隨著工業(yè)規(guī)模化的發(fā)展，石油、煤炭等一次能源日益短缺，且對自然界帶來不可逆的環(huán)境危害。可再生能源依靠其綠色、節(jié)能等特性，越來越被重視，使用風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源是未來必然的發(fā)展方向。可再生能源發(fā)電并利用電網(wǎng)輸送到使用終端是當(dāng)前最佳的利用模式。但可再生能源供給存在不確定性，電網(wǎng)在接納可再生能源電力時存在諸多問題，一些可再生能源又被稱為“垃圾電”，棄風(fēng)、棄光、生物質(zhì)電力不能上網(wǎng)等情況常有發(fā)生，目前國內(nèi)可再生能源的產(chǎn)業(yè)發(fā)展并非一路光明，特別是生物質(zhì)能源利用存在著產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸。

據(jù)統(tǒng)計，2013年末，全國發(fā)電總裝機容量為12.5億kW，其中火電8.6億kW，水電2.8億kW，風(fēng)電7548萬kW，太陽能1547萬kW，核電1461萬kW，生物質(zhì)發(fā)電780萬kW。到2018年末，全國發(fā)電總裝機容量為19億kW。其中火電11.4億kW，水電3.5億kW;風(fēng)電1.8億kW，太陽能1.74億kW，生物質(zhì)發(fā)電1781萬kW。風(fēng)電和太陽能的并網(wǎng)規(guī)模為生物質(zhì)的10倍。

在可再生能源中，生物質(zhì)能源領(lǐng)域發(fā)展最慢，產(chǎn)業(yè)模式一直處在探索階段。從生物質(zhì)發(fā)電項目類型來看，直燃發(fā)電類型項目占累計并網(wǎng)容量的55%，是應(yīng)用最廣泛的生物質(zhì)能利用方式。其次為垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)類型項目，占累計并網(wǎng)容量的41.5%。沼氣發(fā)電技術(shù)類型項目占累計并網(wǎng)容量的3.5%。由于農(nóng)林生物質(zhì)收集、運輸困難，運費增長使得燃料價格增加，大部分生物質(zhì)電廠處于虧損運營狀態(tài)。與此同時，我國可作為能源利用的生物質(zhì)資源總量每年約4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，目前能源利用率僅為5%，可利用空間及潛力巨大。

近些年國家在生物質(zhì)能源發(fā)電方面制定了多個專項規(guī)劃，同時給予了大量的促進政策。其中鼓勵政策核心內(nèi)容包括：生物質(zhì)發(fā)電優(yōu)先上網(wǎng)，電網(wǎng)公司全額收購上網(wǎng)電量，全時段、各地區(qū)上網(wǎng)統(tǒng)一電價為0.75元/kWh，通過全國征收的可再生能源電價附加分?jǐn)偨鉀Q補貼費用。按照國家給予的鼓勵政策分析，生物質(zhì)能應(yīng)迅速得以發(fā)展，但從以上數(shù)據(jù)分析，生物質(zhì)發(fā)電的發(fā)展卻差強人意。

究其原因，沒有充分發(fā)揮生物質(zhì)發(fā)電的自身優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式不適宜，政策的指向需要進行應(yīng)對性的完善。目前生物質(zhì)發(fā)電主要有直燃發(fā)電、高溫氣化發(fā)電和沼氣化發(fā)電，其中直燃發(fā)電占主導(dǎo)，高溫氣化發(fā)電在技術(shù)探索階段，沼氣發(fā)電技術(shù)成熟但應(yīng)用占比很小，無論哪種模式都沒有真正具備大規(guī)模推廣的條件，生物質(zhì)分布式發(fā)電應(yīng)用模式的瓶頸主要包括：

● 資源分散，收集難度大，能源密度低，儲運費用高，電廠經(jīng)營虧損，企業(yè)投資意愿不強。

● 發(fā)電負荷不易調(diào)節(jié)，低負荷發(fā)電效率低，谷時發(fā)電需要利用火電調(diào)峰，降低火電運行效率，各時段發(fā)電量全額同價收購，電網(wǎng)公司利益受損，不愿意接收。

