今年的冬天特別冷。在“煤改氣”遭遇挫折的現(xiàn)實下,既保持溫暖,又保證藍天,是不是注定魚和熊掌不可得兼?1月20日中國生物質(zhì)能聯(lián)盟在江城武漢主持召開的“煤改生物質(zhì)”清潔供熱研討會上給出了新的答案。
一、生物質(zhì)成型燃料是經(jīng)濟的清潔燃料
生物質(zhì)成型燃料是以農(nóng)業(yè)廢棄物、林業(yè)三剩物(農(nóng)業(yè)廢棄物如稻殼、秸稈等;林業(yè)廢棄物如采伐剩余物、清林撫育剩余物和木材加工剩余物等)為原材料,經(jīng)過粉碎、烘干、成型等工藝,制成粒狀、塊狀、柱狀,一定規(guī)格和密度的,可在生物質(zhì)能鍋爐直接燃燒的新型清潔燃料。顆粒燃料直徑6毫米或8毫米,長度為1-5倍直徑,凈密度1.1-1.4噸/立方米,熱值14.6-18.8兆焦/千克,大約相當于天然氣熱值的1/2,燃燒充分,便于運輸和貯存。由于成型燃料含硫量和含氮量低,配套專用鍋爐可以達到很高的清潔燃燒水平,一般只需要適當除塵即可達到天然氣的鍋爐排放標準,是國際公認的可再生清潔能源。
2014年6月,國家能源局和環(huán)保部聯(lián)合發(fā)出了《關(guān)于開展生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱示范項目建設的通知》(國能新能[2014]295號)。通知明確生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱的煙塵、SO2、NOx排放濃度執(zhí)行標準分別小于30mg/m3、50mg/m3、200mg/m3,非常接近天然氣的20mg/m3、50mg/m3、200mg/m3;遠低于燃煤的50mg/m3、300mg/m3、300mg/m3(新建工程)和80mg/m3、400mg/m3、400mg/m3(在運行工程)。
以中國在運行項目核算,生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱與煤炭、重油、天然氣等化石能源相比,單位熱量費用比值分別約為1:0.85:1.7:1.5,成型燃料比煤炭供熱貴約1/5,但比重油和天然氣顯著便宜。如果煤炭供熱達到生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱同等的清潔水平,要增加除塵、脫氮、脫銷的措施,成本將顯著超過生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱。因此,生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱是經(jīng)濟的清潔可再生能源供熱方式。在同等排放標準下,生物質(zhì)供熱的成本甚至比煤炭都低。
生物質(zhì)供熱還具有便于分布式供應,滿足空間獨立或者偏遠地區(qū)、有特殊需求的供熱需求,比如賓館、醫(yī)院、學校、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、鄉(xiāng)村等。除此之外,發(fā)展生物質(zhì)供熱還有利于促進農(nóng)林有機廢棄物的資源化利用、減排溫室氣體等。
在氣荒漫延、壓煤成本高企和清潔供熱燃料缺乏之際,生物質(zhì)燃料供熱無疑給清潔供熱帶來了新希望。
二、生物質(zhì)供熱歐美發(fā)達國家應用廣泛
據(jù)世界生物質(zhì)協(xié)會發(fā)布的報告《全球生物能源統(tǒng)計2017》(WBAGlobalBioenergyStatistics2017)提供的數(shù)據(jù),2014年全球一次能源消費總量為360EJ(360×1018J)。其中,熱力(供熱+直燃取暖)所占份額為49.9%。生物能源占一次能源的份額約為10%,而生物能源的80%用于取暖、供熱和炊事(包括傳統(tǒng)方式使用及現(xiàn)代商品能源)。顯然,不論是傳統(tǒng)方式使用還是現(xiàn)代商品能源使用方式,取暖和供熱都是當代生物能源最大的用戶。
