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关键词:生物质能秸秆
中图分类号: TB857 文献标识码: A 文章编号:
1、生物质能概述
生物质是由植物吸收地球上的太阳能后光合作用而产生的,每年经光合作用产生的生物质约1700亿吨,其能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍,而作为能源的利用量还不到其总量的1%,即每年生物质能的利用量不到17亿吨。这些未加以利用的生物质,为完成自然界的碳循环,其绝大部分由自然腐解将能量和碳素释放,回到自然界中。通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源,产生电力,替代煤炭,石油和天然气等燃料,从而减少对矿物能源的依赖。
2、秸秆发电厂
秸秆发电是响应国家节约能源、利用可再生能源发电的产业政策,充分利用能源资源,节省一次性投资,又能减少环境污染的一种发电技术。是一种高科技、新型、环保、可再生能源方式,是缓解目前能源短缺的重要途径。建立秸秆发电厂,一方面,将秸秆热能转化为电能,可以开发出新的能源利用方式,变废为宝;另一方面,秸秆充分燃烧利用,可降低有害物质的排放。秸秆发电设有烟气净化处理系统和布袋除尘器,使经布袋除尘器处理的烟气烟尘排放浓度低于25mg/Nm3
,大大低于我国燃煤发电厂的烟气排放水平,可有效降低污染,保持生态环境。
本文介绍以陕西旭彤生物能源大荔2×12MW秸秆发电工程投标为例。
3、燃料分析、消耗量及锅炉灰渣量
3.1秸秆成分分析
3.2实际燃料消耗量
3.3锅炉的灰渣量,见下表
灰渣量表
4、规划容量及装机方案
本工程计划安装两台75t/h燃用棉花秸秆的锅炉,配2×C12MW中温中压单抽汽轮发电机组。
4.1除灰系统的选择
除灰系统拟采用机械输灰方案。每台炉安装2台旋风除尘器和6台布袋除尘器。2台炉4台旋风除尘器灰斗下设一台埋刮板输送机。每台炉每3台布袋除尘器灰斗下设一台埋刮板输送机。每台炉布袋除尘器下共设2台埋刮板输送机,2台炉布袋除尘器下共设4台埋刮板输送机。布袋除尘器灰斗的飞灰由埋刮板输送机输入旋风除尘器灰斗下埋刮板输送机内,再通过斗式提升机输送至灰库储存。库底设有出力为30t/h的湿式搅拌机和出力为30t/h的干灰散装机各一台,灰库下的灰由罐车或自卸汽车运至综合利用用户或临时堆放场地。
除灰系统工艺流程框图如下:
4.2除渣系统的选择
除渣系统拟采用干式机械除渣方案。从锅炉冷渣器排出来的炉底渣进入链斗输送机,将渣输进渣仓中储存。通过卸料设备定期装入自卸汽车或罐车,运至综合利用用户或临时堆放场地。
机械除渣系统工艺流程框图如下:
5、 秸秆灰渣的综合利用
秸秆燃烧后所产生的底灰、炭灰具有丰富的钾、镁、磷和钙等营养元素,是一种优质有机肥料。所以本工程采用干灰干排,为干灰综合利用创造最佳条件。如有条件可建造复合肥料厂,作为农作物的复合肥原料,对农业增产也是一大贡献。
6、结束语
关键词:生物质 能源
一、福建生物质能源发展现状
福建地处亚热带,生物质资源非常丰富。目前可作为能源利用的生物质主要有林业生物质、木质油料植物、农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品以及能源作物。在林业生物质方面,福建现有植物种类达5000种以上,其中用材树种有400余种,为全国6大林区之一。福建省生物质能资源丰富,开发利用具有一定基础,生物质能的利用方式目前主要集中在以下几个方面:
1.沼气。
福建省从20世纪80年代就开始发展沼气,沼气的发展近年来越来越受重视,农村户用沼气建设工程被列入2006年省委省政府为民办实事项目。“十五”以来,在农业部沼气建设项目的带动下,以“一池三改”为基本建设单元,“猪-沼-果”等生态农业模式得到积极推广。沼气建设从70年代能源需求型阶段转化为目前的生态需求型阶段。沼气技术不断成熟,“常规水压型”、“曲流布料型”、“强回流型”、“旋流布料型”等池型不断推广;“一池三改”(改厕、改圈、改厨)功能效应不断扩展,以沼气为纽带、“畜-沼-果”、“猪-沼-渔”、 “畜-沼-菜”、“庭院生态经济综合利用”、“农业废弃物综合处理及资源化利用”等生态农业模式不断创新;沼气配套管理与服务得到不断完善,从省到地市、县、乡、村都建立了沼气管理和推广机构以及服务站。
2.生物燃料乙醇
目前国家发改委批准的燃料乙醇试点项目全部集中在东北和华北地区,东南沿海还没有一家企业获准,福建目前也无燃料乙醇生产企业。“十一五”期间,国家将继续实行生物燃料乙醇“定点生产,定向流通,市场开放,公平竞争”相关政策。总体思路是积极培育石油替代市场,促进产业发展;根据市场发育情况,扩大发展规模;确定合理布局,严格市场准入;依托主导力量,提高发展质量;稳定政策支持,加强市场监管。“十一五”期间将是我国燃料乙醇发展的重要时期,据预测,“十一五”末国内乙醇汽油消费量占全国汽油消费量的比例将上升到50%以上。因此,福建省应抓住这个机遇,认真分析论证,尽早立项引进生产线,力争使福建省燃料乙醇项目走在我国东南沿海前列。
3.生物柴油
福建省生物柴油生产发展较早,主要是民营企业生产,目前已形成产业化发展。福建生物柴油三代技术都有不同程度的发展。目前第一代技术是以动植物废油脂为原料加工提炼成生物柴油。现已建成具有相当技术装备水平规模的生物柴油企业11家(其中5万t级生产能力3家、2万t级3家、1万t级6家),境外上市3家,形成年生产能力35万t左右。第二代技术以木本油料林的油脂为原料加工提炼成生物柴油。在有关部门大力支持下,多家民营、外资企业与科研机构合作,小规模建立示范基地,繁育栽培优良树种,探索经济模式,取得了可喜的成果;第三代技术是以海洋藻类和纤维素为原料制取生物柴油,在福建师大、厦门大学开展试验,也取得了阶段性的研究成果。
由于我国一直没有自己的生物柴油标准,造成民营企业生产的生物柴油无法进入官方销售渠道,生物柴油的质量处于混乱状态。虽然卓越企业起步早,发展较快,2006年在伦敦成功上市,但是缺乏共同承认的产品标准,生物柴油没有通过官方系统销售到中石油、中石化的销售网络中,一定程度上限制了生物柴油的发展。2007年1月国家标准化管理委员会颁布了首个生物柴油国家标准《柴油机燃料调和用生物柴油》,这意味着不久我省生物柴油将进入产业化大发展阶段。
4.生物质发电
福建省生物质发电近年发展较快。我国首个鸡粪发电厂――亚洲最大的鸡粪发电厂,2007年在福建省光泽县正式动工建设,该项目由福建圣农公司和武汉凯迪发电控制公司共同投资,总投资4.8亿元,分两期进行:首期建设两台汽轮发电机组和循环硫化床锅炉,投资2.8亿元,年处理鸡粪30万t以上,于2008年10月建成发电,年发电量达1.68亿kwh。该厂利用鸡粪与谷壳混合物为原料,通过直接燃烧发电,整个项目建成后,可以满足1.2亿羽肉鸡产生废弃物的资源化处理需求,并为当地农民提供更多就业岗位。
垃圾焚烧发电方面,福建表现也较为突出。垃圾焚烧发电是利用焚烧垃圾的余热发电,可减少排放垃圾体积85%~95%,避免土地资源浪费,垃圾焚烧产生烟气中的有害气体经处理达标后排放,可避免垃圾填埋而产生的二次污染,从而达到城市生活垃圾的减量化、无害化、资源化。福建省是全国第一个对垃圾焚烧发电设施进行规划的省份。自《福建省城市生活垃圾焚烧发电设施建设规划》,2007~2010年已建设(包括扩建)20座垃圾焚烧发电厂,总规模为17400 t/d,近期内形成规模为13300t/d;2010年全省城市(含县城)垃圾无害化处理率达到60%以上、设市城市垃圾无害化处理率达95%以上的目标。其中,焚烧发电处理量占全省生活垃圾无害化处理总量的78.9%。规划顺利实施后,福建省城市垃圾无害化处理水平将处于全国先进行列,福州、厦门、泉州三大中心城市的垃圾无害化处理水平在全国同类城市中也将处于前列。
