特大型沼气工程研究报告.docx
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特大型沼气工程研究报告
关于开发特大型生物质能沼气工程的
研究报告
一、对产业沼气的认识
产业沼气是相对于“农户沼气”的一种提法,两者有着根本的区别。
农户沼气是极小的规模(沼气池容积8-10m3),以供炊事用能和点灯为目的;而“产业沼气”则是以规模化(反应罐容积为数百至上千m3)地生产商品气体能源为目的。
沼气还可以经净化和提纯,使甲烷含量提高至95%以上,连同所有其他指标均达到与天然气相同的水平,因此提纯后的沼气被称为“生物天然气”(BioBG,Biomethane)。
(一)产业沼气日益得到重视,被提升到能源安全的地位中国石油经济技术研究院2月9日在京发布的《2011年国内外油气行业发展报告》称,2011年,我国天然气表观消费量(1300亿立方米)增速超过20%。
进口量大幅攀升,对外依存度快速上升至24%。
天然气的消费量还将以每年25%的增长速度递增。
预计2012年有望超过1500亿立方米,届时天然气对外依存度将超过30%。
另据《中国能源报》2012年2月27日报道,2011年,我国天然气进口总量达314亿立方米。
其中进口管道气144亿立方米,进口LNG1221万吨(相当于170亿立方米),同比增长31.3%。
按照十二五规划要求,十二五末天然气消费量将由目前占一次能源消费量的4%提高到8-8.3%,天然气年需求量2015年将会达到2500亿立方米。
预计国内年生产量将能完成1500亿立方米,其他1000亿立方米(含700亿立方米的LNG)须靠进口,亦即对外依存度将达40%。
对此,国家能源部门目前应对的对策:
一是大力增加进口天然气,特别是从中亚进口天然气,为此专门铺设总长达8700公里的输气管道,包括从澳大利亚、马来西亚和卡塔尔等国大量进口液化天然气(LNG);二是寄厚望于开发非常规天然气,主要是页岩气;第三个对策国家有关部门正在讨论,在特大型沼气征求意见稿中有所体现,就是大力开发也可算作“非常规天然气”的产业沼气或“生物天然气”。
与前两项对策相比,产业沼气要经济和可靠得多,而且资源永不枯竭。
有关研究机构算过一笔帐:
西气东输二线总投资1422亿元人民币,折合每100亿立方米需470亿元(30年供气协定);“川气东送”每100亿立方米需627亿元(资源量开采30年);开发出页岩气每100亿立方米预计要花400-600亿元(技术风险很大,水资源需求巨大);而开发出年产100亿立方米的生物天然气,造价约为250亿元。
事实上,在《特大型沼气工程试点项目建设实施方案(征求意见稿)》中,国家发改委已将产业沼气提升到“替代化石能源,保障国家能源安全”的高度。
二)产业沼气在国外得到蓬勃发展
截止到2010年,欧盟各国已有近8000家大型沼气厂,绝大部分是2000年后新建起来的。
最小的产能规模是0.5MW,最大的为25MW。
据EurObserER的统计,2007年欧盟27国产沼气折算为甲烷含量95%以上的生物天然气是69亿立方米。
按原料来源分:
50%来自填埋垃圾,35%来自能源作物和其他有机废弃物,
15%来自城市污水活性污泥。
欧盟已制定了2020年要使可再生能源占到一次能源消费总量中占20%,其中的一半,要来自生物能
源特别是沼气。
据市场研究机构Trendresearch预测,到2020年,欧盟16国(最早的成员国)的沼气厂总数将增至1.6万个;沼气用于发电的部分,装机容量将达6000MW;其余用于净化、提纯后制取并网的民用/车用生物天然气。
仅德国,预计到2020年,生物天然气替代全国天然气消费量的比例就将达到6%(约为60亿立方米)。
