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淺談生物天然氣與燃氣分布式能源的發展與合作

2020-04-21 09:00:17 《分布式能源》

雖然燃氣分布式能源具有節能、減排、經濟、安全、削峰填谷等優勢,在政策上得到了國家和部分地方政府的鼓勵支持,在我國也經過了二十多年的發展,但仍沒有進入快速發展的階段。本文通過梳理制約燃氣分布式能源行業發展的氣源氣價等問題,結合生物天然氣發展,分析生物天然氣可能對燃氣分布式能源行業產生的影響。本刊認為生物天然氣規模化發展能夠為燃氣分布式能源行業產生積極影響,有利于緩解天然氣氣源氣價問題,并成為能源企業新的利潤增長點。

一、生物天然氣迎來行業發展新機遇

我國生物天然氣是以農作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農副產品加工廢水等各類城鄉有機廢棄物為原料,經厭氧發酵和凈化提純產生的綠色低碳清潔可再生的天然氣,同時厭氧發酵過程中產生的沼渣沼液可生產有機肥。我國發展生物天然氣意義重大。(關于促進生物天然氣產業化發展的指導意見)

1. 生物天然氣被納入能源發展戰略

生物天然氣在我國發展已經十余年,隨著環保要求趨嚴,以及“煤改氣”、城市化進程加快,對天然氣的消費需求不斷上漲(發改委:2019年天然氣表觀消費量3067億立方米,同比增長9.4%),國家加快了生物天然氣開發利用政策支持。

國家能源局出臺《生物質能發展“十三五”規劃》提出到2020年生物天然氣年利用量要達到80億立方米。

2018年習近平總書記在中央財經委員會第一次會議上對發展生物天然氣作出重要指示。《中共中央國務院關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》提出“實施生物天然氣工程”。

2019年國家發改委、財政部、生態環境部等十部委聯合發布了當前和未來生物天然氣發展的指導性文件—《關于促進生物天然氣產業化發展的指導意見》(發改能源規〔2019〕1895號)。

產業開發利用進入快車道

政策推動的同時國家調整了中央投資方向,重點用于支持規模化大型沼氣工程和生物天然氣工程試點項目建設。2015-2017年期間,國家每年投資20億元,在全國范圍內共支持了近1400處大型沼氣工程和64個日產氣500立方米以上和日產10000立方米以上的生物天然氣試點項目。近年來也有一些大型專業化企業快速進入生物天然氣領域,建設一批試點項目,積累了工業化開發與商業化運營經驗,并加快在全國布局建設項目。

在政策和市場的雙重驅動下,我國生物天然氣的產量增長起來。截至2018年底,有7-8個規模化生物天然氣項目實現商業化運營,年產氣量約為5700 萬立方米。(數據來源:生物質能產業促進會)截至2018年底,我國生物天然氣總產量大約6億立方米。(數據來源:發改委能源研究所)

2. 產業發展潛力巨大

由于生物天然氣具有增加天然氣供應,增強能源安全保障水平;能夠規模化處理有機廢棄物,替代農村散燒煤,保護生態環境;能夠助力生態循環農業;能夠開拓可再生燃氣新興產業等作用,我國發展生物天然氣的意義重大。是一條“農業-能源-環保-農業”種養結合、綠色低碳、循環可再生的發展之路,發展潛力巨大、市場廣闊,并且目前已經具備發展基礎。隨著環保監管力度進一步加強,相關支持政策逐步完善,生物天然氣生產應用規模將快速增長。

資源基礎良好。我國可用于生產生物天然氣的農作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農副產品加工廢水等各類城鄉有機廢棄物資源比較豐富。據倪維斗院士統計,中國有農業秸稈5億噸、林業秸稈4億噸、動物糞便3億噸、餐廚垃圾1億噸,折合成標煤共10億噸。

市場潛力巨大。發展生物天然氣的市場空間也比較大,“十三五”以來,我國天然氣消費增長較快,天然氣進口依存度逐漸升高,長期來看天然氣供需不平衡。作為化石天然氣的重要補充,增加國內天然氣供應,為生物天然氣加快發展提供比較廣闊的市場空間。

