生物天然氣萬億級市場正在形成

文章來源:科技日報(bào)李 禾2022-09-22 10:54

  山西省朔州市應(yīng)縣的陶瓷企業(yè)生產(chǎn)線,所使用的天然氣中有一部分是生物質(zhì)氣體燃料——生物天然氣。這些生物天然氣是應(yīng)縣投運(yùn)的生物天然氣工業(yè)直供項(xiàng)目提供的。該項(xiàng)目以牛糞等糞污為原料,采用中溫厭氧發(fā)酵、凈化提純等技術(shù),產(chǎn)出了甲烷濃度高達(dá)98%的生物天然氣,通過燃?xì)夤芫W(wǎng)直接供給應(yīng)縣陶瓷產(chǎn)業(yè)集群。目前,該項(xiàng)目二期正在抓緊實(shí)施,將在一期基礎(chǔ)上增加預(yù)處理系統(tǒng)和厭氧罐裝置,可以消納秸稈、餐廚垃圾等有機(jī)廢棄物。
 
  生物質(zhì)氣體燃料是以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的可燃?xì)怏w,主要成分包括甲烷、氫氣、一氧化碳等。近日,中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會秘書長張大勇在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)說,發(fā)展生物質(zhì)氣體燃料,不僅可以解決城鄉(xiāng)各類有機(jī)廢棄物產(chǎn)生的環(huán)境污染問題,還可以通過構(gòu)建農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式,發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè),全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興。生物質(zhì)氣體燃料在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生額外的碳排放,可替代化石燃料使用,減碳效果顯著,是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有效途徑之一。
 
  變廢為寶,有機(jī)垃圾生成綠色燃?xì)?/div>
 
  根據(jù)工藝,生物質(zhì)氣體燃料可分為生物天然氣(沼氣)、生物質(zhì)熱解氣、生物質(zhì)氫氣等。
 
  生物天然氣是以畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、城鎮(zhèn)有機(jī)生活垃圾、工業(yè)有機(jī)廢棄物等為原料,通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣,經(jīng)凈化提純后與常規(guī)天然氣成分、熱值完全一致的綠色低碳清潔可再生燃?xì)狻?/div>
 
  生物質(zhì)熱解氣是通過熱化學(xué)反應(yīng),將秸稈、果木剪枝和有機(jī)垃圾等生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成可燃?xì)怏w,同時(shí)產(chǎn)生生物炭、木醋液等副產(chǎn)品。凈化后熱解氣有效成分主要為一氧化碳、氫氣和甲烷,可用于炊事、供暖、發(fā)電或生產(chǎn)甲醇等化工產(chǎn)品。
 
  生物質(zhì)氫氣由生物質(zhì)制氫制備。生物質(zhì)制氫具體可分為生物質(zhì)熱解氣化重整制氫、生物質(zhì)高溫直接氣化制氫,以及生物質(zhì)在超臨界水中氣化制氫等。
 
  這其中,我國生物質(zhì)熱解氣化行業(yè)雖起步較早,但尚未形成規(guī)模效益;而我國生物質(zhì)制氫仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段。“目前,國內(nèi)生物天然氣技術(shù)基本成熟,具備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展條件。”中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授程序說。
 
  資源豐富,生物天然氣市場規(guī)??捎^
 
  “我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)從2015年開始發(fā)展,已初步形成規(guī)模。”張大勇說。
 
  數(shù)據(jù)顯示,2020年我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)新增投資約1960億元,其中生物天然氣新增投資約120億元。粗略測算,我國生物天然氣年開發(fā)潛力在1500億—2000億立方米,萬億市場投資規(guī)模,目前年產(chǎn)量約3億立方米,發(fā)展空間巨大。國家《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出,到2025年,生物天然氣年產(chǎn)量超過100億立方米;到2030年,生物天然氣年產(chǎn)量超過200億立方米。生物天然氣配套設(shè)施包括原料的收儲運(yùn)、預(yù)處理、發(fā)酵轉(zhuǎn)化、凈化提純、燃?xì)饧胺柿陷斶\(yùn)等環(huán)節(jié),以生物天然氣產(chǎn)品、裝備、服務(wù)體系等環(huán)節(jié)構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步形成,一旦產(chǎn)業(yè)鏈完全打通,預(yù)計(jì)整個(gè)市場規(guī)模將達(dá)萬億元以上。
 
  程序指出,我國可用于生產(chǎn)生物天然氣的農(nóng)作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農(nóng)副產(chǎn)品加工廢水等各類城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物資源較為豐富,全國不乏成功且頗具亮點(diǎn)的項(xiàng)目。
 