一些大型能源公司(如e-on)大力开发生物天然气,在欧洲天然气主要输气管道两侧布局沼气厂,提纯后的沼气直接注入天然气管网。
(三)规模化开发产业沼气,可建造资源永不枯竭的“绿色气田”
我国传统的沼气资源有以下五类:
1)畜禽粪便:
可收集量15-20亿吨/年(折COD1300万吨/年);2)生活污水剩余活性污泥:
4000-5000万吨/年;3)工业有机污水:
约400亿吨/年;4)有机废弃物和生活垃圾:
其中仅餐厨废弃物即每年3000多万吨;5)农作物秸秆、残余物:
可利用量1-2亿吨/年(迄今仍焚烧的量)。
为了原料的就近供应,沼气制造企业多数建在农村地区,一度被理解为农村能源,但它却是地道的商品,而且终端产品多是高品位的、能并入天然气管网的生物天然气。
准确地说,产业沼气是一种"建在农村的新能源工业"。
以一个日产3万立方米生物天然气的沼气厂计,在一定的区域范围内建设100家厂左右,即可形成年产10亿立方米的生物天然气"绿色气田"。
目前在技术和资源上,都已完全具有可行性。
国内的上述五类资源如得以利用,将可形成年产1500亿立方米沼气的能力,约可替代900-1000亿立方米的天然气,比2009年全国天然气实际消费量还多,且资源均可再生。
但至今以上各类资源的沼气利用率非常低。
(四)产业沼气上下游延伸,综合开发价值显现
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产业沼气除可充当“绿色气田”外,随着技术的成熟和市场的综合需求,沼气可纵深拓宽产业链条,形成多项高附加值的产品。
以生物质制取沼气为例:
一是沼气直接作为商品销售给用户;二是沼气提纯为生物天然气销售给气网公司或汽车等最终用户;三是沼气作为分布式能源站的一次能源,产生电、热、冷等二次能源产品;四是制取完沼气的沼渣和沼液可作为优质的有机肥料提供给农场等。
产业沼气综合开发示意图如下:
另外,沼气在用作发电等各个领域,其显著减排CO2的作用
是独一无二的。
二、产业沼气所处的内外部环境分析
(一)国家政策分析
从2004年开始,国家发布《2004-2020年能源中长期发展规划纲要》,支持沼气产业发展,随后在“十二五规划”及“十二五节能减排综合性工作方案”中,提出加快推进农村户用沼气、大中型沼气和集中供气工程建设,加强沼气技术创新、维护管理和配套服务等。
根据国家指导意见,国家相关部门陆续出台支持鼓励政策:
2008年财政部颁布了《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》(财建[2008]735号),对于年消耗秸秆量在1万吨以上(含1万吨)的企业,每年给予秸秆补助100-150元/吨(实际补助约130元/吨);同时,入选农村沼气项目中央预算内投资计划的联
户供气项目,每户补贴1800元。
最近公开征求意见的《国家发改委特大型沼气工程试点项目建设实施方案》,提出2012年在全国试点建设30个特大型沼气工程,2015年之前全国共建设300个特大型沼气工程,其中以粪便为原料的100个、以秸秆为原料的100个、以工业有机废弃物为原料50个、以城镇餐厨垃圾为原料50个。
2012年国家计划拿出补贴6.7亿元支持30个特大型沼气工程的建设,并要求地方配套0.9亿元,二者合计约占总投资的41.8%,投资者自筹资金10.6亿元,约占58.2%。
(二)国际资助分析
1、CDM支持
截至2011年,中国已经有5个沼气CDM项目成功注册。
五个示范项目分别为:
1)山东省民和沼气项目:
核准的温室气体减排量为72,371
吨CO2当量,减排期2010-2018年;
