清洁能源发电（生物质、垃圾、沼气）能源管理能效提升解决方案

清洁能源发电（生物质、垃圾、沼气）能源管理能效提升解决方案一、生物质发电市场分析1.市场规模分析

生物质是全球范围内最广泛存在的物质，涵盖所有的动物、植物和微生物等。而生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行发电，主要分为农林生物质发电，垃圾焚烧发电和沼气发电。我国生物质资源丰富，主要包括农业废弃物、林业废弃物、畜禽粪便、城市生活垃圾、有机废水和废渣等，每年可作为能源利用的生物质资源总量约相等于4.6亿标准煤，开发利用潜力巨大。随着“3060”碳达峰碳中和目标的提出，可再生能源开发利用将迎来大幅增长。与风电和光伏相比，生物质电厂虽然发出的电稳定、安全，但是受制于燃料成本的制约，生物质电厂发出的电价不具备市场竞争优势。不过，生物质供热是全球唯一的可再生能源热源，而工业生产和居民取暖对热的需求占能源消耗的一半，因此生物质供热大有可为。近年来随着处理、利用技术不断成熟，我国农林生物质发电行业已由起初仅提供电能延伸至供热、产乙醇等多种发展模式。垃圾发电则成为城乡基础环保设施的一部分，发展迅速。沼气发电作为新兴的能源产业，虽然在生物质行业整体份额中占比较少，但是近年来在国家相关政策支持下，其新增、累计装机容量均有所增长。浙江省是我国的能耗大省，非可再生能源资源紧缺，而浙江也是农业大省，拥有丰富的生物质能源资源，开发利用生物质资源对浙江省社会经济的发展具有重要意义。2021年1月，浙江省能源局发布《浙江省“十四五”可再生能源发展专项规划（征求意见稿）》，提出要按照“因地制宜、统筹兼顾、多元发展、综合利用、提高效率”的发展思路，以生物质能资源的能源化循环利用和清洁利用为重点，推动农林生物质直燃发电、城市生活垃圾焚烧发电、沼气直接利用、生物天然气等多种形式的综合应用，形成适应不同条件和不同需要的生物质能利用体系。到2025年，我省各类生物质发电新增约70万千瓦，新增投资约40亿元，全省生物质发电装机规模达到300万千瓦，其中农林生物质直燃发电及沼气发电装机规模达到100万千瓦，城市生活垃圾焚烧发电装机规模达到200万千瓦。全省生物天然气利用规模由原来的5000万立方米新增至1亿立方米。2.政策环境分析生物质能作为\o"可再生能源新闻专题"可再生能源的重要组成部分，自2006年《中华人民共和国可再生能源法》颁布以来，国家出台了一系列政策以推动\o"生物质发电新闻专题"生物质发电发展。2017年12月6日，国家发改委、国家\o"能源局新闻专题"能源局印发了《关于促进生物质能供热发展的指导意见》的通知，指出要加快生物质发电向热电联产转型升级，提高能源利用效率和综合效益，构建区域清洁供热体系，为具备资源条件的县城、建制镇提供民用供暖，以及为中小工业园区集中供热，直接在消费侧替代燃煤供热，促进大气污染治理。2020年9月16日，国家发改委、财政部、国家能源局联合印发了《完善生物质发电项目建设运行的实施方案》(发改能源〔2020〕1421号)，明确了自2021年1月1日起，规划内已核准未开工、新核准的生物质发电项目全部通过竞争方式配置。该方案指出，要立足于多样化用能需求，不断拓展生物质能利用渠道，坚持宜气则气、宜热则热、宜电则电，鼓励加快生物质能非电领域应用，提升项目经济性和产品附加值，降低发电成本，减少补贴依赖。同时，不断落实生物质发电支持政策，鼓励金融机构给予生物质发电项目中长期信贷支持，建立生活垃圾处理收费制度，鼓励地方政府统筹各类资金，对生物质发电相关的“收、储、运、处理”环节予以支持和补偿。鼓励具备条件的省（区、市），探索生物质发电项目市场化运营试点，逐步形成生物质发电市场化运营模式。从长远来看，国家针对新能源发电的补贴必然会持续紧缩。在补贴退坡的趋势下，提高生物质能源的利用效率和附加值，积极促进产业转型，是今后生物质能发展的关键。未来，我国生物质能源产业将由单一的生物质发电向生物质能热电联产或生物质供热（冷）方向转型发展，在此基础上，再向综合能源服务方向升级发展，探索提供电能、热能及相关的增值服务等，例如为用户提供设施优化解决方案等。