二、生物质能源发展趋势
中国良好的宏观环境与能源政策逐渐形成,为生物质能产业提供了机会。2006 起开始正式实施《可再生能源法》。此后又相继颁布了《可再生能源发展专项资金管理办法》、《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》、《全国农村沼气建设规划》、《全国生物质能产业发展规划》、《节能减排综合性工作方案》、《可再生能源电价补贴和配额交易方案》等一系列的政策措施。这为生物质能的开发利用提供了良好的宏观环境,通过建立这一系列有效的机制来推进生物质能又好又快的发展。
现代生物质能发展的方向是高效清洁利用,将生物质能转化为优质能源,包括电力、燃气和液体燃料等。预计到2015年,我国生物质发电装机容量达到720万千瓦,生物质液体燃料达到700万吨,沼气年利用量达到240亿立方米,生物质固体燃料达到120万吨。2010年11月,国家质检总局、国家标准委了生物柴油调和燃料(B5)标准名列,2010年12月26日,国家税务总局宣布对利用废弃的动物油和植物油为原料生产的纯生物柴油免征消费税。这表明,未来针对生物质产业的政策和标准将陆续出台,相关产业政策缺失的问题将在“十二五”得以解决。
以非粮作物乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等为代表的第二代生物燃料已成为许多国家开发生物燃料时的新宠。与第一代生物燃料相比,第二代生物燃料具有非常大的优势。首先,汽车发动机不需要改造就可以直接使用掺入了生物乙醇的汽油或柴油;其次,生产第二代生物乙醇的催化酶技术近两年成本快速下降,大规模工业生产的可行性非常强;第三,秸秆等纤维素类农业废弃物大量存在,比如中国每年农业大约产生7亿吨秸秆,供给非常充足。而且从长期来看,农业生产废弃物还可以用来生产生物高分子新材料。对于第二代生物燃料的关键技术是催化酶技术,酶是一种生物催化剂,可使生物化学反应在温和的环境下进行得更加迅速、效率更高。新型酶制剂能将植物中的纤维素分解成可发酵糖,并进一步转化为乙醇。就在几年前,该技术的成本还比较高,这两年来,随着生物技术的不断创新,其成本已经下降数倍,从而使第二代生物燃料越来越具有竞争力。
福建省提出至2015年全省生物质发电装机容量达40万千瓦。生物质能发展最有前景的就是垃圾发电和农林能源作物的利用。城市生活垃圾焚烧发电厂中远期规划:扩建9座焚烧发电厂,新增建设规模为4100?t/d。建设投资为12.7亿元。
三、福建生物质能产业发展中存在的问题
1. 对开发生物质能源战略意义的认识不足。福建省拥有适合发展的生物质能源产业,特别是生物液体燃料中的燃料乙醇和生物柴油均有较成熟的技术和资源,但开发生物质能源对可持续发展的重要意义尚未引起全社会的重视。因为生物质能源在能源领域里所占的比重较小,有些人认为生物能源成本较高,近期替代常规能源的潜力有限,无足轻重,因此从政策支持、资金扶持、加快发展、检查落实上都未引起足够重视。
2. 福建省对生物质能源产业的投入较少。因为对生物质能源的认识不足,所以在生物质能源产业方面投入太少。生物质能源建设项目还没有规范地纳入各级财政预算和计划,没有为生物质能源建设项目建立如常规能源建设项目同等待遇的固定资金渠道。
3. 缺乏完整的激励政策。生物质能源产业在发展初期是弱势产业,投资高、技术含量高。在发展初期,政府支持和引导十分重要。政府应当把开发可再生能源技术作为一项减少常规能源消费量和改善环境的措施加以扶持,并采取税收、补助、低息贷款和信贷担保、建立风险基金、加速折旧、帮助开拓市场等一系列激励政策.以扶持生物质能源产业的发展。
4. 尚未建立有效的技术支撑体系。作为一个新兴产业,目前福建省的大部分相关企业生产规模偏小,集约化程度低,原料来源困难,产品质量不稳定,生产成本高。在不考虑常规能源对生态、环境造成负面影响的情况下,目前一部分生物质能源产品的成本较高,难以适应市场竞争的要求。另外,省内高校和研究机构缺乏这方面专门人才的培养体系,企业缺乏熟悉生产流程和工艺的技术人员和管理人员。
四、福建生物质能产业发展思路
福建省拥有发展生物质能源的优势和特色,在未来发展福建生物质能源的研发和产业化方面,应重视以下五点:
1. 加强生物质能源产业化技术的研发,发展具有福建特色的生物质能源产业。福建可设立一个生物质能源发展专项基金,重点资助生物质转化为能源的关键技术。比如,生物质预处理,水解,催化热解,气化和合成气催化转化等。还要依托省内的一些主要高校和研究所,比如厦门大学、福州大学和福建农林大学等进行生物质产业化技术的联合攻关。注重自主创新、集成创新、技术开发和技术引进消化吸收在创新相结合。重点支持能源作物的品种选育、高效生产燃料乙醇、生物柴油以及生物基材料的成套生产技术,促进重点技术与产业的新突破。促进产学研的联合,重点扶持合作关系清晰、合作实体明确、合作任务落实的产学研合作的示范工程,重点投资应用型或具有较大产业化潜力的研究项目。
2. 加强林业生物质能源产业发展。目前,福建省在能源甘蔗、能源林草、燃料酒精和生物柴油方面已具有一定的优势。福建省多山的地理条件似乎更适合于发展林业生物质,可以重点在以上领域多投入,以扩大成果,强化优势。建议在品种选育、科研投入、企业培育、基地建设、技术开发等几个重要环节,进行全面的规划布局,投入相应的人力物力,以尽快形成林业生物质能源产业。
3. 解决好投入机制问题。生物质能源产业是个新兴产业,技术和工艺的成熟需要一个过程,雏形期经营成本相对较高,需要较大投入。因此,要注意解决投入机制问题。政府应充分利用政策资源,依靠市场机制,培育企业主体,营造投资渠道,鼓励并支持民营资本进入生物质能源产业领域。充分利用市场机制。发挥国家投资引导作用,鼓励企业和社会投资,培育具有较强自主创新、技术开发能力和市场竞争力的生物能源企业。
4. 积极建设一批沼气发电厂、垃圾焚烧发电厂、农林生物质发电厂等。充分利用荒山、盐碱地积极规划能源植物的规模化种植,扩大生物质液体燃料的原料来源,发展非粮食生物质液体燃料规模化加工业;支持以餐饮业废油、油榨厂油渣、油料作物为原料的生物柴油规模化生产,开发替代油源制造生物柴油新技术;鼓励研发新型催化剂及高效生物转化酶,提高生物质液体燃料制备转化率。
参考资料:
[1]刘叶志:福建新能源产业布局的战略构想《发展研究》2010年12
[2]林孟涛:加快发展福建省新能源产业的对策研究《东南学术》2012 年第3 期
[3]刘运权 王夺 :福建生物质能源产业的发展思路与对策《能源与环境》2011年4期
[4]官巧燕:福建生物质能利用与城市可持续发展《绿色中国》2011年1月5日
生物质能的分类及其发展
生物质包括植物光合作用直接或间接转化产生的所有产物,从这个概念出发,生物质能就是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。生物质主要有4类:农作物秸秆及其他残余物、林产品和木材加工残余物、动物粪便、能源植物。但是,从作为可以产生能源的资源角度看,城市和工业有机废弃物和有机废水也是生物质能资源。
生物质能具有可再生性、低污染性、广泛分布性等特点。根据技术手段可分为直接燃烧技术、热化学转换技术、生物转换技术、液化技术和有机垃圾处理技术等。依据这些技术手段,生物质能可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
