热电联产与沼气工程

1、12国家主张开发沼气及其发电作为替国家主张开发沼气及其发电作为替代能源的战略功能体现于多方面、多层代能源的战略功能体现于多方面、多层次，包括能源安全、食品安全、生态环次，包括能源安全、食品安全、生态环境、农村经济、农民生活品质等。境、农村经济、农民生活品质等。我国二十多年农村沼我国二十多年农村沼气技术推广的成就充气技术推广的成就充分体现了这项战略分体现了这项战略目标作用。目标作用。前言前言新产业新产业新能源新能源新农村新农村3可持续发展可持续发展环境环境治理治理燃料燃料生产生产生态生态农业农业沼气沼气工程工程前言前言和谐社会和谐社会4前言前言5到到20102010年年, ,生物质能量占全国总能

2、源消生物质能量占全国总能源消耗量的耗量的1% 1% 。其中其中, ,生物质发电装机容量达到生物质发电装机容量达到550550万千瓦；沼气年利用量达到万千瓦；沼气年利用量达到190190亿立方米；亿立方米；农业部计划每年新增沼气工程农业部计划每年新增沼气工程800 800 处。处。到到20202020年年, ,生物质能量占全国总能源消耗生物质能量占全国总能源消耗量的量的4%, 4%, 其中其中, ,生物质发电装机容量达到生物质发电装机容量达到30003000万千瓦；沼气年利用量达到万千瓦；沼气年利用量达到400400亿立方米。亿立方米。前言前言6 7 对于具有一定规模的沼气工程，实施热、电对于具

3、有一定规模的沼气工程，实施热、电联产其综合效益会充分显现出来。联产其综合效益会充分显现出来。热电联产与沼气工程热电联产与沼气工程 沼气沼气 发电发电能源品位和能源转换率提高、输送便利、资金回报率高。能量循环利用（解决沼气发生器的增温、保温和系统其它热能耗），提高沼气产量和工程运行稳定性。 电能热能8热电联产与沼气工程热电联产与沼气工程沼气用于发电沼气用于发电：能量：能量：1m3 (沼气沼气)1.5-2.0kW.h (电电)2.916kW.h (热热)经济价值：经济价值：0.5元元/kW.h(电电)1. 8kW.h(电电)/m3 (沼气沼气) 0.05元元/kW.h(热热) 2.9kW.h(热热

4、)/m3(沼气沼气) =0.9元元(电电) / m3 (沼气沼气) +0.145元元(热热) / m3 (沼气沼气) =1.045元元/ m3 (沼气沼气) 沼气用于直接燃烧沼气用于直接燃烧：能量：能量： 1m3 (沼气沼气)热值热值1kg原煤热值原煤热值经济价值：经济价值：0.30元元/kg（煤）（煤）+ 0. 005元元/ m3 (沼气沼气环保值环保值)9存栏猪存栏猪1万头万头沼气发电沼气发电电：电：1552kW.h/d余热：余热：2400kW.h/d2400kW.h/d沼气沼气970m3/d沼气沼气发生器发生器（中温）（中温）粪便粪便20t/d+粪水粪水20t/d电电1100kW.h/d

5、供热供热720kW.h/d电电452kW.h/d,452kW.h/d,增温热耗增温热耗1680kW.h/d1680kW.h/d热电联产与沼气工程热电联产与沼气工程发电机组装机容量发电机组装机容量120kW, 运行时间运行时间16h/d10热电联产与沼气工程热电联产与沼气工程节能节能： 采用中温（35 2 ）、全混、高浓度（ TS8%-12%）厌氧消化工艺，利用发电余热为沼气发生器的增温、保温（按被增温的发酵原料从15增至36 测算），不需外加热源 。 TS 8%， 回收的余热回收的余热80-100% 用于增温；用于增温； TS 10%，回收的余热，回收的余热 70-80% 用于增温；用于增温；