二、生物质能源行业现状及特点1.行业现状分析（1）生物质资源发电保持稳步增长势头“十三五”以来，我国生物质发电规模逐年上涨。据国家能源局数据显示，截至2019年底，全国已投运生物质发电项目1094个，累计并网装机容量2254万千瓦，其中，垃圾焚烧发电1202万千瓦，占生物质发电装机总容量的53%；农林生物质发电973万千瓦，装机容量占比为43%；沼气发电79万千瓦，装机容量占比为4%。2019年生物质发电量为1111亿千瓦时，同比增长22.6%，占全部电源总发电量1.5%。发电年平均利用小时数达5181小时，生物质发电量显著提升，年利用小时数保持较高水平。2015-2019年中国生物质发电量及装机容量（单位：亿千瓦时，万千瓦）（2）生物质供热产业日渐成熟生物质供热（含采暖）主要包括生物质热电联产供热、生物质锅炉供热、生物质炉具供热，生物质供热主要用于工业园区、工业企业、商业设施、公共服务设施、农村居民采暖等。在“十三五”期间，受大气污染治理和我国北方地区冬季清洁采暖的推动，我国生物质供热发展迅速，截至2019年底，生物质清洁供热项目超过1100个，供热面积超过4.8亿平方米，其中生物质热电联产供热面积超过3.4亿平方米，生物质锅炉供热面积超过9000万平方米，炉具供热面积超过5000万平方米。生物质供热主要在北方冬季取暖区和粮棉主产省（区）推广清洁能源利用，即辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、河北、河南、湖北、湖南、山东、浙江、安徽、江西、四川、山西、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆19个省（区）以及新疆生产建设兵团、黑龙江农垦。重点以东北区域和华北区域及周边地区为主。（3）沼气和生物天然气规模逐步提升截至2019年，我国户用沼气约有4000万户，中小型沼气工程11.8万处，规模化大型沼气工程约8720处，全国沼气年产量约190亿立方米，其中户用沼气年产量约160亿立方米，大中小沼气工程年产气量约30亿立方米。已投产运行14个商业化生物天然气项目，年产气量约12775万立方米，较2018年新增4305万立方米，年产有机肥105.6万吨。我国沼气和生物天然气项目遍布全国，在华北、东北、华东、华中、华南、西南、西北等地区均有项目分布。根据2018年国家能源局调研统计，2018～2020年期间，我国预计投产150个生物天然气项目，建成后预计年处理秸秆量721万吨，年处理粪便量约1457万吨，生物天然气生产规模可达13.5亿立方米。2.行业特点分析（1）良好的分布式新能源生物质资源分布范围广，生物质发电厂多建在城市周围的农村地区，毗邻城市经济开发区，离用电所在地近，不同于光伏、风电大多需要在内蒙、新疆、河西走廊等具备特定资源地区，输电距离远，电损耗大。同时生物质发电年运行时间可达

7000

小时以上，接近火电，能实现持续稳定供电，不会对电网运行造成干扰，具备良好的分布式应用优势。（2）生物质能在非电领域中的应用逐步加强在能源转型的过程中，生物质能具有固体、液体、气体三种形态，能够提供清洁的热力、电力和动力，因此，在交通、电力、供热、采暖等方面都得到了一定应用，并正逐步拓宽应用范围，正在向综合能源供应转变。（3）生物质能应用技术呈现多元化生物质能原料种类繁多，各具特点，决定了其应用方式应向多元化发展。产品从电力向电、热、炭、气、油、肥多联产高附加值转化利用方向深入发展。生物天然气、燃料乙醇、热电联产、生物柴油技术不断进步。3.行业存在问题（1）生物质能的战略地位尚未确定生物质能利用有机废弃物生产可再生的清洁能源，能够同时实现供应清洁能源、治理环境污染和应对气候变化，是实现碳中和目标的有效措施之一。生物质能有利于生态文明建设、美丽乡村建设和乡村振兴，能够增加创造就业岗位，提高农村居民收入，具有良好的社会效益和环境效益。但是目前，生物质能的战略地位还未确定，各方重视程度不够，影响了行业发展。（2）生物质非电领域应用优先准入保障不足《可再生能源法》对生物质热力、生物燃气、生物柴油等非电领域的保障未能充分体现，生物质能的优先开发利用没有得到应有重视，受特许经营限制，生物质热力、生物燃气、生物柴油等生物质能非电领域产品难以公平进入相应市场，甚至受到品质、价格歧视。