董鑫：基于碳中和背景生物質(zhì)能源發(fā)展趨勢

編者按：2021年12月7-8日，以“雙碳目標下的智慧方案與行業(yè)機遇”為主題的第十七屆中國分布式能源國際論壇于西安召開。本次會議由中國能源研究會分布式能源專業(yè)委員會、中國能源網(wǎng)主辦，陜西分布式能源股份有限公司聯(lián)合主辦。會上，陜西分布式能源研發(fā)中心有限公司的總經(jīng)理董鑫先生做了“基于碳中和背景生物質(zhì)能源發(fā)展的趨勢——生物質(zhì)分布式能源創(chuàng)新探討與最佳實踐”的主旨演講。以下內(nèi)容根據(jù)大會演講實錄進行整理。

董鑫：各位領(lǐng)導(dǎo)大家好!今天我報告的題目是基于碳中和背景下生物質(zhì)能源的發(fā)展趨勢，就是生物質(zhì)分布式能源創(chuàng)新探索與實踐。作為論壇的主辦方之一，陜西分布式能源股份有限公司是由陜西省國資委發(fā)起成立，由陜西省地方電力集團，現(xiàn)在已經(jīng)劃歸到國網(wǎng)陜西省電力公司下面，聯(lián)合陜鼓集團、西電集團、陜西建工集團、水務(wù)集團等九家國企共同組成的技術(shù)創(chuàng)新型綜合能源服務(wù)公司。

大家可以看到我們集團是以分布式來命名，我們論壇的主題和主旨也都是分布式，以前提到分布式更多是講光伏、風(fēng)電、天然氣的分布式，生物質(zhì)的分布式以前還沒有正式提出來，在這個時代相對比較陌生，但是生物質(zhì)能源最近行業(yè)很熱，在碳達峰、碳中和背景下，和當前生物質(zhì)發(fā)電政策退坡的情況下，生物質(zhì)分布式能源的市場、技術(shù)、商業(yè)模式，正在迅速發(fā)展，并正在成為行業(yè)熱點風(fēng)口的趨勢。

12月12日下午，國家發(fā)改委發(fā)文有序放開供給側(cè)和用戶側(cè)電價，近來的能源短缺尤其是煤炭天然氣價格的飆漲，限電正在快速推動生物質(zhì)分布式能源技術(shù)應(yīng)用成為可再生能源的藍色市場。下面我將從四個方面分享一下陜分能源在生物質(zhì)分布式能源的思考認識和探索實踐，希望給各位嘉賓帶來有益的啟發(fā)和借鑒的參考，同時也請各位專家指導(dǎo)。

本屆大會是在雙碳背景下的第一次分布式能源大會，11月12日習(xí)近平總書記視頻出席生物多樣性公約提出，秉持生態(tài)文明理念，站在為子孫后代負責(zé)的高度，共同構(gòu)建地球生命共同體。因此我們認為，雙碳不只是理想，更是我們的目標，雙碳也不是口號，更是我們的行動。

首先介紹一下生物質(zhì)的技術(shù)，生物質(zhì)裂解氣化，就是把生物質(zhì)原材料通過熱化學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)可燃氣體，由天然氣和生物質(zhì)結(jié)合的新利用模式。分享一下生物質(zhì)能源利用的現(xiàn)狀，我國的生物質(zhì)能源現(xiàn)在已經(jīng)僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，我國作為生物質(zhì)生產(chǎn)大國，每年生產(chǎn)的農(nóng)林廢棄物大概18億噸，可開發(fā)的生物質(zhì)能源資源總量接近8.4億噸標煤，相當于我國去年煤炭消費總量的29%。我們現(xiàn)在利用的方式主要是生物質(zhì)發(fā)電、沼氣、生物固體成型燃料、生物液體燃料。其中最重要的一塊還是生物質(zhì)發(fā)電，到2020年生物質(zhì)總裝機容量是三千萬千瓦，2020生物質(zhì)總利用量，就是加起來的規(guī)模，實際利用量大概是不到5億噸，它占了18億噸的1/3還不到的空間，意味著可再用的量還是非常大的。

