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中国生物质发电行业研究报告

来源:国泰君安 2015-11-27 09:50:00打印

作者:李钦佩

作为可再生能源利用的一种形式,生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电。主要的发电形式有以下几种:直接燃烧发电、气化发电、垃圾发电(包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电)、沼气发电以及与煤混合燃烧发电等技术。作为新型能源利用方式,生物质能发电技术日趋成熟,这一技术主要通过生物质转化为可燃气体燃烧后产生能量,进行发电。目前,生物质能发电已经在世界主要发达国家普及,并逐渐成为一种重要的供电方式。垃圾填埋气发电是生物质发电的主要形式,其主要利用垃圾产生的复含甲烷的填埋气体燃烧进行发电,这一能源利用形式出现于20世纪70年代末的美国。

填埋气发电的原料为可以产生电能和热能的垃圾填埋气。将城市生活垃圾填埋堆放在垃圾场(坑)内,垃圾中的有机物质就会分解而产生富含甲烷的生物气,其中大约含甲烷(55%),二氧化碳(40%)和少量氧、氮、一氧化碳、硫化氢等。垃圾填埋场可以是废矿井、废采石场、山沟和洼地等。当今的垃圾填埋场在倾倒垃圾之前,在坑的内部用不渗漏的材料做一层防渗内衬,填满垃圾后封盖,上边再覆盖一层黄土,防止填埋气跑掉,经过一年左右的时间即可钻井采气。填埋气经除尘、除湿并加压,然后通过管道送入发电机发电。填埋场外观还可以绿化、种植季节性作物等。

我国现阶段垃圾处理的主要方式为垃圾卫生填埋,2003年至2012年填埋占我国垃圾处理的比重平均高达81%。其原因在于:一方面,从我国的现实情出发卫生填埋场的选址、建设周期较短,总投资和运行费用相对低;另一方面,相比发达国家,我国生活垃圾具有含水量高、热值低的特点而且绝大部分城市垃圾均以混合收集为主,转运到处理场的基本上是原生并未做垃圾的有效分类和预处理,无法给其他处置方式提供支持。因此直接填埋方式作为生活垃圾处理的主要方式是由现阶段中国经济发展水平和特性共同决定的。

生物质发电行业具有“上游原料易获得,行业竞争不算激烈,进入壁垒较高”的特点。生物质能发电行业的上下游结构较为简单,产业链短。随着《可再生能源法》和相关可再生能源电价补贴政策的出台和实施,我国生物质发电投资热情迅速高涨,启动建设了各类农林废弃物发电项目。生物质能发电行业的产业链由生物质能发电生产行业加上上游的资源行业和设备行业以及下游的电网行业构成。产业链上游形式为业务公司与上游产生甲烷气的企业签订采气权,并划分项目收益,或者直接从上游企业按量收购垃圾进行利用,供应商议价能力与生物质电厂所在地的资源禀赋有关系,在资源丰富且周边无大的工业用户情况下,电厂具备定价权;在资源相对紧张且存在其它大用量的工业用户时,会出现供应商哄抬燃料价格的现象。

生物质能发电行业和其他新能源行业面临的唯一下游客户就是电网,电网购电以后再销售给各个不同的用户,由于国家优先上网的政策,使得生物质发电行业销售不是问题。同时,优先调度政策保证生物质能发电销售无忧。生物质发电量在电网的占比很小,不到0.5%。国家可再生能源法规定对生物质电是优先上网,不参与调峰。下游终端客户用电量的变化对生物质发电行业影响很小。

1、我国生物质发电行业发展现状

20世纪70年代石油危机的爆发催生了全球生物质能发电形式,当时的丹麦、芬兰、瑞典等国家利用可再生能源来调整能源结构,推行利用农作物秸秆发电的方式,这很快引起了主要发达国家的重视,从而推动了生物质能的迅速发展。

生物质发电在欧美等发达国家已经是成熟产业,以生物质为燃料的热电联产已成为某些国家重要的发电和供热方式。目前国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度,实现了规模化产业经营,以美国、瑞典和奥地利三国为例,生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模,分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和10%。2008年至2009年间,欧盟生物质能发电量增长约10.2%,从793亿千瓦时增至874亿千瓦时。其中,固体生物质能发电量为622亿千瓦时,占所有生物质能发电量的71%。欧洲生物质能发电一半来自普通电厂,另一半来自热电联产电厂,但各个国家的情况有所不同。

2007-2013年,全球生物质能发电装机容量持续上升,2012年达到70.9GW,2013年,全球生物质及垃圾发电新增装机规模增长有所放缓,全年新增装机量5.5GW,累计装机规模达到76.4GW。

我国生物质能发电的工业化生产起始于2004年,前期发展速度较慢,发电规模较小,2005年底以前,我国生物质能发电总装机容量约200万千瓦,主要是农业加工项目产生的现有集中废弃物的资源利用项目,其中以蔗渣发电为主,总装机量约为170万千瓦,其余是碾米厂稻壳气化发电等。随着《可再生能源法》和相关可再生能源电价补贴政策的出台和实施,我国生物质能发电投资热情迅速高涨,启动建设了各类农林废弃物发电项目。我国生物质能发电技术产业呈现出全面加速的发展态势。