直接燃烧和发电
直接燃烧发电的过程是:生物质与过量空气在锅炉中燃烧后,得到的热烟气和锅炉的热交换部件换热,产生出的高温高压蒸气在蒸汽轮机中膨胀做功发电。
直接燃烧是使用最广泛的生物质能源转化方式,技术成熟。在发达国家,生物质直接燃烧发电站可再生能源发电量的70%。与燃煤发电相比,生物质直接燃烧发电的规模较小,锅炉负荷大多在20兆瓦~50兆瓦,系统发电效率大多为20%~30%。目前,美国生物质发电装机容量已达10500兆瓦,70%为生物质一煤混合燃烧工艺,单机容量10兆瓦~30兆瓦,发电成本3~6美分/千瓦时,预计到2015年,装机容量将达16300兆瓦。
国外生物质直接燃烧发电技术已基本成熟,进入推广应用阶段。该技术规模效率较高,单位投资也较合理,但它要求生物质资源集中,数量巨大,如果考虑生物质大规模收集或运输的支出,则成本较高,比较适合现代化大农场或大型加工厂的废物处理等,不适合生物质较分散的发展中国家。我国目前农业现代化程度较低,生物质分布分散,采用大规模直接燃烧发电技术有一定困难。
生物质气化及发电
生物质气化的基本原理是在不完全燃烧条件下,将生物质原料加热,使较高分子量的有机化合物裂解为低分子量的CO、CH4等可燃气体。转化过程的气化剂有空气、氧气、水蒸气等,但以空气为主。气化原料是农作物秸秆或林产加工废弃物。生物质气化产出气的热值根据气化剂的不同存在很大差异,当以空气为气化剂时,产出气的热值在4200千焦/立方米~5300千焦/立方米之间,该气体可以作为农村居民的生活能源,也可以通过内燃机发电机组发电。
生物质气化发电技术在国际上已受到广泛重视。国外小型固定床生物质气化发电已商业化,容量为60千瓦~240千瓦,气化效率70%,发电效率为20%,以印度农村地区的应用比较成功。发达国家如奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等,比较关注的是生物质气化联合循环发电技术(BIGCC)。该技术的系统效率可达40%,有可能成为生物质能转化的主导技术之一。这一技术存在的问题是单位投资额非常高,并且技术稳定性不够。
我国有着良好的生物质气化发电基础,在上世纪60年代就开发了60千瓦的谷壳气化发电系统。目前已开发出多种固定床和流化床小型气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝等为原料,生产燃料气,主要用于村镇级集中供气。
生物质致密(压缩)成型燃料技术
将生物质粉碎至一定的粒度,不添加粘接剂,在高压条件下,可以得到具有一定形状的固体燃料。成型燃料可再进一步炭化制成木炭。根据挤压过程是否加热,生物质致密(压缩)成型燃料有加热成型和常温成型两种;根据最后成型的燃料形状可以分为棒状燃料、颗粒燃料和块状燃料三种。生物质致密(压缩)成型技术解决了生物质能形状各异、堆积密度小且较松散、运输和贮存使用不方便的缺点,提高了使用效率。
成型燃料在国外很受重视,开始研究时的着眼点以代替化石能源为目标。上世纪90年代,欧洲、美洲、亚洲的一些国家在生活领域大量应用生物质致密成型燃料。后来,以丹麦为首开展了规模化利用的研究工作。丹麦著名的能源投资公司BWE率先研制成功了第一座生物质致密成型燃料发电厂。随后,瑞典、德国、奥地利先后开展了利用生物质致密成型燃料发电和作为锅炉燃料等的研究。美国也已经在25个州兴建了树皮成型燃料加工厂,每天生产的燃料超过300吨。但生物质成型燃料仍以欧洲的一些国家如丹麦、瑞典、奥地利发展最快。
我国生物质成型燃料技术基础好,设备水平与世界先进水平差别不很大,不足的是我国成型燃料的应用水平还不高。
沼气技术
有机物在厌氧及其他适宜条件下,经过微生物分解代谢,产生以甲烷为主要气体的混合气体,即沼气。一般沼气中甲烷含量为50%~70%,每立方米沼气的热值为17900千焦~25100千焦。生产沼气的原料可以是高浓度的有机废水,也可以是畜禽粪便、有机垃圾和农作物秸秆等。
在发达国家,主要发展厌氧技术处理畜禽粪便和高浓度有机废水。目前,日本、丹麦、荷兰、德国、法国等发达国家均普遍采取厌氧法处理畜禽粪便。美国、英国、意大利等发达国家的沼气技术主要用于处理垃圾。美国纽约斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元,采用湿法处理垃圾,日产26万立方米沼气,用于发电、回收肥料,效益可观,预计10年可收回全部投资。英国以垃圾为原料实现沼气发电18兆瓦,今后10年内还将投资1.5亿英镑,建造更多的垃圾沼气发电厂。
在发展中国家,沼气池技术主要使用农作物秸秆和畜禽粪便生产沼气作为生活炊事燃料,如印度和中国的家用沼气池。同时,印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了大中型沼气工程和处理禽畜粪便的应用示范工程。我国是利用生物质生产沼气最多的国家。
燃料乙醇
生物质可以通过生物转化的方法生产乙醇。目前在生物能源产品产业规模方面,发展最快的就是燃料乙醇。生产燃料的乙醇主要有甘蔗乙醇、玉米乙醇和木薯乙醇三种,燃料乙醇的消耗量已超过世界乙醇产量的60%以上。
巴西是世界上最早利用甘蔗生产燃料乙醇的国家。以甘蔗为原料,工艺相对简单,既节能又节省投资,生产成本较低。目前,巴西有520多家燃料乙醇生产厂,年产燃料乙醇1200万吨,有1550万辆汽车以乙醇汽油作为燃料。
美国从上世纪70年代末开始用玉米生产燃料乙醇,到2005
年产量已经超过1200万吨。尽管目前乙醇的生产成本较高,但在美国,玉米燃料乙醇已成为一种成熟的石油替代品。
我国从2002年开始用陈化粮生产燃料乙醇,生产规模达102万吨,主要以玉米和小麦为原料。其背景是在1996年~1999年连续4年粮食总产量稳定5亿吨左右,粮食供过于求,粮食阶段性过剩并出现大量积压的情况下提出的。实践证明,粮食燃料乙醇生产技术成熟、工艺完善,是目前比较现实的石油替代燃料。
但面对我国人多地少的实际,大规模推广应用粮食燃料乙醇显然存在着原料供应的瓶颈问题,长远来说必须开发非粮食为原料的乙醇燃料。“十五”期间,国家开展了非粮食能源作物――甜高粱培育等关键技术的研究与开发,包括利用甜高粱茎秆汁液和纤维素废弃物等生物质制取乙醇的技术工艺。对第一种技术工艺,我国初步具备了规模化开发的基础,但纤维素废弃物制取乙醇燃料技术还存在技术不成熟、诸多关键技术尚未解决等问题。
生物柴油
生物柴油是利用动植物油脂生产的一种脂肪酸甲(乙)酯。制造柴油的原料很多,既可以是各种废弃的动植物,也可以是含油量比较高的油料植物。实践证明,生物柴油不仅具有良好的燃烧性能,还有良好的理化特性和动力特性。
国外通常采用大豆和油菜籽生产生物柴油,但成本稍高。为降低成本,一些国家开始用废弃食用油和专门的木本油料植物生产生物柴油。目前,生物柴油在欧盟已经大量使用,进入商业化发展阶段。2004年欧盟生物柴油产量为224万吨,并计划到2010年达到800万吨~1000万吨。
我国人多地少,发展生物柴油只能靠非食用油料资源。因此,我国目前生产生物柴油的原料主要是餐饮废油、工业废油、某些植物油和菜籽油、棉籽油的下脚料等。利用这些原料既回收利用了资源,又解决了环境污染问题。我国生物柴油的生产起步晚,但发展较快。目前已有30多家生物柴油生产厂。
除了上述生物质能利用技术外,还有生物制氢技术、热裂解技术等,基本处于研究阶段。
我国发展生物质能的必要性
