生物質能分布式利用的主要方式是成型做料和生物燃氣(消氣和氣化)。生物質成型燃料和生物燃氣與傳統化石燃料的使用習慣一致,是煤或天然氣的良好替代品,符合可持續發展的要求,實現了低品位燃料向高品位、低污染燃料的轉變,可廣泛用于各種小型熱水鍋爐、熱風爐、家庭取暖爐或壁爐,不僅可解決城鄉家庭的炊事取暖,也可用于小型發電供暖設施,為中小熱電廠能源結構的調整創造條件。
2.1國外生物質能分布式利用現狀
(1)成型燃料生產及應用歐洲以及其他大部分地區生產成型燃料主要以木質生物質為原料。目前大部分用于各種小型熱水鍋爐、熱風爐、家庭取暖爐或壁爐,部分用于小型社區熱電聯供電站,滿足居民供暖需求。我國在新型城鎮化規劃中明確提出農村可再生能源在10年后要求達到13%,其中利用生物質成型燃料為農村、小城鎮住戶提供炊事和采暖能源、將是一個重要的途徑。
(2)生物燃氣生產及業用,生物燃氣是指從生物須轉化而來的想氣,包精用氣,分成氣和制氣,目前沼氣具有較大的成本優勢,所以生物燃氣經常特指沼氣。據國際能源署統計,2012年,歐洲地區在運行的沼氣發電廠超過13800家,裝機容量7.5吉瓦。大部分是熱電聯產,小部分被送人天然氣管網,發電量和供熱量分別達44.5吉瓦時和1.1×105吉焦。2013年底,德國的沼氣生產廠已達8000家左右,裝機容量約3.8吉瓦,98%用于發電,并實行熱電聯供,當年供電2.7×104吉瓦時,供熱1.2×104吉瓦時、分別占全國供電和供熱總量的4.2%和0.8%,據估計到2020年,生物燃氣發電總裝機容量將達到9500兆瓦。另有169家沼氣廠向天然氣管網輸氣,輸氣量達9億立方米。
2.2我國生物質能分布式利用現狀
(1)成型熱料生產及應用,近年我國開始重視生物質成型燃料產業的發展,國家發改委在《可再生能源長期發展規劃》中提出,力爭在2020年達到顆粒燃料年利用量5000萬噸的目標。目前國內生物質成型燃料主要應用于王業高溫蒸汽供應,包括銅鐵、紡織、印染、造紙、食品、化工等行業,由于國內生物質成型燃料行業還處起步階段,企業分散,沒有統一的行業標準和產品標準,很難統計具體的產業規模,估算為500萬噸/年左右,國家能源局在《2014年能源工作指導意見)強調年內新增生物質工業和民用供熱折算分別為200萬噸和80萬噸(藻汽)。而根據發改委、國家能源局和環保部《關于印發能源行業加強大氣污染防治工作方案的通知》,爭取2017年生物質成型燃料利用量超過1500萬噸。
(2)生物然氣生產及應用,我國生物質能資源豐富,可用于制取生物燃氣的資源品種繁多、包括作物秸桿、畜禽類便、林業廢棄物等。據統計,我國每年可用于生產生物燃氣的資源總量約折合7億噸標準煤(表1)。若考慮技術可行性和市場競爭能力,日前可利用的資源量均為2.5億噸標準煤,可生產沼氣量為1990億立方米,約折合天然氣1200億立方米,相當于我國2014年天然氣消費量800億立方米的2/3。
近年來,我國生物燃氣產業取得較大進展,生物燃氣產量已達150億立方米/年,實現CO2減排765萬噸,大中型生物燃氣工程約4000多個。但總的來看,我國處理農業有機廢棄物的沼氣工程由于相對規模小,又遠離城鎮、產生的沼氣僅有少量用于發電和集中供氣(沼氣發電用氣量約占總產氣量的2.53%、集中供氣約占總產氣量的1%),大量的沼氣用于養殖場自身的生產、生活燃料。農業沼氣工程平均池容只有283立方米,池容在1000立方米以上的大型沼氣工程僅占9%左右,沼氣技術和產業的發展急需轉型升級。
(3)生物質氣化發電及燃氣應用、生物質氣化發電及燃氣應用是具有我國特色的生物質能分布式利用方式?;谏镔|熱解氣化技術,我國開發出生物質熱解氣化集中供氣系統,以滿足農村居民炊事和采暖用氣,相關技術已得到初步應用。其中,利用生物質熱解炭化技術,建設生物質炭、氣、油多聯嚴系統,為農村居民提供生活燃氣,同時生產生物質炭和生物焦油,取得了較好的經濟社會效益,在測北、安徽和河南等地得到初步推廣,具有較好的發展前景。在生物質氣化發電方面,目前已開發出多種以木屑、稻殼、秸桿等生物質為原料的因定床和流化床氣化爐,成功研制了從400千瓦到10干瓦的不同規格的氣化發電裝置,出口到泰國,緬甸、老撾和我國的臺灣地區,是國際上中小型生物質氣化發電應用最多的國家之一。
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