《可再生能源法》未出台相关细则，开放准入市场、保障生物质能产品的优先应用。对于违法情况，缺乏有效监管和处罚措施。（3）生物质非电领域应用经济激励措施不足目前，对于生物质能的经济激励政策主要集中在发电领域，在生物质热力、生物燃气、生物柴油、生物炼制产品等非电领域还没有明确的激励政策支持。生物质能区别于其他可再生能源的特性就在于产品多样，可广泛应用于供热、供气、交通燃料等各个能源领域。生物质能作为可再生能源、战略新兴产业，在经济性上很难与传统化石能源竞争，但生物质能在环保效益和社会效益方面，特别是减少温室气体排放、大气环境治理方面优势明显，缺乏相应经济激励措施，限制了产业价值的体现。（4）生物质能产业标准和监管体系薄弱生物质能各领域仍缺乏权威标准引导行业规范化发展。尽管生物质能各领域的标准体系框架基本形成，但在标准实施和监管方面存在较大难度。现有标准多数为非强制标准，仅作为行业指导参考的推荐标准。生物质能产品类别多样，除国家级标准外，不同地区的不同产品也有各自规定和标准，标准体系缺乏规范，使标准执行难度加大。在监管方面，行业信息数据缺乏有效统计，未形成有效的监管标准体系，在融入化石能源体系过程中，受到标准和监管制约影响较大。（5）生物质资源保障和产业数据统计体系有待完善我国虽然开展了一些生物质资源调查的相关工作，但未形成定期开展生物质资源调查与评价的机制，尤其是对能够能源化利用的生物质资源缺乏详细的统计数据，没有明确提出建立生物质原料的资源保障体系，生物质能相关数据更新信息滞后严重。生物质能项目开发过程中，常出现资源竞争问题，对周边地区的资源状况缺乏充分了解，是导致原料竞争和供给不足的重要原因。三、生物质综合能源领域解决方案1.典型技术方案和应用场景（1）典型技术1）农林生物质直接燃烧发电。处理后的生物质燃料在锅炉中直接燃烧发电，直燃发电系统主要由直燃锅炉、汽轮机、发电机组、给料系统、除尘除渣系统等组成。生物质发电与燃煤发电系统较为类似，但生物质燃料具有高氯、高碱、高挥发份、低灰熔点等特性，燃烧时易腐蚀锅炉，容易结渣和结焦，因此生物质锅炉是生物质发电的核心设备。目前国内生物质直燃发电锅炉采用的燃烧方式主要为层燃技术和循环流化床技术，层燃技术主要为振动炉排和往复炉排。。2）生物质混合燃烧发电。生物质燃料与煤混合燃烧发电。混合燃烧发电方式主要有两种：一种是生物质燃料与煤混合后投入燃烧，该方式对燃料处理和燃烧设备要求较高，不是所有燃煤发电厂都能采用；另一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧，产生蒸汽驱动汽轮机发电机组。3）燃煤耦合污泥发电。燃煤机组耦合污泥发电技术主要利用机组的热烟气或蒸汽作为热源，采用直接干化或者间接干化工艺对污泥进行干化处理后掺烧发电。燃煤机组耦合污泥发电主要工艺包括污泥直接掺烧、烟气直接干化污泥和蒸汽间接干化污泥耦合发电。3）生物质气化发电。生物质在气化炉中转化为气体燃料，经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电。气化发电的关键技术之一是燃气净化，气化出来的燃气都含有一定的杂质，包括灰分、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证发电设备的正常运行。4）垃圾发电。垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾填埋气发电，不仅可以解决垃圾处理的问题，同时还可以回收利用垃圾中的能量、节约资源。垃圾焚烧发电技术路线包括炉排炉焚烧工艺、流化床焚烧工艺和等离子气化焚烧工艺。炉排炉和流化床在我国应用广泛，占我国垃圾焚烧市场的95%以上。但是随着环保要求的日益严格，炉排炉技术因为燃烧充分，污染物排放浓度比流化床技术要低，因此近几年增速较快，逐渐成为最主流技术。