6、 TS 12%，回收的余热，回收的余热 50-60% 用于增温。用于增温。高效高效： 产气速率大大提高（高温产气速率大大提高（高温中温中温常温）常温） 。运行稳定性提高运行稳定性提高： 相对稳定的温度，有利于微生物生长、繁殖。相对稳定的温度，有利于微生物生长、繁殖。11畜禽养殖粪污厌氧消化主要技术参数畜禽养殖粪污厌氧消化主要技术参数分项名称分项名称高高 温温(562)中中 温温(352) 偏低温偏低温(15-25)进料进料TS浓度浓度(%)6-86-81-3水力滞留期水力滞留期(d)6-1015-20容积产气率容积产气率(m3/m3.d)2.51.00.1-0.4发生器容积发生器容积(倍数倍数

7、)1/2.511/0.1-0.4运行可控性运行可控性易易难厌氧消化温度每升高厌氧消化温度每升高10，厌氧反应速度约增加，厌氧反应速度约增加1倍。倍。 热电联产与沼气工程热电联产与沼气工程12热电联产与沼气工程热电联产与沼气工程 高浓度厌氧消化沼液浓缩单位体积高浓度厌氧消化沼液浓缩单位体积内的有机质和肥效元素增加，品质更好；内的有机质和肥效元素增加，品质更好； 中（高）温厌氧消化粪便中的各类病中（高）温厌氧消化粪便中的各类病原体和虫卵得到有效的灭杀，沼肥安全性提高，原体和虫卵得到有效的灭杀，沼肥安全性提高，无二次污染。无二次污染。 节省沼气发生器增温、保温燃料费节省沼气发生器增温、保温燃料费(1

8、00%)； 高浓度沼肥的加工和运输成本降低高浓度沼肥的加工和运输成本降低1/3左右；左右； 减少后续废水处理的总量减少后续废水处理的总量1/2以上；以上； 实施综合利用，可以达到废弃物零排放。实施综合利用，可以达到废弃物零排放。13 沼气及其电力产业在近十年受到广泛沼气及其电力产业在近十年受到广泛重视并快速发展，一些发达国家重视并快速发展，一些发达国家已形成了新已形成了新的产业，的产业，例如：德国的沼气工程已经实行了例如：德国的沼气工程已经实行了专业化设计专业化设计/专业化建造专业化建造/专业公司经营等一专业公司经营等一条龙服务；荷兰和丹麦也出现了大批绿色能条龙服务；荷兰和丹麦也出现了大批绿色

9、能源公司等。源公司等。 欧洲欧洲兴建的沼气工程兴建的沼气工程9090为热电联产，为热电联产， 并能实行电力上网。并能实行电力上网。20052005年统计数据，年统计数据， 如：德国如：德国40004000多座沼气发电工程的发电装多座沼气发电工程的发电装 机总量约机总量约1000MW1000MW；丹麦；丹麦2020多家沼气工厂多家沼气工厂 100% 100%实施热电联产。实施热电联产。沼气发电工程沼气发电工程14199219931994199519961997199820002001200220030500100015002000250030003500400045001999200420050

10、1002003004005006007008009001000inst. MW el.沼气厂数量个沼气电站MW德国热电肥联产沼气工程发展情况德国热电肥联产沼气工程发展情况沼气发电工程沼气发电工程15德国沼气发电工程流程图德国沼气发电工程流程图沼气发电工程沼气发电工程16沼气发电工程沼气发电工程德国沼气发电工程德国沼气发电工程17 我国，我国，20052005年以前建造的年以前建造的40004000多多座沼气座沼气工程中，具有一定规模的沼气发电工程屈指工程中，具有一定规模的沼气发电工程屈指可数，发电装机总量约可数，发电装机总量约19MW19MW，且都是企业，且都是企业内部用电消纳，内部用电消纳，

