中國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望

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1、中國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望 摘要：本文通過對中國沼氣利用現(xiàn)狀和沼氣發(fā)電工程市 場前景的調(diào)查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其能 源利用市場潛力，對影響沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經(jīng) 濟因素和主要障礙進行了分析評價，并提出了一些對策和措 施。 關(guān)鍵詞：沼氣工程發(fā)電 1、引言 生物質(zhì)能是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源 豐富、含碳量低的特點，加之在其生長過程中吸收大氣中的 c02，因而用新技術(shù)開發(fā)利用生物質(zhì)能不僅有助于減輕溫室 效應(yīng)和生態(tài)良性循環(huán)，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃 料，成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑。 隨著對環(huán)境的日益重視，人們開始利用各種方式來減少 工

2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的破壞。近十幾年來，在各級政府有關(guān)部 門和企業(yè)的幫助協(xié)調(diào)下，用于處理畜禽糞便及各種生產(chǎn)、生 活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬，至 1998 年底，我國已 建成大中型沼氣工程 742 處，年產(chǎn)沼氣量為萬立方米；垃圾 填埋法產(chǎn)生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一，具有簡單 易行和費用較低的特點，同時還可回收能源，正受到世界各 國的普遍歡迎。目前，全世界共建成 4817 座垃圾填埋場， 每年可回收沼氣億立方米 沼氣是一種具有較高熱值的可燃氣體，與其它燃氣相比， 其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料，傳統(tǒng)上大多利用 沼氣進行取暖、炊事和照明，隨著沼氣產(chǎn)量的不斷增加，如 何更高效地利用沼氣

3、，成為擺在我們面前的一項課題。 2、沼氣發(fā)電技術(shù)進展?fàn)顩r 沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn) 的一項沼氣利用技術(shù)，它將沼氣用于發(fā)動機上，并裝有綜合 發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能，是有效利用沼氣的一種重要 方式。目前用于沼氣發(fā)電的設(shè)備主要有內(nèi)燃機和汽輪機。 國外用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機主要使用 otto 發(fā)動機和 diesel 發(fā)動機，其單位重量的功率約為 27kw／t 。汽輪機中 燃氣發(fā)動機和蒸汽發(fā)動機均有使用，燃氣發(fā)動機的優(yōu)點是單 位重量的功率大，一般為70?140kw/1 ;蒸汽發(fā)動機一般為 10kw／t 。國外沼氣發(fā)電機組主要用于垃圾填埋場的沼氣處 理工藝中。目前，美國在沼氣發(fā)

4、電領(lǐng)域有許多成熟的技術(shù)和 工程，處于世界領(lǐng)先水平?，F(xiàn)有 61 個填埋場使用內(nèi)燃機發(fā) 電，加上使用汽輪機發(fā)電的裝機，總?cè)萘恳堰_ 340 兆瓦；歐 洲用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機，較大的單機容量在? 2 兆瓦，填 埋沼氣的發(fā)電效率約為? 2kwh/m3。 我國開展沼氣發(fā)電領(lǐng)域的研究始于八十年代初， 1998 年 全國沼氣發(fā)電量為 1,055 , 160kwh。在此期間，先后有一些 科研機構(gòu)進行過沼氣發(fā)動機的改裝和提高熱效率方面的研 究工作。我國的沼氣發(fā)動機主要為兩類，即雙燃料式和全燒 式。目前，對“沼氣一柴油”雙燃料發(fā)動機的研究開發(fā)工作 較多。如：中國農(nóng)機研究院與四川綿陽新華內(nèi)燃機廠共同研 制開發(fā)

5、的 s195—1 型雙燃料發(fā)動機：上海新中動力機廠研制 的 20／ 27g 雙燃料機等。成都科技大學(xué)等單位還對雙燃料機 的調(diào)速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等方面進行過研究。濰坊 柴油機廠研制出功率為 120kw的6160a — 3型全燒式沼氣發(fā) 動機，貴州柴油機廠和四川農(nóng)業(yè)機械研究所共同開發(fā)出 60kw 的 6135ad(q) 型全燒沼氣發(fā)動機發(fā)電機組； 此外，還有重慶、 上海、南通等一些機構(gòu)進行過這方面的研究、研制工作。可 以說，目前我國在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在內(nèi)燃 機系列上。表 1 是我國部分 12kw 以下沼氣發(fā)電機組的測試 性能比較。 3、沼氣發(fā)電前景廣闊 沼氣發(fā)電工程本身是

