生物天然气产业发展尚需政策与技术驱动

11月5日,国家发改委发布《产业结构调整指导目录2019》,梳理目录中鼓励发展的产业项目,生物质能利用相关项目多次出现,而生物天然气也分别在农业与新能源中得到强调。通过本次目录发布,可以看到国家在发展生物质能产业的力度进一步增加,生物天然气仍是生物质能利用的重要组成部分。

发展生物天然气产业意义重大

近年来,我国经济快速增长的同时,也出现了一些关系国家能源安全、生态环保、农村扶贫与发展等亟待解决的问题。这些问题的解决事关我国新时代社会主义事业的建设和新时期国民经济的高质量发展,历来被各级政府所重视。

据国际能源署统计,我国石油自给率从2010年的70.2%降到2016年的34.8%,天然气自给率则从2000年的96.4%降到2016年的65.2%。预计2040年石油和天然气对外依存度会继续上升,自给率降下降到20%和55%,这对我国能源安全构成较大威胁。

多年煤炭和汽车消费的快速增长,直接导致2013年国内爆发大范围雾霾,空气污染受到各界广泛关注,据2015年中国环境统计年报,当年全国的NOx、SO2和烟尘的排放总量分别为1851.9万吨、1859.1万吨和1539万吨。同时,城镇垃圾处理需求和农林畜牧固体废物处理需求也快速增长,对生态环境构成极大压力。

 

图1 各年大气污染物排放量(来源:2015年环境统计年报)

 

通过持续发力,我国乡村脱贫已进入攻坚阶段,需要加大适宜的产业建设防止返贫,同时,农村经济发展、农民增收、乡村振兴又成为我国政府下一步关注的重点。

生物天然气是为数不多能够同时兼顾解决我国能源安全、生态环保和农村经济问题的行业,在2019全球生物质能创新发展高峰论坛上,中国产业发展促进会生物质能产业分会秘书长张大勇强调,生物天然气作为可再生能源的重要组成部分,不仅可以增加天然气供应,助力能源结构调整,更重要的是产业所具备的农业生态、环境保护属性。

国发能研院、绿能智库认为,生物天然气作为生物质能利用重要的一个领域,对解决上述问题意义重大。

首先,经过提纯的生物天然气可补充石化天然气缺口,降低天然气对外依赖,增加乡镇等欠发达地区的天然气覆盖。

其次,通过集中处理农林、畜牧固体废物,可大幅减少水土污染和温室气体排放,降低颗粒物、硫化物等的排放;天然气替代煤炭又进一步降低污染物和碳排放。

第三,生物天然气工厂通过生物质收储、尾料肥田、发展规模化循环经济,可有效拉动农村经济,促进农村就业和农民增收。

生物天然气产业发展现状距离目标有明显差距

我国农林生物质资源丰富,中国农业大学教授程序展示的数据显示,利用非耕种土地种植能源植物,加上各种生物质有机废物,年生物量产出可达18.7亿吨。若能利用其中的50%,理论生物天然气量可达到1200亿方,年产有机肥量约3.5亿吨。

图2 生物质天然气理论产量与国内天然气产量和进口量对比

 

国家能源局2016年制定的《生物质能发展“十三五”规划》中明确提出,2020年生物天然气年产量将达到80亿立方米。

但因为各种因素制约,据统计,2018年底我国生物天然气产量仅6亿立方米,仅完成2020年规划的7.5%,仅占2018年全国天然气消费量的0.2%。其中,规模化项目实现商业运营的仅有7-8个,年产气量不足6000万立方米。

反观欧洲,2017年底已建成沼规模化沼气项目17000多个,沼气发电装机10.5GW,生物天然气项目540个,年产气量达到22.1亿立方米,其中,意大利预计2020年生物天然气在燃气消费中占比达到25%。

我国生物天然气产业潜力很大,但当前发展远未达到预期。

生物天然气产业规模化发展离不开精准政策支持

国发能研院、绿能智库认为,生物沼气和生物天然气产业涉及能源、农业、环保、城乡规划建设等多个领域,政策引导对产业初期培育、发展至关重要,也对产业在正确技术路线上规模化、商业化良性发展起到巨大推动作用。通过梳理生物制气产业政策,我国多年来虽然政策力度不小,但缺乏横向协调,也缺乏连续性,政策效果不佳。

