中国沼气发电技术发展现状与前景展望_1

中国沼气发电技术发展现状与前景展望中国沼气发电技术发展现状与前景展望 摘要：本文通过对中国沼气利用现状和沼气发电工程 市场前景的调查与分析，描述了沼气发电技术发展现状及 其能源利用市场潜力，对影响沼气发电商品化和市场化的 社会经济因素和主要障碍进行了分析评价，并提出了一些 对策和措施。 关键词：沼气工程发电 1、引言 生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源，具有资 源丰富、含碳量低的特点，加之在其生长过程中吸收大气 中的 c02，因而用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻 温室效应和生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等 化石燃料，成为解决能源与环境问题的重要途径。 随着对环境的日益重视，人们开始利用各种方式来减 少工农业生产对环境的破坏。近十几年来，在各级政府有 关部门和企业的帮助协调下，用于处理畜禽粪便及各种生 产、生活污水的大中型沼气工程纷纷上马，至 1998 年底， 我国已建成大中型沼气工程 742 处，年产沼气量为万立方 米；垃圾填埋法产生沼气是处理城市垃圾的主要方式之一， 具有简单易行和费用较低的特点，同时还可回收能源，正 受到世界各国的普遍欢迎。目前，全世界共建成 4817 座垃 圾填埋场，每年可回收沼气亿立方米。 沼气是一种具有较高热值的可燃气体，与其它燃气相 比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料，传统上大 多利用沼气进行取暖、炊事和照明，随着沼气产量的不断 增加，如何更高效地利用沼气，成为摆在我们面前的一项 课题。 2、沼气发电技术进展状况 沼气燃烧发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现 的一项沼气利用技术，它将沼气用于发动机上，并装有综 合发电装置，以产生电能和热能，是有效利用沼气的一种 重要方式。目前用于沼气发电的设备主要有内燃机和汽轮 机。 国外用于沼气发电的内燃机主要使用 otto 发动机和 diesel 发动机，其单位重量的功率约为 27kwt。汽轮机 中燃气发动机和蒸汽发动机均有使用，燃气发动机的优点 是单位重量的功率大，一般为 70140kwt；蒸汽发动机 一般为 10kwt。国外沼气发电机组主要用于垃圾填埋场的 沼气处理工艺中。目前，美国在沼气发电领域有许多成熟 的技术和工程，处于世界领先水平。现有 61 个填埋场使用 内燃机发电，加上使用汽轮机发电的装机，总容量已达 340 兆瓦；欧洲用于沼气发电的内燃机，较大的单机容量在2 兆瓦，填埋沼气的发电效率约为2kwhm3。 我国开展沼气发电领域的研究始于八十年代初，1998 年全国沼气发电量为 1,055，160kwh。在此期间，先后有一 些科研机构进行过沼气发动机的改装和提高热效率方面的 研究工作。我国的沼气发动机主要为两类，即双燃料式和 全烧式。目前，对“沼气一柴油”双燃料发动机的研究开 发工作较多。如：中国农机研究院与四川绵阳新华内燃机 厂共同研制开发的 s1951 型双燃料发动机：上海新中动 力机厂研制的 2027g 双燃料机等。成都科技大学等单位 还对双燃料机的调速、供气系统以及提高热效率等方面进 行过研究。潍坊柴油机厂研制出功率为 120kw 的 6160a 一 3 型全烧式沼气发动机，贵州柴油机厂和四川农业机械研究 所共同开发出 60kw 的 6135ad(q)型全烧沼气发动机发电机 组；此外，还有重庆、上海、南通等一些机构进行过这方 面的研究、研制工作。可以说，目前我国在沼气发电方面 的研究工作主要集中在内燃机系列上。表 1 是我国部分 12kw 以下沼气发电机组的测试性能比较。 3、沼气发电前景广阔 沼气发电工程本身是提供清洁能源，解决环境问题的 工程，它的运行不仅解决沼气工程中的一些主要环境问题， 而且由于其产生大量电能和热能，又为沼气的综合利用找 到了广泛的应用前景： 1)有助于减少温室气体的排放 通过沼气发电工程可以减少 ch4 的排放，每减少 1 屯 ch4 的排放，相当于减少 25 吨 c02 的排放，对缓和温室效 应有利。 2)有利于变废为宝，提高沼气工程的综合效益 我们以沼电在酒厂中的的综合效益为例：四川荣县进 行了 120kw 沼气发电的生产和示范。