生物质能发电行业分析

生物质能发电产业分析生物质能是目前世界上应用最广泛的可再生能源。中国的总消费量仅次于煤炭、石油和天然气，位居第四。它也是唯一可回收和可再生的碳源。生物质能发电是开发利用现代生物质能的成熟技术。这是一种通过直接燃烧生物质能或将生物质能转化为可燃气体然后燃烧产生热量的发电技术。在欧美等发达国家，生物质发电已经成为一个非常成熟的产业，在一些国家已经成为一种重要的发电和供热方式。一、生物质能发电产业发展现状全球生物质发电起源于20世纪70年代，当时世界石油危机爆发。丹麦、芬兰、瑞典等国利用可再生能源调整能源结构，大力推广秸秆等生物质发电，很快受到主要发达国家的重视。生物质发电实现快速发展。2004年，全球生物质发电总装机容量为3900万千瓦，年发电量约2000亿千瓦，可替代7000万吨标准煤。到2005年底，全球生物质发电总装机容量将增加到5000万千瓦。目前，国外生物质发电技术和装置已经实现了大规模工业化运行。据估计，到2020年，发达国家15%的电力将来自生物质发电。目前，生物质发电仅占总发电量的1%。生物质发电将在未来10年迅速发展。我国生物质发电的工业化生产始于2004年，发展速度缓慢，早期发电规模较小。2005年底前，我国生物质发电总装机容量约为200万千瓦，主要是农业加工项目产生的现有集中废弃物的资源化利用项目。以蔗渣发电为主，总装机容量约170万千瓦，其余为稻壳气化发电。随着可再生能源法及相关可再生能源电价补贴政策的出台和实施，中国对生物质发电投资的热情迅速高涨，各种农林废弃物发电项目已经启动。中国生物质发电技术产业正呈现整体加速发展趋势。在各种政策的支持下，中国在生物质发电领域取得了巨大的进步。截至2008年底，国家和省发展和改革委员会已经批准了100多个项目，总装机容量为315万千瓦。除了第一批参与秸秆发电项目的国内企业国能生物质发电有限公司和中国节能投资公司之外，五大发电集团、广东电力集团、万能电力等众多具有产业基础、资金和技术优势的大型国有企业以及民营和外资企业也纷纷投资建设生物质发电。从2006年到2009年，生物质发电总投资从168亿元增加到452亿元，年均增长率超过30%。已投产的总装机容量从2006年的140万千瓦增加到2009年的430万千瓦，年均增长率超过30%。二。生物质能发电产业技术分析1.直接燃烧技术生物质直燃发电是指将生物质原料直接燃烧到适合生物质燃烧的特定锅炉中，产生蒸汽，驱动汽轮机和发电机发电。已经开发和应用的生物质锅炉有很多种，例如木材锅炉、蔗渣锅炉、稻壳锅炉、秸秆锅炉等。生物质直接燃烧发电技术中的生物质燃烧方法包括固定床燃烧和流化床燃烧。固定床燃烧对生物质原料的预处理要求较少，生物质经过简单处理甚至不处理就可以放入炉排炉中燃烧。流化床燃烧需要将大量的生物质原料粉碎成易于预先流化的颗粒尺寸，其燃烧效率较高生物质气化发电技术是将生物质通过热化学转化为气体燃料，净化后的气体燃料直接送入锅炉、内燃机和燃气发动机的燃烧室燃烧发电。气化发电过程主要包括三个方面：一是生物质气化，即在气化炉中将固体生物质转化为气体燃料；第二，气体净化。气化气中含有一定的杂质，包括灰分、焦炭和焦油，需要通过净化系统去除，以保证燃气发电设备的正常运行。第三是天然气发电。燃气轮机或燃气内燃机用于发电。在一些工艺中，可以添加废热锅炉和蒸汽轮机来提高发电效率。由于生物质燃气的低热值(约5，023.2 kj-3)和气化炉出口燃气的高温，生物质气化联合发电技术的整体效率一般低于35%。3.沼气发电技术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种沼气利用技术。它在发动机上使用沼气，并配有综合发电装置来产生电能和热能。