迄今,
生物質能一直處于“一入能源深似海,從此碰壁是常態(tài)”的尬尷局面。我國生物質成型燃料仍處于發(fā)展初期,受限于農(nóng)村市場,專業(yè)化程度不高,大型企業(yè)主體較少,市場體系不完善,尚未成功開拓高價值商業(yè)化市場,但我國農(nóng)村具有生物質資源豐富、勞動成本相對較低等優(yōu)勢,如何最大化的利用農(nóng)村地區(qū)的生物質能,成為一個亟待解決的問題。
農(nóng)村的生物質能利用主要是指農(nóng)村利用秸稈、人畜糞便和沼氣作為能源進行的生產(chǎn)、生活。2006年1月1日頒布《中華人民共和國可再生資源法》,以法律的形式確立了生物柴油的合法地位。2011年國家林業(yè)局印發(fā)《林業(yè)生物能源原料基地檢查驗收辦法》,提出專項補貼、試點造林補貼等辦法。近些年,農(nóng)村在
新能源開發(fā)利用,尤其是沼氣的開發(fā)利用方面取得了舉世矚目的成就,但總體上還處于低水平,農(nóng)村生物質能開發(fā)不夠、資源利用效率低。因此,合理開發(fā)利用農(nóng)村生物質能,對提高資源利用率,改善生態(tài)環(huán)境,最終實現(xiàn)整個經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
一、中國農(nóng)村生物質能的發(fā)展現(xiàn)狀
目前,我國生物質能資源主要包括農(nóng)作物秸稈、林業(yè)生物質資源、畜禽糞便和能源作物等,利用直接和混合燃燒、化學法和物理化學法等技術轉化為二次能源,分別用于生活、運輸及發(fā)電等。本文主要針對為農(nóng)村居民提供生活用能的如農(nóng)村沼氣等幾種農(nóng)村普遍使用的生物質能進行分析。
表1生物質能轉化利用一覽表
(1)沼氣。據(jù)計算,我國禽畜糞便資源總量約8.51億噸,其中牛糞5.78億噸、豬糞2.59億噸、雞糞0.14億噸。理論上,我國的農(nóng)產(chǎn)品加工和畜牧業(yè)養(yǎng)殖等廢棄物可生產(chǎn)沼氣約800億立方米。沼氣發(fā)展具有很大的潛力。農(nóng)村沼氣年新增秸稈處理能力864萬噸、畜禽糞便處理能力7183萬噸,替代化石能源349萬噸標準煤,二氧化碳減排1762萬噸,COD減排372萬噸,農(nóng)村地區(qū)沼氣消費受益人口達2.3億人以上
今天2月10日國家發(fā)改委對外發(fā)布了《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,指出“十三五”期間農(nóng)村沼氣工程總投資500億元,其中:規(guī)?;锾烊粴夤こ?81.2億元,規(guī)?;笮驼託夤こ?33.61億元,中型沼氣工程91億元,小型沼氣工程59億元,戶用沼氣33.3億元,沼氣科技創(chuàng)新平臺1.89億元。
(2)秸稈液化(纖維素乙醇)。纖維素乙醇在我國仍處于產(chǎn)業(yè)化起步階段,其關鍵技術主要是高效預處理技術與裝備、低成本纖維素酶制劑的生產(chǎn)和戊糖發(fā)酵菌種技術。
2014年,我國燃料乙醇產(chǎn)量達到233.2萬噸,混配E10乙醇汽油約2140萬噸,接近當年汽油總消費量的四分之一,目前已在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽、廣西6省區(qū)及湖北、山東、河北、江蘇、內蒙古5省區(qū)的30個市試點車用乙醇汽油,實現(xiàn)了乙醇汽油的封閉運行。纖維素非糧乙醇產(chǎn)量僅3.2萬噸。
二、農(nóng)村生物質能的SWOT矩陣分析
根據(jù)農(nóng)村生物質能發(fā)展現(xiàn)狀和政府對能源發(fā)展政策的分析,本文擬用SW0T分析法對農(nóng)村生物質能進行分析。
S---優(yōu)勢
