|
摘要：本文通過對中國沼氣利用現(xiàn)狀和沼氣發(fā)電工程市場前景的調(diào)查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其能源利用市場潛力，對影響沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經(jīng)濟因素和主要障礙進行了分析評價，并提出了一些對策和措施。
1、引言
生物質(zhì)能是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源豐富、含碳量低的特點，加之在其生長過程中吸收大氣中的C02，因而用新技術(shù)開發(fā)利用生物質(zhì)能不僅有助于減輕溫室效應和生態(tài)良性循環(huán)，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑。
隨著對環(huán)境的日益重視，人們開始利用各種方式來減少工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的破壞。近十幾年來，在各級政府有關(guān)部門和企業(yè)的幫助協(xié)調(diào)下，用于處理畜禽糞便及各種生產(chǎn)、生活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬，至1998年底，我國已建成大中型沼氣工程742處，年產(chǎn)沼氣量為16393.94萬立方米；垃圾填埋法產(chǎn)生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一，具有簡單易行和費用較低的特點，同時還可回收能源，正受到世界各國的普遍歡迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋場，每年可回收沼氣51.42億立方米。
沼氣是一種具有較高熱值的可燃氣體，與其它燃氣相比，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料，傳統(tǒng)上大多利用沼氣進行取暖、炊事和照明，隨著沼氣產(chǎn)量的不斷增加，如何更高效地利用沼氣，成為擺在我們面前的一項課題。
2、沼氣發(fā)電技術(shù)進展狀況
沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項沼氣利用技術(shù)，它將沼氣用于發(fā)動機上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能，是有效利用沼氣的一種重要方式。目前用于沼氣發(fā)電的設備主要有內(nèi)燃機和汽輪機。
國外用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機主要使用Otto發(fā)動機和Diesel發(fā)動機，其單位重量的功率約為27kW／T。汽輪機中燃氣發(fā)動機和蒸汽發(fā)動機均有使用，燃氣發(fā)動機的優(yōu)點是單位重量的功率大，一般為70～140kW／T；蒸汽發(fā)動機一般為10kW／T。國外沼氣發(fā)電機組主要用于垃圾填埋場的沼氣處理工藝中。目前，美國在沼氣發(fā)電領(lǐng)域有許多成熟的技術(shù)和工程，處于世界領(lǐng)先水平。現(xiàn)有61個填埋場使用內(nèi)燃機發(fā)電，加上使用汽輪機發(fā)電的裝機，總?cè)萘恳堰_340兆瓦；歐洲用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機，較大的單機容量在0.4～2兆瓦，填埋沼氣的發(fā)電效率約為1.68～2kWh／m3。
我國開展沼氣發(fā)電領(lǐng)域的研究始于八十年代初，1998年全國沼氣發(fā)電量為1,055，160kWh。在此期間，先后有一些科研機構(gòu)進行過沼氣發(fā)動機的改裝和提高熱效率方面的研究工作。我國的沼氣發(fā)動機主要為兩類，即雙燃料式和全燒式。目前，對“沼氣一柴油”雙燃料發(fā)動機的研究開發(fā)工作較多。如：中國農(nóng)機研究院與四川綿陽新華內(nèi)燃機廠共同研制開發(fā)的S195—1型雙燃料發(fā)動機：上海新中動力機廠研制的20／27G雙燃料機等。成都科技大學等單位還對雙燃料機的調(diào)速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等方面進行過研究。濰坊柴油機廠研制出功率為120kW的6160A一3型全燒式沼氣發(fā)動機，貴州柴油機廠和四川農(nóng)業(yè)機械研究所共同開發(fā)出60kW的6135AD(Q)型全燒沼氣發(fā)動機發(fā)電機組；此外，還有重慶、上海、南通等一些機構(gòu)進行過這方面的研究、研制工作?？梢哉f，目前我國在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在內(nèi)燃機系列上。表1是我國部分12kW以下沼氣發(fā)電機組的測試性能比較。
3、沼氣發(fā)電前景廣闊
沼氣發(fā)電工程本身是提供清潔能源，解決環(huán)境問題的工程，它的運行不僅解決沼氣工程中的一些主要環(huán)境問題，而且由于其產(chǎn)生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了廣泛的應用前景：
1)有助于減少溫室氣體的排放
通過沼氣發(fā)電工程可以減少CH4的排放，每減少1屯CH4的排放，相當于減少25噸C02的排放，對緩和溫室效應有利。
2)有利于變廢為寶，提高沼氣工程的綜合效益我們以沼電在酒廠中的的綜合效益為例：四川榮縣進行了120kW沼氣發(fā)電的生產(chǎn)和示范。用酒糟廢水經(jīng)厭氧消化產(chǎn)生沼氣，發(fā)電效率為1.69kWh／m3，當年成本為0.0465元／kWh。沼電能夠基本滿足該廠的生產(chǎn)用電：山東昌樂酒廠安裝2臺120kW的沼氣發(fā)電機組，170m3酒糟日產(chǎn)沼氣4800m3，發(fā)電8640kwh，全年能源節(jié)約開支29萬元，工程運行一年即收回全部成本。
杭州天子嶺填埋場發(fā)電工程在運行過程中，在平均電價為0.438元／kWh的條件下，投資回報率可達14.8%。
