總?cè)萘繛?70萬(wàn)kWh,占所有生物質(zhì)能發(fā)電的30.9%;其他氣化發(fā)電、沼氣發(fā)電、混燃發(fā)電等所占比例很小,只有20萬(wàn)千瓦。
截至2014年,生物質(zhì)發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量為1,423萬(wàn)千瓦,并網(wǎng)約為950萬(wàn)千瓦,主要是農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電和城市生活垃圾焚燒發(fā)電,其中農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電核準(zhǔn)容量約為840萬(wàn)千瓦,并網(wǎng)容量約為500萬(wàn)千瓦,核準(zhǔn)容量占比約為59%,原料是各種農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物,主要集中在華中和華東等原料比較豐富的地區(qū)。垃圾焚燒發(fā)電并網(wǎng)約為424萬(wàn)千瓦,原料以城市生活垃圾為主,主要分布在大中城市周邊地區(qū)。生物質(zhì)固體成型燃料主要用于各種鍋爐,原料以農(nóng)作物秸稈和木屑為主,近幾年發(fā)展速度較快,2014年產(chǎn)量已達(dá)700萬(wàn)噸。中國(guó)現(xiàn)階段生物質(zhì)液體燃料主要有燃料乙醇和生物柴油兩種,發(fā)展速度相對(duì)緩慢,產(chǎn)量分別僅為28億升和11億升。2015年,我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電累計(jì)核準(zhǔn)裝機(jī)容量達(dá)1,708萬(wàn)千瓦,其中累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量約為1,171萬(wàn)千瓦。
從產(chǎn)業(yè)整體狀況分析,生物質(zhì)發(fā)電及生物質(zhì)燃料目前仍處在政策引導(dǎo)扶持期。生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)的標(biāo)桿企業(yè)在技術(shù)、成本方面已經(jīng)具有明顯優(yōu)勢(shì),已投產(chǎn)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的盈利能力已逐步顯現(xiàn),直燃生物質(zhì)開發(fā)利用已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化。
?、芪覈?guó)生物質(zhì)能利用仍有待加強(qiáng)
由于我國(guó)與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家不同,人口數(shù)量龐大,糧食產(chǎn)量還有待提高,因此在生物質(zhì)能源發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生了“不與人爭(zhēng)糧,不與糧爭(zhēng)地”的基本政策,生物質(zhì)資源主要來(lái)自于廢棄物資源。我國(guó)生物質(zhì)能資源廣泛,主要有農(nóng)作物秸稈及農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、林木采伐及森林撫育剩余物、木材加工剩余物等。2012我國(guó)廢棄物理論資源量折合約15.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,由于收集損失和其他利用方式,可收集并能源化利用的僅折合約7.15億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,相當(dāng)于我國(guó)能源消費(fèi)總量的20%左右。
截至2012年,全球已有127個(gè)國(guó)家制定或出臺(tái)可再生能源政策,發(fā)展中國(guó)家和新興經(jīng)濟(jì)體的比重超過(guò)2/3。其中發(fā)電支持政策主要包括上網(wǎng)電價(jià)、可再生能源配額制、凈計(jì)量電價(jià)、財(cái)政稅收支持政策以及綠色電力價(jià)格等。一直以來(lái),我國(guó)都較為重視生物質(zhì)能源的應(yīng)用和發(fā)展,然而與光伏等可再生能源行業(yè)相比,生物質(zhì)能發(fā)展所給予的直接政策支持相對(duì)還比較薄弱。
此外,由于種植經(jīng)營(yíng)分散、農(nóng)機(jī)化滯后、秸稈處置成本高等原因,我國(guó)秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的田間焚燒現(xiàn)象一直沒有得到很好的解決。農(nóng)業(yè)廢棄物一燒了之,不但是生物質(zhì)資源的極大浪費(fèi),而且加劇了秋冬時(shí)節(jié)北方地區(qū)的霧霾天氣。隨著生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)化程度的提升、我國(guó)政府對(duì)農(nóng)林廢棄物收集處理的重視,基于我國(guó)豐富的生物質(zhì)資源,行業(yè)未來(lái)的利用空間非常廣闊。
二、生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)市場(chǎng)前景
?、傥覈?guó)生物質(zhì)資源豐富
全球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)約1,700億噸,其能量相當(dāng)于世界主要燃料貢獻(xiàn)的10倍,而作為能源的利用量還不到總量的1%,極具開發(fā)潛力。與化石燃料相比,生物質(zhì)資源種類眾多、數(shù)量巨大、分布廣泛。其主要有:木柴燃料、農(nóng)作物廢棄物、畜禽糞便、能源植物、城市廢物等。其中,農(nóng)作物廢棄物主要有秸稈(稻草、麥秸、棉花秸等)、雜草、稻殼、花生殼等。能源作物指專門作為能源的作物,目前用于油料作物種植的樹種有:麻風(fēng)樹、油桐、烏桕、漆樹、核桃、油茶、黃連木、油橄欖、油翅果、四合木等。
我國(guó)生物質(zhì)資源豐富,2007年生物質(zhì)原料總產(chǎn)出潛力高達(dá)9.32億噸標(biāo)煤,其中有機(jī)廢棄物和邊際性土地占比分別為41.1%、58.9%。從趨勢(shì)來(lái)看,預(yù)計(jì)到2030年秸稈、畜禽糞便和能源作物產(chǎn)量將分別新增產(chǎn)能1.37、0.45、0.57億噸標(biāo)煤,即生物質(zhì)原料年產(chǎn)能潛力提升至11.7億噸標(biāo)煤。
?、诂F(xiàn)代農(nóng)業(yè)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)推動(dòng)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展將推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的社會(huì)化程度逐步提高,如農(nóng)業(yè)企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地區(qū)分工、企業(yè)分工日益發(fā)達(dá),“小而全”的自給自足生產(chǎn)被高度專業(yè)化、商品化的生產(chǎn)所代替,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程同加工、銷售以及生產(chǎn)資料的制造和供應(yīng)緊密結(jié)合,逐步發(fā)展為農(nóng)工商一體化。這對(duì)于生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著強(qiáng)大的推動(dòng)作用。
生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)、林業(yè)廢棄物的開發(fā)利用符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)中減量化(Reducing),再利用(Reusing)、再循環(huán)(Recycling)的原則,是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的完美詮釋。另一方面,生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的興起拓展了農(nóng)林資源的用途,給農(nóng)民、林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)新的機(jī)會(huì),使之有機(jī)會(huì)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)循環(huán)體系之中,而且可以使未利用的土地投入生物質(zhì)能源的原料生產(chǎn)。
③政策支持生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展,未來(lái)有望進(jìn)一步加強(qiáng)
2006年前農(nóng)林廢棄物規(guī)模化發(fā)電幾乎空白。2006年前,中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量約為2,000MW,其中蔗渣發(fā)電約1,700MW以上,垃圾發(fā)電約200MW,其余為稻殼等農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電和沼氣發(fā)電。生物質(zhì)特別是農(nóng)林廢棄物為原料規(guī)模化并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目幾乎是空白。
我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出全面加速的發(fā)展態(tài)勢(shì)。近年來(lái),隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷提高節(jié)能減排的要求,并且國(guó)內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)能的開發(fā)利用力度不斷加大,我國(guó)政府也把生物質(zhì)能的綜合利用提到了新能源開發(fā)的重要位置,加大了對(duì)生物質(zhì)能開發(fā)的政策支持力度。隨著《可再生能源法》和相關(guān)可再生能源電價(jià)補(bǔ)貼等一系列政策的出臺(tái)和實(shí)施,我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電投資熱情迅速高漲,啟動(dòng)建設(shè)了各類農(nóng)林廢棄物發(fā)電項(xiàng)目。
④行業(yè)有望迎來(lái)新建高峰,潛在空間巨大
近年來(lái),我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量逐年增加,由2007年的220萬(wàn)千瓦增加至2015年的1,708萬(wàn)千瓦,年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)29.20%,表明我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展較快。但是,我國(guó)的生物質(zhì)發(fā)電主要停留在示范項(xiàng)目階段,并未形成大規(guī)模合理利用。生物質(zhì)發(fā)電在我國(guó)電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中占比極小,在我國(guó)新能源發(fā)電結(jié)構(gòu)中占比僅為1/10左右。根據(jù)《2013中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電建設(shè)統(tǒng)計(jì)報(bào)告》,截至2013年底,除青海省、寧夏回族自治區(qū)、西藏自治區(qū)以外,全國(guó)已經(jīng)有28個(gè)?。ㄊ小^(qū))開發(fā)了生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目。全國(guó)累計(jì)核準(zhǔn)容量達(dá)到12,226.21兆瓦,其中并網(wǎng)容量7,790.01兆瓦,占核準(zhǔn)容量的63.72%。2014年,全國(guó)生物質(zhì)發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量為1,423萬(wàn)千瓦,并網(wǎng)約為950萬(wàn)千瓦。2015年,我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電累計(jì)核準(zhǔn)裝機(jī)容量達(dá)1,708萬(wàn)千瓦,其中累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量約為1,171萬(wàn)千瓦。
根據(jù)國(guó)家能源局《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,到2020年,生物質(zhì)能基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)模化利用。生物質(zhì)能年利用量約5,800萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1,500萬(wàn)千瓦,年發(fā)電量900億千瓦時(shí),其中農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電700萬(wàn)千瓦,城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電750萬(wàn)千瓦,沼氣發(fā)電50萬(wàn)千瓦;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3,000萬(wàn)噸。
根據(jù)《2013中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電建設(shè)統(tǒng)計(jì)報(bào)告》資料顯示,2013農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電并網(wǎng)容量419.5萬(wàn)千瓦,“十三五”規(guī)劃中提出2020年利用規(guī)模要達(dá)到700萬(wàn)千瓦,行業(yè)未來(lái)有望繼續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,復(fù)合增速達(dá)7.59%。