全國每年產(chǎn)生農(nóng)作物秸稈10.4億噸,可收集資源量約9億噸,尚有1.8億噸的秸稈未得到有效利用,多數(shù)被田間就地焚燒;規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖場每年產(chǎn)生畜禽糞污20.5億噸,仍有56%未得到有效利用。而且我國西南地區(qū)和西北地區(qū)有大量的鹽堿地、荒山、丘陵等,雖不適宜糧食生產(chǎn),但卻能種植能源作物,發(fā)展?jié)摿薮蟆?br />
農(nóng)業(yè)供給側改革對農(nóng)村沼氣事業(yè)發(fā)展提出了新要求農(nóng)業(yè)供給側結構性改革的關鍵是“提質增效轉方式、穩(wěn)糧增收可持續(xù)”。據(jù)測算,建設1處日產(chǎn)500立方米沼氣的規(guī)模化沼氣工程,每年可生產(chǎn)沼肥1000噸,按氮素折算可減施43噸化肥,沼液作為生物農(nóng)藥長期施用可減施化學農(nóng)藥20%以上。因此,發(fā)展農(nóng)村沼氣能夠實現(xiàn)化肥、農(nóng)藥減量,推動優(yōu)質綠色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn),保障食品安全。
國家能源革命對農(nóng)村沼氣事業(yè)發(fā)展注入了新動力。我國能源生產(chǎn)供應結構不合理、總體缺口較大。據(jù)測算,建設1處日產(chǎn)1萬立方米的生物天然氣工程,年可產(chǎn)生物天然氣365萬立方米,可替代4343噸標準煤。據(jù)統(tǒng)計,全國每年可用于沼氣生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)廢棄物資源總量約14.04億噸,可產(chǎn)生物天然氣736億立方米,可替代約8760萬噸標準煤。因此,發(fā)展農(nóng)村沼氣,可降低煤炭消費比重、填補天然氣缺口,進一步優(yōu)化能源供應結構
我國人口眾多,再加上近幾年經(jīng)濟增速減緩,就業(yè)形勢嚴峻,農(nóng)村的勞動成本相對較低,具有一定的比較優(yōu)勢。
W---劣勢
農(nóng)村沼氣的發(fā)展方式亟待轉型升級。近年來,隨著種養(yǎng)業(yè)的規(guī)?;l(fā)展、城鎮(zhèn)化步伐的加快、農(nóng)村生活用能的日益多元化和便捷化、農(nóng)民對生態(tài)環(huán)保的要求更加迫切,農(nóng)村沼氣建設與發(fā)展的外部環(huán)境發(fā)生了很大變化。農(nóng)村戶用沼氣使用率普遍下降,農(nóng)民需求意愿越來越小,廢棄現(xiàn)象日益突出;中小型沼氣工程整體運行不佳,多數(shù)虧損,長期可持續(xù)運營能力較低,存在許多閑置現(xiàn)象。因此,農(nóng)村沼氣亟待向規(guī)模發(fā)展、綜合利用、效益拉動、科技支撐的方向轉型升級。2015年開始的農(nóng)村沼氣轉型升級,在這方面進行了有益的嘗試。
我國生物質能生產(chǎn)沒有實現(xiàn)規(guī)?;?,缺乏競爭力。許多國家的生物質能已實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),達到商業(yè)化運營的程度。如巴西的乙醇開發(fā)利用居世界首位,乙醇燃料已占該國汽車燃料消費量的50%以上。我國由于技術的局限以及市場體系不健全等,使得生物質能開發(fā)缺乏競爭力,長期處于商業(yè)化開發(fā)的前期,這在一定程度上阻礙了生物質能的開發(fā)和利用。
農(nóng)村沼氣發(fā)展的扶持政策亟待完善。農(nóng)村沼氣承擔著農(nóng)村廢棄物的處理、農(nóng)村清潔能源供應、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護等多重社會公益職能,國家應不斷健全沼氣政策支持體系,加大支持力度。長期以來,國家支持主要體現(xiàn)在前端的投資補助,方式單一,且存在較大的資金缺口,政府和社會資本合作機制尚未有效建立,社會資金投入沼氣工程建設運營不足,政府投資放大效應發(fā)揮不夠。此外,沼氣標準體系建設還不夠完善,沼氣項目建設手續(xù)不夠清晰,各地執(zhí)行標準不同,給項目建設、施工、運營和監(jiān)管帶來困難。
