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农业部规划设计院冯晶: 国际生物天然气产业发展现状及趋势

北极星电力网新闻中心  来源:北极星电力网    2019/5/9 15:42:02  我要投稿  

北极星火力发电网讯:2019年5月9日-10日,由中国产业发展促进会生物质能产业分会主办的2019全国规模化生物天然气技术创新交流大会在河北石家庄召开。

“生物天然气技术还是以厌氧发酵技术为主,厌氧发酵技术可以通过不同物料来分成干法和湿法。湿法发酵包括高浓度和低浓度,干法发酵一般高于20%,包括序批式和连续式。欧盟发达国家60%新建沼气工程里面逐渐选用高浓度或者干法发酵技术,这是比较热门的处理途径。”农业部规划设计院冯晶博士在2019全国规模化生物天然气技术创新交流大会上发表了重要讲话。北极星电力网、电力头条APP对大会进行全程直播。

专题:2019全国规模化生物天然气技术创新交流大会

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以下为发言实录:

冯晶:尊敬的各位领导、嘉宾、专家,大家下午好!主办方给我的题目是“国际生物天然气产业发展现状及趋势”,我今天的汇报包括三部分:

国际主要驱动力是温室气体减排

这两个图是全球温室气体排放占比和全球一次能源生产量占比,可以看到,石能源是占主要的。从化石能源产生的二氧化碳排放量占到总的一半以上。一次能源生产占比中,天然气占到23%左右,这个也是比较大的量。基于这一点欧盟也提出温室气体减排目标,到2030年要比1990年减少40%。可再生能源至少占能源消耗总量的27%。至少提高效能27%。所以我们也支持风能、太阳能等可再生能源的发展。国际能源署发布的国际能源发展的情况,可以看到生物质能已经成为世界公认的继煤、石油、天然气后的第四大能源库,生物质能正成为国际上替代化石能源的主要选项。生物质能产业在能源消耗量里面占到了比较大的比重,生物天然气也在其中发挥着比较重要的作用。

产业概况

世界范围内沼气生物天然气规模持续增长,2016年总产气量相当于16GW左右,同时,生物天然气产业具有很强的地域性特征,欧洲地区是沼气规模最为发达的地区,近些年来,亚洲地区发展规模也是在迅速增加。世界范围内主要地区的沼气工程数量增长范围,欧洲地区16、17年沼气工程数量达到一万座以上。而全世界仅仅才16000座左右。亚洲在2017年是1100多座,可以看出发展也是比较迅速的。这是国际能源署发布的数据,可能对于中国这块的统计没有那么准确,但是也可以说明沼气和生物天然气产业发展的基本情况。

国家沼气提纯情况、国际能源署发布的情况,可以看到德国和熔点生物天然气产业发展十分突出,包括沼气提纯工厂数量、生物天然气产能上,在这些主要国家里面都是位于前列的。

德国、瑞典两个国家2018年以来沼气、生物天然气的产量。这些年来它的产量逐渐增加。但是随着EEG2014取消了生物天然气发电补贴后,2015年的国生物天然气产量出现明显降低,一定程度上说明政策对于产业发展具有十分重要的影响。

生物天然气生产途径

目前主要包括厌氧发酵、垃圾填埋、污水处理、热化学转化。整体上来看,欧洲以厌氧发酵为主,占73%左右。德国、意大利主要的农业大国的生物天然气产量还是以厌氧发酵技术途径为主。而在芬兰,是热化学转化的技术。芬兰林业资源是十分丰富的,所以芬兰在热化学转化技术发展比较好。英国主要是市政污泥厌氧发酵,以这种处理途径为主。可以看到不同地区、不同国家分别选择了适合各自国家资源量的生物天然气的生产方式和生物天然气的主要组成。

这个是不同国家使用的主要原料,如德国和英国,德国主要是以能源作物,英国主要是市政污泥。

生物天然气技术还是以厌氧发酵技术为主,厌氧发酵技术可以通过不同物料来分成干法和湿法。湿法发酵包括高浓度和低浓度,干法发酵一般高于20%,包括序批式和连续式。欧盟发达国家60%新建沼气工程里面逐渐选用高浓度或者干法发酵技术,这是比较热门的处理途径。

CSTR厌氧发酵技术,这个技术占沼气项目总数的90%以上。目前运行的沼气工程含固率可在10%条件下运行稳定,中温发酵装置产气率为1.5-1.8。

序批式厌氧干发酵技术进料浓度一般为25%-35%,平均发酵时间28天目前它的技术水平高,具备成熟的模块化、智能化运行及管控体系。主要用于市政垃圾发酵。

连续式干发酵现在在欧洲已经进行产业化应用,也有专业化公司。目前它的含固率可以达到20%-40%,沼气产率达到0.3-0.5。而且已经发展出比较成熟的典型工艺,原料处理量大,溶剂产气率达到4-6。主要于市政垃圾处理。