开发生物质能具有能源与环境双重效益,有可能成为未来可持续发展能源系统的主要能源之一。因此,许多国家都高度重视生物质能源开发,并制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的乙醇能源发展计划等。联合国开发计划署(UNDP)、欧盟和美国(DOE)的可再生能源开发计划中也都把生物质能列为重点发展方向。
目前,生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源。据估算,地球陆地每年生产1000亿吨~1250亿吨干生物质;海洋年生产500亿吨干生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。
我国的生物质资源也相当丰富。目前我国生物质能年获得量达到3.14亿吨标准煤,到2050年资源潜力可达到9.04亿吨标煤且潜力巨大。
根据发达国家的经验可知,现今正是我国实现工业化的关键时期。大部分发达国家在此期间(此时人均GDP在3000美元左右)都经历了人均能源、资源消费量快速增长和能源、资源结构快速变化的过程。这对能源安全等问题提出了更高的要求。据预测,2020年中国一次能源的需求为25亿吨~33亿吨标准煤,最少将是2000年的2倍;2050年的一次能源需求估计将在50亿吨标准煤左右。根据我国现在的能源需求增长趋势推算,到2020年,我国仅石油的缺口就将达1.3亿吨~1.5亿吨。能源供应不足问题已成为我国经济社会发展的主要矛盾之一。因此,要从根本上解决我国能源供应不足的问题,必须实施多元化能源发展战略,积极开发生物质能源是出路之一。
从保护环境角度看,我国SO2,排放量已居世界第一位,CO2排放量仅次于美国居第二位。2006年,SO2排放量达2550万吨,其中约85%是燃煤排放的。酸雨面积已超过国土面积的1/3。SO2和酸雨造成的经济损失约占GDP的2%。生物质能属于清洁能源,生物质中有害物质(硫和灰分等)的含量仅为中质烟煤的1/10左右。同时,生物质二氧化碳的排放和吸收构成自然界碳循环,其能源利用可实现二氧化碳零排放,扩大生物质能利用是减排CO2,最重要的途径。
另外,生物质一直是我国农村的主要能源之一。因地制宜开展生物质能利用技术及产品的研究、推广和使用,可以把农民从烟熏火燎中彻底解放出来,既节约资源,又可以改善农民的居住环境,减少水土流失,提高其生活水平。
我国发展生物质能存在的问题
关键词:生物质直燃发电 太阳能热发电 互补 系统集成
1 生物质直燃发电技术
生物质能是仅次于煤、石油和天然气而居于世界能源总量第四位的能源,生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电[1-2]。目前,我国可开发的生物质能资源总量约相当于5亿吨标准煤,可解决目前料,在生物质锅炉中产生一定参数的蒸汽,输送至能源消费量的20%以上。同时,每年可减少二氧化碳排放量近3.5亿吨,减少二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量近2500万吨[3]。生物质直接燃烧发电是由生物质锅炉利用生物质直接燃烧后的热能产生蒸汽,推动汽轮机发电系统发电。燃烧发电系统主要由烟气处理系统、热利用系统、燃烧系统、给料系统、存储系统、预处理系统和生物质原料收集系统构成。其燃烧发电流程如图1所示。生物质燃烧电厂的流程及分类:
①流程。每个生物质原料收集点将收集的生物原料送到电站进行预处理,经预处理的生物质通过燃烧油原料输送装置输送至锅炉内充分燃烧后产生热能,锅炉给水经锅炉换热转化成用于汽轮机发电机组发电的蒸汽。
②分类。a层燃方式。燃烧较干燥且装有空气预热器的系统可采用顺流燃烧,燃料与烟气流动同向;燃料含水量较大时可采用逆流燃烧,燃烧与烟气流动反向。b流化床方式。流化床是一项基于气固流态化的生物质燃烧技术。它对燃料的要求不高,这项燃烧技术可以降低尾气中氮与硫的氧化物等有害气体含量,清洁燃烧。c悬浮燃烧方式。生物质被粉碎至细粉后与空气混合喷入燃烧室内悬浮燃烧。该燃烧方式对生物质燃料的要求较严格,宜采用含水率小于15%、颗粒直径在2mm以内的生物质燃料。
2 太阳能热发电
据统计,每年我国陆地接受的太阳能辐射量相当于6万多个三峡工程的发电量,相当于2.4万亿吨标准煤,开发利用的潜力非常广阔,根据各地接收太阳辐射总量多少,可将全国划分为5类地区,如表1所示[4]。
太阳能转化为电能有两种主要途径,一是通过光电装置将太阳能直接转化为电能;另一种是收集太阳能辐射能转化成电能。下面主要介绍太阳能热发电技术。太阳能热发电通常叫做聚光式太阳能发电,它们是通过聚集太阳辐射获得热能,将热能转化成高温蒸汽驱动蒸汽轮机来发电的。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为:
①太阳能槽式发电。②太阳能塔式热发电。③太阳能碟式热发电。表2中可以看出:抛物面槽式技术相对成熟、目前应用最广泛,集热塔式发电技术的效率提升与成本下降潜力巨大,抛物面碟式发电系统效率最高、便于模块化部署。
3 生物质直燃与太阳能热发电互补
生物质直燃技术与太阳能热发电技术优缺点都很明显,利用互补性原理,将构建联合发电系统,使两种清洁可再生能源发电系统转化为稳定可靠发电系统。太阳能与生物质直燃集成互补发电系统大体可以分为三个子系统,即汽轮机发电系统、太阳能集热转化系统、生物质直燃锅炉系统。在得不到太阳能辐射或辐射较微弱时,必须将太阳能集热吸收转化系统的供水管路切断,使另外两个子系统联合运行。太阳能与生物质直燃集成时,不同方案的选取需要考虑参数匹配,选取合适的机组容量。太阳能集热系统相当于部分锅炉受热面,而且能取代各抽汽加热循环工质,基于集热系统不同的引入位置,可以分为以下几种情况。
3.1 锅炉受热面引入 因为集热器性能限制,太阳能集热系统可能无法将工质加热至锅炉出口过热蒸汽的参数,此时可以将工质由高加引出一部分加热至汽包压力下的饱和蒸汽再引入至汽包,如图2。由于投入部分太阳能热量,生物质燃料消耗量减小,烟气量也会相应减小,烟气量小于某一值时,会影响锅炉各受热面的换热,出现过热器吸热不足现象,因此在设计时要计算太阳能最高能投入的热量。3.2 加热器水侧引入 循环工质从加热器入口引出送入集热系统,吸收太阳能辐射热量,达到该级加热器出口温度后引回至生物质直燃热力系统,如图3。3.3 加热器汽侧引入 基于循环工质引出位置的考量,可采用图4所示的两种引出方式:①从凝结水泵出口引出;②从给水泵引出。第①中引出方式可取代任意一段抽汽,第②种引出方式必须选用减少1,2段抽汽。
综合以上几种选取最恰当的太阳能集热系统和生物质直燃热力系统集成方案。
4 未来需要解决问题
①太阳能分布区域较为集中,生物质能源分布相对分散,数据收集与整理耗时较长。②生物质直燃发电系统和太阳能热发电系统的技术参数有待深入研究,但就现阶段的技术水平来说,还没有联合循环发电实例电厂正式运营,系统设计有待进一步研究。③生物质的存储与输送问题,就现阶段的储运技术设备而言,生物质的存储与输送成本较高,压缩过程能耗大,系统运行成本颇高。
5 结论
生物质直燃发电系统既清洁又高效,太阳能的开发利用也是未来能源领域的新趋势。虽然在技术、政策和管理方面仍有很多问题有待解决,但它符合可持续发展的要求,对该系统深入研究具有重大意义。
参考文献:
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[3]吴静.以太阳能为辅助热源的混合发电方式研究[M].北京:华北电力大学,2009.