農(nóng)村沼氣的體制性和制度性障礙亟需破除。沼氣可通過開展高值高效利用實現(xiàn)商品化、產(chǎn)業(yè)化開發(fā),但在沼氣發(fā)電上網(wǎng)和和生物天然氣并入城鎮(zhèn)天然氣管網(wǎng)等方面還存在許多歧視和障礙。國家出臺的《中華人民共和國可再生能源法》《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》等法律法規(guī)及《關于完善農(nóng)林生物質發(fā)電價格政策的通知》《可再生能源電價附加收入調配暫行辦法》等相關政策在沼氣領域難以落地,有的電網(wǎng)公司以各種理由阻礙沼氣發(fā)電上網(wǎng),沼氣發(fā)電上網(wǎng)后也無法享受農(nóng)林生物質電價。這些問題造成了沼氣和生物天然氣的市場競爭能力不強,制約了農(nóng)村沼氣的發(fā)展。
O---機會
目前,全國可用于沼氣的農(nóng)業(yè)廢棄物資源潛力巨大。農(nóng)村沼氣原料主要包括農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、蔬菜剩余物、農(nóng)村有機生活垃圾等。據(jù)測算,可用于沼氣生產(chǎn)的廢棄物資源總量約14.04億噸,其中,秸稈可利用資源量超過1億噸、畜禽糞便可利用資源量超過10億噸、其他有機廢棄物可利用量超過1億噸,沼氣生產(chǎn)潛力約為1227億立方米。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展、生態(tài)文明建設和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化推進,沼氣生產(chǎn)潛力還將進一步增大。其中:
農(nóng)作物秸稈。主要包括玉米、水稻、小麥、豆類、薯類等作物秸稈,2015年作物秸稈的理論資源量為10.4億噸,可收集資源量約9億噸,主要分布在華北平原、長江中下游平原、東北平原等13個糧食主產(chǎn)?。ㄗ灾螀^(qū))。作為肥料、飼料、食用菌基料以及造紙等用途共計約7.2億噸,可供沼氣生產(chǎn)利用的秸稈資源量約1.8億噸,沼氣生產(chǎn)潛力約為500億立方米。
畜禽糞便。主要包括奶牛、肉牛、生豬、肉雞、蛋雞等畜禽的糞便。2015年,全國現(xiàn)有豬、牛、雞三大類畜禽糞便資源量為19億噸。目前,糞便堆肥化處理量約為8.4億噸,可供沼氣生產(chǎn)利用的畜禽糞便資源量約10.6億噸,沼氣生產(chǎn)潛力約為640億立方米。
其他有機廢棄物。主要包括農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物、蔬菜尾菜、農(nóng)村有機生活垃圾等。2015年,全國糧食加工副產(chǎn)物(米糠、稻殼、玉米芯、糟類)總量約2.1億噸,可供沼氣生產(chǎn)利用的資源量約0.2億噸;全國果蔬加工廢棄物總量約2.6億噸,可供沼氣生產(chǎn)利用的資源量約1.14億噸;全國農(nóng)村有機生活垃圾總量約0.8億噸,可供沼氣生產(chǎn)利用的資源量為0.3億噸。其他有機廢棄物可利用量共1.64億噸,沼氣生產(chǎn)潛力約為87億立方米。
T---威脅
由于生物質能成本高,與傳統(tǒng)的化石能源相比不具有成本競爭優(yōu)勢。國際市場上原油價格不斷上漲,石油等化石能源與在發(fā)展中的生物質能相比,不僅價格相對較低,還占有相當?shù)氖袌龇蓊~。此外,化石能源還具備有成熟的技術,而生物質能則處于開發(fā)利用階段,許多技術處于開發(fā)摸索階段,更多的生物質原料和技術亟待開發(fā)。
