生物質能是一種重要的新能源，其技術成熟，應用廣泛，在應對全球氣候變化、緩解能源供需矛盾、保護生態(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，成為國際能源轉型的重要力量。“十三五”是我國實現能源轉型升級的重要時期，是新型城鎮(zhèn)化建設、生態(tài)文明建設、全面建成小康社會的關鍵時期。在此背景下，生物質能面臨產業(yè)化發(fā)展的重要機遇。

2016年10月，國家能源局正式發(fā)布《生物質能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》。其中明確，到2020年，生物質能基本實現商業(yè)化和規(guī)?；谩Ｉ镔|能年利用量約5800萬噸標準煤。生物質發(fā)電總裝機容量達到1500萬千瓦，年發(fā)電量900億千瓦時；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，平均收費不到1元/噸，運行費不過400億元/年，污水處理支撐起了幾十家上市公司。而生物質燃氣如果按照500億立方米/年產能來算，運行費用超過1500億元/年，投資將超過上萬億元，其市場容量遠大于污水處理。”針對生物質燃氣產業(yè)的發(fā)展前景，清華大學環(huán)境學院教授王凱軍立場堅定地亮出自己的觀點——生物質燃氣大產業(yè)的時代已然到來。

生物質燃氣產業(yè)發(fā)展可彌補天然氣缺口

能源安全問題不僅影響經濟發(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燃氣產業(yè)發(fā)展背景時說，早在幾年前，科技部就已經從國家戰(zhàn)略高度部署推進了我國生物質燃氣產業(yè)的發(fā)展?！妒澜缒茉础冯s志提出，預計到2030年，中國天然氣需求量將從現在不到2000億立方米增加到4000億立方米。除國內生產和進口外，天然氣缺口仍將達到2000億立方米。有觀點曾針對國家能源戰(zhàn)略大膽提出設想，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燃氣彌補。

據介紹，目前，在世界范圍內，許多國家都開始將生物質燃氣和可再生能源發(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能源轉型戰(zhàn)略，即“2020年徹底關閉其境內的全部核電站，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，生物質燃氣將全部取代石化天然氣。英國政府和工業(yè)界也聯(lián)合發(fā)布了厭氧消化戰(zhàn)略和相應的行動計劃。

王凱軍坦言，從時間上看，我國提出生物質燃氣發(fā)展戰(zhàn)略已經略晚于上述國家。但是，我國生物質燃氣資源量豐富，具有彌補天然氣缺口的巨大潛力，且政策支持形勢利好。據粗略估算，目前我國生物質燃氣資源量近2000億立方米，到2050年，該數值將超過3000億立方米。隨著生物質燃氣產業(yè)的發(fā)展，預計將會有更多的農業(yè)廢棄物用于生物質燃氣生產。從體量和農業(yè)面源污染控制需求上看，農業(yè)廢棄物氣化是今后生物質燃氣產業(yè)化工作的重點。

國家能源局在《生物質能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出，到2020年建設160個生物天然氣示范點，年產量達到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。

政策利好推動生物質燃氣工程大型化

“在生物質產業(yè)政策利好的背景下，我國生物質燃氣工程大型化轉型勢在必行。”王凱軍介紹說，2003年~2014年，國家投資近400億元建設近10萬座沼氣工程，取得巨大成效。然而，以中小型工程為主，單座工程日產氣量很低。德國等歐洲國家，均以大型沼氣工程為主。據統(tǒng)計，2014年底，歐洲和德國的發(fā)電沼氣工程數量約為17000個和8000個，平均單個工程日產氣量基本都在6000立方米左右，發(fā)電裝機500千瓦。近年來，歐洲和德國生物天然氣工程數量雖然少，發(fā)展卻很快，分別約為370座和170座，單座平均日產生物質燃氣在1萬立方米左右。

“從規(guī)模效應上看，建設5000立方米到10000立方米生物質燃氣規(guī)模的工程是比較合適的。這與國家發(fā)改委、農業(yè)部及國家能源局發(fā)布的數據相吻合。”在王凱軍看來，目前，如何順利實現大型化轉型，是生物質燃氣產業(yè)發(fā)展的重中之重。

大型化轉型難題亟待破解

據王凱軍介紹，目前，我國生物質燃氣工程在原料收儲運、集中處理、產品銷售與利用等環(huán)節(jié)均不支持規(guī)?；a，這也成為其大型化轉型的重大難題。實際上，早在2013年，山東省就已經發(fā)起了“十萬億”生物質燃氣項目的倡議，并于2015年正式啟動了“山東省畜禽污染防治與資源化三級網絡體系構建研究”項目。在該項目中，針對不同環(huán)節(jié)研究解決問題的途徑，構建涵蓋“收儲運-生產處理-產品銷售”全鏈條的“三級網絡”體系。第一級網絡是指原料的收集、儲存、轉運系統(tǒng)；第二級網絡是指生產處理系統(tǒng)，包括厭氧消化、有機肥生產、沼氣精制等；第三級網絡是指生物質燃氣、肥料的銷售利用系統(tǒng)。綜合來看，構建面向農業(yè)廢棄物資源化利用的三級網絡系統(tǒng)，是破解生物質燃氣工程大型化轉型難題的重要途徑之一。