杨文海
(南京航空航天大学国际教育学院,南京,210016)
摘要:可再生能源包括水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等,资源潜力大,环境污染低,可永续利用,是有利于人
与自然和谐发展的重要能源。本文回顾了德国把发展可再生能源作为确保能源安全、能源多元化供应和替代能源的重要战略
选择,介绍了德国节能措施和可再生能源利用动态,期望为我国可再生能源政策制定和战略实施提供决策参考。
关键词:德国;可再生能源;扶持政策;节能措施
可再生能源的发展既是应对气候变化、提高能源安全的重要
途径,也是全球竞争的核心领域。德国不仅把发展可再生能源作
为确保能源安全、能源多元化供应和替代能源的重要战略选择,
而且也视之为减少碳排放和节约化石类燃料引起的环境问题的
重要措施。德国在太阳能、风能、生物质能、地热能、水利发电等开
发利用方面居世界领先水平。经过多年努力,德国已经在可再生
能源领域处于世界领先地位,并极力推动该领域的技术出口。
1 德国能源政策
由于自然资源较为贫乏,德国将节约能源、提高能效奉为一
项长期坚持的基本国策。德国可再生能源位居世界第一,这与德
国政府颁布的德国以《可再生能源法》为核心,形成联邦促进法规
体系有很大的关联。德国以《可再生能源优先法》为主导,形成联
邦促进法规体系。《可再生能源法》主要内容包括:以提升价格为
主,调整可再生能源补贴性价格标准;调低对新项目入网价格每
年递减速度。新项目入网价格之所以每年递减,其原因是随着生
产量增加、技术进步和学习效应取得,可再生能源供应成本会下
降;对供电质量和技术要求规定奖惩机制。德国《可再生能源法》
提供的各种优惠和补贴是促进可再生能源发电量不断增长的主
要原因。
除《可再生能源法》之外,德国主要促进和规范可再生能源发
展的法规包括:《生物质发电条例》、《能源供应电网接入法》、《能
源行业法》、《促进可再生能源生产令》、《太阳能电池府补贴规则》
等。
自2011 年6 月新的能源方案通过以来,已有约160 项具体
措施开始实施。加速电网扩建、海上风电场的建设和并网、为可再
生能源提供有效与合理的支持、建筑物节能改造以及热电联产等
领域都有了重要的法律基础。政府在立法、融资和扶持等方面,创
造良好政策环境,起到了重要作用。2011 年日本福岛核事故后,
德国政府进一步修正《可再生能源法》,提出了一个雄心勃勃的能
源转型战略目标,即:到2020 年,35% 以上的电力消费将来自可
再生能源;到2030 年,50% 以上的电力消费将来自可再生能源;
而到2050 年,80% 以上的电力消费将来自可再生能源。
在国家行动方案中,德国联邦政府根据本国的实际情形,制
订了一系列相配套的方案,如已经实施的可再生能源法、可再生
能源供热法、热电联产法、投资激励、电价补贴、节能标准和生物
液体燃料配额等。其中,新的国家方案强化了可再生能源对供热
和燃料部门的贡献,其工作重点是:包括鼓励用户侧的可再生能
源技术,促进生物质能可持续和高能效开发利用,加快开发海上
风电等,加快智能电网建设等。正是有了比较完善的法律法规、深
入人心的环保理念、政府和企业对环保技术研发的持续投入、市
场机制对企业环保行为的调节等因素,德国走上了一条经济发展
与环境保护和谐共存的正途。
2 德国能源利用技术
经过德国政府多年的政策扶持和企业界的共同努力,2012
年,德国可再生能源行业投资总额达到了266 亿欧元。其中,约
200 亿欧元, 即75% 投资于包括住宅太阳能光伏安装项目在内
的小型可再生能源项目。可再生能源的快速发展,对于德国经济、
产业、社会等都产生了积极而深远的影响。
得益于能源转型战略,德国可再生能源发展迅速步入世界前
列,并取得喜人的成绩。据统计,目前德国可再生能源发电比重由
2000 年的不足7% 上升至近25%。可再生能源已经超过核能,成为
该国第2 大电力来源。2004 年以来,德国清洁能源行业的投资
增长了122%,形成的相关产业创造了近38 万个就业岗位。预计
到2020 年和2030 年,能源转型计划将分别创造50 万和80 万个
就业岗位。而自1990 年以来,德国温室气体排放已降低25.5%,
超出了《京都议定书》规定的到2012 年降低21% 的承诺。
2.1 风能
早在2002 年,德国政府就确立了海上风能利用战略的目标:
到2030 年,海上风力发电站装机容量达到2 万—2.5 万MW,计划
在北海和波罗的海建设海上风力发电站。在启动阶段,德国政府
对这些项目的环境和生态影响进行了专门研究:如候鸟和蝙蝠
迁徙情况的调查研究,对生物群数量和鸟类栖息、海洋哺乳生物
分布情况的大面积现状调研,并根据对幼鲸和海豹听力的研究成
果确定海上风力发电机的噪声许可指标。此外,还针对船舶碰撞
和海底电缆通道问题,考虑自然保护和法律方面的因素,进行海
上风力发电平台类型优化的研究。
当前,德国投入使用的海上风电场共两个,一个是装机容量
为6 万千瓦的阿尔法·文图斯(Alpha Ventus) 风电场,另一个是
7.5 万千瓦的巴德1 期海上风电场(BARD Offshore 1),均建在
北海。截止2012 年,德国用可再生能源生产的电力达到国家全部
能源的25% 以上。其中,大部分来自原风力发电,比例达到总能源
产量的9.2%。来自德国风能学会的专家指出,风能应该是最优质
的生态净化能源,并要求德国各联邦州政府大力支持风电站的建
设持。
2.2 太阳能
2004 年,总功率为5MW 的世界最大的太阳能发电站在德国
莱比锡建成、耗资2200 万欧元,整套发电装置有3.35 万块光电
池板组成,占地面积21.6hm2,可以为1800 户住家提供生活用电。
2011 年德国光伏新增装机7.5GW,累计装机达到24.7GW,仍然保
持了高速发展。
在欧洲,太阳能在德国的利用率一直居于首位,太阳能普遍
应用于房顶、路灯、指示灯等设施。德国大多数工程建设单位是自
发建设并不是政府强迫所为,其主要原因除了有政府优惠政策吸
引外,更重要的是投入该项目能高效地改善生态环境,并且可以
快速地收回投资成本,取得很好的投资效益,从而形成有序的、良
性循环的建设模式。
2.3 生物质能
近年来,德国在发展生物能源上加大了力度,利用油菜籽、木
材、植物茎秆等获取生物柴油,可使德国获得25% 的电能和100%
的热能。的国际化在未来逐渐关闭核电站,转而启用可再生能源,
主要是生物质能源。作为替代石油的战略物资,生物质燃料也成
为世界最新关注的热点。生物质能可直接生产出提供动力的液体
燃料,这对于解决交通能源非常重要。同时,生物质能开发已经成
为德国发展生态农业的有效措施。德国农业的发展呈现集中种植
趋势,很少使用化肥、农药,并以生产无公害绿色农产品为主。沼
气发电,形成种植、养殖利用的良性循环。沼渣、沼液由大型专用
汽车运至农田,沼气用于发电,所发的电能直接并入电网以优惠
价销售,农场所用电能再向电力供应公司平价购买,从而在政策
上给电力公司创造了良好的发展空间。
2.4 地热能
地热能是来自地球深处的可再生能源,起源于地球的熔浆和
放射性物质的衰变。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两
大类。与风能相比,地热能稳定而且可以人为调节实用。目前,地
热能的利用在德国已经形成了一定的规模。
德国通过《可再生能源研发计划》、《未来投资计划》,对地热
发电的研发和试点工作给与资助;并通过《可再生能源市场拓展
计划》和可再生能源法》,对市场开拓予以推进支持。德国于2003
年开始地热发电,其潜力每年约为3000 亿KW·h,相当于当年德
国耗电量的60%。与其他可再生能源发电形式相比,地热发电潜
力位居榜首。如果能解决当前存在的一些技术问题,地热发电将