3)可減少對周圍環(huán)境的污染。
由于綜合利用手段單一，很多沼氣工程產(chǎn)生的沼氣大量排入大氣中，不僅嚴重污染周圍的環(huán)境，也對工作人員的安全和健康產(chǎn)生了極大的威脅，沼氣發(fā)電則為沼氣找到了一條合理利用的途徑。
4)小沼電為農(nóng)村地區(qū)能源利用開辟新途徑
我國農(nóng)村偏遠地區(qū)還有許多地方嚴重缺電，如牧區(qū)、海島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)卻有著豐富的生物質(zhì)原料。因地制宜地發(fā)展小沼電，猶如建造微型“坑口電站”，可取長補短就地供電。
4、沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的主要障礙
80年代是我國沼氣發(fā)電研究的起始階段，也是較為活躍的時期。但近十年的發(fā)展比較緩慢。主要存在以下障礙：
4.1技術(shù)障礙
我國沼氣發(fā)動機的開發(fā)研究主要集中在內(nèi)燃機系列上，一般只是對柴油機和汽油機進行較淺層次的改裝，對發(fā)動機的熱工性能研究不深，由于產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，在運行使用中出現(xiàn)諸多問題，給用戶帶來不便，從而影響其發(fā)展進程。導致這種情況的根本原因是沒有對沼氣發(fā)動機進行深入的研究，技術(shù)不過關(guān)，缺乏足夠的生產(chǎn)實踐。致使發(fā)動機在運行中產(chǎn)生熱負荷高、可靠性差、起動困難；另外我國研制的全燒沼氣發(fā)動機的排氣溫度過高，氣閥易燒壞，使氣缸蓋等成為易損件等諸多技術(shù)問題。
4.2市場障礙
由于我國沼氣發(fā)動機存在許多問題，先前應用國產(chǎn)發(fā)電機組的沼氣發(fā)電工程有許多長期處于停機狀態(tài)。這就使后來發(fā)展的絕大多數(shù)沼氣工程放棄了沼氣發(fā)電方式，轉(zhuǎn)而尋求其他的利用途徑。少數(shù)沼氣發(fā)電工程(如天津、杭州等)依靠貸款引進購買較為成熟的國外發(fā)電機組設備來維持運行。我國生產(chǎn)廠家則由于技術(shù)不夠成熟而造成買方市場的嚴重匱乏，沼氣發(fā)動機和發(fā)電機組無法形成規(guī)模化批量生產(chǎn)，使科研生產(chǎn)單位缺乏相關(guān)的研究經(jīng)費，沒有對其作深入研究開發(fā)的積極性，不能提供質(zhì)量過關(guān)的產(chǎn)品，進一步阻礙產(chǎn)品的市場化進程，對生產(chǎn)科研單位自身以及沼氣發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展都不利。
此外，沼氣發(fā)電市場不規(guī)范，沒有相應的較為完善的行業(yè)標準，也不利于其商業(yè)化開發(fā)和利用。
4.3政策障礙
缺乏相應的激勵政策和限制性政策，不能有效地動員和吸收投資，成為影響其技術(shù)發(fā)展的一個重要原因。
由于目前沼氣發(fā)電工程在技術(shù)和市場化方面面臨許多問題，這就需要國家在這個領(lǐng)域給予政策方面的扶持。如果國家給予在稅收、貸款方面的優(yōu)惠政策、投資補貼和產(chǎn)業(yè)保護措施，以及電力部門在沼氣電力并網(wǎng)方面給予支持和幫助，制定優(yōu)惠的上網(wǎng)電價，將大大改善沼氣發(fā)電的經(jīng)濟性和市場前景，對其進入市場具有很積極的作用。
5、促進沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的建議
從以上沼氣發(fā)電商業(yè)化所面臨的主要障礙來看，如果要克服其障礙，達到促進沼氣發(fā)電技術(shù)商業(yè)化發(fā)展的目的，還需要采取一些措施和行動。
5.1制定發(fā)展規(guī)劃
對我國沼氣利用現(xiàn)狀和市場前景進行成分調(diào)查，描述沼氣發(fā)電能源利用市場，確定本項目建設發(fā)展領(lǐng)域，并評價發(fā)展沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經(jīng)濟因素，分析沼氣發(fā)電的技術(shù)開發(fā)和市場潛力，制定相關(guān)工藝開發(fā)利用的規(guī)劃，明確開發(fā)的目標。
5.2加強技術(shù)保障體系的建設
引進吸收國外先進技術(shù)和經(jīng)驗，加強技術(shù)支持和保障體系的建設、扶持和培養(yǎng)，制定國家級的沼氣發(fā)電工程技術(shù)規(guī)范和標準，逐步建立和完善可持續(xù)的、市場化的推廣沼氣發(fā)電綜合性服務網(wǎng)絡。
5.3引入競爭機制，創(chuàng)新投資體系
針對目前我國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展資金匱乏的現(xiàn)狀，認真總結(jié)分析我國外現(xiàn)行的資金籌措和運行管理經(jīng)驗，學習國外技術(shù)成熟的商業(yè)化運營沼氣發(fā)電工程先進優(yōu)惠政策以及市場化融資體系建設模式。轉(zhuǎn)變觀念，鼓勵和動員更多的公司和企業(yè)投入到沼氣發(fā)電技術(shù)的競爭行列。
5.4研究制定國家級的配套政策
進一步加強同環(huán)保部門、工業(yè)企業(yè)、科研院所和金融機構(gòu)的合作與協(xié)調(diào)，研究制定激勵性政策，地方性和全國性相結(jié)合的政策。同時應對沼氣發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化研究制定配套政策。
參考文獻：
[1]蔣同昌等，《我國沼氣發(fā)電機的研究和生產(chǎn)概括》，《中國沼氣》，1992；10(2)：44—46。
[2]孫俊華．沼氣發(fā)電機的使用與維修。中國沼氣，1990；8(4)：23～24。
[3]中國農(nóng)業(yè)部／美國能源部項目專家組。中國生物質(zhì)能技術(shù)商業(yè)化策略設計．北京：中國環(huán)境科學出版社，1999。
[4]中國農(nóng)業(yè)部／美國能源部 |