6、提供清潔能源，解決環(huán)境問題的工 程，它的運行不僅解決沼氣工程中的一些主要環(huán)境問題，而 且由于其產(chǎn)生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了 廣泛的應(yīng)用前景： 本章鏈接： 1) 有助于減少溫室氣體的排放 通過沼氣發(fā)電工程可以減少 ch4的排放，每減少1屯ch4 的排放，相當(dāng)于減少 25 噸 c02 的排放，對緩和溫室效應(yīng)有 利。 2) 有利于變廢為寶，提高沼氣工程的綜合效益 我們以沼電在酒廠中的的綜合效益為例：四川榮縣進行 了 120kw 沼氣發(fā)電的生產(chǎn)和示范。用酒糟廢水經(jīng)厭氧消化產(chǎn) 生沼氣，發(fā)電效率為/ m3當(dāng)年成本為元/ kwh。沼電能夠 基本滿足該廠的生產(chǎn)用電：山東昌樂酒廠安裝 2

7、臺120kw的 沼氣發(fā)電機組，170m3酒糟日產(chǎn)沼氣4800m3,發(fā)電8640kwh， 全年能源節(jié)約開支 29 萬元，工程運行一年即收回全部成本。 杭州天子嶺填埋場發(fā)電工程在運行過程中，在平均電價 為元/ kwh 的條件下，投資回報率可達 %。 3) 可減少對周圍環(huán)境的污染。 由于綜合利用手段單一，很多沼氣工程產(chǎn)生的沼氣大量 排入大氣中，不僅嚴(yán)重污染周圍的環(huán)境，也對工作人員的安 全和健康產(chǎn)生了極大的威脅，沼氣發(fā)電則為沼氣找到了一條 合理利用的途徑。 4) 小沼電為農(nóng)村地區(qū)能源利用開辟新途徑 我國農(nóng)村偏遠地區(qū)還有許多地方嚴(yán)重缺電，如牧區(qū)、海 島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)

8、卻有著豐富 的生物質(zhì)原料。因地制宜地發(fā)展小沼電，猶如建造微型“坑 口電站”，可取長補短就地供電。 表 112kw 以下沼氣發(fā)電機組測試表 研制單位 產(chǎn)品型號 功率（ kw） 甲烷含量（%） 比氣耗 （m3／ kwh） 節(jié)油率（ %） 熱效率（ %） 四川省農(nóng)機所 73 100 四川省農(nóng)機所 195 100 泰安電機廠 12gfs32 81 泰安電機廠 10gfsl3 62 南充農(nóng)機所 195 81. 武進柴油機廠 195-z 100 上海內(nèi)燃機所 5gfz 100 重慶電機廠 100 29 4、沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的主要障礙 80

9、 年代是我國沼氣發(fā)電研究的起始階段， 也是較為活躍 的時期。但近十年的發(fā)展比較緩慢。主要存在以下障礙： 技術(shù)障礙 我國沼氣發(fā)動機的開發(fā)研究主要集中在內(nèi)燃機系列上， 一般只是對柴油機和汽油機進行較淺層次的改裝，對發(fā)動機 的熱工性能研究不深，由于產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，在運行使用中 出現(xiàn)諸多問題，給用戶帶來不便，從而影響其發(fā)展進程。導(dǎo) 致這種情況的根本原因是沒有對沼氣發(fā)動機進行深入的研 究，技術(shù)不過關(guān)，缺乏足夠的生產(chǎn)實踐。致使發(fā)動機在運行 中產(chǎn)生熱負(fù)荷高、可靠性差、起動困難；另外我國研制的全 燒沼氣發(fā)動機的排氣溫度過高，氣閥易燒壞，使氣缸蓋等成 為易損件等諸多技術(shù)問題。 市場障礙 由于我國沼氣發(fā)動機存