政策扶持力度加強。近年來,習近平總書記在不同場合多次指出要加快發展生物天然氣,同時中央文件也多次明確相關要求,生物天然氣的資源、環保、扶貧屬性決定其必將在生態文明建設、鄉村振興戰略及兩個100年奮斗目標中發揮重要作用。

發展機遇適宜。隨著城鎮化的快速推進和農業生產方式、農村居住方式、農民用能方式的變化,傳統沼氣工程需要向大規模、高效率、標準化的生物天然氣工程轉型升級;垃圾分類也將為生物天然氣提供新的契機,城市生活垃圾中易腐爛的有機物含量約占40%-50%,分離出的有機垃圾是厭氧發酵的最佳原料,隨著城市生活垃圾分類逐步推進,以城市有機垃圾為原料進行厭氧發酵將成為生物天然氣新的發展方向;另外,生物天然氣供熱、供氣等是生物質能非電利用的主要方式和機會。

二、燃氣分布式能源面臨的發展困境

我國燃氣分布式能源行業發展已有二十年之久,盡管已經取得了不小的成果,但仍面臨著由上游天然氣產業帶來的發展困境。

燃料成本高。由于天然氣燃料成本占燃氣分布式能源成本的70%-80%,所以氣價的高低和波動對分布式能源的經濟效益影響非常大,再加上天然氣供應企業相對壟斷,燃氣分布式能源企業與供氣企業談判降低價格的難度較大。而天然氣價格過高,造成氣/電價格比過大,燃氣分布式能源項目的經濟優勢得不到體現,嚴重制約企業對項目投資的積極性。

燃料來源不穩定。由于中國“富煤缺油少氣”的資源稟賦,加上資源分布不均衡,僅僅依靠常規天然氣不利于推動燃氣分布式能源的發展。比如珠三角地區,雖然與其他地區相比發展比較好,但仍然很緩慢,主要原因之一就是天然氣供應不足,廣東省天然氣供應渠道主要來源于進口LNG、內陸管道天然氣和南海海上天然氣,長輸管線和省管網都在建設期,天然氣管網覆蓋面積小,缺乏儲氣調峰設施,天然氣供應明顯不足,制約了燃氣分布式能源在珠三角地區的發展。

三、生物天然氣規模化發展有助于緩解燃氣分布式能源困境

v 生物天然氣豐富了燃氣分布式能源的氣源供應

2019年我國天然氣一直保持在40%以上的對外高依存度,其中2019年10月的對外依存度42.5%,(數據來源:中國天然氣行業協會)國家能源安全的擔憂在持續上升。到2030年,天然氣需求將達到6000億立方米,缺口約3000億立方米。(數據來源:生物質產業促進會)據倪維斗院士分析,我國的農業秸稈、林業秸稈、動物糞便、餐廚垃圾等可制成生物天然氣2600億立方米,高溫裂解氣1600億立方米,另外還有壓縮顆粒燃料。從宏觀上看,生物天然氣的發展可大幅增加國內天然氣供應,有效減小對外依存度,提高國家能源安全。從對燃氣分布式能源的影響來說看,正如前文所述,天然氣的氣源和氣價問題嚴重影響項目的經濟性,是阻礙燃氣分布式能源健康快速發展的主要問題。生物天然氣源自沼氣,是將沼氣經脫硫、脫碳等精煉后,將甲烷含量從60%左右提高到90%以上而得,與常規天然氣同質,可以并入天然氣管網。目前全國天然氣平均門站價格約1.8元/立方米,部分地區和領域的生物天然氣成本可以做到低于門站價。在增加分布式能源項目氣源多樣性、提高氣源供應保障的同時,或將降低燃料成本提高項目經濟性。

