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觀察 | 生物天然氣產(chǎn)業(yè)如何叫好又叫座

來源：中國電力報(bào) 時(shí)間：2023-08-29 14:00

　　發(fā)展生物天然氣產(chǎn)業(yè)，既能解決農(nóng)業(yè)發(fā)展用能問題，又可化解農(nóng)村環(huán)境保護(hù)問題，已成為推動農(nóng)村能源革命、助力鄉(xiāng)村振興的重要發(fā)力點(diǎn)和關(guān)鍵突破口。

　　然而，受多重因素影響，生物質(zhì)能發(fā)展受到制約。國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2023年一季度末，全國可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量為12.58億千瓦，其中生物質(zhì)能源發(fā)電裝機(jī)容量為4195萬千瓦，占比僅為3%。如何發(fā)展生物質(zhì)能，讓生物天然氣產(chǎn)業(yè)叫好又叫座，業(yè)界專家學(xué)者提供了新的路徑和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

發(fā)展生物天然氣助力減碳

　　“雖說統(tǒng)計(jì)口徑不同，我國生物質(zhì)資源接近10億噸標(biāo)準(zhǔn)煤這一判斷是被廣泛接受的?！鄙虾Ａ趾ｋp碳生態(tài)研究院院長、同濟(jì)大學(xué)生物質(zhì)能源研究中心主任朱洪光，在2023碳中和·零碳中國峰會上發(fā)表觀點(diǎn)。

　　朱洪光在生物質(zhì)能研發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)深耕20多年。他認(rèn)為，制約生物質(zhì)能源開發(fā)的因素包括四個(gè)方面。一是生物質(zhì)能源能量密度比較小，熱值比較低，轉(zhuǎn)化規(guī)模難以提升。以農(nóng)田秸稈為例，其能量體積比與煤炭的能量體積比相比僅為1/20。如果建同樣裝機(jī)容量的火電廠，秸稈電廠的占地面積一定遠(yuǎn)大于燃煤電廠，秸稈電廠要求的儲存和加工空間更大。二是生物質(zhì)能源原料來源和成分比較復(fù)雜，開發(fā)路徑繁多，難成規(guī)模。以生物質(zhì)為原料或燃料，可以發(fā)電、生產(chǎn)乙醇和沼氣，也可以做成型燃料，其中大部分技術(shù)路徑難以同時(shí)消納不同種類的生物質(zhì)原料，規(guī)?；_發(fā)生物質(zhì)能源存在障礙。三是處理生物質(zhì)原料所含的高氮、高磷成分的經(jīng)濟(jì)性問題。生物質(zhì)中富含的氮、磷等元素，是農(nóng)作物所需肥料的主要成分，但其中所含比例與化肥相比太低，與環(huán)境承載能力相比又太高，因此對氮和磷的處理是一筆不劃算的經(jīng)濟(jì)賬。四是生物質(zhì)原料供應(yīng)主體高度分散，來源包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、市政等各個(gè)領(lǐng)域，特別是農(nóng)業(yè)生物質(zhì)原料更是來自千家萬戶，導(dǎo)致收購和運(yùn)輸成本高昂，同樣拉高了生物質(zhì)能源的開發(fā)成本。

　　“生物天然氣作為生物質(zhì)能發(fā)展的重要方向，有一個(gè)非常內(nèi)在的邏輯，可以突破上述幾個(gè)瓶頸的制約?！敝旌楣獗硎?。

　　“生產(chǎn)生物天然氣的核心技術(shù)是厭氧發(fā)酵技術(shù)，只需要這一種技術(shù)就可以處理所有的有機(jī)廢棄物，而不必為處理不同種類的生物質(zhì)原料去建設(shè)多種處理設(shè)施?！敝旌楣饨榻B，“厭氧發(fā)酵技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，全過程都處在一個(gè)密閉空間內(nèi)，避免了轉(zhuǎn)換過程中的原料和能量損耗，并且對環(huán)境十分友好?！彼赋觯锾烊粴馍a(chǎn)設(shè)施的體量比較靈活，能夠在村鎮(zhèn)范圍內(nèi)建設(shè)?！巴瑫r(shí)，生物天然氣產(chǎn)業(yè)還是一種潛在的負(fù)碳產(chǎn)業(yè)，可以通過替代化石能源、處理農(nóng)林廢棄物、打造循環(huán)農(nóng)業(yè)等來實(shí)現(xiàn)減碳降碳?！?/p>

　　“以餐廚垃圾為例，分別對其采取直接填埋、堆肥、制作沼氣及其他方式進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，碳足跡最小的是采用厭氧發(fā)酵技術(shù)制作沼氣的處理方式?！痹?023碳中和·零碳中國峰會上，瑞典環(huán)境科學(xué)研究院中國代表處高級項(xiàng)目經(jīng)理王瑞，通過圖表說明了生物天然氣技術(shù)的減碳效益。

　　多種優(yōu)勢的存在，讓發(fā)展生物天然氣成為生物質(zhì)能利用的不二選擇。在國外，生物天然氣已經(jīng)得到充分的開發(fā)利用。比如瑞典，一個(gè)僅有千萬人口的小國，卻坐擁281座生物天然氣工廠。王瑞介紹，瑞典生產(chǎn)生物天然氣的原料與我國不同，瑞典早期開發(fā)生物天然氣是為了處理污水處理廠的污泥，后續(xù)才不斷把養(yǎng)殖場的禽畜糞污以及餐廚垃圾納進(jìn)來?！罢麄€(gè)歐盟也非常重視生物天然氣的發(fā)展，規(guī)劃到2030年把產(chǎn)量提升到350億立方米?！?/p>