这是有效利用沼气的重要途径。中国对沼气发电的研究始于20世纪80年代初。我国主要有两种沼气发动机，即双燃料型和全燃型。目前，“沼气-柴油”双燃料发动机的研发工作越来越多。如中国农业机械研究所与四川绵阳新华内燃机厂联合开发的S195-1双燃料发动机、上海新中电厂开发的20/27G双燃料发动机等。成都科技大学等单位也对双燃料发动机的调速、供气系统和热效率的提高进行了研究。在全燃发动机的研究中，潍坊柴油机厂开发了6160A-3全燃沼气发动机，功率120千瓦。贵州柴油机厂和四川农业机械研究所联合开发了60 kW的6135AD(Q)全燃沼气发电机组。此外，重庆、上海、南通等机构也开展了这方面的研究和开发。目前，我国沼气发电的研究工作主要集中在内燃机发电系列上。4、混合燃烧发电混合燃烧发电是指生物质原料在燃煤电厂中的应用，利用生物质和煤两种原料进行发电。主要有两种方式：一是将生物质原料直接送入燃煤锅炉，与煤燃烧产生蒸汽，驱动汽轮机发电；二是将生物质原料在气化炉内气化产生可燃气体，然后将可燃气体引入燃煤锅炉，可燃气体和煤一起燃烧产生蒸汽，驱动汽轮机发电。无论哪种方式，生物质原料的预处理技术都是非常关键的，并且生物质原料应该被加工以满足燃煤锅炉或气化炉的要求。混合燃烧的关键技术还包括煤与生物质混合燃烧技术、煤与生物质可燃气体混合燃烧技术、汽轮机效率等。三、生物质发电行业市场容量分析根据近期颁布的生物质能“十二五”规划，到2015年，生物质发电总装机容量将达到1300万千瓦，其中农林生物质发电800万千瓦，沼气发电200万千瓦，垃圾焚烧发电300万千瓦，分别是2010年装机容量的4倍、2.5倍和6倍，这将带来行业的爆炸式增长。根据农林生物质和垃圾发电厂装机容量约3万千瓦，相当于5年内分别新建200座和83座农林生物质和垃圾发电厂，总投资超过900亿元，而沼气发电厂一般规模较小，数量较多。根据国家可再生能源中长期发展规划计划，到2020年，中国将建设1万个大型畜禽养殖场沼气工程和6000个工业沼气工程从2006年到2009年，生物质发电总投资从168亿元增加到452亿元，年均增长率超过30%。已投产的总装机容量从2006年的140万千瓦增加到2009年的430万千瓦，年均增长率超过30%。从数据来看，生物质发电的增长率逐年下降，但仍处于非常高的水平。表1:2006-2010年生物质能发电产业规模统计总装机容量(兆瓦)增长率总投资(1亿元)增长率2006年1401682007年22057.14%25652.38%2008年31543.18%34735.55%2009年43036.51%45230.26%2010e55027.91%58629.65%图2:2006-2010年生物质发电产业规模指数变化图根据“十一五”规划，到2010年，我国生物质发电装机容量将达到550万千瓦。生物质发电的重点是农业生物质发电、林业生物质发电、沼气工程发电和垃圾发电。“十一五”期间，农业生物质发电装机容量增加120万千瓦。到2010年，利用180万千瓦蔗渣等农业生物质发电，农业生物质发电累计装机容量将达到300万千瓦。因地制宜，在产粮、产棉主产区重点建设以秸秆、粮食加工剩余物和蔗渣为燃料的集中发电项目，在乡镇建设小型生物质气化发电机组。林业生物质发电。到2010年，林业生物质发电装机容量将达到100万千瓦。在重点林区，利用林业的“三残”(采伐剩余物、木材加工剩余物和加工剩余物)和森林抚育间伐资源。在“三北”和南部地区，利用现有的大型经济林和生态林进行更新和抚育，利用森林生物量资源进行灭茬复壮。在适合大规模造林的沙地和丘陵地区，应努力培育木材能源林。沼气发电工程。到2010年，沼气发电装机容量将达到100万千瓦。