会发展成为未来可再生能源份额逐渐增加的能源系统中的核心
部分。
3 启示与借鉴
近年来,随着中国经济的高速增长,能源及其安全问题已越
来越成为经济发展无法回避的问题。随着产业规模的不断扩大,
我国可再生能源开发面临的诸多问题和障碍逐渐显现,成为制约
我国新能源产业规模化的瓶颈。借鉴德国在可再生能源领域的扶
持政策与激烈举措,围绕我国能源利用的实际情况,可进行可再
生能源综合利用的战略规划。一要进一步完善相关法律法规与政
策体系;建议在现有《可再生能源法》、《可再生能源中长期发展
规划》等法律法规的基础上,尽快出台《可再生能源法》和《可再生
能源中长期发展规划》具体实施细则,为风电产业发展营造良好
的环境。
二是建立相对稳定的融资支持机制;德国政府运用多种激
励措施,引导和扶持民间资本对国家可再生能源基础设施的投
资、可再生能源技术的应用和开发,极大地促进了国家可再生能
源技术的普及推广。我国应借鉴德国一系列做法,结合《可再生能
源中长期发展规划》, 建立相对稳定的融资支持机制,建立相对
稳定的策性融资支持机制。
三要加大可再生能源科技创新和研发支持力度,加大资金投
入,鼓励高校和科研机构在该领域进行重点研究,不断提高科技
武汉凯迪电力股份有限公司(000939.SZ,下称凯迪电力)正在进行的“华丽转身”,在资本市场上越来越惹人注目。
2月9日,凯迪电力出售武汉东湖高新集团股份有限公司(600133.SH,下称东湖高新)14%股权的议案在股东大会通过,这是为了剥离非核心业务,“集中精力做好生物质发电主业”。此前,旨在为即将上马的7个生物质发电厂筹措资金的18亿元非公开发行议案亦获股东大会通过。
“凯迪电力近期的举措,都在于进军生物质发电领域,成为这一领域的龙头企业。”一位电力行业资深分析师告诉《财经国家周刊》。
凯迪的四次“变身”
生物质发电是指用秸秆、林木废弃物、城市生活垃圾等作为原料的发电方式。
如果近期出台的增发方案顺利进行,凯迪电力将成为迄今唯一以生物质发电为核心业务的上市公司。不过,转向生物质发电领域并非凯迪电力第一次置换主业。
凯迪电力成立于1993年,核心业务为生产火力发电厂的配套设施。1999年,凯迪电力上市,其主业变更为火电厂环保脱硫工程总包,此外,水处理业务亦在公司业务中占一定比例。这可以说是凯迪电力的第一次“变身”。
从2004年起,凯迪电力开始向电力工程承包以及发电行业转型,并于2005年3月受让武汉蓝光电力股份有限公司所持有的河南蓝光环保发电有限公司55%股权。这被认为是凯迪电力的第二次“变身”。
由于发电行业垄断性很强,凯迪电力在电力工程承包及发电行业的盈利始终十分有限。2007年3月,凯迪电力公布非公开发行预案,拟受让股东凯迪控股旗下郑州煤炭工业(集团)杨河煤业有限公司39.23%的股权,凯迪电力由此进入煤炭采选业,该交易最终于2008年4月完成。凯迪电力实现第三次“变身”。
时隔不过一年有余,凯迪电力再次谋求“变身”。2009年10月,凯迪电力从控股股东凯迪控股手中收购了9家生物质发电厂,其中包括18亿元增发预案募集资金将投向的7个电厂。
原料难题未解
原料的成本过高,是该行业最大的瓶颈。
宝应协鑫生物质环保热电有限公司(下称宝应协鑫)总经理姜建华说,“原料紧张时,进厂价都超过300元一吨”,同样的发电量,生物质原料的成本“通常比烧煤高出一倍还多”,“而且还有淡旺季,供应量不稳定”。
如何解决原料成本居高不下的难题,成为欲在该领域大展鸿图的凯迪电力必须回答的问题。对此,凯迪电力给出的解决方案“看上去很美”。
根据凯迪电力的增发方案,公司将采取“三级燃料保障体系”。一级是培育碳薪林,二、三级是“直接与农林厂等签订长协+产业工人”。
根据这个体系,碳薪林将为公司提供林木废弃物等原料。电厂则选址在具有充足生物质发电原料的林、农、牧厂附近,电厂将与这些林、农、牧厂签订长期收购协议,以获得稳定的原料来源。
此外,电厂将招聘原料工人(即产业工人),把农民转为合同工,由他们在乡村里帮助收集农业和林业的废弃物,每人每年收购200吨,待遇为约3万元年薪与三险一金的福利保障。
根据长城证券的报告,凯迪电力与全国266个县签署了方圆80公里半径内原料收购的排他性协议,不允许同业入内收购原料。而如果产业工人外运,则运费高昂,对他们来说不经济,这样,凯迪电力的收购成本则能够保证到厂价格低于200 元/吨。
图景虽然美妙,现实却显得更为严峻。
“合同工的招募和管理恐怕就是个大问题。”一位著名券商电力行业资深分析师认为,“仅靠合同,很难限制工人,他们还是有可能违约,或者把原料给其它电厂,或者干脆进城务工。”
一位电厂负责人对此方案算了一笔账:“一个厂一天要将近1000吨原料,一个人一年运200吨,那要招多少人?而且,一个人一年给3万,不就是每吨原料要付150元劳务费吗?进厂价要低于每吨200元的话,和周围的牧场林场签的收购价就要低于50元一吨,可能吗?”
上述分析师对长期收购协议的作用也不看好,他认为,“即使刚开始对方愿意接受那么低的价格,第二、第三年对方也有可能要求涨价,原料对电厂来说至关重要,对供应方来说不过就是不太多的额外收入,谈判起来弱势的肯定是电厂”。
排他性收购协议的作用亦受到一些质疑。专门从事生物质能源研究的丹麦创新中心研究员朱斌认为,发电只是生物质能源综合利用的一种形式,除此之外,生物质还有造纸、做饲料、生产燃料乙醇等多种用途,而焚烧发电,可能是其中成本最高、利用效率最低的方式。对此,河北建投生物的总经理陈国刚也表示认同,“其他综合利用的方式成熟了,同样会与电厂争夺原料,抬高原料价格。”
寄望政策扶持
生物质发电行业目前的盈利状况普遍堪忧。宝应协鑫总经理姜建华说,“目前江苏投产的生物质电厂普遍是亏损的,最好的也不过是微利。”
中国资源综合利用协会可再生能源委员会CDM主管王卫权向《财经国家周刊》表示,生物质发电目前技术比较成熟的只有秸秆焚烧发电,盈利情况尚且不佳,其他的诸如垃圾焚烧发电、废弃物气化发电都还在实验阶段,技术上都还未成熟,更不要说盈利了。
“政策扶持是决定因素。”国信证券电力行业资深分析师徐颖真评论说。
生物质发电能够有效解决如何处理废弃物及垃圾的问题,对解决三农问题亦颇有助益。根据宝应协鑫总经理姜建华的估算,一个中等规模发电厂能为当地创造废弃物收集经纪人、加工工人、运输司机、电厂工人等将近2000个就业岗位。
根据已颁布的国家政策法规,生物质发电企业所获优惠包括发电量全额上网、0.35元/度的电价补贴以及增值税即征即退等。地方政府则有“废弃作物禁烧令”、“以秸秆换液化气”等举措鼓励农民将秸秆等生物质原料运送至电厂。
对于能够稳定发电的电厂,联合国清洁能源发展机制(CDM)的碳减排量(CER)补贴也是一笔不菲的收入。
根据CDM,利用清洁能源发电所产生的二氧化碳排放量少于传统的火力发电,这部分减少的碳排放量可获得补贴。目前山东单县、河北晋州与江苏宿迁三个生物质发电企业已获得这种补贴,数额在18-120万欧元不等。
“这么多的补贴和扶持政策,技术成熟、管理水平较好的企业已经开始盈利。”徐颖真认为。
无论是凯迪电力的增发预案,还是长城证券的研究报告,都将国家政策扶持与预期CDM补贴,作为看好生物质发电未来盈利能力的最重要理由。
随着经济的发展,各种企业对于能源的需求越来越大,大量的开采不可再生能源造成了全世界性质的能源紧缺,并且大量的燃煤等能源方式造成了严重的空气环境问题,严重的影响了人们的正常生活,这种情况下对于低碳环保的理念不断的宣传和提高,人类对于能源的探索更多的倾向于可再生绿色能源,更好的保证能源供应和绿色环保,这种形势下就极大的推动了新能源的发展。除了节能之外,电力应用中新能源的开发和使用也是一个重要的发展方向。
1 电力节能技术的应用