以前以生物質(zhì)發(fā)電為主體的利用方式情況下，2020年1月份和10月份國家出臺了政策，全生命周期82500利用小時，這意味著什么?生物質(zhì)發(fā)電補貼時間大概10-11年時間，因為生物質(zhì)發(fā)電利用小時數(shù)大概7800-8000小時的時段。每年利用小時數(shù)降下來的情況下，即使在有電價補貼的情況下，也很難實現(xiàn)盈利。國能生物質(zhì)發(fā)電集團裝機數(shù)量，有些因為補貼年限到期之后已經(jīng)停止了運營。生物質(zhì)發(fā)電電價政策從中央完全補貼到中央和地方共同承擔(dān)，在這種情況下補貼缺口還是千億級規(guī)模，如果地方在進行補貼，地方財政可能會更吃力一些。所以行業(yè)提出來，國家補貼退出之后，生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)受傷還是比較嚴重的，行業(yè)出路在哪里，我們提出來生物質(zhì)資源化利用將來就是出路和方向。

生物質(zhì)資源的分類大概簡單了解一下，農(nóng)業(yè)剩余物，果木枝條、玉米、棉花、小麥;林業(yè)剩余物，林木間伐及剪枝;木材加工剩余物，樹皮、廢料、廢舊模板家具等?，F(xiàn)在生物質(zhì)利用的問題總結(jié)了一下，這個行業(yè)雖然陌生，但是因為生物質(zhì)就在我們身邊，所以也應(yīng)該有一些了解。

對地球生態(tài)環(huán)境的污染問題，生物質(zhì)廢棄物圍城嚴重影響地球生態(tài)環(huán)境和人居健康，尤其在農(nóng)村縣城現(xiàn)象比較嚴重，現(xiàn)在雖然情況好一點，但廢棄物的問題還是存在，比如好多地方現(xiàn)在不讓焚燒。生物質(zhì)秸稈長期露天存放，風(fēng)吹日曬雨淋會產(chǎn)生甲烷，不利用行嗎?是不行的，因為它產(chǎn)生甲烷，所以這是不得不用的問題。森林山火，森林枯枝腐化，在高溫下自發(fā)產(chǎn)生生物質(zhì)燃氣，在雷擊情況下容易引起森林山火，污染地球環(huán)境和帶來安全威脅。

能源化利用存在的問題，生物質(zhì)直燃發(fā)電投資大，運營成本完全靠國家補貼，政策退坡，難以長期繼續(xù)發(fā)展。生物質(zhì)成型燃料，成本會增加50%左右，包括生物質(zhì)顆粒都是用電來進行破碎、處理、加工。生物質(zhì)顆粒成本已經(jīng)接近于天然氣成本，當然這個天然氣成本是在前段時間沒漲價的成本，現(xiàn)在可能比天然氣低一些。

在碳達峰、碳中和背景下，電力可以通過發(fā)展風(fēng)光儲系統(tǒng)解決。工業(yè)熱能在煤炭價格彪漲，甚至不讓用的情況下，天然氣也用不起的情況下，各地發(fā)改備案。這種項目一般都是發(fā)改備案，從國家角度來講，不管是發(fā)改委、環(huán)保、農(nóng)業(yè)口，實際上都是國家鼓勵的項目，只是有些地方政府對這個認識不足，對生物質(zhì)能源認識還在初級階段，所以對項目環(huán)評手續(xù)需要做一些解釋。

資源化利用存在問題，秸稈不讓燒之后，很多政府提倡秸稈還田。實際上秸稈還田存在滋生病蟲害，土壤松化不利于苗期扎根生長，化肥農(nóng)藥殘留加重土壤污染。收儲運輸政策也不健全，導(dǎo)致無序競爭?，F(xiàn)在有些地方隨著生物質(zhì)能源熱起來之后，就存在這樣一些問題，收儲成本也會增加不少。