產(chǎn)業(yè)化探索持續(xù)推進(jìn)

　　《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2030年生物天然氣年產(chǎn)量超過200億立方米?！丁笆奈濉笨稍偕茉窗l(fā)展規(guī)劃》明確提出，在河北、山東、河南、安徽、內(nèi)蒙古、吉林、新疆等有機(jī)廢棄物豐富、禽畜糞污處理緊迫、用氣需求量大的區(qū)域，開展生物天然氣示范縣建設(shè)，每縣推進(jìn)1~3個(gè)年產(chǎn)千萬立方米級的生物天然氣工程。

　　地處安徽省西北部的阜南縣，是一個(gè)農(nóng)牧大縣，每年產(chǎn)生約140萬噸農(nóng)作物秸稈、200萬噸禽畜糞污，日產(chǎn)生活垃圾20噸，符合開展生物天然氣示范縣建設(shè)的條件。由朱洪光團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持的林海生物天然氣工程項(xiàng)目便坐落于此。該項(xiàng)目以國內(nèi)首創(chuàng)全縣域站田式全量化先進(jìn)處理方式為支撐，按照“8+1站田式”模式，在阜南全縣布局8個(gè)生物天然氣生產(chǎn)站和1個(gè)中心站，并鋪設(shè)接近300千米的主干管網(wǎng)。中心站統(tǒng)籌調(diào)度8個(gè)生產(chǎn)站點(diǎn)生產(chǎn)的生物天然氣，實(shí)現(xiàn)縣城及全縣城鄉(xiāng)的燃?xì)夤?yīng)全覆蓋。

　　“工程總投資15億元，分兩期建設(shè)，可解決20萬噸秸稈、177萬頭豬的糞污處理當(dāng)量，年生產(chǎn)20萬噸農(nóng)作物肥料、5000萬立方米天然氣。”朱洪光介紹，5000萬立方米只是一個(gè)縣的年產(chǎn)量，全國有2800多個(gè)縣級行政區(qū)，也就是說每年有大約1400億立方米的生物天然氣替代潛力，而當(dāng)前我國天然氣年消費(fèi)量是3600多億立方米。

　　今年，瑞典環(huán)境科學(xué)研究院將一套移動式中試設(shè)備引入我國，并投入使用。該設(shè)備的主要功能是給有機(jī)廢棄物全規(guī)模利用項(xiàng)目做前期工作，包括開發(fā)潛力分析、反應(yīng)條件測試以及對比不同原料的生產(chǎn)效果等，可以為相關(guān)方后續(xù)大規(guī)模投入提供更精細(xì)化的設(shè)計(jì)與支撐。

生物天然氣技術(shù)不斷升級

　　如今的生物天然氣技術(shù)，已經(jīng)不再是傳統(tǒng)制作沼氣的概念了。朱洪光用“從小舢板到航母”來比喻傳統(tǒng)沼氣項(xiàng)目到現(xiàn)在的生物天然氣工程項(xiàng)目的嬗變。

　　“在瑞典，有超過一半的沼氣被提純?yōu)樯锾烊粴夂笞鳛檐囉萌剂稀！蓖跞鸾榻B，瑞典大部分公交車所使用的燃料都是生物天然氣。另外，瑞典還將沼氣液化后作為重卡的燃料，“加氣一次，可以跑1600千米”。

　　此外，生物天然氣項(xiàng)目已經(jīng)不僅僅是新能源項(xiàng)目，同時(shí)還能產(chǎn)出一部分新型材料。過去沼氣開發(fā)，最令人頭疼的就是沼液的處理。如今的技術(shù)條件下，沼液已經(jīng)變身為一種新型材料來源，可以從中梯級提取甲烷、小分子碳肥、納米碳酸鈣、石墨烯導(dǎo)電材料?！八?，生物天然氣技術(shù)已經(jīng)跳出傳統(tǒng)沼氣工程的理念。”朱洪光進(jìn)一步介紹，生物天然氣項(xiàng)目的綜合效益包括環(huán)保服務(wù)、政府采購、燃?xì)饧岸趸脊?yīng)、有機(jī)肥銷售、碳基新材料生產(chǎn)、“綠電”生產(chǎn)與儲能、綠氫生產(chǎn)和碳交易等方面，能夠達(dá)到以開發(fā)新能源為中心的循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展的效果。

　　朱洪光介紹，阜南生物天然氣工程項(xiàng)目生產(chǎn)的天然氣不僅能夠滿足本縣的消費(fèi)需求，剩余部分還可以供應(yīng)其他三線城市使用。同時(shí)，項(xiàng)目以20%的資金撬動了其他金融資本的踴躍參與，增加直接就業(yè)300多人，并間接帶動上千人實(shí)現(xiàn)就業(yè)，推動了當(dāng)?shù)胤N植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展。據(jù)測算，項(xiàng)目還可以實(shí)現(xiàn)每年70萬~80萬噸二氧化碳的減排量。

　　此外，朱洪光還透露，隨著新型能源體系建設(shè)的深入推進(jìn)，生物天然氣產(chǎn)業(yè)開發(fā)又有了新方向。通過生物天然氣生產(chǎn)設(shè)施可以將氫氣和二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)并轉(zhuǎn)化為生物天然氣，這樣就可以依托天然氣管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送，有效推進(jìn)氫能輸、儲、運(yùn)等難題的解決。他表示，未來還可以通過生物天然氣管網(wǎng)在縣域內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣電雙調(diào)峰功能，以提升整個(gè)能源系統(tǒng)的靈活性。（劉光林）

責(zé)任編輯:江蓬新