為緩解能源危機和促進經(jīng)濟發(fā)展,世界各國紛紛實行對生物質能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引導和支持,使得生物質能產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來,并將產(chǎn)品銷往國外。如巴西將燃料乙醇年產(chǎn)量的18%左右向美國、印度、韓國和日本等國出口。目前雖然對我國生物質能的開發(fā)利用未構成威脅,但長期持續(xù)的發(fā)展,將來可能會對我們產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形成壓力。
三、對推動農(nóng)村生物質能的建議
立足生物質產(chǎn)業(yè)全局,2017年應在以下幾方面進行突破:
(1)是要對生物質能源進行重新定位。當前,我國農(nóng)業(yè)污染已超過工業(yè)污染,接近上世紀80年代發(fā)達國家農(nóng)業(yè)污染最重指標。尤其是養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞便及秸稈露地燃燒對水體與大氣的污染最為嚴重,而解決這一問題最有效的途徑就是通過生物質能的開發(fā)實現(xiàn)有機污染物的無害化和資源化利用。
此外,生物質能源對發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟和增加農(nóng)民收入,為中小城鎮(zhèn)提供清潔能源和工作崗位等也都有重要作用。因此不能簡單將生物質能源等同于風能等可再生能源,而應對生物質能源賦予“多功能重大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)”的新定義。
(2)纖維素乙醇應繼續(xù)降低成本,發(fā)展“醇-電-沼氣聯(lián)產(chǎn)”工藝。纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵問題是協(xié)同預處理技術開發(fā),降低酶制劑成本,提高戊糖轉化乙醇效率。雖然該產(chǎn)品仍舊處于產(chǎn)業(yè)化實踐階段,但從國內外示范裝置現(xiàn)有情況來看,運行測試基本達到預期,具備產(chǎn)業(yè)化推廣條件。上述技術經(jīng)濟性評價也表明,從能量轉化效率、產(chǎn)品價值及效益等角度分析,纖維素乙醇競爭力更強。隨著生物技術的進步,產(chǎn)酶菌株的效率、酶的活性以及共發(fā)酵菌株的糖醇轉化效率會不斷提高,酶制劑成本與能耗會不斷下降,纖維素乙醇成本更有競爭力,成為最具發(fā)展?jié)摿Φ慕斩捘茉崔D化產(chǎn)品。從能源轉化角度來看,對秸稈最好的利用方式應該是以生產(chǎn)液體燃料纖維素乙醇為主,醇-電-沼氣聯(lián)產(chǎn),實現(xiàn)原料的梯級利用,帶動產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。
(3)要增加政府補貼,鼓勵農(nóng)林廢棄物生物質能源的利用。建議凡生產(chǎn)一噸產(chǎn)品,在原料供應端和生產(chǎn)端各補貼100元。原料供應端重點考慮補貼給農(nóng)民合作組織。同時啟動“綠能”消費配額制度,強制要求主要能源消費者使用5%的認證“綠能”,并逐步增加比例,對不能完成“綠能”消費配額的收取配額稅,用于“綠能”生產(chǎn)者的補貼,以助力完成2030年非化石能源消費比例目標。
(4)要創(chuàng)建一批生物柴油特色小鎮(zhèn)和秸稈特色小鎮(zhèn)。要借力特色小鎮(zhèn)的體制機制,在有生物柴油企業(yè)的小鎮(zhèn),率先與加油站合作,建立生物柴油混配銷售中心,保證將所有地溝油都制成生物柴油,杜絕地溝油回流餐桌;在產(chǎn)糧大省,建設秸稈特色小鎮(zhèn),對秸稈資源進行充分利用,助力農(nóng)村環(huán)境改善和經(jīng)濟發(fā)展。
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