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生物質(zhì)能是一種重要的新能源，其技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，在應(yīng)對(duì)全球氣候變化、緩解能源供需矛盾、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用，是全球繼石油、煤炭、天然氣之后的第四大能源，成為國際能源轉(zhuǎn)型的重要力量。“十三五”是我國實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要時(shí)期，是新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)、全面建成小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期。在此背景下，生物質(zhì)能面臨產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要機(jī)遇。
2016年10月，國家能源局正式發(fā)布《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》。其中明確，到2020年，生物質(zhì)能基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)模化利用。生物質(zhì)能年利用量約5800萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1500萬千瓦，年發(fā)電量900億千瓦時(shí)；生物天然氣年利用量80億立方米；生物液體燃料年利用量600萬噸；生物質(zhì)成型燃料年利用量3000萬噸。
“我國污水排放約400億噸/年，平均收費(fèi)不到1元/噸，運(yùn)行費(fèi)不過400億元/年，污水處理支撐起了幾十家上市公司。而生物質(zhì)燃?xì)馊绻凑?00億立方米/年產(chǎn)能來算，運(yùn)行費(fèi)用超過1500億元/年，投資將超過上萬億元，其市場容量遠(yuǎn)大于污水處理。”針對(duì)生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王凱軍立場堅(jiān)定地亮出自己的觀點(diǎn)——生物質(zhì)燃?xì)獯螽a(chǎn)業(yè)的時(shí)代已然到來。
生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展可彌補(bǔ)天然氣缺口
能源安全問題不僅影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且是國家安全的重要組成部分。王凱軍在介紹生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展背景時(shí)說，早在幾年前，科技部就已經(jīng)從國家戰(zhàn)略高度部署推進(jìn)了我國生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。《世界能源》雜志提出，預(yù)計(jì)到2030年，中國天然氣需求量將從現(xiàn)在不到2000億立方米增加到4000億立方米。除國內(nèi)生產(chǎn)和進(jìn)口外，天然氣缺口仍將達(dá)到2000億立方米。有觀點(diǎn)曾針對(duì)國家能源戰(zhàn)略大膽提出設(shè)想，即其中1500億立方米的需求量可以通過煤制氣來解決，剩下500億立方米將由生物質(zhì)燃?xì)鈴浹a(bǔ)。
據(jù)介紹，目前，在世界范圍內(nèi)，許多國家都開始將生物質(zhì)燃?xì)夂涂稍偕茉窗l(fā)展作為國家重大戰(zhàn)略。2011年，日本福島核事故后，德國便開始加快推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，即“2020年徹底關(guān)閉其境內(nèi)的全部核電站，且到2050年前，可再生能源使用比例提高至80%”。瑞典則提出，到2050年前后，生物質(zhì)燃?xì)鈱⑷咳〈烊粴狻Ｓ凸I(yè)界也聯(lián)合發(fā)布了厭氧消化戰(zhàn)略和相應(yīng)的行動(dòng)計(jì)劃。
王凱軍坦言，從時(shí)間上看，我國提出生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)略晚于上述國家。但是，我國生物質(zhì)燃?xì)赓Y源量豐富，具有彌補(bǔ)天然氣缺口的巨大潛力，且政策支持形勢(shì)利好。據(jù)粗略估算，目前我國生物質(zhì)燃?xì)赓Y源量近2000億立方米，到2050年，該數(shù)值將超過3000億立方米。隨著生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預(yù)計(jì)將會(huì)有更多的農(nóng)業(yè)廢棄物用于生物質(zhì)燃?xì)馍a(chǎn)。從體量和農(nóng)業(yè)面源污染控制需求上看，農(nóng)業(yè)廢棄物氣化是今后生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)化工作的重點(diǎn)。
國家能源局在《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出，到2020年建設(shè)160個(gè)生物天然氣示范點(diǎn)，年產(chǎn)量達(dá)到80億立方米；到2030年超過400億立方米。“這與500億立方米缺口是基本相吻合的。”王凱軍說。
政策利好推動(dòng)生物質(zhì)燃?xì)夤こ檀笮突?/p>
“在生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)政策利好的背景下，我國生物質(zhì)燃?xì)夤こ檀笮突D(zhuǎn)型勢(shì)在必行。”王凱軍介紹說，2003年~2014年，國家投資近400億元建設(shè)近10萬座沼氣工程，取得巨大成效。然而，以中小型工程為主，單座工程日產(chǎn)氣量很低。德國等歐洲國家，均以大型沼氣工程為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年底，歐洲和德國的發(fā)電沼氣工程數(shù)量約為17000個(gè)和8000個(gè)，平均單個(gè)工程日產(chǎn)氣量基本都在6000立方米左右，發(fā)電裝機(jī)500千瓦。近年來，歐洲和德國生物天然氣工程數(shù)量雖然少，發(fā)展卻很快，分別約為370座和170座，單座平均日產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)庠?萬立方米左右。
“從規(guī)模效應(yīng)上看，建設(shè)5000立方米到10000立方米生物質(zhì)燃?xì)庖?guī)模的工程是比較合適的。這與國家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部及國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)相吻合。”在王凱軍看來，目前，如何順利實(shí)現(xiàn)大型化轉(zhuǎn)型，是生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。
大型化轉(zhuǎn)型難題亟待破解