垃圾填埋气化发电包括垃圾在450-640℃下的气化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃烧两个过程，垃圾处理彻底，过程洁净，并可以回收部分资源，被认为是最有前景的垃圾发电技术。5）沼气发电。沼气发电是利用有机废弃物经厌氧发酵产生的沼气燃烧驱动发电机组发电。沼气发电的核心设备为燃气发电设备，近年来，我国沼气发电技术研发和制造水平有了较大提高，但是国产设备发电效率与进口设备仍有一定差距，国产设备效率一般为30%～35%，进口设备可以达到40%。6）生物质气化多联产技术。生物质气化多联产技术是以农业、林业加工剩余物（秸秆、稻壳、果壳、林业三剩物等）为原料，通过生物质热解气化技术可得到生物质可燃气、生物质炭以及生物质提取液。生物质可燃气可以燃烧供热或发电，生物质炭可生产活性炭、工业用炭、机制炭或炭基复合肥，生物质提取液可生产液体肥料。（2）应用场景1）县域农林生物质热电联产。加强农林生物质资源调查评估，针对具备资源条件的县城，结合城乡用能需求，在落实当地县域供热负荷的前提下，实施农林生物质热电联产项目，依靠当地热网为区域用能单位和居民提供热水、采暖等供热服务，以及为中小工业园区集中供热。2）城镇生活垃圾焚烧热电联产。在做好环保、选址及社会稳定风险评估的前提下，因地制宜，在大中城市及人口密集、具备条件的县城，依托当地热负荷，建设城镇生活垃圾焚烧热电联产项目。3）燃煤耦合生物质发电技术改造。结合国家相关试点工作，优先选取热电联产煤电机组，开展燃煤耦合农林废弃物发电技改项目。在垃圾、污泥产生量大，土地利用较困难或空间有限，以填埋处置为主的地区，优先选取热电联产煤电机组，开展燃煤耦合垃圾及污泥发电技改项目。4）常规生物质发电项目供热改造。针对对已投产的农林生物质纯发电项目，采取低真空循环水、抽汽外供蒸汽、吸收式热泵等方式进行供热技术改造，为周边供热。因地制宜推进垃圾焚烧发电项目供热改造。沼气发电尽量为周围供热，提高能源利用效率。5）小火电改生物质热电联产。在资源丰富地区，实施燃料替代和电量替代，将具备条件的小型煤电改为生物质热电联产项目，并结合热泵、蓄热装置、太阳能供暖、能源互联网等，建设区域综合清洁能源系统，为中小城镇和工商业设施提供热电冷综合能源服务。6）生物质成型燃料锅炉供热。结合当地环保准入政策，针对学校、医院、宾馆、写字楼等公共设施和商业设施，以及农村、城镇等人口聚集区，采用生物质成型燃料锅炉点对点或区域集中供热。在中小工业园区以及天然气管网覆盖不到的工业区，采用生物质成型燃料锅炉供热，建设10蒸吨/小时以上的大中型先进低排放生物质锅炉，为工业用户提供清洁经济的工业蒸汽，降低制造业、特别是中小企业用热成本。7）生物质燃气综合利用。农村农业有机生物质和废弃物量大面广，以畜禽粪便、秸秆、厨余垃圾等为原料发酵制取沼气，以及提纯形成生物天然气，可用于燃气发电和有机天然气利用，也可作为锅炉燃料或并入城镇燃气管网为城镇供热。结合垃圾分类推进情况，采用餐厨废弃物预处理和厌氧发酵装置，产生沼气可直接燃烧发电，或经脱碳净化后进入城市煤气生产企业，经过加压后进入管网，供给居民日常生活使用。依据畜禽养殖场、城市生活污水处理厂以及造纸、酿酒、印染等工业企业有机废水规模，建设大中型沼气发电工程，或建设大中型沼气工程为周边居民供气，提升燃气普遍服务水平。8）生物质气化多联产。在农林废弃物资源较丰富的县域范围内，结合分布式生物质清洁供热，以秸秆、果壳、木质类为原料，建设气、电、炭、肥、热（冷）联合工厂，替代传统能源（发电、供热、供暖）、工业用炭、活性炭、机制炭及炭基肥料行业单一产出的模式，实现生物质的绿色、高效、高值化利用。2.商业模式分析1）工程总包或分包：公司受业主/投资方委托，按照合同约定对生物质发电工程项目的设计、采购、施工、试运行等工程总包或若干分项工程分包。公司在承包合同基础上，对所承包工程的质量、安全、费用和进度进行负责。2）投资运行模式：由公司单独出资或与合作单位联合投资设立项目公司，负责生物质能源项目投资、建设、运行、维护等工作。3）技术服务：公司受业主委托负责生物质电厂的运行维护。依靠公司专业化技术力量，协助业主提高生物质发电机组运行效率，降低运维成本。4）合同能源管理（EMC）：依托现有生物发电项目，业主与公司签订合同能源管理合同，由公司负责对部分生物质发电机组进行不同形式的供热改造，双方按照合同约定分享效益，合同期满后标的物无偿移交给用户。3.风险防控事项1）政策风险回顾近年的能源政策，特别是补贴政策总存在很大的不连贯性，甚至出现一刀切的断崖式下降，给新能源等行业的发展带来不利影响。跟已出台的不利政策相比，对政策不确定性的担忧对市场信心影响甚至更大，也给综合能源服务带来很大的政策困境。随着国家电力政策的调整，电力市场的完善，项目在运行期内上网电价发生变化，导致收入水平达不到预期目标。2）资源风险。由于生物质具有分散性的特点，在一定区域范围内总量有限，基于资源成本和综合效益等因素，不可能大规模、远距离调运资源。因此，在一个区域内，随着更多\o"生物质电厂新闻专题"生物质电厂投入运行，农林生物质资源可能变得紧俏，电厂之间存在资源竞争的风险，导致农林生物质资源价格及收购成本大幅增加，因此需要根据资源可利用量，合理控制电厂建设规模和数量，确保资源的供需平衡和价格稳定。相反，如果资源利用不充分，会导致大量资源富余，使得资源价格过低，不利于保障农民利益并且会导致资源大量浪费。3）技术风险技术风险主要包含工程技术风险和运行技术风险。工程技术风险：由于项目工期长，如果出现通货膨胀或其他原因，原材料与人工费用的大幅上涨导致工程费用超支，对不良地质、恶劣天气等建设条件的勘察不够详尽而导致工程难度加大，工程延期及费用超支，设计缺陷造成工程延期等。工程建设前应进行详细的地质勘测，避免不良地质条件带来的停工、延长工期的情况发生，控制建设的投资、进度。运行技术风险：所采用的技术本身存在技术缺陷，关键设备的成熟性不佳，或者设备、关键部件不能顺利到位、安装，导致不能按时投入运行。设备要与供应商签订条款详细的合同，要求供应商在提供设备的同时要提供相应的技术；要保证设备安装质量，按时投入运行；坚持以最终正常运行做为设备验收的条件。同时，应要求供应商对业主一定数量的人员提供技术培训服务，保证业主方人员能独立操作。4）财务风险生物质能属于薄利行业，盈利水平受国家政策影响较大。随着电价补贴机制的逐渐退出，要探索不依赖补贴的运营模式，走多元化、非电和高附加值利用路线，提升项目经济性，降低发电成本，减少补贴依赖。对已经核准（备案）还没有开工或处于投资论证阶段的生物质发电项目，结合最新政策精神和要求，依据项目应用场景和现有各类投资边界条件，对项目经济性进行充分论证，在政策风险可控的基础上理性投资。4.实施效果分析1）经济效益：当前，生物质能源行业主要依赖发电及政府补贴的发展模式。但生物质发电退补是趋势，业务单一、低效、低附加值及依靠国家政策红利的发展模式已经不适用。必须推进生物质热电联产、生物质清洁供热，向炭、气、油、肥多联产高附加值深入。生物质能供热比天然气锅炉供热价格低约三分之一，比燃煤锅炉供热高约三分之一。如果采用生物质热电联产，利用低真空供热，供居民采暖价格将会比燃煤机组还要低（生物质发电享受补贴电价和秸秆综合利用补贴）。生物质气化多联产是目前整个生物质领域唯一可以不依赖补贴发展的技术类型，具有良好的经济效益，是传统生物质能源、生物质炭、生物质肥效益的3倍。2）品牌效益：立足于多样化用能需求，拓展生物质能利用渠道，坚持宜气则气、宜热则热，坚持集中利用和分散式利用相结合的原则，推进成型燃料、生物质燃气等非电领域应用，推进生物质能源产业向综合能源服务方向升级发展，同时树立国网综合能源服务品牌。3）社会效益：开发利用生物质能是促进农村经济发展，建设社会主义新农村的重要举措。生物质能源，特别是农作物秸秆，主要集中在农村地区，无论是用于发电还是生产液体燃料，都是废物利用，可大幅度提高农业生产的附加值，有效增加农民收入，振兴乡村经济。4）节能环保效益：生物质能的综合利用，可减少社会化石能源的消耗，同时可有效降低温室气体和二氧化硫等有害气体排放量，节能减排效益明显，在当前国家提出“碳达峰”和“碳中和”目标的大背景下，社会示范效益尤其突出。四、典型案例1.金牛县稻壳气化发电多联产项目（1）项目概况该项目位于金牛县金北镇北河新型环保材料项目园区内，一期建设8台下吸式固定床稻壳气化炉，1台30t/h生物质燃气次高温次高压锅炉，1台6MW抽汽式汽