全球商品生物質(zhì)能供熱量的前五個大國全部位于歐洲,依次為:瑞典、俄羅斯、德國、芬蘭和丹麥,尤其集中在北歐。這些都是經(jīng)濟發(fā)達、環(huán)保標準嚴苛的國家,卻在廣泛使用生物質(zhì)成型燃料,并被作為替代化石能源,應對氣候變化的重要舉措。瑞典就是一個生物質(zhì)成型燃料利用的先鋒國家,他們的經(jīng)驗值得借鑒。
1.瑞典生物質(zhì)能源概況
瑞典是北歐最大的國家,位于斯堪的納維亞半島,國土面積45萬平方公里,人口900多萬。瑞典是世界最富裕的國家之一,近年來更因為可再生能源利用率最高,溫室氣體排放量下降和宣布2020年告別石油而受到世界高度關(guān)注。瑞典2010年的GNP比1990年增長了50%,溫室氣體排放量卻降低了9%,成為首個名副其實的可持續(xù)發(fā)展的國家。瑞典的成功減排,主要歸功于生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當前瑞典生物質(zhì)能源占全國一次能源消費量的36%,排名世界第一位。2009年生物質(zhì)能源首次超過石油成為消費量最多的能源,比水能和核能之和還多。其中生物質(zhì)成型燃料又是最重要的產(chǎn)品,約占生物質(zhì)能源的80%。
2016年瑞典消費生物質(zhì)成型燃料240萬噸,人均消費量約270公斤,人均消費量位居世界第一。瑞典有大約70家成型燃料生產(chǎn)企業(yè),年生產(chǎn)能力300多萬噸,其中年產(chǎn)10萬噸以上10余家,年產(chǎn)1萬至10萬噸10余家,其余大多是小型企業(yè)。全國20%的企業(yè)生產(chǎn)了80%的成型燃料。除本國生產(chǎn)以外,瑞典每年還進口生物質(zhì)成型燃料數(shù)十萬噸。生物質(zhì)成型燃料廣泛應用于發(fā)電,工業(yè)供熱、蒸汽以及商業(yè)、辦公和居民采暖。2012-2013年曾因暖冬影響,生物質(zhì)成型燃料消費量有所下降,2014年開始強勁復蘇,繼續(xù)快速發(fā)展。
瑞典位于寒帶地區(qū),每年供暖季長達7-8個月,生物質(zhì)供熱占其全部供熱市場的70%以上。瑞典生物質(zhì)發(fā)電多采用熱電聯(lián)產(chǎn)的模式,熱效率通常在80%以上;近年更趨向于熱電和成型燃料等多聯(lián)產(chǎn),綜合熱效率達到驚人的95%以上。瑞典北部一個常住人口約4000人的小城市謝萊夫特奧,就因為擁有一個50MW的熱電和成型燃料聯(lián)產(chǎn)工廠,成為瑞典最富裕的城市之一。
瑞典全國有超過10萬個大中小型生物質(zhì)供熱站,供熱對象涵蓋機場、寫字樓、工業(yè)園區(qū)、居民小區(qū)、商場等幾乎所有類型的熱水和蒸汽用戶。一個典型的生物質(zhì)供熱站,是高度自動化的無人值守系統(tǒng)。供熱站的供熱負荷、供熱溫度,以及鍋爐上料系統(tǒng)全部是自動控制的,成型燃料的運輸和加注也高度自動化。當鍋爐料倉儲料量低于低位警戒線,該供熱站會自動向燃料配送站發(fā)送警示信息。成型燃料在風送系統(tǒng)中具有很好的流動性。配送站分派專用運輸車將燃料運達供熱站,將運輸車輸料管和供熱站的進料接口連接起來,通過風送系統(tǒng)可快速將成型燃料加注到儲料倉。當儲料倉燃料到達高位警戒線,系統(tǒng)會自動停止加注燃料。生物質(zhì)專用鍋爐的燃燒和熱分配系統(tǒng)都可以遠程控制。整個生物質(zhì)供熱系統(tǒng)十分清潔、高效、便捷。
在瑞典,除了電廠和隨處可見的生物質(zhì)供熱站大量使用之外,成型燃料是居家日常消費必需品,可以很便利的從超市購買。家庭大多采用成型燃料專用壁爐取暖。新型壁爐外觀精致,配備高度自動控制系統(tǒng),每天加料1-2次,就可以滿足全天取暖需求。