左邊是之前的利用方式，產(chǎn)品主要是熱力、電力，廢物就是灰渣和煙氣。下一步生產(chǎn)可能面臨很大問題，現(xiàn)在很多生物質(zhì)電廠不直接發(fā)電了，現(xiàn)在開發(fā)新項目，都帶一定熱電聯(lián)產(chǎn)，如果沒有熱就沒有價值。上面這塊是生物質(zhì)，因為種類很多，包括動物糞便、含水量比較大、生活垃圾之類，適合做沼氣做進一步利用，這塊是含水量比較大的生物質(zhì)利用方式，以沼氣為主。下面的是循環(huán)硫化床氣化，實際上國家政策上有一個燃煤熱電耦合生物質(zhì)的政策出來過，但也是需要國家補貼的，電價到底生物質(zhì)發(fā)電還是燃煤發(fā)電不好計量。國家財政部出來一個政策，沒有錢來補貼這個項目，導(dǎo)致技術(shù)和利用方式?jīng)]法繼續(xù)下去。右邊這塊是我今天重點講的，生物質(zhì)熱裂解氣化的利用方式。

然后報告一下在碳中和背景下生物質(zhì)生態(tài)價值發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造，生物質(zhì)熱裂解氣化，左側(cè)能看到原材料，靠右一點是生物質(zhì)熱裂解氣化裝置，運用仿生地球地幔熱反應(yīng)原理，也是在厭氧高溫狀態(tài)下，將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)可燃氣體，可燃氣體里面主要是一氧化碳、氫氣、碳氫四甲烷、氮氣組成的混合可燃氣體。除了轉(zhuǎn)化成可燃氣體以外，產(chǎn)生生物質(zhì)的炭和生物質(zhì)油液，我們技術(shù)就是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成氣、炭、油液，然后再分別進行能源化和資源化高值利用，在不靠國家政策補貼的情況下，完全依靠市場行為實現(xiàn)項目推廣應(yīng)用，也實現(xiàn)生物質(zhì)負碳循環(huán)利用。

這個圖可能更清晰一點，生物質(zhì)原材料熱裂解氣化，氣液分離之后，氣體就進行供熱，也可以到內(nèi)燃機進行發(fā)電，生物質(zhì)炭根據(jù)原材料不同，我們可以產(chǎn)生竹子片、椰子殼之類的，可以進一步加工成活性炭，市場價值在七八千、一萬元左右。中等一點像果木枝生物質(zhì)炭，我們可以加工成吃火鍋用的燒烤和火鍋炭，這個市場價格大概在兩三千。最差一點建筑模板、秸稈之類的，我們做成炭基肥，因為氣化反應(yīng)溫度大概800-1000度，殘留就消解了，生物質(zhì)炭有很大的體表面積，吸水保肥，起到這樣一個作用，非常環(huán)保的一種材料。右邊的圖可以看出來生態(tài)循環(huán)的產(chǎn)業(yè)鏈，農(nóng)業(yè)循環(huán)這塊，農(nóng)業(yè)廢棄物利用之后，再變成生物質(zhì)炭還田治理土壤，形成了一個循環(huán)。從這個圖的右側(cè)來講，工業(yè)和農(nóng)業(yè)很好地進行結(jié)合。

這是我們在陜西省渭南大荔的示范項目，生物質(zhì)氣化熱炭聯(lián)產(chǎn)，這個項目大概投資不到七百萬，每年價格在兩百塊錢的情況，大概供氣體收入是一千八百萬，加上生物炭收入大概是一千九百多萬，這個投資項目匯報大概是在2-3年之間。同時這個項目每年處理農(nóng)林廢棄物大概三萬噸，每年產(chǎn)生減排二氧化碳大概三萬多噸。除了有很好的經(jīng)濟效應(yīng)，同時還有很好的社會環(huán)境效應(yīng)。