国家出台相关政策,积极拓展电能替代领域,扩大替代成果,在东北地区率先将热泵技术应用作为推动社会节能的能效管理重点项目,为项目提供专项扶持基金和优惠电价政策等专项服务。通过特别流转金和专项补助的形式,鼓励企业采用先进节能技术,改进生产工艺,提高电力使用效率。 目前我国的电力系统节能已经取得了相当可观的成果。
1.1 回转式空气预热器柔性密封技术 “回转式空气预热器柔性密封技术”为入选国家发展改革委《国家重点节能技术推广目录》的节能技术,其针对于空预器漏风和堵灰两大难题提出的解决措施,可以有效解决回转式空预器的运行问题,使空预器长期处于高效稳定的运行状态,明显提高机组运行的经济性和安全性,从而达到节能减排的效果。“径流式湿式电除尘器技术”与传统湿式除尘相比除尘效率高达90%以上,运行电耗、水耗及阻力小,节能减排效果显著。
1.2 压缩空气系统节能改造项目 该项目将高载能生产车间原有的压缩空气系统加装了空压机房节能监控系统,解决了车间末端用气波动且离心机调节能力弱的难题,实现了动态补偿用气,提高了部分电解车间用气端的用气效率,实现了各车间用气流量的全可控,降低了空压机群的总能耗。此项改造节能率超过20%,年节电约316万千瓦时,折合标准煤1137.6吨、减排二氧化碳2980.6吨。
1.3 其他 洛阳隆华传热节能股份有限公司“电力尖峰冷却技术”针对火电尖峰冷却问题提供专项解决方案。重庆富氧科技股份有限公司“富氧燃烧技术”、普瑞森能源集团公司“电厂凝汽器蒸汽喷射器抽真空系统”、国电科学研究院“低位能分级混合加热供暖技术”、宜兴亨达竹格填料有限公司“火力发电冷却塔竹制淋水填料技术”等。这些技术及其实际应用案例对于引导用户采用节能技术、促进火电行业节能减排技术进步具有重要的借鉴意义。
2 电力新能源的现状及发展
2.1 太阳能 太阳能是目前来说应用最广泛的新能源,太阳能具有取之不尽和容易收集等特点,只要有足够的空间和合理的装置就能够进行太阳能的应用,目前我国的太阳能热水器生产应用排行世界第一,已经实现了商业化,对于我国来说更多的需要考虑建筑中太阳能的利用,在建筑设计时充分利用太阳能,从美观和技术方面综合考虑,我国对于太阳能的重视会使得太阳能利用在建筑上的应用发展较快,更好的提供能源保障,但是同样太阳能发电的前期投入较高,推广普及需要政府的大力支持。我国的太阳能电池板的生产在世界水平上总体较高,随着太阳能科技利用的不断发展,硅材料等太阳能利用材料有可能出现降低等现象,光电元件的效率更高,成本越来越低,这就需要我们在太阳能的发展中从技术方面不断进行突破,保障高效、低价,提高竞争力,保证能源的供应,降低污染问题。
2.2 风能 目前,从可再生能源发电成本来看,风力发电成本在可再生能源中最具性价比。相较于传统能源发电,目前全球部分地区陆上风电已经具备较好竞争力。对于我国挂档加速的风电产业,如果要实现2020年,中国非化石能源占一次能源消费比重达到15%的目标,大力发展风电是毫无疑问的。目前就陆上风电开发成本来说,全球陆上风电平均度电成本降至约83美元/兆瓦时。而部分地区煤炭和天然气发电成本不降反升。随着风电技术进步和发展规模扩大,以及煤电成本的增加,未来风电竞争力将进一步增加,预计在2020年前后中国陆地风电成本将达到与煤电持平的水平。但在发展中我们要注意的是从风电场选址上需从宏观和微观角度着手考虑,做好当地风资源评估等前期工作。其次,在建设阶段需考虑如何降低设备采购成本以及接下来运行维护成本。
此外,现在我国风电行业的主力是国企,强调最多的是社会责任,任何企业想要可持续发展必须要有合理利润,持续降低风电的全生命周期成本是风电产业健康发展且提升竞争力的必由之路。
2.3 核能 目前来说核电常用的为核裂变,虽然核聚变释放的能量要远远大于核裂变,但是技术存在一定的问题还未能真正投入使用,我国的核电经过了一段时间的发展取得了一定成就,但发展速度并不够快,核电是高新技术,需要高科技和人才的支持,对操作人员的要求较高,所以核电的发展必须从人才的培养方面着手,综合推进,才能够保障核电技术的可靠、平稳、快速的发展。
2.4 生物质能 对于生物质能的利用我国进行了深入的研究,由于我国农业的比重,我国的生物质能发展潜力很大,对于生物质能的应用分成了两派,一派不能接受粮食作为燃料,但是随着技术的不断改进,目前采用纤维素制作燃料已经投入了不断的试验和发展。但是生物质能的应用仍旧存在一定的问题,例如运输和收集的成本问题,从各个偏远地区收集秸秆就造成了更多的人力和机械的投入,收集半径太大就会对经济效益造成影响,小规模的收购又很难保证能源的供应,这就对生物质能能源的发展造成了影响。需要我们不断的采取新的科技手段,更好的利用生物质能。
【关键词】建筑节能;经济效益;节能
0.引言
目前,资源问题已成为全球性问题。建筑能耗在社会总能耗中比例很大,是解决资源问题的关键入口。因此,建筑领域工作者应将建筑节能意识贯穿于建筑工程的所有阶段,并在实际的规划、设计、新建、改建和使用等过程中严格执行建筑节能标准,尽量使用新型建筑材料以及建筑节能新技术、新工艺等,以此提升建筑围护结构的保温隔热性能和能耗系统效率,从而真正做到建筑节能与环境保护共存,实现大众积极参与的“节能行动”氛围。
1.建筑节能的主要技术措施
1.1改进和探索建筑节能设计方法
(1)建筑体形。在实际建筑设计过程中,要充分结合建筑所在地区的气候特点和场地条件,综合考虑建筑体形,以此进行合理设计。设计时,尽量减小建筑形体系数,以更好体现建筑节能效果。
(2)建筑物朝向。建筑朝向对建筑的采光及隔热效果有直接的影响。通常,将建筑物设计为坐北朝南能够有效避免太阳地直接照射。在设计时,在加入一定的遮光措施,能够将建筑物的隔热效果发挥得淋漓尽致。
(3)建筑平面布置。综合考虑楼间距和通风条件,合理布置建筑平面,同时要合理考虑建筑房间内的采光和自然通风效果。提高建筑的采光效果及自然通风效果,可减少人工照明以及温度调节所带来的电耗。
(4)建筑门窗。建筑门窗容易受外界阳光照射以及温度侵入。因此,在节能建筑设计时,应着重减少单侧墙立面的门窗面积。在充分考虑建筑采光和景观等要求基础上,控制门窗面积是实现建筑节能设计重要途径之一。同时,还需注意门窗气密性和水密性要求。
(5)建筑墙体。由于建筑墙体体量巨大,因此,其也是建筑节能的重要方面。通常采用空心砌块砖、夹气混凝土砖和各种夹芯及复合墙体材料等。
(6)建筑屋顶。建筑屋顶处于建筑物的最高处,直接受阳光照射。因此,在设计时,可选择隔热型屋顶材料,还可设计建筑空间,设置隔热层或设备间等,从而减少房屋传热对住宅内部的影响。
1.2重视新能源在设计中的应用
新能源应用于建设节能设计是未来建筑发展的方向,因此在建筑设计时应注意引入新能源,转变传统能源的消费习惯。生物质能、太阳能、地热资源以及风能等均是未来能源应用的发展趋势。生物质能的利用方式主要是将生物质能转化为清洁能源,替代传统的煤和石油等;太阳能应用则需综合考虑经济、环境、人文等因素,注重太阳能与建筑设计的一体化;地热能源是将深层地热资源和地面的室内温度通过机组进行交换,因此实现夏季制冷、冬季制热的效果,这也是未来建筑节能发展的方式;风能取之不尽、用之不竭,对生态环境不存在任何影响。
1.3重视新材料、技术在节能建筑中的应用
(1)发泡水泥。发泡水泥有特殊的内部结构,能够有效地阻止外部冷空气进入室内,从而提高了墙体的保温效果,这种新材料已成为国家大力推广的新型墙体材料。
(2)墙体复合保温技术。墙体复合保温通常是在墙体的内、中、外附加保温层,以提升墙体的保温效果。
2.节能建筑经济效益的实例分析
2.1节能方案
3.结束语
虽然在初期节能型建筑的投资较大,但是从长远看,其节能经济效益能够补偿初期的投入,能够完全达到建筑节能的标注。因此,发展节能建筑而产生的经济效益是非常诱人的,但是其持续健康发展,还需要政府的大力扶持,制定适当的鼓励政策,以推动建筑节能事业又好又快地发展。 [科]
【参考文献】
[1]宣蕾.建筑节能[J].江西能源,2006(04).