2.發(fā)展歷程和驅(qū)動機制
瑞典是個缺油少氣的國家,能源使用曾經(jīng)長期依賴石油進口。生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)是進口原油價格飛漲和核能安全事故觸發(fā)的。1973年全球石油危機爆發(fā),恰巧瑞典遭遇罕見寒冬,導致隨后的人口嚴重外流,經(jīng)濟受到重創(chuàng)。可再生、可本地供應的能源成為國家迫切的戰(zhàn)略需要。到1979年石油價格再次狂飆,美國又發(fā)生了三哩島核電事故。1980年瑞典經(jīng)過全民公投決定到2010年逐步淘汰核電。
生物質(zhì)能源具有清潔、環(huán)保、碳中性的特點,并可以本地生產(chǎn)和供應。與燃煤相比,使用生物質(zhì)成型燃料供熱可以減少溫室氣體排放達到90%。瑞典的可再生能源開發(fā)最終選擇了以生物質(zhì)能源為主導的策略,并在1980年代初形成第一個發(fā)展浪潮。
瑞典生物質(zhì)能源快速發(fā)展的主要原因,一是堅定的政策支持,二是強有力的激勵措施,三是先進的科技和標準體系支撐。
瑞典1991年實施的碳稅政策催生了生物質(zhì)能源最快速的發(fā)展期。碳稅政策使得石油燃料成本大幅上升,可再生能源因而具有了競爭力。數(shù)年間,燃油供熱的價格逐步升高到翻番,結(jié)果將燃油供熱逐出了工業(yè)和民用供熱市場。1970年燃油供熱占瑞典90%的供熱市場,而到2010年,僅剩2%。這部分市場主要轉(zhuǎn)換為生物質(zhì)供熱,2010年生物質(zhì)供熱占據(jù)70%的市場份額。民用供熱方面生物質(zhì)燃料與燃油相比價格優(yōu)勢明顯,居民主要采用生物質(zhì)成型燃料供熱。
1990年瑞典政府決定對生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)工程進行投資補貼,2003年又實行了綠電證書政策。綠電證書政策要求企業(yè)消費者必須消費一定比例的經(jīng)認證的“綠色電力”,否則就要購買綠色電力指標。而獲得“綠色電力”認證的電力生產(chǎn),則可以免除碳稅,同時綠電指標還可進行交易。生物質(zhì)發(fā)電是典型的綠色電力,并且大量采用生物質(zhì)成型燃料作原料。這兩個措施促進生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。當然隨著碳匯交易平臺的建立,生物質(zhì)能源是最大的受惠產(chǎn)業(yè)之一。
瑞典建立了完備的生物質(zhì)成型燃料研發(fā)體系和標準體系,是歐盟生物質(zhì)成型燃料技術(shù)、相關(guān)設備和標準的主導國家。先進的成型燃料生產(chǎn)技術(shù)和設備保證了產(chǎn)品質(zhì)量,降低了成本;先進的生物質(zhì)燃燒裝備和技術(shù),提高了效率,減少了污染物排放;而從原料收集到產(chǎn)品生產(chǎn)、配送、燃燒等環(huán)節(jié),再到相關(guān)設備,相關(guān)操作規(guī)程的標準化,為產(chǎn)業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展提供了重要保障。如今歐洲生物質(zhì)成型燃料標準體系被世界廣泛使用和借鑒。
2000年之后,瑞典又實行了生物質(zhì)運輸燃料免稅政策,促進了生物質(zhì)運輸燃料如生物柴油、生物天然氣等快速發(fā)展。瑞典生物質(zhì)能源年利用量從1970年代的40TWh增加到2012年的140TWh。根據(jù)瑞典生物質(zhì)能源協(xié)會預測,到2020年,瑞典生物質(zhì)能源年利用量將達到約250TWh。