重点是东部沿海发达地区、大中城市郊区和重点水系保护区。大中型沼气发电项目将与大中型畜禽养殖场的废弃物排放处理、城市生活污水处理以及造纸、酿造、印染、皮革等工业有机废水处理相结合。垃圾发电。到2010年，垃圾发电装机容量将达到50万千瓦。重点是在土地资源稀缺的经济发达地区建设垃圾焚烧发电厂，特别是在南方的大城市(主要是直辖市、省会城市以及沿海和旅游城市)。在具备资源回收条件的大中型垃圾填埋场设置填埋气体收集和发电设施。此外，其他新的清洁天然气发电市场，如煤层气和石油伴生气有很大的潜力。目前，我国煤层气年开采量不足100亿立方米，利用量更低。每年大约有200亿立方米的煤层气被浪费掉。煤层气发电不仅可以实现能源的充分利用，还可以减少煤矿安全隐患，还可以申报清洁发展机制。随着煤层气开发利用相关计划的出台，煤层气发电市场将呈现爆炸式增长。根据上述“十一五”规划，到2010年，中国生物质发电装机容量将达到550万千瓦。预计2011年至2012年，国家对生物质发电的支持将逐步加强，在建项目将陆续投产。据估计，2011年中国生物质发电装机容量将达到700万千瓦，2012年将达到850万千瓦。图3:2010-2012年中国生物质能发电规模预测表1:项目列表襄阳安永热电厂2.42.4达茂旗凯蒂生物质发电厂2.52.4贝林生物发电厂2.42.4荥阳龙泰电厂1010柳州新能生物能源公司2.52.6凤阳申光生物质能发电厂1.21.5巢湖发电厂2.42.4涡阳秸秆发电项目33崇左华为215兆瓦生物质发电项目33大同广灵长青环境能源有限公司1.2山西应县生物质212兆瓦空冷机组2.4红星生物热电有限公司212兆瓦直接空冷机组2.4山西文同文化传播有限公司襄汾县212兆瓦2.4莆仙发电公司26MW燃煤机组改造1.2绛县秸秆发电厂125兆瓦2.5稷山县秦晋电力铁合金有限公司13兆瓦16兆瓦212兆瓦直接空冷机组3.3国家电网国能生物发电集团国能临沂生物电厂212兆瓦空冷2.4长治市长治山西华富生物质发电有限公司襄垣县212兆瓦2.4山西何能发电有限公司长子115MW空冷1.5山西李能生物质热电有限公司发电厂215兆瓦3长治市沁县龙泽生物电有限公司秸秆焚烧发电项目41.2万千瓦4.8山西省晋中市祁县顺发热电有限公司生物质直燃发电项目中的212兆瓦直接空冷机组2.4介休国泰绿色能源有限公司秸秆215兆瓦直接空冷发电机组3与整个电力设备市场相比，生物发电设备的份额并不大。目前，我国的生物发电设备仍处于起步阶段，主要依靠进口技术和国产。除了燃料供应系统和锅炉系统不同于常规火力发电机组外，汽轮发电机组、集散控制系统、微机保护系统、阀门和执行机构、仪表、电机、变压器、高低压开关柜、泵设备、化学水处理设备、冷却塔、压力容器、管道、电缆以及其他当前建设生物质发电厂所需的必要设备和材料。生物质发电设备非常符合当前和未来的社会需求，具有巨大的市场发展潜力。目前，我国许多生物质发电设备以进口为主，存在各种“水土不服”的问题，不仅成本高，而且给生产带来各种问题。国内生物质发电设备可根据中国企业的实际情况定制，但技术有待提高。生物质发电产业的快速发展给中国生物质发电设备行业带来了机遇。以年处理能力为20万吨秸秆的典型生物发电项目为例。考虑到2台锅炉和2台机器的装机容量，项目建设投资约为2.6亿元。其中，设备购置费约1亿元，安装费约5000万元。本项目使用25MW以下的发电机和汽轮机。可见，设备购置成本在生物质发电行业的成本中占有重要地位，一般占总投资的30%-40%。随着国家对生物质发电的支持，将有越来越多的项目启动，对相关设备的需求也将呈现快速增长的趋势，给我国中小企业带来巨大的机遇。四.贸易壁垒生物质发电行业的进入和退出壁垒很