在資源化生產技術網絡方面，雖然其發(fā)展與應用相對比較成熟，但在大型化轉型過程中卻仍然面臨著技術、反應器、材料和設備的選擇難題。對此，王凱軍建議，在大型沼氣工程建設與推廣過程中，應構建幾種簡單且通用的技術設備模式以替代目前五花八門的選擇。

王凱軍說，標準化設計、系列化產品和自動化運行是實現沼氣工程產業(yè)化發(fā)展的必然要求和趨勢。在沼氣精制方面，無論是化學吸附、變壓吸附、物理吸附等傳統(tǒng)技術，還是近年來興起的膜分離技術，其發(fā)展都已經非常成熟。例如，山東什邡的高效可移動式撬裝沼氣精制設備已經能夠將脫水、脫硫、脫碳和壓縮等單元集成到集裝箱內，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方面，目前開展的相關工作也很多。此外，利用現代網絡技術進一步優(yōu)化與提升資源化生產過程將是今后一個重要的發(fā)展趨勢。

生物質燃氣更有助于克霾減排

關于生物質燃氣的利用問題，王凱軍說，目前國內外生物質燃氣主要用于綠色公交、工業(yè)改造和居民燃氣等，而農業(yè)廢棄物生物質燃氣在克霾減排中的重要作用也值得關注。相比于火電廠燃煤，散煤燃燒的排放強度集中，低空排放且無任何污染防治措施，對霧霾的“貢獻”更加突出。據估算，山東省村鎮(zhèn)耗煤量約4500萬噸/年，其污染量相當于火電廠燃煤量為4.5億噸/年至6.75億噸/年的污染量。

王凱軍說，“如果采用生物質燃氣替代散煤燃燒，將對控制霧霾有很大益處。”

那么，要如何促進生物質燃氣產業(yè)發(fā)展？最后，王凱軍對生物質燃氣產業(yè)發(fā)展提出兩點展望：一是通過“互聯(lián)網+三級網絡”加速生物質燃氣產業(yè)的發(fā)展。即通過構建生物質燃氣產業(yè)互聯(lián)網平臺，實現農業(yè)廢棄物收儲運、資源化生產、產品銷售利用產業(yè)鏈全生命周期跟蹤管控，做到環(huán)境效益與經濟效益、社會效益共贏。二是生物質燃氣發(fā)展促進農業(yè)產業(yè)升級。即以生物質燃氣產業(yè)發(fā)展帶動區(qū)域養(yǎng)殖、種植、肥料、燃氣等行業(yè)的優(yōu)化與升級，最終構建以“農業(yè)廢棄物收儲運-資源化處理-產品銷售與利用”三級網絡為核心的良性產業(yè)生態(tài)圈。

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生物質是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的各種有機體，即一切有生命的可以生長的有機物質通稱為生物質。以工、農業(yè)生物質廢物為原料生產生物質燃氣，可以實現廢物減量化，改善農村、城市生態(tài)環(huán)境，并可生產生物質能。生物質能涵蓋于“節(jié)能環(huán)保”和“新能源”兩個戰(zhàn)略性新興產業(yè)之中，是一個跨越多個產業(yè)的戰(zhàn)略性新興產業(yè)。

當前，我國生物質燃氣產業(yè)市場正在不斷擴大。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，其中混合垃圾工程13個，可年處理廢物0.06億噸，生產生物質燃氣0.8億立方米；廚余垃圾工程48個，可年處理廢物0.05億噸，生產生物質燃氣2.8億立方米；市政污泥工程200個，可年處理廢物0.067億噸，生產生物質燃氣2.76億立方米；填埋場工程1000個，可年處理廢物1.35億噸，生產生物質燃氣25.9億立方米。此外，已建或在建工業(yè)廢渣和廢水沼氣工程3590個，其中廢渣工程290個，可年處理廢物0.25億噸，生產生物質燃氣9億立方米；廢水工程3500個，可年處理廢水9億噸，生產生物質燃氣45億立方米。已建或在建生物質燃氣生產能力，城市32.26億立方米、工業(yè)54億立方米、農業(yè)75億立方米，總計161.26億立方米，占我國天然氣年生產量的14.9%，占其年消費量的11%。