生物质能分布式利用的主要方式是成型做料和生物燃气(消气和气化)。生物质成型燃料和生物燃气与传统化石燃料的使用习惯一致,是煤或天然气的良好替代品,符合可持续发展的要求,实现了低品位燃料向高品位、低污染燃料的转变,可广泛用于各种小型热水锅炉、热风炉、家庭取暖炉或壁炉,不仅可解决城乡家庭的炊事取暖,也可用于小型发电供暖设施,为中小热电厂能源结构的调整创造条件。
2.1国外生物质能分布式利用现状
(1)成型燃料生产及应用欧洲以及其他大部分地区生产成型燃料主要以木质生物质为原料。目前大部分用于各种小型热水锅炉、热风炉、家庭取暖炉或壁炉,部分用于小型社区热电联供电站,满足居民供暖需求。我国在新型城镇化规划中明确提出农村可再生能源在10年后要求达到13%,其中利用生物质成型燃料为农村、小城镇住户提供炊事和采暖能源、将是一个重要的途径。
(2)生物燃气生产及业用,生物燃气是指从生物须转化而来的想气,包精用气,分成气和制气,目前沼气具有较大的成本优势,所以生物燃气经常特指沼气。据国际能源署统计,2012年,欧洲地区在运行的沼气发电厂超过13800家,装机容量7.5吉瓦。大部分是热电联产,小部分被送人天然气管网,发电量和供热量分别达44.5吉瓦时和1.1×105吉焦。2013年底,德国的沼气生产厂已达8000家左右,装机容量约3.8吉瓦,98%用于发电,并实行热电联供,当年供电2.7×104吉瓦时,供热1.2×104吉瓦时、分别占全国供电和供热总量的4.2%和0.8%,据估计到2020年,生物燃气发电总装机容量将达到9500兆瓦。另有169家沼气厂向天然气管网输气,输气量达9亿立方米。
2.2我国生物质能分布式利用现状
(1)成型热料生产及应用,近年我国开始重视生物质成型燃料产业的发展,国家发改委在《可再生能源长期发展规划》中提出,力争在2020年达到颗粒燃料年利用量5000万吨的目标。目前国内生物质成型燃料主要应用于王业高温蒸汽供应,包括铜铁、纺织、印染、造纸、食品、化工等行业,由于国内生物质成型燃料行业还处起步阶段,企业分散,没有统一的行业标准和产品标准,很难统计具体的产业规模,估算为500万吨/年左右,国家能源局在《2014年能源工作指导意见)强调年内新增生物质工业和民用供热折算分别为200万吨和80万吨(藻汽)。而根据发改委、国家能源局和环保部《关于印发能源行业加强大气污染防治工作方案的通知》,争取2017年生物质成型燃料利用量超过1500万吨。
(2)生物然气生产及应用,我国生物质能资源丰富,可用于制取生物燃气的资源品种繁多、包括作物秸杆、畜禽类便、林业废弃物等。据统计,我国每年可用于生产生物燃气的资源总量约折合7亿吨标准煤(表1)。若考虑技术可行性和市场竞争能力,日前可利用的资源量均为2.5亿吨标准煤,可生产沼气量为1990亿立方米,约折合天然气1200亿立方米,相当于我国2014年天然气消费量800亿立方米的2/3。
近年来,我国生物燃气产业取得较大进展,生物燃气产量已达150亿立方米/年,实现CO2减排765万吨,大中型生物燃气工程约4000多个。但总的来看,我国处理农业有机废弃物的沼气工程由于相对规模小,又远离城镇、产生的沼气仅有少量用于发电和集中供气(沼气发电用气量约占总产气量的2.53%、集中供气约占总产气量的1%),大量的沼气用于养殖场自身的生产、生活燃料。农业沼气工程平均池容只有283立方米,池容在1000立方米以上的大型沼气工程仅占9%左右,沼气技术和产业的发展急需转型升级。
(3)生物质气化发电及燃气应用、生物质气化发电及燃气应用是具有我国特色的生物质能分布式利用方式。基于生物质热解气化技术,我国开发出生物质热解气化集中供气系统,以满足农村居民炊事和采暖用气,相关技术已得到初步应用。其中,利用生物质热解炭化技术,建设生物质炭、气、油多联严系统,为农村居民提供生活燃气,同时生产生物质炭和生物焦油,取得了较好的经济社会效益,在测北、安徽和河南等地得到初步推广,具有较好的发展前景。在生物质气化发电方面,目前已开发出多种以木屑、稻壳、秸杆等生物质为原料的因定床和流化床气化炉,成功研制了从400千瓦到10干瓦的不同规格的气化发电装置,出口到泰国,缅甸、老挝和我国的台湾地区,是国际上中小型生物质气化发电应用最多的国家之一。
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