3.瑞典成型燃料產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗對我國的啟示
瑞典已經(jīng)成功從1970年代70-80%的能源依賴進口石油,轉(zhuǎn)型到石油僅限用作運輸燃料,而社區(qū)供熱、工業(yè)供熱和電力供應都主要使用生物質(zhì)能源。在很多國家都在爭論生物質(zhì)能源是否應該支持發(fā)展的時候,瑞典做出了杰出表率。示范了在油價高企,環(huán)境問題嚴峻和全球氣候變化的形勢下,一個國家依靠強有力的政策支持,開發(fā)利用本地資源,在不長的時間內(nèi),成功將進口依賴型能源結(jié)構(gòu)調(diào)整為可持續(xù)、可再生和清潔能源結(jié)構(gòu),建成了低碳經(jīng)濟模式,實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。
中國不具備瑞典那樣豐富的森林資源,但是中國每年有十幾億噸農(nóng)林廢棄物亟需妥善處理,比瑞典的資源量高出幾個數(shù)量級,完全可以通過生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)和相關(guān)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的開發(fā),為國家能源安全、有機廢棄物資源化利用、大氣污染物治理和減排溫室氣體應對氣候變化做出重要貢獻。我們需要向瑞典學習如何制定有力政策,有利措施,并長期穩(wěn)定的支持研發(fā)和標準化工作,促進生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
三、我國產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)具備
近十年來,我國生物質(zhì)燃料技術(shù)的應用和燃料的生產(chǎn)已初步形成了一定的規(guī)模。從2009年生物質(zhì)燃料生產(chǎn)能力不足50萬噸/年,每年以翻番的速度遞增,到2013年,生物質(zhì)燃料的生產(chǎn)能力已超過400萬噸/年,生物質(zhì)燃料設備生產(chǎn)企業(yè)近700家,生物質(zhì)燃料主要用作農(nóng)村居民炊事取暖、工業(yè)鍋爐等。
2016年農(nóng)作物秸稈固化成型工程合計1,300多處,燃料年產(chǎn)量達653萬噸;林業(yè)三剩物固體成型燃料年產(chǎn)量約250萬噸,總計900萬噸左右。
我國在成型燃料機械制造、生物質(zhì)專用鍋爐制造和生物質(zhì)燃料燃燒技術(shù)等方面已經(jīng)取得了比較大的進展。成型機械的能耗、關(guān)鍵部件使用壽命達到了大規(guī)模生產(chǎn)的要求;生物質(zhì)鍋爐在解決熱效率、抗腐蝕和污染物排放等方面,達到了生產(chǎn)和環(huán)保的要求;項目運行和管理能夠達到用戶需求,并能實現(xiàn)比較理想的供熱效果。可以支持的項目規(guī)模從農(nóng)戶生物質(zhì)爐具,小型生物質(zhì)鍋爐,到75噸的大型鍋爐,都達到可全面推廣的程度。
生物質(zhì)供熱的項目建設和運營模式也得到發(fā)展,成熟模式有:合同能源管理(EMC),即由業(yè)主方進行投資,由運營方提供運營和供熱服務,業(yè)主按照協(xié)議價格和方式支付供熱服務費;計量能源服務(BOO),即由運營方提供投資、建設、運營、供熱、維修等全套供熱服務,業(yè)主按照協(xié)議價格和流量支付供熱服務費,固定資產(chǎn)歸運營方所有;建設運營轉(zhuǎn)移能源服務(BOT),即由運營方提供投資、建設、運營、供熱、維修等全套供熱服務,在合同期間內(nèi)業(yè)主按照協(xié)議價格和方式支付供熱服務費,合同期滿運營方將固定資產(chǎn)所有權(quán)轉(zhuǎn)移給業(yè)主方。