2003-2015年,国家大力推进的户用沼气工程共计投入数百亿元,建设了各类沼气工程11亿处,原料以粪便为主,基本没有秸秆利用。因运行不稳定、产气率低、运维不便,逐渐被弃用。

为推动沼气工程转型升级,2015-2017年,农业部以前端建设补贴方式支持了64个规模化生物天然气工程,原料以粪便和青贮为主,未解决我国干秸秆资源化利用问题,示范意义有限,未促进产业规模化发展。

张大勇表示,目前政策支持体系不完善,农业部沼气转型升级工作方案支撑的前端建设补贴已经取消,中央财政给予的畜禽粪污资源化利用补贴资金和农作物秸秆综合利用补贴资金对生物天然气的支持力度较小,急需完善政策支持体系,支持行业起步发展。

一方面,国家应加大政策统筹力度,协调国家发改委、能源局、财政部、农业农村部、生态环境部、住房城乡建设部、自然资源部等相关主管部门,在禽畜粪便收集、污染物排放付费、有机肥推广应用和城市燃气特许权经营等生物天然气产业链重要环节,加强政策联动,施予合力协同发展。

另一方面,制定针对性经济激励政策促进产业发展起步,特别是加快制定项目后端奖补政策,合理控制奖补资金总额,适当考虑在原料收集、税收、用地用电等方面给与政策优惠。尽快启动工业化示范项目,着力扶持优质规模企业,培育可持续运行的成熟商业模式,在生物天然气产量上取得突破。

同时,国家还应建立行业监管体系,建立后评估制度,杜绝企业违法违规运营,让补贴政策发挥效能。加快行业标准及检测认证体系建设,覆盖工程设计、施工建设、运行管理、并入管网、污染物排放、沼渣沼液回收利用、设备制造等产业链各个环节,规范行业准入条件。

技术进步助力生物天然气产业快速发展

生物天然气技术路线主要分为厌氧发酵技术和热解气化技术,通过吸收国外先进的设备和工艺,两种技术在国内都有代表性企业进行推广应用。

表1生物天然气新型技术路线对比

 

就欧洲来看,大规模采用的是厌氧发酵技术。从中温湿法工艺、中高温半干式工艺到高温干式工艺,技术不断升级,原料多元化更易实现。对我国来说,干秸秆等生物质固废为主要原料,作为代表性企业,华润集团和中环装备都选择了最新高温干式厌氧发酵技术。

相比传统湿法工艺,干式工艺发酵效率显著提高,容积产气率提高5倍;无需加水,也仅需很少的外加热量,能耗减少70%,可实现全年运行;废水少,无二次污染问题。另外,在占地面积、施工周期、使用寿命等多各方面也都有很大优势。

临漳县农业废弃物综合利用生产生物天然气示范项目采用了干式发酵工艺,年消耗13万吨秸秆,可产生物天然气2130万立方米,有机肥7万吨。经测算,年收入超1亿,不含补贴的净利润可达1900多万。

新奥集团选择了生物质快速热裂解技术。原料可多样化,产出物综合经济价值高。除了生物燃气外,还有生物碳、生物液体燃料和木醋液。生物燃气中即有天然气、CO等传统燃料,还可分离出可观的H2。

牡丹江生物质示范项目新建了5万吨/年生物质快速热裂解装置和2x20t/h生物液体燃料蒸汽锅炉,项目总投资5700万元,收益率可达17.9%。

通过吸收开发适应国内需求的生物天然气生产技术,充分发挥后发优势,可扩大生物天然气产品价值链,提升整体项目收益,提升规模化持续经营能力。

国发能研院、绿能智库认为,生物天然气产业发展对我国意义重大,通过精准政策扶持,积极引进开发先进技术,通过示范项目有效示范,可促进优势企业规模化发展,带动产业升级,逐步形成国内生物天然气良好产业生态,并可切实为我国结构调整和能源安全做出贡献。

来源:国发能研院、绿能智库

2019年11月14日 17:57