據(jù)王凱軍介紹，目前，我國生物質(zhì)燃?xì)夤こ淘谠鲜諆?chǔ)運(yùn)、集中處理、產(chǎn)品銷售與利用等環(huán)節(jié)均不支持規(guī)模化生產(chǎn)，這也成為其大型化轉(zhuǎn)型的重大難題。實(shí)際上，早在2013年，山東省就已經(jīng)發(fā)起了“十萬億”生物質(zhì)燃?xì)忭?xiàng)目的倡議，并于2015年正式啟動(dòng)了“山東省畜禽污染防治與資源化三級(jí)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建研究”項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中，針對(duì)不同環(huán)節(jié)研究解決問題的途徑，構(gòu)建涵蓋“收儲(chǔ)運(yùn)-生產(chǎn)處理-產(chǎn)品銷售”全鏈條的“三級(jí)網(wǎng)絡(luò)”體系。第一級(jí)網(wǎng)絡(luò)是指原料的收集、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)；第二級(jí)網(wǎng)絡(luò)是指生產(chǎn)處理系統(tǒng)，包括厭氧消化、有機(jī)肥生產(chǎn)、沼氣精制等；第三級(jí)網(wǎng)絡(luò)是指生物質(zhì)燃?xì)狻⒎柿系匿N售利用系統(tǒng)。綜合來看，構(gòu)建面向農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是破解生物質(zhì)燃?xì)夤こ檀笮突D(zhuǎn)型難題的重要途徑之一。
在資源化生產(chǎn)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)方面，雖然其發(fā)展與應(yīng)用相對(duì)比較成熟，但在大型化轉(zhuǎn)型過程中卻仍然面臨著技術(shù)、反應(yīng)器、材料和設(shè)備的選擇難題。對(duì)此，王凱軍建議，在大型沼氣工程建設(shè)與推廣過程中，應(yīng)構(gòu)建幾種簡單且通用的技術(shù)設(shè)備模式以替代目前五花八門的選擇。
王凱軍說，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、系列化產(chǎn)品和自動(dòng)化運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)沼氣工程產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然要求和趨勢(shì)。在沼氣精制方面，無論是化學(xué)吸附、變壓吸附、物理吸附等傳統(tǒng)技術(shù)，還是近年來興起的膜分離技術(shù)，其發(fā)展都已經(jīng)非常成熟。例如，山東什邡的高效可移動(dòng)式撬裝沼氣精制設(shè)備已經(jīng)能夠?qū)⒚撍⒚摿颉⒚撎己蛪嚎s等單元集成到集裝箱內(nèi)，能縮短施工周期，減少占地面積。在沼渣沼液處理和資源化生產(chǎn)方面，目前開展的相關(guān)工作也很多。此外，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化與提升資源化生產(chǎn)過程將是今后一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。
生物質(zhì)燃?xì)飧兄诳琐矞p排
關(guān)于生物質(zhì)燃?xì)獾睦脝栴}，王凱軍說，目前國內(nèi)外生物質(zhì)燃?xì)庵饕糜诰G色公交、工業(yè)改造和居民燃?xì)獾龋r(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)燃?xì)庠诳琐矞p排中的重要作用也值得關(guān)注。相比于火電廠燃煤，散煤燃燒的排放強(qiáng)度集中，低空排放且無任何污染防治措施，對(duì)霧霾的“貢獻(xiàn)”更加突出。據(jù)估算，山東省村鎮(zhèn)耗煤量約4500萬噸/年，其污染量相當(dāng)于火電廠燃煤量為4.5億噸/年至6.75億噸/年的污染量。
王凱軍說，“如果采用生物質(zhì)燃?xì)馓娲⒚喝紵瑢?duì)控制霧霾有很大益處。”
那么，要如何促進(jìn)生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展？最后，王凱軍對(duì)生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展提出兩點(diǎn)展望：一是通過“互聯(lián)網(wǎng)+三級(jí)網(wǎng)絡(luò)”加速生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。即通過構(gòu)建生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物收儲(chǔ)運(yùn)、資源化生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售利用產(chǎn)業(yè)鏈全生命周期跟蹤管控，做到環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益共贏。二是生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)展促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。即以生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動(dòng)區(qū)域養(yǎng)殖、種植、肥料、燃?xì)獾刃袠I(yè)的優(yōu)化與升級(jí)，最終構(gòu)建以“農(nóng)業(yè)廢棄物收儲(chǔ)運(yùn)-資源化處理-產(chǎn)品銷售與利用”三級(jí)網(wǎng)絡(luò)為核心的良性產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。
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生物質(zhì)是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有機(jī)體，即一切有生命的可以生長的有機(jī)物質(zhì)通稱為生物質(zhì)。以工、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢物為原料生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)猓梢詫?shí)現(xiàn)廢物減量化，改善農(nóng)村、城市生態(tài)環(huán)境，并可生產(chǎn)生物質(zhì)能。生物質(zhì)能涵蓋于“節(jié)能環(huán)保”和“新能源”兩個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之中，是一個(gè)跨越多個(gè)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
當(dāng)前，我國生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)市場正在不斷擴(kuò)大。資料顯示，到2015年，我國已建或在建城市廢物沼氣（含填埋氣）工程1261個(gè)，其中混合垃圾工程13個(gè)，可年處理廢物0.06億噸，生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?.8億立方米；廚余垃圾工程48個(gè)，可年處理廢物0.05億噸，生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?.8億立方米；市政污泥工程200個(gè)，可年處理廢物0.067億噸，生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?.76億立方米；填埋場工程1000個(gè)，可年處理廢物1.35億噸，生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?5.9億立方米。此外，已建或在建工業(yè)廢渣和廢水沼氣工程3590個(gè)，其中廢渣工程290個(gè)，可年處理廢物0.25億噸，生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?億立方米；廢水工程3500個(gè)，可年處理廢水9億噸，生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?5億立方米。已建或在建生物質(zhì)燃?xì)馍a(chǎn)能力，城市32.26億立方米、工業(yè)54億立方米、農(nóng)業(yè)75億立方米，總計(jì)161.26億立方米，占我國天然氣年生產(chǎn)量的14.9%，占其年消費(fèi)量的11%。
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