在各种政策的支持下,我国在生物质能发电领域取得了重大进展。2005-2014年,我国生物质及垃圾发电装机容量逐年增加,由2005年的2GW增加至2014年的10GW,年均复合增长率达19.58%,表明我国生物质及垃圾发电行业发展较快。

 

数据来源:wind

根据国家能源局颁布的《生物质能发展“十二五”规划》,到2015年,生物质能年利用量超过5000万吨标准煤。其中,生物质发电装机容量1300万千瓦、年发电量约780亿千瓦时,生物质年供气220亿立方米,生物质成型燃料1000万吨,生物液体燃料500万吨。建成一批生物质能综合利用新技术产业化示范项目。根据《可再生能源中长期发展规划》,2020年全国生物质发电装机容量将达到3000万千瓦。

我国《生物质能发展“十二五”规划》显示,中国可作为能源利用的生物质资源总量每年约4.6亿吨标准煤,目前已利用量约2200万吨标准煤。从生物质各产业的具体政策和实施成效来看,效果差强人意。其中畜禽粪便的可利用资源量是84000万吨,已利用率为35.7%;城市生活有机垃圾的可利用资源量是7500万吨,已利用率为37.3%;农作物秸秆的可利用资源量是34000万吨,已利用率为2.4%;林业木质剩余物的可利用资源量是35000万吨,已利用率为0.9%;农产品加工剩余物的可利用资源量是6000万吨,已利用率为3.34%;此外,有机废水和废渣的利用率也仅为0.6%和5.1%。

随着国家对于可再生能源的重视,一系列的政策规划相继出台,极大地推动了可再生能源的利用。统计数据显示,“十一五”期间,我国的生物质能发电累计投资额逐年上升。2009年,我国生物质能发电投资额为452亿元,同比增长30.3%,2010年,我国生物质电厂累计投资总额586亿元,同比增长29.6%。2011年,我国并网新能源发电装机容量达到5159万千瓦,占总装机容量的4.89%,其中并网生物质发电装机436.39万千瓦,约占8.46%。

 

数据来源:wind

2、我国生物质发电行业发展优势

为鼓励我国生物质发电行业的发展,国家出台了一系列行业鼓励政策,《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作意见》中重点提出资源化利用率指标:全面推广焚烧发电等生活垃圾资源化利用方式,到2015年城市生活垃圾资源化利用比例达到30%以上,直辖市、省会城市和计划单列市达到50%。《中华人民共和国循环经济促进法》、《中华人民共和国可再生能源法》提出设立循环经济专项资金和可再生能源专项资金,对科技开发、应用示范、产业化发展和设备的本土化等予以支持;将循环经济重大科技攻关项目的自主创新研究、应用示范和产业化发展列入国家或者省级科技发展规划和高技术产业发展规划,并安排财政性资金予以支持;将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划。

随着我国经济的高速发展,工业企业以及居民用户对于电量的消耗逐年快速增长。但是随着以煤、石油为代表的传统化石能源的日益短缺,发电企业也在不断增加以生物质能为代表的新型可再生能源发电量的并网。另外,按照国家能源发展战略,生物质能等可再生能源的使用契合循环经济、低碳经济的发展理念。未来对于生物质能发电的市场需求将有前所未有的增加。

 

      数据来源:wind

近年来,几乎每年冬天我国都存在电荒问题,有些地方甚至出现拉闸限电现象。这充分显示了我国能源问题的紧急性。生物质作为一种可再生资源,生物质发电行业已得到政府的高度重视,未来增长速度快速提高。面对全球能源危机,各国均将新能源产业作为一个重点扶持对象之一,中国亦不例外。加快新能源产业的发展,增强新能源替代传统能源,成为我国政府发展节能环保、绿色经济、低碳经济、循环经济的一个重要立足点。生物质能作为可再生资源中的一种,生物质发电行业不断得到相关政策扶持,新项目不断增加,未来发展将直接受益于节能环保政策的实施。

3、我国生物质发电行业发展劣势

在生物质发电项目中,我国在有些设备上还没有自主研制能力,例如锅炉部分的振动炉排、秸秆发电除尘装置等。发电业务的核心在于其发电设备的运作,通过发电设备将收集的生物质原料进行转换,若国内技术水平仍不能突破该瓶颈,那么该行业的发展将会严重依赖进口设备,导致国内的相关行业发展受到制约。

生物质发电项目依赖于生物质资源的获得,如垃圾填埋气发电依赖于大型城市的垃圾填埋场,垃圾填埋场多属于市政工程,受到当地政府的占据,私营具有优厚技术条件的企业难以通过市场竞争获得该项资源,导致部分城市的垃圾填埋气项目难以实施,或者进展较为缓慢,利用率较低,阻碍行业的发展。

4、生物质发电行业展望

电力是人类生活的必需品,电力生产行业不存在明显的周期性,对电力的需求,随着人类的发展需求逐渐加大。发电原料垃圾填埋气富含CH4气体,属于可再生清洁能源。在资源日益紧缺、环境污染问题日益严重的当今社会,生物质发电替代传统的火力发电是一种大趋势,行业处于增长时期。


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