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1、结课论文名 称： 新能源发电系统控制 题 目：论我国生物质发电现存的问题、前景及效益 院 系： 自动化系 班 级： 自动化1002 学 号： 201002020211 学生姓名： 李俊杰 指导教师： 李大中 成 绩： 日期：2013年6月21日论我国生物质发电现存的问题、前景及效益 一 、生物质发电概述：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。世界生物质发电起源于20世纪70年代，当时，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源，大力推行秸秆等生物质发电。自1
2、990年以来，生物质发电在欧美许多国家开始大发展。中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，各种农作物每年产生秸秆6亿多吨，其中可以作为能源使用的约4亿吨，全国林木总生物量约190亿吨，可获得量为9亿吨，可作为能源利用的总量约为3亿吨。如加以有效利用，开发潜力将十分巨大。为推动生物质发电技术的发展，2003年以来，国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目，颁布了可再生能源法，并实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策，从而使生物质发电，特别是甜高粱秸秆发电迅速发展。国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。截至20
3、07年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。可以看出，中国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。二 、生物质发电前景：根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标，未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量，已公布的可再生能源中长期发展规划也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。此外，国家已经决定，将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。总的说来，生物质能发电行业有着广阔的发展前景。随着生物质能发电产业竞争的不断加剧，大型生物质能发电企业间并购整合与资本运作日趋频
4、繁，国内优秀的生物质能发电企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的生物质能发电企业迅速崛起，逐渐成为生物质能发电产业中的翘楚。我国生物质能资源非常丰富，发展生物质发电产业前景广阔。一方面，中国农作物播种面积有18亿亩，年产生物质约7亿吨。相当于3.5亿吨标准煤。此外，农产品加工废弃物包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等，也是重要的生物质资源。另一方面，我国现有森林面积约1.95亿公顷，森林覆盖率20.36%，每年可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。三、生物质发电存在的主要问题（一）、收集中存在的问题：我国农村地域辽阔，
5、人多地少，自然村分散；农作物品种繁多，种植区域复杂，主要产粮区换种期短；农作物生物质质地松散，水份含量较大，发热量低，资源分散，不易储存和运输；农村大部分地区的农业机械化水平较低，生物质从收获到制成燃料还没有一条龙机械设备，大量生物质的收集、储存成为生物质能发电厂燃料加工生产过程中的“瓶颈”，制约着生物质的大范围大规模收集利用。 收集量大 以玉米秸秆为例，一般每亩只可收集到风干秸秆05吨，一个212MW生物质能发电厂年需生物质2O3O万吨，需在4O60万亩的玉米地收集，而目前玉米秸秆约有13直接还田，13用作饲料等其他用途，实际能收集到的仅为13，这就需要150万亩左右耕地来完成收集任务。 收
6、集时间存在的矛盾难以解决 一是农业生产季节性强，换种期短，为了腾地换种，甚至要求生物质在10天左右时间完成收集和储存。二是各类农作物生物质收获时的含水量不一，收获后一般需要原地摊开晾晒13天才能进行捆扎码垛储存，码垛储存时生物质含水量原则上不能超过50。 生物质资源难以控制一些地区分散的自然村和分散性的经营模式，制约了生物质资源的收集力度。近年来大力推广保护性耕作、生物质还田技术，农民已习惯现有耕作方式，加大了收集难度。生物质的加工饲料等其他用途和生物质能其他利用方式的兴起，给生物质能发电厂原料资源的收集增加了难度。 生物质收集的机械化程度低，生物质成型燃料加工设备还不尽完善国产高秆作物的收获
7、机械尚处在中试阶段，生物质成型燃料加工设备与生物质收获机械同机作业更是处在研究阶段，很难解决生物质的收集和储存这一生物质利用的“瓶颈”问题。 目前生物质还不是真正的商品，没有稳定的价格体系，不定因素较多生物质收购价格低于成本，生物质收集经纪人很难培育起来，也难以调动农民的积极性。生物质收购价格过高又会影响牛物质燃料成本，造成发电成本提高。随着生物质的大规模使用，生物质的价格呈上升趋势。（二）、储存运输中存在的问题： 生物质风干处理占地面积大，风干储存时间长，风险大生物质收获后码垛储存时的含水量仍很高，为了能迅速散发水分，垛高一般不超过3米，那么每亩土地储存的新鲜生物质仅能得到风干生物质40吨，
