沼氣發電技術是集環保和節能于一體的能源綜合利用新技術。沼氣燃燒發電是隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術,它將厭氧發酵處理產生的沼氣用于發動機上,并裝有綜合發電裝置,以產生電能和熱能。
一、沼氣發電行業概況
沼氣發電技術是集環保和節能于一體的能源綜合利用新技術。它是利用工業、農業或城鎮生活中的大量有機廢棄物(例如酒糟液、禽畜糞、城市垃圾和污水等),經厭氧發酵處理產生的沼氣,驅動沼氣發電機組發電,并可充分將發電機組的余熱用于沼氣生產。
沼氣燃燒發電是隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術,它將厭氧發酵處理產生的沼氣用于發動機上,并裝有綜合發電裝置,以產生電能和熱能。沼氣發電具有創效、節能、安全和環保等特點,是一種分布廣泛且價廉的分布式能源。沼氣發酵的定義是:沼氣發酵,又稱厭氧發酵或厭氧消化,是指有機物質(如作物秸桿、雜草、人畜糞便、垃圾、污泥及城市生活污水和工業有機廢水等)在厭氧條件下,通過種類繁多、數量巨大、功能不同的各類微生物的分解代謝,最終產生沼氣的過程。
沼氣發電熱電聯產項目的熱效率,視發電設備的不同而有較大的區別,如使用燃氣內燃機,其熱效率為70%~75%之間,而如使用燃氣透平和余熱鍋爐,在補燃的情況下,熱效率可以達到90%以上。
沼氣作為一種高效、安全、環保的清潔燃料,借助沼氣發電扶持政策,已經實現沼氣資源化利用,產生電能和熱能減少碳減排。2020年我國沼氣發電項目數量為266個,同比增長23.1%。
沼氣發電在發達國家已受到廣泛重視和積極推廣。生物質能發電并網在西歐一些國家占能源總量的10%左右。我國沼氣發電有30多年的歷史,在“十五”期間研制出20~600kW純燃沼氣發電機組系列產品,氣耗率0.6~0.8m0/kw h(沼氣熱值 ~>21MJ/m0)。但國內沼氣發電研究和應用市場都還處于不完善階段,特別是適用于我國廣大農村地區小型沼氣發 電技術研究更少,我國農村偏遠地區還有許多地方嚴重缺電,如牧區、海島、偏僻山區等高壓輸電較為困難,而這些地區卻有著豐富的生物質原料。如能因地制宜地發展小沼電站,則可取長補短就地供電。
雖然近年來我國生物質發電裝機容量不斷提升,但生物質發電的成本較高,主要體現在在原材料、接網設備維護和物流等費用上。此外,生物質在規模上也無法達到大規模應用普及的程度。數據顯示,截至2020年我國生物質發電裝機容量為2952萬千瓦,新增裝機容量543萬千瓦。
根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年中國沼氣發電行業深度調研與發展趨勢預測研究報告》顯示:
近十幾年由于農村家庭責任制,大、中型的工廠化畜牧場的建立及環境保護等原因,我國的沼氣機、沼氣發電機組已向兩極發展。農村主要以3-10kw沼氣機和沼氣發電機組方向發展,而酒廠、糖廠、畜牧場、污水處理廠的大中型環保能源工程,主要以單機容量為50-200kw的沼氣發電機組方向發展。
從全國各省市生物質發電裝機容量來看,排前五的分別是山東、廣東、江蘇、浙江與安徽,累計裝機容量分別為365.5萬千瓦、282.4萬千瓦、242萬千瓦、240.1萬千瓦、213.8萬千瓦。生物質發電裝機容量結構方面,據統計,2020年垃圾焚燒發電裝機容量占比51.9%,農林生物質發電裝機容量占比45.1%,沼氣發電裝機容量占比3%。
2021年,全國生物質發電年發電量達1637億kW·h,同比增長約23.6%;占總發電量比重達2.0%,同比提高0.2個百分點。其中,農林生物質發電年發電量達516億kW·h,占比31.5%;垃圾焚燒發電年發電量達1084億kW·h,占比66.2%;沼氣發電年發電量達37億kW·h,占比2.3%。
沼氣發電技術本身提供的是清潔能源,不僅解決了沼氣工程中的環境問題、消耗了大量廢棄物、保護了環境、減少了溫室氣體的排放,而且變廢為寶,產生了大量的熱能和電能,符合能源再循環利用的環保理念,同時也帶來巨大的經濟效益。隨著沼氣綜合利用技術的不斷進步,沼氣發電作為新興的沼氣利用技術出現在大家的視野,近年來我國沼氣發電累計掌機容量不斷增長,據統計,截至2021年我國沼氣發電累計裝機容量111萬千瓦,新增裝機容量22萬千瓦。
近年來,在一系列政策的支持下,我國沼氣產業發展經歷了從小到大、從無到有的過程。數據顯示,2021年我國沼氣發電年發電量達37億kW·h,較2020年基本持平。沼氣發電是一種分布廣泛且價廉的分布式能源,企查查數據顯示,2021年,相關企業新注冊118家,同比下降63%。
沼氣發電是一個系統工程,它包括沼氣生產、沼氣凈化與儲存、沼氣發電及上網等多項單元技術的優化組合,也涉及到國家對沼氣發電的扶持政策和技術法規等。剖析國內已有的沼氣發電工程,借鑒發達國家的沼氣發電經驗,以及國家對可再生能源的政策導向,我國沼氣發電產業在未來的若干年后會有突破性進展。
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2023-2028年中國沼氣發電行業深度調研與發展趨勢預測研究報告
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