[2]柴陆修,吴坤民,夏松.建筑节能的实施对节能窗行业发展的影响分析[J].门窗,2008(08).
[3]孙西京,李妍.推进陕西建筑节能减排,实现经济社会的可持续性发展[J].陕西建筑,2009(03).
众所周知,煤炭是全球人类赖以生存的基础能源之一,对推动社会经济的发展和生产力的进步作出了不可替代的贡献,在全球能源结构中占有重要地位。
就我国而言,长期以来,煤炭一直占我国能源生产和消费总量的70%左右。据中国煤炭工业协会统计,2005年全国煤炭消耗量就高达20.44亿吨,而且随着经济的飞速发展,能源消费也正以每年15%的速度迅速增长。然而人类目前所面临的一次次的能源危机和环境危机又在不断的提醒我们,过度开采带来的不仅仅是资源的减少,而且对人类生存的环境也是巨大的破坏。现实是严峻而残酷的,而更主要的是,天然原煤是不可再生、无法循环的,研发新的可再生能源,从而更加科学合理地利用能源是大自然向人类提出的一项重大课题,并亟待解决……
敢为人先 开发新型能源
我国是世界农业大国,每年大约有7亿多吨秸秆,每到夏秋收获季节,农村的秸秆堆积如山,有的大量被焚烧掉,不仅造成能源浪费,而且还会造成严重的空气污染。那么,如何将这些废弃的农作物秸秆转化成方便清洁的新能源呢?
“中国环保产业协会”会员单位―― 河南华冠新能源科技有限公司,成立了以总经理祝晓(市人大代表)为核心的植物速生煤课题研究小组,他们经过了几年的技术攻关,终于在生物质能源开发领域取得了突破性进展:通过现代工艺,可将玉米秸秆、棉花杆、小麦秸秆和稻壳等秸秆以及薪柴(如树枝、木材加工后的边角余料等),在短时间内迅速炭化成植物速生煤――“秸秆煤”。该煤可广泛适合于民用和工业用煤,并可与优质焦炭相媲美。而且生产成本特别低,每炭化一吨秸秆的成本还不到2元钱,而每吨原料可炭化出炭粉400―500公斤。炭粉可制成木炭、生活用煤等,同时也可制成蜂窝煤(每块成本在8分钱左右),一块煤即可保持燃烧90分钟左右的强劲火焰。
业内专家认为:“这是可再生能源研究开发领域的一项重大突破,无疑是相当于开发了一座取之不尽的可再生循环的绿色煤田。植物速生煤与原煤相比更易于投资办厂,并可获得巨大利润,具有不可估量的市场前景和深远的社会意义。”
而笔者则要说:“是华冠人敢为人先、誓为人先,用智慧将腐朽化为了神奇,开发出了利国利民的新型能源。华冠公司的这一重大科研成果的成功研发不仅解决了现有农村能源问题,而且使农村资源得到了科学有效的利用,使农村人居环境、村容村貌得到了空前改观,有力地促进了社会主义新农村建设!”
现在,华冠人可以骄傲地向全世界宣布:“煤炭是可以再生的!”
绿色能源 成就朝阳产业
能源产业历来是一个国家长期发展战略的重中之重,而在全球能源需求越来越大的今天,作为新生绿色能源的“生物质能源”,其产业化开发必将成为能源可持续发展的新动力。
面对现实,目前对于我国乡镇居民来说,在煤炭及天燃气、石油等其它能源价格不断上涨的今天,植物速生煤――“秸秆煤”技术的研制成功无疑是雪中送炭。小的方面讲:既可有效利用农村废弃资源,减少农村环境污染,又可降低农村家庭的燃煤开支,从而增加农民收入;既为长期以来农村废弃秸秆的历史遗留问题提供了一条绝佳解决方案,也为广大乡镇居民带来了巨大的财富商机。大的方面讲:在社会主义新农村建设中合理开发利用可再生能源,不仅可以减缓我国当前的能源紧张局面,减轻国家和各级政府对于生态保护和环境污染相应投入的压力,而且可以大大改善我们人类自己的生存环境,提高生活质量,促进城乡协调,实现社会经济的可持续发展。
植物速生煤生产技术在得到了国家各级权威部门的检测认证后,华冠公司便马上立项,并以火力强劲的植物速生煤――“秸秆生物质蜂窝煤”为主打产品开始投产。
“秸秆生物质蜂窝煤”从根本上克服了传统蜂窝煤普遍存在的上火慢,火苗低、烧不透、易灭火、封火时间短、煤气重、易中毒、费用大等缺点,产品易燃(报纸即可引燃)、无烟、无异味,燃烧充分、火力猛、发热量大。经对比试验,同样大小(120×80mm)的成型蜂窝煤,植物速生蜂窝煤比普通蜂窝煤多烧3kg左右开水,耗时缩短四分之一以上,而其成本则还不到普通蜂窝煤的一半,且烧掉后的残渣富含钾、镁、磷和钙等物质,可以全部作为肥料还田,来补充土壤养份,一举多得,真正意义上实现了资源的充分利用。
不言而喻,植物速生煤――“秸秆生物质蜂窝煤”这项新技术在农村有着广阔的市场。而且近年来,为缓解能源日益短缺我国各级政府也制定了一系列鼓励资源再利用、支持开发新能源的相关扶植政策。我们相信,在这样一个十分有利的大的经济环境的呵护下,植物速生煤这项新生能源产业必将取代原有的能源产业,从而使人类迎来一个崭新的自给自足型的绿色能源时代!
这也进一步证实了,开发利用新的可再生能源无疑是前景光明的朝阳产业!
后记:
华冠公司作为高新技术企业,始终坚持以保护环境,节约能源,造福人类为己任,在新一轮产业升级、抢占市场商机中,华冠人推出的“秸秆煤”技术无疑是博得了头筹,并走在了行业前沿。公司总经理祝晓表示:为充分利用农作物秸秆,保护生态环境,促进农民增收,节约农民生活用能支出,我们会加快推广这一造福于民的好产品使其早日走进千家万户,为建设资源节约型、环境友好型的社会主义新农村添热增光!
相关链接:
生物质能又称“绿色能源”,是指通过植物的光合作用而将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下来的能源,是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源。据统计,全世界每年通过光合作用生成的生物质能源约50亿吨,相当于世界主要燃料消耗的10倍。
公司可为投资商提供原料配方及全套技术,仅收4800元。同时为保障接产方利益,本技术在各市、县只转让一家。市人大代表总经理祝晓郑重承诺:该技术包教包会,如技术失真,赔偿往返费用。
地址:河南省襄城县南环路东300米
官方网站:省略