10、在許多問題，先前應(yīng)用國產(chǎn)發(fā)電 機組的沼氣發(fā)電工程有許多長期處于停機狀態(tài)。這就使后來 發(fā)展的絕大多數(shù)沼氣工程放棄了沼氣發(fā)電方式，轉(zhuǎn)而尋求其 他的利用途徑。少數(shù)沼氣發(fā)電工程 （ 如天津、杭州等 ） 依靠貸 款引進購買較為成熟的國外發(fā)電機組設(shè)備來維持運行。我國 生產(chǎn)廠家則由于技術(shù)不夠成熟而造成買方市場的嚴(yán)重匱乏， 沼氣發(fā)動機和發(fā)電機組無法形成規(guī)模化批量生產(chǎn)，使科研生 產(chǎn)單位缺乏相關(guān)的研究經(jīng)費，沒有對其作深入研究開發(fā)的積 極性，不能提供質(zhì)量過關(guān)的產(chǎn)品，進一步阻礙產(chǎn)品的市場化 進程，對生產(chǎn)科研單位自身以及沼氣發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展都不利。 此外，沼氣發(fā)電市場不規(guī)范，沒有相應(yīng)的較為完善的行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也不利于其商

11、業(yè)化開發(fā)和利用。 政策障礙 缺乏相應(yīng)的激勵政策和限制性政策，不能有效地動員和 吸收投資，成為影響其技術(shù)發(fā)展的一個重要原因。 由于目前沼氣發(fā)電工程在技術(shù)和市場化方面面臨許多 問題，這就需要國家在這個領(lǐng)域給予政策方面的扶持。如果 國家給予在稅收、貸款方面的優(yōu)惠政策、投資補貼和產(chǎn)業(yè)保 護措施，以及電力部門在沼氣電力并網(wǎng)方面給予支持和幫助， 制定優(yōu)惠的上網(wǎng)電價，將大大改善沼氣發(fā)電的經(jīng)濟性和市場 前景，對其進入市場具有很積極的作用。 5、促進沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的建議 從以上沼氣發(fā)電商業(yè)化所面臨的主要障礙來看，如果要 克服其障礙，達到促進沼氣發(fā)電技術(shù)商業(yè)化發(fā)展的目的，還 需要采取一些措施和行動。

12、 制定發(fā)展規(guī)劃 對我國沼氣利用現(xiàn)狀和市場前景進行成分調(diào)查，描述沼 氣發(fā)電能源利用市場，確定本項目建設(shè)發(fā)展領(lǐng)域，并評價發(fā) 展沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經(jīng)濟因素，分析沼氣發(fā)電 的技術(shù)開發(fā)和市場潛力，制定相關(guān)工藝開發(fā)利用的規(guī)劃，明 確開發(fā)的目標(biāo)。 加強技術(shù)保障體系的建設(shè) 引進吸收國外先進技術(shù)和經(jīng)驗，加強技術(shù)支持和保障體 系的建設(shè)、扶持和培養(yǎng)，制定國家級的沼氣發(fā)電工程技術(shù)規(guī) 范和標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立和完善可持續(xù)的、市場化的推廣沼氣發(fā) 電綜合性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。 引入競爭機制，創(chuàng)新投資體系 針對目前我國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展資金匱乏的現(xiàn)狀，認(rèn)真 總結(jié)分析我國外現(xiàn)行的資金籌措和運行管理經(jīng)驗，學(xué)習(xí)國外 技術(shù)成熟的商

13、業(yè)化運營沼氣發(fā)電工程先進優(yōu)惠政策以及市 場化融資體系建設(shè)模式。轉(zhuǎn)變觀念，鼓勵和動員更多的公司 和企業(yè)投入到沼氣發(fā)電技術(shù)的競爭行列。 研究制定國家級的配套政策 進一步加強同環(huán)保部門、工業(yè)企業(yè)、科研院所和金融機 構(gòu)的合作與協(xié)調(diào)，研究制定激勵性政策，地方性和全國性相 結(jié)合的政策。同時應(yīng)對沼氣發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化研究 制定配套政策。 參考文獻： [1] 蔣同昌等， 《我國沼氣發(fā)電機的研究和生產(chǎn)概括》 ， 《中國沼氣》 ， 1992； 10(2) ： 44— 46。 [2] 孫俊華．沼氣發(fā)電機的使用與維修。 中國沼氣， 1990； 8(4) : 23?24。 [3] 中國農(nóng)業(yè)部／美國能源部項目專家組。中國生物質(zhì) 能技術(shù)商業(yè)化策略設(shè)計． 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社， 1999。 本文地址: