0、引言
隨著世界經濟的發展,世界各國對能源的需求越來越強烈。以煤、石油及天然氣為代表的傳統能源被世界各國競相追逐;在我國,為了應對越來越嚴重的電力緊缺情況,全國各地開始大量興建電廠,煤炭、石油等能源價格也因此大幅度上漲。國家的能源需求和能源安全問題已經越來越緊迫地擺在了我們面前。
自20世紀70年代石油危機以來,以丹麥為代表的許多西方國家開始對各種生物質能源發電進行研究,生活垃圾、動物糞便、植物枯枝等都曾經被用來嘗試發電。但是經過30多年的科學研究和電廠實踐,證明只有農作物秸稈發電是一種最適宜的選擇。首先,秸稈燃燒的污染較少,含硫量只有3. 8%0,大大小于煤的含硫量1%;其次,秸稈的碳灰質較高,產生的熱能較大,每2t秸稈的熱值相當于It煤的熱值,也是適合發電的生物質。
1、我國秸稈發電的前景分析
我國每年僅農作物的生產量就達7億t,預計到2010年會增加到8億t。目前秸稈大約1.45億t用作畜牧飼料,0. 91億t用作還田肥料,0.14億t用作工業原料,2.8億t用作農民傳統的生活燃料,剩余的幾乎全被廢棄和焚燒掉,非常可惜。我國的秸稈產量豐富,每年廢棄的秸稈量約有1億t,相當于5 000萬t標準煤;在2000年~ 2010年間,每年可獲得的秸稈量約為3.5—3.7億t,相當于約1.7億t標準煤;如果將這些秸稈資源用于發電,相當于90 GW火電機組年平均運行5 000 h,年平均發電量為4 500億kW h。預計到2020年,全國每年廢棄的秸稈量將達到2億t以上,折合成標準煤為1億t,相當于產煤大省河南一年的產量。
農作物秸稈其實也是一種很好的資源,如果可以其中回收經
秸稈粉碎機粉碎然后再經過
秸稈壓塊機、
秸稈顆粒機、飼料顆粒機壓制成生物質燃料飼料供燃燒和牲畜食用不是也是一個兩全其美的方法么,而且,如果拿到外面銷售老百姓也可以增加收入。
我國大部分農村地區每年麥收時期會在田間地頭焚燒秸稈,造成農田周圍上空濃煙彌漫,大氣污染。同時,還導致附近的公路因為能見度低而發生交通事故,機場也出現因為濃霧造成航班延誤或者飛機無法起降的情況。秸稈焚燒不僅污染了環境,而且還嚴重影響了當地居民的生活、生產活動。如果對秸稈資源合理利用,對于減少污染浪費,提高農民收入,進行新農村建設,創建和諧社會均大有裨益。比如用秸稈發電,發電后的秸稈灰燼也可以再利用,它含有豐富的鉀、鎂、磷、鈣等化學成分,可以用作高效農業肥料。
然而,作為一種新型的能源利用方式,秸稈發電在我國的應用也有許多不同于國外的地方。
1.1 秸稈電廠燃料來源不穩定
秸稈本身的用途較多,農戶可有多種選擇,所以秸稈電廠的燃料來源未必穩定。
(1)秸稈可以加工成燃料乙醇,在上海奉賢的燃料乙醇生產廠,秸稈的收購價為200~250元/t,除去中間商獲利和運費,農民能拿到的秸稈“出田價”為80—100元/t。
(2)秸稈可以生成“秸稈氣”,在徐州青山泉鎮馬莊村,當地農戶做飯采用秸稈氣,費用比燒煤節約40%,比燒液化氣節約60%;而且當地氣站向村民收購秸稈,收購價約160元/t。
(3)我國的國情是農村人多地少,自然村分散,大部分農村并非大規模耕種,絕大部分地區戶均農田不多,收獲的農作物秸稈較少,單個農戶從出售秸稈所得的實際收益較少。秸稈電廠一般年需要秸稈量上萬噸,尤其是大型秸稈電廠則達到每年幾十萬噸。如果由電廠建立專門的收購機構,擴大收集半徑,則又會涉及到秸稈的運輸、分選、儲存、防腐等諸多問題,秸稈的收購成本會急劇上升。如果降低秸稈的收購價格,比較秸稈的其他用途及其相應的收購價格,電廠秸稈收購價不具備任何競爭優勢。
(4)我國的秸稈資源集中分布在幾個糧食主產區(如華北、東北、華東和華南地區),其中山東、河北、河南等地的秸稈總產量超過6 000萬t,適合作秸稈發電的重點考察地區,而其他地區秸稈產量相對較少,發展秸稈發電宜慎重考慮。而秸稈的能源利用,也和各地的經濟發達程度關系密切。人均收入較高的地區農戶寧可多花些錢使用那些方便清潔的能源,人均收入較低的地區則更加傾向于使用那些不需花錢而隨處可得的農作物秸稈做為日常能源資源。比如在秸稈做燃料方面,四川省、山東省、浙江省的比例分別為41. 2%,34%,23.3%;而在秸稈的廢棄率方面,四川省為10%,浙江省為53%,這也與這幾個地區的經濟發展程度是吻合的。
1.2我國秸稈電廠規模不宜過大
在我國現階段,從秸稈電廠的建設規模考慮,不宜過多建大型秸稈發電廠,這也是由我國的國情所決定的。
首先,國外大型的秸稈發電系統一般都使用西方發達國家較成熟的技術,且大都使用單一的生物質燃料,沒有使用混合的多種生物質的良好適用性或者工程實踐,所以,這種發電設備到了國內,一旦燃料供應出現問題或者需要替代生物質,這些系統往往會出現問題。并且國外的大型發電系統為了提高效率,往往設計的容量較大,通常都在20 MW以上,這就意味著每年的秸稈用量通常在30萬t左右,電廠的投資會在2~3億元,上網電價較高,短期較難下降。大投資則意味著大風險,一般的投資者對于這種新型的能源系統都會比較謹慎。而小秸稈發電廠恰恰避免了上述所有問題,規模在3 MW以下的發電廠所需設備可以全部國產化,價格通常不超過1 500萬元;所需秸稈年用量約為2萬t,電廠周圍的幾個自然村的農作物秸稈產量即可滿足需求,可以保障獲得穩定、廉價的秸稈供應。
1.3秸稈發電電價成本高
目前情況下,秸稈發電的成本還不具有和常規能源產品進行競爭的能力。我國當前火電的成本在0.1~0.2元/(kW h)之間,而秸稈發電的成本在0.2~0.3元/(kW h)之間,秸稈發電的成本約是火力發電的2倍,根本無力與常規能源上網電價競爭。在此情況下,2006年1月1日正式實施的《可再生能源法》對可再生能源發電上網電價進行了政策扶持。在其指導下頒布的《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》(以下簡稱《辦法》)中規定,我國對可再生能源定價實行政府定價和政府指導價兩種形式。其中生物質發電上網電價實行政府指導價,電價標準由各省(自治區、直轄市)2005年脫硫直燃機組上網電價加上0. 25元/(kW·h)補貼電價組成。但同時,《辦法》中也對生物質發電補貼電價做出了限制,規定生物質發電上網電價將在項目運行滿15年后取消。而且自2020年起,每年新批準和核準的發電項目補貼電價比上年批準項目遞減2%,這一規定顯示,秸稈發電享有國家優惠政策的時間最多只有15年。從目前的情況看,高成本的秸稈發電在公平的市場競爭下,根本不是常規能源發電的對手。從積極的觀點看,作為不可再生能源的火電廠的燃料成本會不斷上升,而秸稈發電成本在不斷下降;同時技術的不斷更新使我國可能擁有自己的核心技術,15年后,秸稈發電的價格有可能達到電網標竿價格。但業界卻有不同看法,很多人認為,秸稈發電如果失去國家的支持,將很難生存。在丹麥,秸稈發電企業除了免交能源稅、二氧化碳稅外,政府還優先調用秸稈產生的電、熱。政府還對發電運營商提出要求,各發電運營企業必須有一定的可再生能源容量,而且對上述稅收和節能技術的補貼今后還將繼續提高。相對于國外的政府補貼政策,我國的可再生能源政策還不夠細致和全面,需要逐漸修訂完善。
2、秸稈資源的利用要符合我國國情
中國工程院院士倪維斗在2006清華大學博士生專題論壇——“國家能源戰略下的能源發展”上深刻提出:在以秸稈為代表的生物質能源和傳統能源煤的利用上,中國應具有戰略思維。在我國,燃煤工業鍋爐是我國工業污染的主要來源,和燃煤電廠鍋爐處于同一個數量級。每年我國工業鍋爐耗煤量約4~5億t,而利用效率僅為25%~30%,這是極大的浪費。如何減少這一部分煤的高污染、低效率的消費是一個極其重要的切入點,其平均節能的效果在整個能源結構中占有很大份額。
以秸稈為代表的生物質能源用于容量小、低參數的工業鍋爐是十分合適的。倪維斗提出了2種資源配置的方案:第1種是把1億t標準煤用于目前高污染、低效率的工業鍋爐,而把1.6億t生物質用來發電;第2種是1.6億t生物質用于工業鍋爐替代1億t標準煤,把被替代出的1億t標準煤用于現代高效率的、具有90%脫硫率的大型電站鍋爐。2種不同方案的配置產生的效果是截然不同的,主要在于第2種方案中分散能源用于分散需求,而把集中能源用于發揮其長處。所以,倪維斗院士指出,在我國以秸稈為代表的生物質能源可以把城鎮的中型鍋爐、農村的中小型鍋爐(鍋爐效率只有60%左右,無法脫硫脫氮)燃用的低效、高污染的煤置換出來,把它們用于高效、低污染的大型電站鍋爐。這對農村的生活、環境以及各種能源的利用方面是一個多贏的局面,也是適合我國國情的一個有效的做法。
對于一種能源資源,應該從戰略高度考察其在國家整個能源系統中的合理地位,不能就事論事,必須在全國整個能源系統的大視角下考慮這個問題。對于一種能源資源,不是首先考慮它“能干什么”的問題,而是考慮它“應該干什么”、“適合干什么”的問題。中國的生物質能源產生于廣大農村地區,要結合中國農村的特點和發達國家的區別來進行利用。
3、結束語
秸稈發電是一種很有前景的新型能源利用方式,值得去大力研究、應用與推廣。在我國目前的國情下,應解決秸稈的收集、運輸問題;研究秸稈收購價格對農戶的經濟性影響;論證大型與小型秸稈電廠的投資收益風險;在不斷積累秸稈發電生產實踐的同時,也應不斷完善和補充政府對可再生能源的補貼政策;做好秸稈發電等生物質能源在國家能源系統中相應地位的戰略規劃,使我國的能源利用能夠在21世紀得到和諧、有序、健康的可持續發展。
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