  例如,上文提到的應(yīng)縣投運(yùn)的生物天然氣工業(yè)直供項(xiàng)目,綜合效能已經(jīng)顯現(xiàn)。
 
  據(jù)介紹,該項(xiàng)目建成后年可處理牛糞糞污20萬噸,年產(chǎn)沼氣1000余萬立方米,通過脫碳提純,可年產(chǎn)生物天然氣460萬立方米,年產(chǎn)沼液11.7萬噸。該項(xiàng)目落地運(yùn)行,變廢為寶,解決了當(dāng)?shù)丨h(huán)境難題,為加快推進(jìn)畜禽糞污資源化利用發(fā)揮了重要支撐作用。
 
  而在東北,中國石油天然氣集團(tuán)有限公司落戶大慶油田的首個(gè)秸稈制生物天然氣中試基地近期生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定,6月6日的沼氣日產(chǎn)量達(dá)2000立方米以上,其中甲烷含量高于50%、生物天然氣純度高于95%,生產(chǎn)效率是國家標(biāo)準(zhǔn)的4倍,主要效率指標(biāo)處于國內(nèi)外領(lǐng)先水平。
 
  2021年,飛鶴產(chǎn)業(yè)集群“生態(tài)循環(huán)化綜合利用項(xiàng)目”正式投運(yùn),實(shí)現(xiàn)對風(fēng)干秸稈和禽畜糞污進(jìn)行厭氧發(fā)酵,制取生物天然氣和有機(jī)肥,僅黑龍江省齊齊哈爾市克東縣一地,就年產(chǎn)生物天然氣700萬立方米。
 
  面臨挑戰(zhàn),加快行業(yè)發(fā)展需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)
 
  生物質(zhì)氣體燃料,可以填補(bǔ)我國石油、天然氣的缺口,并且可以支撐今后的持續(xù)清潔能源體系建設(shè)。發(fā)展生物質(zhì)氣體燃料是一種既適應(yīng)我國當(dāng)前、又適應(yīng)未來能源需求的有效措施。
 
  張大勇認(rèn)為,目前我國生物質(zhì)氣體燃料產(chǎn)業(yè)剛剛起步,還面臨著諸多挑戰(zhàn),比如政策支持體系不完善,產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期,生產(chǎn)成本高,產(chǎn)品消納存在一定的市場壁壘,需要可落地的政策來保障產(chǎn)品消納;原料供應(yīng)保障能力有待提升,目前尚未建立“誰污染、誰付費(fèi)”“誰產(chǎn)生、誰付費(fèi)”“誰處理、誰受益”的有償處理機(jī)制,經(jīng)濟(jì)可承受的原料收集保障模式仍有待探索;相關(guān)工藝技術(shù)水平有待提高,目前我國生物天然氣厭氧發(fā)酵技術(shù)和設(shè)備大多從國外引進(jìn),對我國原料的適應(yīng)程度較低。國產(chǎn)設(shè)備在系統(tǒng)整體效率、穩(wěn)定性、裝備可靠性等方面仍與國外先進(jìn)水平存在差距,關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口,導(dǎo)致項(xiàng)目整體建設(shè)和運(yùn)營成本相對較高。“目前生物質(zhì)氣體燃料生產(chǎn)成本較高,成本約為3.2元/立方米,相較于天然氣門站價(jià)格1.8元/立方米,價(jià)格存在倒掛現(xiàn)象。”張大勇說。
 
  程序也指出,受商業(yè)模式不清晰、產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善、產(chǎn)氣率低、沼液難處理和經(jīng)濟(jì)性偏低等因素制約,雖然國內(nèi)生物天然氣新增投資不斷增多,但投入產(chǎn)出尚不成正比。
 
  為此,張大勇建議:“針對生物質(zhì)氣體燃料生產(chǎn)過程的關(guān)鍵技術(shù)問題,應(yīng)以企業(yè)為主體,科研機(jī)構(gòu)為載體,行業(yè)組織統(tǒng)籌協(xié)調(diào)開展攻關(guān),并隨著行業(yè)發(fā)展,形成一批行業(yè)認(rèn)可、高水平、高知名度的裝備生產(chǎn)企業(yè)。”行業(yè)還需引入國家綠色發(fā)展基金等,引導(dǎo)更多社會資本進(jìn)入,加快行業(yè)發(fā)展。
 
  他認(rèn)為,還應(yīng)建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及檢測認(rèn)證體系。目前,我國生物質(zhì)氣體燃料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚不健全,亟須制定實(shí)施覆蓋工程設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)行管理、并入管網(wǎng)、污染物排放、設(shè)備制造等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn),推進(jìn)工程、企業(yè)、產(chǎn)品認(rèn)證等認(rèn)證體系建設(shè),建設(shè)行業(yè)檢測認(rèn)證中心,提高行業(yè)發(fā)展水平。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會正在制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),建設(shè)零碳能源認(rèn)證平臺等,規(guī)范行業(yè)發(fā)展。
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