● 用于補貼的費用較高，需要持續(xù)增加可再生能源附加費征收比例，政策難以為繼。

● 規(guī)模不宜調(diào)整，原料相對單一，運輸能耗高，對環(huán)保貢獻低。

能否找到一種新的產(chǎn)業(yè)模式，突破上述產(chǎn)業(yè)瓶頸，將生物質(zhì)發(fā)電從“垃圾電”變?yōu)?ldquo;優(yōu)質(zhì)電”，在國家不增加電價補貼額度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)盈利，并提升生物質(zhì)發(fā)電在環(huán)保方面的貢獻，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展?“生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電”的應(yīng)用模式可以有效解決上述問題，如果能夠利用合適的支持政策，并進行示范推廣，將有可能實現(xiàn)廣泛的復(fù)制，推進生物質(zhì)發(fā)電進入發(fā)展快車道。

生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電，就是將生物質(zhì)先轉(zhuǎn)化為沼氣，進行臨時的存儲，在一個峰谷周期內(nèi)暫存。在電力需求高峰時進行滿負荷發(fā)電，將“垃圾電”變?yōu)?ldquo;優(yōu)質(zhì)電”，為電網(wǎng)雪中送炭，谷時完全停機不發(fā)電，實現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電和分布式調(diào)峰雙重功能。將調(diào)峰電站的運行補貼與可再生能源發(fā)電補貼政策結(jié)合，在不增加現(xiàn)有補貼總量的情況下使生物質(zhì)發(fā)電具有較好的經(jīng)濟性，實現(xiàn)快速發(fā)展，同時還可降低電網(wǎng)公司建設(shè)調(diào)峰電站投入，亦可作為智能電網(wǎng)整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系的電力基礎(chǔ)，可謂一舉多得。

生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電的特點：

● 與風(fēng)能、光能相比，沼氣可以適量進行存儲，將不可調(diào)整的供能系統(tǒng)變?yōu)榭煽氐墓┠芟到y(tǒng)。

● 沼氣采用內(nèi)燃機或燃氣輪機發(fā)電，可短時間迅速啟動供電，特別是內(nèi)燃機發(fā)電模式，10分鐘可以迅速啟動并實現(xiàn)滿負荷輸出。

● 能利用多種生物質(zhì)為原料，對單一類型燃料依賴小，可以降低成本，提升效益。

● 電站效率不受規(guī)模影響，1MW和10MW的發(fā)電效率相當(dāng)，效益接近，適合各種發(fā)展模式。

5MW生物質(zhì)沼氣峰時發(fā)電站的系統(tǒng)圖

相對于傳統(tǒng)的生物質(zhì)發(fā)電形式，沼氣峰時發(fā)電充分利用沼氣能源的暫存和內(nèi)燃機的即時發(fā)電特性，可以實現(xiàn)峰時滿發(fā)、平時調(diào)度、谷時全停，參與調(diào)度，作為優(yōu)先調(diào)峰系統(tǒng)，僅發(fā)優(yōu)質(zhì)電，不發(fā)垃圾電。在項目投資中，投資占比較大的沼氣生產(chǎn)系統(tǒng)，建造能力為滿發(fā)消耗量的40%～50%即可，可以大大降低等規(guī)模電站的投資，沼氣存儲量建設(shè)適當(dāng)提升，一般存儲設(shè)計為單日用沼氣量的60%左右。同時沼氣存儲性能源發(fā)電系統(tǒng)還可以作為分布式能源和智能電網(wǎng)整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系的電力基礎(chǔ)。規(guī)模可大可小，等規(guī)模發(fā)電容量電站對原料需求量降低50%，同規(guī)模的發(fā)電站容易獲取優(yōu)惠的原料價格，相對于直燃模式，可以利用餐余、糞便、過期食品，生活垃圾等等，沼氣電廠的原料來源更廣，推廣性更強。

除了主要的特性外，還有一些在推廣應(yīng)用的有利環(huán)節(jié)，比如規(guī)模適當(dāng)，特別適宜民營企業(yè)發(fā)展，民營企業(yè)全面的投資推進可使產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。可以與風(fēng)電和光電系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)互補，實現(xiàn)可再生能源多模式并存，促進共同發(fā)展。國家可以少建設(shè)同等規(guī)模的調(diào)峰電廠，實現(xiàn)補峰綜合效益。在同等的規(guī)模下，政府補貼更少，峰時電力電網(wǎng)公司的采購銷售差價大，電網(wǎng)公司在應(yīng)用中收益，電力并網(wǎng)從先前的障礙變?yōu)榱送苿恿Α?/p>

以一個5MW的常規(guī)秸稈發(fā)電廠和一個沼氣峰時電廠進行數(shù)據(jù)對比研究如下(本表為對比數(shù)據(jù)，僅供參考)：

以此表分析，沼氣峰時發(fā)電模式將可再生能源發(fā)電和峰時發(fā)電結(jié)合為一體，享受生物質(zhì)補貼的同時再給予部分峰時電價補貼，項目即可有很好的經(jīng)濟效益，撬動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利益源，使生物質(zhì)能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)具有了推廣的經(jīng)濟動力。

