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头条 | 结合德国模式谈一谈我国生物天然气产业的发展方向

作者:admin 发布日期: 2019-06-04 二维码分享
头条 | 结合德国模式谈一谈我国生物天然气产业的发展方向
导语
随着全球能源和环境问题的日益突出,开发清洁的可再生能源刻不容缓,生物质是可以转化为气态、液态和固态的含碳清洁可再生资源。生物天然气主要由沼气提纯所得,不仅是低碳清洁能源,而且在生产过程中可利用各种有机废弃物,既能有效消除其带来的环境污染,又在利用过程中减少空气污染物和温室气体排放。当前,生物天然气技术和产业已初步进入商业化阶段,是生物质能源领域发展成熟的方向。
 一、生物天然气利用模式
 目前,世界上生物天然气应用方式采取的商业模式主要有三种:热电联产模式、车用生物天然气模式及管道生物天然气模式。
1热电联产模式(CHP)
能源植物、养殖场粪污等经过预处理后,进行厌氧发酵,沼气用于热电联供、余热升温发酵罐、沼渣沼液施肥,全过程实现自动控制。主要案例有德国Wiesenau混合原料热电联供工程,主要发酵原料为牛粪,青饲料,玉米秸秆,规模为1.5MW。
2车用生物质燃气模式
利用有机废弃物生产沼气,经过净化提纯压缩后,提供交通燃料。主要的案例有瑞典Linkoping车用生物质天然气工程可处理瑞典东南部的有机垃圾,生物质燃气净化提纯后,每年获得470万立方米生物质天然气(97% CH4),为12个加气站的公共汽车、卡车、私家车、出租车以及火车等加气,该工程为全球生物质燃气工程起到了很好的示范和指导作用。
此外,瑞典Laholm 生物质天然气厂,年产生物质天然气180万立方米,通过管道分别输送到附近的一个生物质燃气发电站和汽车加气站。
3管道生物质天然气模式
多种混合原料生产的沼气,经过净化提纯后,并入天然气管网,减少对天然气的依赖。主要案例有德国Rathenow沼气工程,原料为青储玉米及农作物、液态牛粪及猪粪等,经沼气纯化产生物甲烷规模为520Nm3/h。
二、德国生物天然气发展现状
德国为了达到碳减排要求,从2000年起大力发展生物质能源产业,增加生物质能源在能源结构中的比例。据了解,2011年欧盟沼气产量为201.7亿立方米,各国沼气发电总量为3290亿千瓦时,比2010年增加17.39%。其中德国的沼气产量为101.4亿立方米,占欧盟沼气生产量的50.27%,沼气发电总量为1940亿千瓦时,占欧盟沼气发电总量的58.99%,比2010年增加19.88%。德国的生物燃气净化提纯处理能力大,2012年达到11.78万标准立方米每小时(Nm3/h)。
 
欧洲沼气提纯生物天然气工厂分布图
目前,德国是全球生物天然气发展成熟的国家,拥有先进的技术、丰富的资源、配套的政策等,是全球生物天然气发展行业的典范。
三、德国生物天然气产业发展模式
1、灵活调整政策
德国生物天然气发展成功的原因,主要归功于德国政府的政策灵活及时的调整,使生物天然气产业健康可持续性发展。1991年,德国颁布《电力输送法》(StrEG),强制要求公用电力公司购买可再生能源电力,为可再生能源发展奠定了重要的强制入网原则。
从2000年修订《可再生能源法》开始,德国政府就促进各类新能源快速发展,并分别于2004/2009/2012/2014年重新修订《可再生能源法》,根据发展情况,及时调整政策方向,以使生物天然气在技术、底物、工程规模等新工程建设中,不断随政策变化而调整。
在不断重新修订《可再生能源法》的同时,其他相关法律也及时出台辅助《可再生能源法》实施。如《可再生能源供热法》、《国家生物质能行动计划》等,协调可再生能源供热的温室气体减排、调整可再生能源配额、可再生能源义务与经济支持等多方关系。
2、 坚持热电联产
在2015年电力生产中,化石能源发电依旧占到51%,核能发电占到14.4%,而在核电要降到0,却不增加化石能源发电比例的情形下,大力发展新能源发电替代核能发电十分必要,故德国沼气利用方式以发电为主。
其次,德国有良好的电力市场机制作基础保障,沼气发电上网有保障,这进一步确定德国沼气发电的优先性。热能循环利用在满足自身运行的热能需求同时,还有54%的发电余热可被外部有效利用。德国沼气热电联产对能源的利用率能达到80%,技术过关,有效减少能源浪费。
3、 以农场为主发展沼气工程
德国国土面积为3571.7百万公顷,将近一半的土地用于农业生产,2012年可使用的面积总和为1700百万公顷,其中70.5%的土地用于农田及耕地,结合德国农业集约化、大规模和纯机械的特点,德国到目前为止能源作物依旧是德国沼气工程的主要底物。
同时德国90%以上的沼气工程由农场主负责,既能集中原料供应减少了运输耗能,又能保证稳定的原料供给,进而保证沼气生产的持续性。其次在解决农场废物的同时,有效增加了农场主经济效益。
四、对我国生物天然气发展的启示
我国生物天然气发展面临丰富的生物质资源无法充分利用、发酵技术不过关等问题,通过对德国发展生物天然气产业进行分析,下面将结合德国成功经验总结出三点对我国生物天然气发展的启示。
1、 明确激励政策
德国生物天然气发展成功的主要原因是灵活的政策引导,这在我国生物天然气发展中有较为明显的劣势。我国国土广袤,人口众多,各地区自然气候及其它资源环境差异较大,在政策制定中,无法顾及所有省份情况,故还需各省份积极响应号召,灵活制定调整地方政策,明确生物天然气产业各项激励政策,下分补贴给地方,由地方自主分配,有效利用政策推进生物天然气发展,同时调整补贴方式,学习德国以低息贷款的形式建设沼气工程,利用后补贴方式,即对产品补贴的方式促进沼气工程真是可持续性发展。
2、 加快沼气提纯
德国生物天然气发展中,以热电联产为主要利用形式,不断提高能源利用技术,促进能源利用。而在我国,目前仍主要以农村用沼气为主,这种利用方式效率极低,相比热电联产,我国更适合发展沼气提纯,在我国不断刮花建设发展大中型沼气工程的过程中,加快发展沼气提纯压缩、管道输送和罐状使用的研发力度,提高沼气利用效率,迫在眉睫。
3、土地集中利用
德国农业呈现出的集约化、大规模和纯机械的特点,和我国分散化种植有很大区别。在发展生物天然气中,原料充足要素,德国这样的农业特点恰好能够满足沼气原料供给要求,我国要实现大规模发展沼气工程,我国可将分散化土地协议集中利用,以满足生物天然气稳定的底物需求。
五、结语
生物天然气是一种利用废弃物资源生成能源并保护环境、促进生态发展的技术。德国在沼气技术发展和应用方面一直处于全球地位,其生物天然气发展在推进国内能源结构转型升级、保障国家能源和生态方面发挥了重要作用。分析德国沼气产业发展,特别是其相关产业促进政策,但我国在发展生物天然气产业时务必要结合我国的基本国情,既要学习德国等西方国家的经验,又不能照搬其模式。在积极发展生物天然气的同时,要找准新能源与常规能源的平衡点,保证我国能源。
来源:@沼气圈
 

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