v 燃氣分布式能源將帶動生物天然氣發展

隨著電改進一步深入、油氣市場化改革進一步推進,售電側市場和配電網業務放開,傳統能源行業的邊界逐漸消退,無論是供給側還是消費側市場主體更為多元,市場競爭也更加激烈,新的能源形勢催生出多樣化的能源供應方式和服務模式。在這樣一個現代能源體系中,一種與用戶緊密結合的綜合能源服務模式應運而生。以燃氣分布式能源為支撐,就近整合各種能源資源(風、光、地熱、生物質、中小水電、余熱余壓),整合供電、供熱(冷)、供汽等多種能源供應,為用戶提供整體能源(與環境)解決方案,構造出無數大大小小的“有源能源細胞”,并與互聯網深度融合,與大能源系統有效交互。這樣一種以燃氣分布式為支撐的綜合能源服務模式必將帶動生物天然氣的商業化發展,助力其實現《指導意見》中設定的發展目標。

v 共同發展合作共贏

從事燃氣分布式能源、綜合能源業務的能源企業可以將分布式的理念應用到生物天然氣領域,采取分布式生產的方式解決目前生物天然氣項目的盈利性問題。將原料在產地就地初加工,可以大幅降低原料的收儲運成本,然后集中提純。在探索贏利的商業模式同時,進一步擴展生物天然氣的應用場景,比如采暖、供熱等,實現供能方式和產能方式全部多元化。同時擴展有機肥、綠色食品、生態農業等產業鏈,實現集成化一體化經營。目前,華潤、新奧等業內企業已經開始探索,將生物天然氣綜合利用項目打造成為城鄉有機廢棄物處理中心、冷熱電氣分布式能源中心、生態有機肥生產加工中心一體的創新模式。對于能源企業來說,可以通過向用戶提供更全面更優質的服務,培育新業態和新用戶,獲得新的利潤增長點。另外,生物質能中的沼氣-生物天然氣是難得的全生命周期碳負排放能源。生物天然氣的這種“負碳排放”也可能為能源企業帶來真金白銀的碳交易收益。

四、總結與建議

由于目前生物天然氣行業還存在項目規模小、經濟性和制氣穩定性較差等問題有待解決,短期看對燃氣分布式行業影響有限,但隨著生物天然氣進入規模化發展,對于增加天然氣供應等方面的積極作用會逐漸顯現。長期看兩者具有互相促進的作用,有望共同發展合作共贏。

本刊針對生物天然氣目前發展情況,就生物天然氣與燃氣分布式能源合作發展提出如下想法。

l 參考借鑒典型國家發展經驗

參考借鑒瑞典、丹麥等生物天然氣發展比較好的國家的經驗做法。比如丹麥,丹麥的生物天然氣原料主要來源于垃圾填埋氣、污水廠污泥氣體及畜牧業糞便發酵。這些生物天然氣主要用在城市燃氣、分布式能源、熱電聯產、工業和交通運輸領域。

l 破除生物天然氣并網難、價格低難題

建議國家給予生物天然氣優先并入管網以及最低保障收購價格,并鼓勵燃氣經營企業積極參與生物天然氣經營,將燃氣分布式能源的經營模式融入到生物天然氣中,不斷拓展生物天然氣的應用場景,解決生物天然氣消納的同時也豐富了燃氣分布式能源的氣源來源。

l 探索生物天然氣分布式能源試點示范

綜合考慮地方經濟發展水平、能源需求、生物天然氣資源以及扶持政策等因素,選擇合適的地區、適合的業態,嘗試探索一批生物天然氣分布式能源試點項目。通過技術創新、商業模式創新和體制機制創新,逐步完善產業生態鏈,逐步形成產業規模。

注:編輯部在撰寫本文的過程中,得到了新奧能源、華潤燃氣等單位提供的資料幫助,得到了呂淼、楊常新、徐立昊、張家璽、付偉等專家的指導。在此謹致謝忱。

本文刊登在中國城市燃氣協會分布式能源專業委員會主辦的《分布式能源》2020年第1期/總第29期上。




責任編輯: 李穎

標簽:分布式能源,生物天然氣,燃氣分布式