用酒糟废水经厌氧消 化产生沼气，发电效率为m3，当年成本为元kwh。沼电 能够基本满足该厂的生产用电：山东昌乐酒厂安装 2 台 120kw 的沼气发电机组，170m3 酒糟日产沼气 4800m3，发电 8640kwh，全年能源节约开支 29 万元，工程运行一年即收 回全部成本。 杭州天子岭填埋场发电工程在运行过程中，在平均电 价为元kwh 的条件下，投资回报率可达%。 3)可减少对周围环境的污染。 由于综合利用手段单一，很多沼气工程产生的沼气大 量排入大气中，不仅严重污染周围的环境，也对工作人员 的安全和健康产生了极大的威胁，沼气发电则为沼气找到 了一条合理利用的途径。 4)小沼电为农村地区能源利用开辟新途径 我国农村偏远地区还有许多地方严重缺电，如牧区、 海岛、偏僻山区等高压输电较为困难，而这些地区却有着 丰富的生物质原料。因地制宜地发展小沼电，犹如建造微 型“坑口电站” ，可取长补短就地供电。 表 112kw 以下沼气发电机组测试表 研制单位 产品型号 功率（kw） 甲烷含量 （%） 比气耗(m3kwh) 节油率（%） 热效率（%） 四川省农机所 73 100 四川省农机所 195 100 泰安电机厂 12gfs32 81 泰安电机厂 10gfsl3 62 南充农机所 195 81. 武进柴油机厂 195-z 100 上海内燃机所 5gfz 100 重庆电机厂 100 29 4、沼气发电商业化发展的主要障碍 80 年代是我国沼气发电研究的起始阶段，也是较为活 跃的时期。但近十年的发展比较缓慢。主要存在以下障碍： 技术障碍 我国沼气发动机的开发研究主要集中在内燃机系列上， 一般只是对柴油机和汽油机进行较浅层次的改装，对发动 机的热工性能研究不深，由于产品质量不过关，在运行使 用中出现诸多问题，给用户带来不便，从而影响其发展进 程。导致这种情况的根本原因是没有对沼气发动机进行深 入的研究，技术不过关，缺乏足够的生产实践。致使发动 机在运行中产生热负荷高、可靠性差、起动困难；另外我 国研制的全烧沼气发动机的排气温度过高，气阀易烧坏， 使气缸盖等成为易损件等诸多技术问题。 市场障碍 由于我国沼气发动机存在许多问题，先前应用国产发 电机组的沼气发电工程有许多长期处于停机状态。这就使 后来发展的绝大多数沼气工程放弃了沼气发电方式，转而 寻求其他的利用途径。少数沼气发电工程(如天津、杭州等)依 靠贷款引进购买较为成熟的国外发电机组设备来维持运行。 我国生产厂家则由于技术不够成熟而造成买方市场的严重 匮乏，沼气发动机和发电机组无法形成规模化批量生产， 使科研生产单位缺乏相关的研究经费，没有对其作深入研 究开发的积极性，不能提供质量过关的产品，进一步阻碍 产品的市场化进程，对生产科研单位自身以及沼气发电领 域的发展都不利。 此外，沼气发电市场不规范，没有相应的较为完善的 行业标准，也不利于其商业化开发和利用。 政策障碍 缺乏相应的激励政策和限制性政策，不能有效地动员 和吸收投资，成为影响其技术发展的一个重要原因。 由于目前沼气发电工程在技术和市场化方面面临许多 问题，这就需要国家在这个领域给予政策方面的扶持。如 果国家给予在税收、贷款方面的优惠政策、投资补贴和产 业保护措施，以及电力部门在沼气电力并网方面给予支持 和帮助，制定优惠的上网电价，将大大改善沼气发电的经 济性和市场前景，对其进入市场具有很积极的作用。 5、促进沼气发电商业化发展的建议 从以上沼气发电商业化所面临的主要障碍来看，如果 要克服其障碍，达到促进沼气发电技术商业化发展的目的， 还需要采取一些措施和行动。 制定发展规划 对我国沼气利用现状和市场前景进行成分调查，描述 沼气发电能源利用市场，确定本项目建设发展领域，并评 价发展沼气发电商品化和市场化的社会经济因素，分析沼 气发电的技术开发和市场潜力，制定相关工艺开发利用的 规划，明确开发的目标。 加强技术保障体系的建设 引进吸收国外先进技术和经验，加强技术支持和保障 体系的建设、扶持和培养，制定国家级的沼气发电工程技 术规范和标准，逐步建立和完善可持续的、市场化的推广 沼气发电综合性服务网络。 引入竞争机制，创新投资体系 针对目前我国沼气发电技术发展资金匮乏的现状，认 真总结分析我国外现行的资金筹措和运行管理经验，学习 国外技术成熟的商业化运营沼气发电工程先进优惠政策以 及市场化融资体系建设模式。转变观念，鼓励和动员更多 的公司和企业投入到沼气发电技术的竞争行列。 研究制定国家级的配套政策 进一步加强同环保部门、工业企业、科研院所和金融 机构的合作与协调，研究制定激励性