這是一些能源化應(yīng)用場景，生物質(zhì)產(chǎn)生氣之后，園區(qū)小型熱裂中心規(guī)模一般適合6-100噸之間的企業(yè)，包括一些造紙、化工、醫(yī)藥、輪胎、食品、乳液、酒液等，國家在能源方面轉(zhuǎn)化成為電力，再一個是轉(zhuǎn)化為工業(yè)蒸汽。生物質(zhì)發(fā)電，生物質(zhì)氣凈化之后，可以到內(nèi)燃機進行發(fā)電應(yīng)用，在電比較缺的地方都可以利用這個方式進行電、氣、炭聯(lián)產(chǎn)。生物質(zhì)清潔供暖，大家知道中國在進行新型城鎮(zhèn)和新型農(nóng)村建設(shè)，小區(qū)也是成片有規(guī)劃，所以這種地方?jīng)]有集中大電廠來解決，可以利用我們的方式很好地解決城鎮(zhèn)及農(nóng)村低成本供暖的問題。資源化利用生物質(zhì)氣、生物質(zhì)炭分別進行了一個應(yīng)用。生物質(zhì)油液這塊，木質(zhì)里面微量元素還是非常多，通過技術(shù)把里面的微量元素提取出來，再復(fù)配其他的成分，就產(chǎn)生生物質(zhì)葉面肥，我們也取得了很好技術(shù)突破。

看一下市場，以前在煤和天然氣沒有雙碳背景情況下，生物質(zhì)用起來還是比較麻煩的。但就是因為煤炭不讓用，天然氣價格高，包括現(xiàn)在煤價格非常高的情況下，空間已經(jīng)催生出來市場。能源裝備市場，按照生物質(zhì)資源總量40%進行技術(shù)處理，裝備市場每年大概1600多個億。更大的市場，托管市場或者熱裂解服務(wù)市場也好，我們測算一下大概四五千億的市場空間。生物質(zhì)炭基肥市場，這個項目必須產(chǎn)生一部分生物質(zhì)炭，這個市場大概也在一千多個億。醛基生物肥水溶市場，水溶肥可以替代玉米和底肥，這塊市場也非常大。從這個規(guī)模市場我認為達到萬億級是沒有問題的，當然現(xiàn)在沒有這么大，我覺得未來發(fā)展有一個趨勢，達到萬億級市場是沒有問題的。

做一下生物熱裂解氣化技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)價值探索，生物質(zhì)熱裂解氣化技術(shù)不算是新的技術(shù)，算是一個老技術(shù)，但是有一個新的應(yīng)用模式。以前研究這方面的人也很多，但真正形成有價值的，形成長期穩(wěn)定運行的項目比較少，隨著近三五年來，有些企業(yè)做了很多探索，這部分企業(yè)大部分都掌握在民營企業(yè)手里。

這是一個技術(shù)建設(shè)，這里面多種技術(shù)路線。我認為不同的技術(shù)路線，適合不同的原材料，因為生物質(zhì)利用主要看當?shù)氐馁Y源稟賦是什么樣子，有的可能地方生產(chǎn)果木枝，有的可能是秸稈，有的可能是建筑模板，所以我們就選擇不同的技術(shù)路線。這是我們自己在做的熱裂解氣化的一個創(chuàng)新，也是首創(chuàng)或者自己研發(fā)創(chuàng)新了一些新的技術(shù)，包括差速旋轉(zhuǎn)床技術(shù)、固定床臥室高溫?zé)o焦油技術(shù)、干濕分離排渣技術(shù)、全密封連續(xù)進料布料系統(tǒng)、非能動水壓系統(tǒng)、生物肥料產(chǎn)品技術(shù)，同時陜分能源也在進行裝備的模塊化設(shè)計和制造，也便于安裝和運輸。

再分析一下生物質(zhì)裂解氣化技術(shù)應(yīng)用價值，天然氣270元，實際上現(xiàn)在一噸天然氣價格大概得漲到四百多塊錢，因為大部分天然氣價格都五塊錢左右，80噸方燒一噸蒸汽，原料成本就得四百多元了。煤炭現(xiàn)在也是一樣，煤炭標煤價格大概1500-1700，最高的時候漲到2700，在這種情況下，好多地方大家可以看到，有好多熱電廠供的蒸汽，市場價格調(diào)價調(diào)到三四百塊錢水平。生物質(zhì)顆粒價格控制在220塊錢，生物質(zhì)裂解氣化成本大概是160-180左右水平，相對于天然氣、煤炭和其他能源來講，生物質(zhì)供熱成本是最低的一種方式。燃料資源非常廣，基本上生物質(zhì)資源都可以利用，當然水分濕度有一定要求，相對來講資源還是比較豐富的。