生物質(zhì)峰時發(fā)電在國內(nèi)進行產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用，還需要多部門、協(xié)會和企業(yè)共同結(jié)合。發(fā)展模式需要得到政府和行業(yè)協(xié)會的認可，建立推廣示范的先導(dǎo)性政策，通過政策作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的示范。

第一，完善原料收集模式，將市政和環(huán)保系統(tǒng)納入到收集體系中，對于各種廢棄的污染物必須進行強制收集處理，不能依靠企業(yè)自主采購原料。產(chǎn)生污染物的個人、企業(yè)要承擔(dān)環(huán)保責(zé)任，通過市政和環(huán)保配套政策，將污染物產(chǎn)生企業(yè)與生物質(zhì)能源化利用企業(yè)建立供應(yīng)鏈，保證生物質(zhì)能源的來源問題。

第二，采取峰時高補、平時少補、谷時不補的補貼模式，改變原來的發(fā)電全額收購政策。體現(xiàn)生物質(zhì)能源特點，實現(xiàn)投資和資源行為的規(guī)范化，國家等同投入的情況下，提升生物質(zhì)沼氣模式的盈利能力。

第三，優(yōu)化電力設(shè)計配置體系，通過電池實現(xiàn)調(diào)峰，促動電網(wǎng)企業(yè)自身利益。如果通過多元并舉的措施，建造的項目示范在技術(shù)和盈利模式被認可后，生物質(zhì)沼氣利用將獲得巨大發(fā)展契機，必將替代生物質(zhì)直燃發(fā)電成為主流模式。按照目前的生物質(zhì)資源總量情況，突破盈利和解決上網(wǎng)問題后，生物質(zhì)發(fā)電量將有望超過風(fēng)、光、小水電成為第一可再生能源。使得農(nóng)林生物質(zhì)以外的大量的廢棄物原料有了新途徑，對于廚余、糞便、屠宰、過期食品、病死牲畜等垃圾將會有能力進行充分收集和利用，環(huán)境可大大改善，實現(xiàn)一舉兩得。

總的來說，生物質(zhì)能源利用目前在中國發(fā)展不夠理想，究其原因是沒有找到適合在中國發(fā)展的模式，希望通過本文我們可以找到一種有中國特色的發(fā)展模式，并利用有中國特色的模式，推動生物質(zhì)能源化利用產(chǎn)業(yè)在中國快速發(fā)展。

注：撰寫本文的前提，生物質(zhì)沼氣技術(shù)在國際上已經(jīng)非常成熟，僅德國就有1萬多個生物質(zhì)沼氣發(fā)電站，發(fā)電容量達到了全國的5%以上，但中國的生物質(zhì)能源利用一直未發(fā)展起來。在國內(nèi)，通過多年的交流、引進和消化吸收，生物質(zhì)沼氣及發(fā)電技術(shù)已得到長足發(fā)展，目前原料處理、厭氧反應(yīng)系統(tǒng)、沼氣發(fā)電等技術(shù)具備了產(chǎn)業(yè)化推廣的條件，在工業(yè)污水處理、大型養(yǎng)殖場等領(lǐng)域已全面應(yīng)用，但一直無法在廣泛的生物質(zhì)原料領(lǐng)域推廣應(yīng)用，沒有找到破解發(fā)展瓶頸的模式。

本文作者于海濱系中國沼氣學(xué)會常務(wù)理事、中石化勝動集團副總經(jīng)理，山東藍動節(jié)能環(huán)保技術(shù)公司總經(jīng)理。從事燃氣內(nèi)燃機分布式發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用推廣二十余年。作為主要負責(zé)人研究的低濃度瓦斯安全輸送及發(fā)電技術(shù)成果獲得山東省科技進步獎。主持規(guī)劃設(shè)計的生產(chǎn)廠區(qū)十萬平方米冷熱電聯(lián)供綜合用能系統(tǒng)被評為住建部節(jié)能示范項目。曾參與沼氣發(fā)電工程和冷熱電聯(lián)供等相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的起草。現(xiàn)主要從事國產(chǎn)燃氣內(nèi)燃機發(fā)電技術(shù)的理論研究、示范應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)推廣工作。

本文刊登在中國城市燃氣協(xié)會分布式能源專業(yè)委員會主辦的《分布式能源》2019年第3期/總第27期上