在沼气提纯技术这块常用包括水洗(胺洗)、变压吸附、膜法提纯等。在国际上也发展低温的提纯技术,这种技术采用针对不同气体,对沼气进行进一步提纯。技术优点是在提纯和两阶段耦合上具有比较大的优势。

这是几种提纯技术在国际市场份额占比情况。可以看到加压水洗和化学吸收法技术最为成熟稳定,目前市场份额最大。其中膜法提纯技术也正在快速发展,由于技术逐渐成熟,市场份额也是逐步扩大。虽然现在仅占10%,但是相信日后会有比较大的发展空间。

生物天然气运输方面

第一是车载运输。比如说瑞典这个国家地广人稀,他的生物天然气管网没有覆盖所有地区,在部分没有生物天然气管网地区采用车载运输方式。他们采用压缩天然气的运输方式可以最远达到200公里。而液化状态下,运输可以选择更长距离。再一个就是局域网输送。几个沼气工程之间管道连接之后集中进行提纯,这有一个好处,可以增加规模效益。以最小500立方米/时的提纯规模的市场下才开始具有规模经济效益。目前在德国有1400立方米/时的提纯工艺在运行了。通过管道进行连接,沼气集中处理,这个经济效益会得到比较高的提升。同时这种方式也是增加了工程建设的成本,但是它可以对整个区域基础设施进行了完善,所以两方面是进行一定的综合考虑。

我们对欧洲的几个案例生物天然气生产企业生产成本情况进行的归纳。他们采用生物天然气的主要成本包括沼气生产、提纯、入网三个环节。其中沼气生产在整个成本当中占70%左右,其次为提纯部分的成本。沼气入网环节主要涉及到道路运输和相关的管网设施,这块成本占比是比较小的。

不同原料在欧洲沼气生产成本情况

采用粪污、市政垃圾,它的生产成本相对低,而采用青贮玉米这些成本就相对高。同时也对家庭使用的价格进行了对比,这相比生物天然气来说还是有很大价格优势。

扶持政策及障碍

第一,扶持政策,对于技术研发的支持。包括欧洲和等等国家都建立联合技术开发中心,主要的国家包括德国、瑞典,他们都建立了很好的研发体系。

第二,施行投资补贴。投资补贴是欧盟国家促进生物质能开发利用的重要措施。

第三,实施税费减免,这也是欧洲国家促进可再生能源发展的主要措施和途径。因为欧盟国家对能源消费都征收比较高的税,税的种类也比较多,包括能源税等等。但是对于沼气、生物天然气这块是有减免的。

第四,终端产品补贴,通过立法形式给予价格上的补贴,德国可再生能源法在里面是比较典型的,2017年德国也修订了这个法,下调了沼气工程发电上网补贴电价。规定以青储玉米为原料不超过20%,余热利用达到60%。

第五,配额制,规定电力公司在生产或供应时必须要有一定比例的可再生电力。

第六,碳排放交易制,通过CDM交易,沼气工程能够获取更高的收益,并且政府也可以从这个交易中获益,推动这方面的发展。

主要风险包括经济风险和政策风险。具体来讲分四个方面:一是原料,农场建设的沼气工程规模小不经济,第三方建立的生物天然气工程面临不确定的原料采购和原料价格;二是市场,比如燃气观望容量不足,受限于生物天然气复杂规定与高标准而导致的拒绝入网问题;再一个,生物天然气一般没有直接的补贴政策,需要进行生物天然气发电或者供热,所以要进行生物燃料配额评估和热力市场资格评估;三是投资。目前对于生物天然气的成本、价格等缺乏必要而确定的投资信息。四是政策,缺少稳定的政策环境,政府部门延迟批准程序,因居民抗议而延误。尤其是欧洲,减排执行情况怎么样,或者不同党派对于减排目标不同的考虑,所以有可能会导致生物天然气产业发展政策受到一定的影响。

发展趋势

主要从欧洲角度去讲,欧洲生物质协会估计欧洲沼气潜力约为780亿立方米生物甲烷,到2020年可以使用460亿立方米。这个是欧洲沼气协会对不同国家生物天然气和沼气的预测,可以看到他对产业发展状况还是有比较乐观。尤其是德国、英国、法国与之前相比还是有比较大幅度的增长。以上就是我主要的汇报内容。谢谢大家!

(发言为电力头条APP根据速记整理,未经本人审核)

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