可再生，負碳排放，這個是行業(yè)一個共識。有好多人問我為什么不走直燃而走氣化，我說有兩個原因，一是生物質(zhì)氣化之后，更容易達到環(huán)保的要求，并且設(shè)備投資都減少了很多，煙氣容積也減少了很多。還有一個產(chǎn)業(yè)鏈也特別長，除了做能源以外，這里面的微量元素，生物質(zhì)炭價值都充分進行了發(fā)揮，所以可以實現(xiàn)生態(tài)閉環(huán)修復(fù)，從前面幾個圖里也可以看到，如果做直燃就變成灰了，起不到生態(tài)環(huán)境修復(fù)功能，這么全面。生物質(zhì)氣化技術(shù)工藝優(yōu)點，技術(shù)上有充分的靈活性，項目設(shè)備都是可以定制的，模塊化的，大的就上大的，小的就上小的。還有一個良好的環(huán)境效益和社會經(jīng)濟效益。

這就是生物質(zhì)炭資源化價值鏈，大家可以看一下，生物質(zhì)炭應(yīng)用場景還是非常多的，包括活性炭價值，水處理、空氣過濾等等。生物質(zhì)炭基肥，我們國家雖然水和空氣污染很嚴重，但是現(xiàn)在逐漸變好，土壤污染嚴重問題，食品健康安全問題，也是非常嚴重，但是一直沒有很好的辦法去解決這個問題。其他的修復(fù)土壤辦法都是用化學(xué)的方式進行，包括肥料也好。最根本的還是用生物質(zhì)，用自然屬性去改良它，所以生物質(zhì)炭的價值還是有。以前為什么做不起來，就是因為沒有這么多生物質(zhì)炭去做基材，所以生物質(zhì)炭市場就不太大?，F(xiàn)在隨著對食品安全、土壤安全的重視，這塊市場需求越來越多。還有一個生物質(zhì)木醋液的利用價值，包括我們吃的臘腸里面等等很多食品里面，好多高檔食品都曾經(jīng)生物質(zhì)木醋液，生物質(zhì)木醋液何以做到食品級的生物質(zhì)木醋液，臘腸里面含有酸酸的味道，實際上就是木醋液的味道，它有一定的殺蟲消菌作用。還有一個更重要的作用，就是把它變成生物質(zhì)的葉面肥，替代玉米、小麥、水稻的底肥。

最后一部分分享一下陜分能源在生物質(zhì)分布式能源產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建的實踐。陜分能源進入這個行業(yè)也算是新兵，可能也是全國唯一一個全產(chǎn)業(yè)鏈的國企央企機構(gòu)。我們從原材料收儲運銷體系建設(shè)，一直到生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換，生物質(zhì)裂解中心或者是托管的業(yè)務(wù)，一直到生物質(zhì)副產(chǎn)品體系來進行建設(shè)。打造基于生物質(zhì)生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈價值，構(gòu)建從環(huán)境到能源到生態(tài)的一個價值創(chuàng)造服務(wù)體系。這是我們在布局生物質(zhì)原材料收儲機制的行動和作為，這是陜西省禮泉縣的一個商業(yè)模式，在全國來講也是非常好的原材料收儲模式，在全縣建了13個合作的收儲點，收的原材料集中在集中加工的車間，對生物質(zhì)進行分類利用，好一點的做成顆粒，差一點的就直接作為生物質(zhì)原材料，生物質(zhì)裂解氣化原材料燃料去進行利用，還有一部分做成生物質(zhì)有機肥。

布局投資建設(shè)生物質(zhì)分布式能源站或者園區(qū)集中供熱中心，我們在濟南造紙廠一個熱電聯(lián)產(chǎn)的示范項目，這個項目是2019年11月份投產(chǎn)，現(xiàn)在進行了兩年多。這個是剛剛投產(chǎn)的陜西天貴農(nóng)業(yè)生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)投產(chǎn)示范項目，這個圖片是前段時間，這段時間已經(jīng)投產(chǎn)了，占地面積大概一千平到一千五百平。每小時供蒸汽大概是15噸，這也是氣炭聯(lián)產(chǎn)的一個技術(shù)。大家如果有興趣，也可以去我們項目上參觀考察指導(dǎo)。