已經(jīng)建成長期運行的生物質(zhì)供熱項目涵蓋酒店、學校、醫(yī)院、居民小區(qū)、商業(yè)辦公區(qū)、工業(yè)園區(qū),供應蒸汽的項目涵蓋食品、醫(yī)藥、機械、化工等領(lǐng)域。單臺鍋爐10-25噸比較常見,最大單臺鍋爐達到80噸;單個項目年供應蒸汽量通常在數(shù)萬噸。年生產(chǎn)十萬噸以上生物質(zhì)成型燃料,年利用數(shù)十萬噸成型燃料的龍頭企業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了若干批次,武漢光谷藍焰、湖北和瑞新能源、廣州迪森、北京奧科瑞豐、吉林宏日是其中的龍頭企業(yè),在全國清潔供熱產(chǎn)業(yè)界具有廣泛的影響力。生物質(zhì)供熱項目排放也穩(wěn)定達到優(yōu)于天然氣排放標準的水平。
會議考察了3個典型項目,武漢光谷藍焰投資建設的蒙牛(武漢)友芝友乳業(yè)成型燃料鍋爐供熱項目和康師傅武漢工業(yè)園項目,以及湖北和瑞能源的諾克特藥業(yè)股份有限公司綠色蒸汽供應站項目,其中蒙牛項目包括2臺15t/h和1臺10t/h的生物質(zhì)鍋爐生產(chǎn)蒸汽,替代原來的燃煤鍋爐,年產(chǎn)蒸汽約12萬噸,替代天然氣約1000萬m3,年替代燃煤2.1萬噸,康師傅項目年供應35萬噸蒸汽,滿足園區(qū)康師傅22萬蒸噸、可口可樂5萬蒸噸、加多寶5萬蒸噸、維維豆奶3萬蒸噸的供熱需求。年替代標煤6萬噸,年減排二氧化碳16萬噸,能源環(huán)境及社會效益顯著,諾克特藥業(yè)蒸汽供應項目,將原有的1臺6T/H和2臺10T/H的燃煤鍋爐改造為生物質(zhì)鍋爐,并投資新建1臺20T/H的生物質(zhì)成型燃料鍋爐,托管、運營其整個熱能供應系統(tǒng),每年穩(wěn)定供應蒸汽10萬噸。三個項目期間接受了環(huán)保部派出機構(gòu)多次檢查和湖北省環(huán)保廳在線監(jiān)測,均達到了天然氣同等的排放水平,在實現(xiàn)合理經(jīng)濟收益的同時為業(yè)主單位顯著節(jié)省了供熱成本,收到用戶、行政管理部門和臨近居民的一致好評。
四、政策障礙掃除
生物質(zhì)成型燃料的使用已經(jīng)獲得國家層面政策的支持,早在2005年,生物質(zhì)成型燃料已列入國家發(fā)改委頒布的《可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導目錄》。2007年國家發(fā)布《國家可再生能源中長期規(guī)劃2007-2020》,規(guī)劃到2020年生物質(zhì)成型燃料年生產(chǎn)和使用量5000萬噸。
2008年,財政部就開始對秸稈能源化利用產(chǎn)品予以資金補貼,明確補貼對象為秸稈成型燃料、秸稈氣化燃氣和秸稈干餾氣三大類。
2012年9月,國務院批準了環(huán)保部、發(fā)改委和財政部編制的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》,明確提出“推動生物質(zhì)成型燃料、液體燃料、發(fā)電、氣化等多種形式的生物質(zhì)能梯級綜合利用”。
2013年10月,國家能源局將生物質(zhì)成型燃料供熱列為我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點,并發(fā)布了《生物質(zhì)能供熱項目建設技術(shù)導則》。導則指出“農(nóng)林生物質(zhì)鍋爐供熱適用于分布式供熱,布局靈活,替代化石能源供熱”,同時明確“農(nóng)林生物質(zhì)鍋爐供熱一般選用成型燃料鍋爐”。