11、无一例上网无一例上网。由于发电不能。由于发电不能上网，企业自身用电有限或间断性用电（特上网，企业自身用电有限或间断性用电（特别是畜禽养殖场），导致发电机组不能满负别是畜禽养殖场），导致发电机组不能满负荷运行，发电综合效益不能充分显现出来。荷运行，发电综合效益不能充分显现出来。 20062006年起，有数座上规模的沼气发电工年起，有数座上规模的沼气发电工程获得上网批准，正在实施之中。程获得上网批准，正在实施之中。沼气发电工程沼气发电工程1819 沼气及其电力是一类清洁能源，沼气及其电力是一类清洁能源，它的它的开发利用本身就是一种环境友好的措开发利用本身就是一种环境友好的措施。它不像化石能源那样，

12、需要社会施。它不像化石能源那样，需要社会花费大量代价去治理污染以避免环境花费大量代价去治理污染以避免环境损害。然而使用化石燃料造成的环境损害。然而使用化石燃料造成的环境损害代价没有反应在发电成本上。沼损害代价没有反应在发电成本上。沼气发电对环境方面的贡献在成本中也气发电对环境方面的贡献在成本中也没有得到社会的认可和回报。没有得到社会的认可和回报。产业化的困境产业化的困境20 煤电售价煤电售价0.2370.237元元/kWh/kWh，它没有包含因损害，它没有包含因损害环境所造成的外部成本。如果用含环境所造成的外部成本。如果用含1%1%硫份的硫份的煤来发电，每燃烧煤来发电，每燃烧1tce,1tce

13、,其排放的污染物分其排放的污染物分别为：别为：SOSO2 2 0.022t/tce0.022t/tce，NONOX X 0.01t/tce 0.01t/tce，烟，烟尘尘0.017t/tce0.017t/tce；COCO2 2 0.726t-c/tce0.726t-c/tce。 若按现行国际通行的排污费来折算，仅就酸若按现行国际通行的排污费来折算，仅就酸雨、雨、NONOX X和烟尘等给空气造成的损失就有和烟尘等给空气造成的损失就有0.03-0.050.03-0.05元元/kWh/kWh。如果再考虑。如果再考虑COCO2 2等温室效等温室效应、水污染和固体废物处置等因素，那损害应、水污染和固体废

14、物处置等因素，那损害成本就会更高。成本就会更高。 产业化的困境产业化的困境21 由于沼气发电工程具有规模小和分散性由于沼气发电工程具有规模小和分散性的特点，对于每天仅能提供有限电力的沼电的特点，对于每天仅能提供有限电力的沼电要想通过电网等公用事业企业直接供应到消要想通过电网等公用事业企业直接供应到消费者，也会给这些电力公司带来一系列的运费者，也会给这些电力公司带来一系列的运行、安全和负荷匹配等管理问题。另外，对行、安全和负荷匹配等管理问题。另外，对电网企业又要用高于常规能源电价收购沼电，电网企业又要用高于常规能源电价收购沼电，如果没有强制性的政策支持或更优惠的补贴，如果没有强制性的政策支持或更

15、优惠的补贴，他们也难以接受。因此到目前为止，沼气发他们也难以接受。因此到目前为止，沼气发电上网还有相当大的难度。电上网还有相当大的难度。产业化的困境产业化的困境22、 沼气工程的共生产物（沼气或电力、热能、沼气工程的共生产物（沼气或电力、热能、有机肥料）目前还没有形成实际产品进入市场，有机肥料）目前还没有形成实际产品进入市场，没有体现出它的经济价值，投资者无法从产品没有体现出它的经济价值，投资者无法从产品中得到收益。目前沼气工程的综合效益主要体中得到收益。目前沼气工程的综合效益主要体现了环保的公益性和社会效益。现了环保的公益性和社会效益。目前沼气发电在经济市场中仍然很难立足，目前沼气发电在经济市场中仍然很难立足，竞争能力也很弱。竞争能力也很弱。产业化的困境产业化的困境23沼气发电工程要产业化发展，政府扶持沼气发电工程要产业化发展，政府扶持十分重要。十分重要。第一第一, ,政府要制定环境保护与清洁能源政府要制定环境保护与清洁能源发展强制性政策及机制，作为市场动力，推发展强制性政策及机制，作为市场动力，推推动企业去治理污染，生产沼气或发电；推动企业去治理污染，生产沼气或发电；第二，提供包括发