布局生物質(zhì)水溶肥生產(chǎn)基地，我們現(xiàn)在在云南西雙版納就布局了基地，因為西雙版納一年植物四季生長，同時有利于我們在這個地方做一些實驗，雖然生產(chǎn)基地現(xiàn)在主廠房已經(jīng)起來了。重點講一下含氨基酸的水溶肥市場，這款產(chǎn)品可以替代玉米、小麥、水稻底肥，可以增產(chǎn)提質(zhì)。今年做了三百多個點的實驗，效果非常好。左下角這個圖，我們用肥料做的一個實驗，長勢非常好，莖稈比較粗，顏色比較深。這是我們在全國的一個布局，在華東地區(qū)也就是南京有我們自己的生物肥技術(shù)研發(fā)中心，在西安有個裝備制造中心，在華北地區(qū)文安有個技術(shù)工程示范項目基地，西南地區(qū)布局生物肥生產(chǎn)基地，東北地區(qū)和長春農(nóng)高區(qū)進行高效肥效試驗。

今天的主題是可再生分布式能源的新模式，我作為一個能源電力工作者，總結(jié)一下我個人看法和建議。能源系統(tǒng)配置和方式是社會經(jīng)濟發(fā)展的歷史產(chǎn)物，原有的化石能源系統(tǒng)配置和集中方式，已經(jīng)嚴重滿足不了這個時代階段對新動能的需求，導(dǎo)致供給側(cè)出現(xiàn)歷史性扭曲和錯配。包括煤價，天然氣價格飆漲，都是這種歷史性扭曲和錯配的嚴重體現(xiàn)，也是當前能源形勢嚴峻的主要原因。因此構(gòu)建可再生能源分布式新模式，是踐行四個革命一個合作，也是應(yīng)對氣候變化，也是人類跨越油氣時代必進行的一個途徑。我認為有三個重塑可以分享一下。

第一，系統(tǒng)方式重塑?，F(xiàn)在已經(jīng)從集中式到分布式，我們國家在很多年前開始進行轉(zhuǎn)型，包括大型的燃煤電場，基本上停止了建設(shè)，包括在國外也停止了建設(shè)。化石化向非化石可再生化發(fā)展，包括近來的風(fēng)光非常熱，生物質(zhì)非常熱。原來國家的供應(yīng)，電是電，煤是煤，氣是氣，都是獨立的，現(xiàn)在做的是綜合能源。從能源數(shù)據(jù)到AI數(shù)字能源，現(xiàn)在能源這塊原來都是模擬數(shù)據(jù)，現(xiàn)在到電子數(shù)據(jù)，一直到未來AI數(shù)字，這也是一個趨勢。

第二，功能結(jié)構(gòu)重塑。風(fēng)光儲荷未來可以用于電力供應(yīng)，生物質(zhì)主要用處是供能熱能，天然氣主要用在民生公益、公共需求及化工工業(yè)，空氣水源地?zé)岬戎饕靡跃用窆┡禾繉磉€是有一定作用，調(diào)節(jié)應(yīng)急備用還有居民供暖這方面。

第三，行業(yè)模式重塑。單一式向綜合式發(fā)展，實際上大家也都是這么做的，還有小綜合到大綜合，雖然我們今天開會也是大家互相交流，尋求合作機會，大家可能從原來單業(yè)務(wù)向綜合業(yè)務(wù)尋求發(fā)展。從點線到網(wǎng)面，從控碳減碳到綠炭零碳。

我們陜分能源也是剛成立不久，業(yè)務(wù)涵蓋了除了煤電以外的投資建設(shè)運營，也希望得到行業(yè)內(nèi)一些指導(dǎo)和支持，也希望和大家尋求一些合作，如果大家有好的資源和機會，或者有好的技術(shù)方式，我們認為有很多的應(yīng)用場景，同時又很強的投資能力，所以希望和行業(yè)共同建造一個生物質(zhì)生態(tài)合作平臺。

我的報告可能有些不太完善、不太充分的地方，也請各位多多指導(dǎo)，謝謝大家!