2013年11月,國家能源局發(fā)文,要求北京、天津、河北、山東、上海、江蘇、浙江、廣東等省市開展生物質(zhì)能供熱潛力調(diào)查評價工作,文件明確了生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱具有“規(guī)模較小,運行靈活、經(jīng)濟性好,是典型的新能源供熱方式”。
2017年3月國家環(huán)保部關(guān)于發(fā)布《高污染燃料目錄》的通知(國環(huán)規(guī)大氣[2017]2號),將2001年發(fā)布的《關(guān)于劃分高污染燃料的規(guī)定》廢止,徹底摘除了生物質(zhì)成型燃料“高污染”的帽子。并說明“生物質(zhì)成型燃料屬于可再生能源,鼓勵使用”,在第三類最嚴格的高污染燃料禁燃區(qū)管控要求下,在配置袋式除塵器等高效除塵設施的生物質(zhì)成型燃料專用鍋爐中燃燒,允許使用。
2017年12月國家環(huán)境保護部關(guān)于高污染燃料禁燃區(qū)中對直接燃用生物質(zhì)等問題的復函(環(huán)辦大氣函【2017】1886號),進一步說明生物質(zhì)散燒參照成型燃料管理。
環(huán)保部的這兩個文件正面認可了生物質(zhì)燃料的清潔性,在配備專用燃燒鍋爐和高效除塵設備的情況下,只要排放達標,在管控最嚴格的第三類高污染燃料禁燃區(qū)也可以使用,為生物質(zhì)燃料鍋爐供熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展掃除了障礙。
五、發(fā)展空間廣闊
2017年12月國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進生物質(zhì)能供熱發(fā)展的指導意見的通知》(發(fā)改能源[2017]2123號)提出要大力發(fā)展生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)、加快發(fā)展生物質(zhì)鍋爐供熱。據(jù)測算我國能夠用于生物質(zhì)供熱的燃料常年達到4.5億噸,可替代2億噸以上標準煤,完成近100億平米的清潔供熱面積,減少1/3左右的低效高污染散煤使用。
為了在防治空氣污染和霧霾的前提條件下替代燃煤并擴大取暖、供熱規(guī)模,發(fā)揮生物質(zhì)能獨特的重大作用。中國生物質(zhì)能聯(lián)盟副理事長,農(nóng)業(yè)部科技司原司長程序教授大聲疾呼,推行國家“煤改生物質(zhì)”戰(zhàn)略。為了切實推動“煤改生物質(zhì)”戰(zhàn)略,中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織成立了中國生物質(zhì)能聯(lián)盟生物質(zhì)燃料與供熱專委會,武漢光谷藍焰新能源股份有限公司擔任主任委員單位;湖北和瑞能源科技股份有限公司、格薪源生物質(zhì)燃料有限公司、北京潤事達能源科技有限公司、江蘇金梧實業(yè)股份有限公司、四川能投光大節(jié)能環(huán)保工程技術(shù)有限公司、武漢合佳環(huán)境工程有限公司、中國電子系統(tǒng)技術(shù)有限公司等七家為副主任委員單位;光谷藍焰董事長熊建任主任委員,中國農(nóng)業(yè)大學生物質(zhì)工程中心常務副主任朱萬斌任秘書長,組織從業(yè)企業(yè)從行業(yè)規(guī)劃、行業(yè)監(jiān)管、行業(yè)標準、行業(yè)自律等方面創(chuàng)造有利環(huán)境,推動行業(yè)發(fā)展,為國家清潔供熱事業(yè)做出更多貢獻。
生物質(zhì)燃料雖然摘掉了“高污染”燃料的帽子,但是還未取得清潔能源身份,此次會議的召開,有助于加快形成新時代生物質(zhì)能清潔供熱新興產(chǎn)業(yè),為打贏治理污染攻堅戰(zhàn),為實現(xiàn)行業(yè)和企業(yè)發(fā)展,促進生態(tài)文明建設和實現(xiàn)美麗中國夢貢獻力量。