2)北京德清源二期沼气发电项目:
核准的温室气体减排量
为57,390吨CO2当量,减排期10年;
3)内蒙古蒙牛澳亚国际牧场沼气发电项目:
核准的温室气体减排量为17,148吨CO2当量,减排期10年;
4)河南省牧原沼气项目:
核准的温室气体减排量为110,461吨CO2当量,减排期10年;
5)河南省北徐沼气项目(GIZ示范项目):
可核准的温室气
体减排量为59,000吨CO2当量,减排期17年。
以民和沼气发电项目为例,其建设为日产2万立方米的鸡粪制沼气工程,2009年11月核准,是国内首家成功注册CDM的项目,年获得CDM收入670万元。
据此分析,沼气项目获取CDM注册机会是很大的,尽管国际上CDM走向尚不明朗,但清洁机制仍会推行,并且国内目前正在开展碳交易试点,沼气项目取得碳交易收入的机会很大。
2、世行低息贷款世行贷款具有贷款利息低、还款周期长、附加值高等特点,性质上属于政府外债,主要支持符合当地“十二五”规划的政府主导项目。
发展产业沼气项目是国家和地方政府正在力推的一个方向,有很大机会获得世行贷款。
(三)能源供应及价格分析
1、新农村用气分析目前全国正在大规模进行新农村建设,各地建设了众多集中居住的农民居住小区,由于绝大部分村镇远离天然气管线,其炊事用气问题成为了严重的制约因素。
而就近建设的沼气工程,可为附近居住小区提供充足且低廉的气源,用气成本仅为罐装液化气的三分之一左右,是新农村建设配套气源的不二选择。
但由于农户对能源成本的承受力低,故人均用气量会大幅低于城市居民。
2、CNG市场分析
随着汽油的居高不下,当地有气源条件的出租车均改装成了加气车,在天然气气源紧张时,加气站经常出现排队候气的现象。
由于燃气成本与燃油成本相比尚不到后者的一半,故CNG加气站相对加油站来说拥有绝对的竞争优势。
且燃气较燃油更为清洁、环保,在全国各地规划的“气化”战略中,车用燃料“油改气”已作为“气化”的主要措施之一。
沼气经提纯后形成的生物天然气,甲烷含量可达到98%,比纯天然气95%的浓度还高,生物天然气的竞争性也不低于传统天然气。
经调研,全国各地车用天然气价格在3.3~4.6元/立方米之间,对于产业沼气而言存在较大的利润空间。
但是,天然气销售是特许经营业务,对于沼气项目开发商来说获得销气资质有一定难度,申请此资质的难度比较大(主要在于当地政府的支持力度)。
因此应考虑与天然气管网公司达成合作关系,以顺利实现生物天然气的销售。
3、沼肥市场分析沼气有机肥含丰富的有机质,N、P、K含量高,其中部分中微量元素是化肥无法代替的。
目前有机食品和有机农业迅速发展,每1万亩有机农业年需求有机肥在3000吨以上。
市场上有机肥料价格一般在1500~3000元/吨之间,对于日产3万立方米的沼气工程来说,年可产生有机肥约2万吨,有机肥的生产几乎没有成本,很有价格优势。
四)原料保障分析
沼气原料资源主要有畜禽粪便、农作物秸秆、工业有机废弃物和生活垃圾等,原料最丰富的是畜禽粪便和农作物秸秆,也是国家鼓励的2个原料方向。
使用秸秆作为原料,需满足几个基础条件:
1)当地秸秆资源丰富;2)当地对秸秆资源的争夺竞争少;3)秸秆收集半径小。
经过多方调研,并结合业内专家意见,我们初步得出以下认识:
第一,采用农作物秸秆为原料的沼气工程,以玉米秸秆为最优,小麦秸秆次之,棉花秸秆等木秸秆不可用(与公司的秸秆电厂正好相反),项目应选择玉米秸秆丰富的地区;第二,玉米秸秆可用作还田、饲料、燃料、制作沼气以及其他工业用途等,项目选择时需全面考察当地秸秆的用途、比例以及价格竞争性;第三,秸秆收集
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