8、集中收集到的20万吨生物质就需要占用5000亩土地进行风干处理。牛物质码垛存放13个月生物质含水量才可降至20左右。一旦存储不当，会发生腐烂发霉现象，降低热能量，甚至会发生自燃现象，造成损失。存储期间还需要防雨、防水和防火 人工干燥或烘干处理增加了原料成本如果对生物质进行人工干燥或烘干处理，虽然可以迅速脱水干燥，但需要使用相应的机械或添置各种干燥设备，并使用能源，增加了生物质原料的成本。 随着燃油价格的不断攀升，运输成本呈上升趋势随着国际环境的不稳定和国内近期金融环境的不确定性，油料价格会不断攀升，这会大大增加体积量巨大的生物质原料的运输成本。（三）、成本问题：任何经济实体的运营都需要付出成本
9、,但是在当今形势下生物质发电行业存在的高成本问题已经制约了行业的发展,其中突出地表现为原材料和设备的成本。原材料成本高原材料的价格是不固定的,主要根据季节、品种、质量来定。原材料成本主要存在以下问题：(1) 随着周围生物质发电厂家的竞争,原材料日益紧缺并且供应时间不均衡。另外,作为正式运营的发电项目,一年四季都需要原材料,而农忙季节仅是一年中很短的一段时间,这就导致了项目的原材料供应时而饱和时而短缺,储存原材料也变相提高了成本(2) 缺少原料收购、运输的专业经营者。公司的原材料一部分是定点采购,另一部分是直接向分散的农户采购。由于原材料太分散,又没有秸秆收购、运输的专业经营者,因此无论直接向农
10、户采购还是农民将秸秆送进工厂,都无规模效益可言,也影响成本。(3) 原材料缺乏必要的质量保证机制。在收购秸秆等原料过程中,由于没有质量标准,完全依靠感觉,并且对农民没有很好的约束机制,这也导致了原材料的质量参差不齐,有些秸秆的水分比重竟达到60%。大量关键发电设备需靠进口目前全国多数生物质发电企业之间的规模相差不大,主要在设备上有所不同。企业长期负担接网设备的维护成本生物质发电上网的输变电线路尤其是边缘的输电项目均是发电公司自己建设的,运营中线路出现问题,也是发电公司花钱请电网企业维修。而火力发电项目则是电网企业建设和维护输变电线路。这些成本对于本来就利润不高的生物质发电行业来说也是不小的负担
11、。（四）、行政监管问题：国家对生物质发电的行政监管主要体现在项目审批和运营阶段的监管,存在的问题主要表现在:生物质发电项目的审批涉及部门繁多,审批期限不固定全国首批的三个生物质发电项目是由国家发改委于2005年审批的,分别是河北晋州、山东单县、江苏如东生物质发电项目。随后的生物质发电项目均由各省发改委审批。项目报批需要提交各项评价报告,主要有环境影响评价、地质评价、水资源评价、安全预评价和电力评价等六项。因而,项目申请单位需要进行前期调查和各项评价工作。由于审批部门与资源监管部门分离,申请单位对项目进行各项评价时涉及到的相关数据,必须向农业、水利等有关部门付费才能获得。项目的审批还涉及国家及省
12、发改委的诸多内部部门,项目申请单位均要逐一申请。各省发改委大都没有固定的审批时限,主要根据项目申报单位准备的报批材料是否完整、充分来确定。在所有材料都准备齐全的情况下,生物质发电项目的审批周期最快也需要3个月。项目运营过程中的监管职能过于分散生物质发电项目建成并运营后,能源部门、发改委、环境保护部门、国有资产监督管理委员会(从效益角度)、农业部(从反哺三农的角度)都会对项目进行监管。比如,江苏省机构改革后,江苏省经济贸易委员会在项目投产运行后负责部分监管职能,如即征即退的税收优惠监管。监管职能的分散,降低行政决策效率,也增加了企业的负担。对所有可再生能源“一刀切”式地管理可再生能源的种类繁多,
13、最常见的就有风能、太阳能、生物质能,另外还有地热能、海洋能、水能等。由于能源种类不同,项目的建设及运营方式也存在很大不同。如生物质发电和风力发电在基本建设、生产成本、资金回收等运营上就存在很大区别。风力发电的前期建设成本较高,但一旦建成,原材料成本则很小或几乎没有,运营中的成本主要是风机设备的维护、监测费用;而生物质发电虽然前期的投入不高,但一旦建成,则将面临大量的原材料成本、人力成本等。而目前我国却对可再生能源实行同样的标杆电价、贷款、税收等政策,这是不合理的。(五)、财税融资问题：生物质发电项目目前享受不到任何税收优惠可再生能源法第26条规定:“国家对列入可再生能源产业发展指导目录的项目给
14、予税收优惠。”但是可再生能源法颁布后,我国尚没有出台针对可再生能源税收优惠的实施细则或规定。地方上无论是省级还是市级的政府管理部门均没有出台实施办法。此外,按照财政部国家税务总局关于部分资源综合利用及其他产品增值税政策问题的通知(2001年12月1日财税2001198号)的规定,对一些资源综合利用的增值税实行即征即退的政策,如利用城市生活垃圾发电。而生物质发电其实主要是利用农村的农业废弃物发电,这与城市生活垃圾发电是非常类似的。但由于通知中缺少针对生物质发电的优惠规定,税务部门也无法给予优惠。另外,由于生物质发电企业的原料大都来自农民或个体运输户,因而也就无法获得增值税发票,企业也无法得到增值
15、税抵扣。这就变相地加重了企业的税赋,实际增值税率已经高于常规能源发电,企业不仅享受不到国家的税收优惠,反而成为纳税大户。这与国家大力发展可再生能源的产业政策是相悖的。生物质发电项目目前也未享受到任何贷款利息优惠可再生能源法第25条规定:“金融机构可以对列入国家可再生能源产业发展指导目录、符合信贷条件的可再生能源开发利用项目提供有财政贴息的优惠贷款。”按照该条规定,对可再生能源开发利用项目予以财政贴息贷款需要具备两个条件:一是项目需要列入国家可再生能源产业发展指导目录;二是符合贷款条件。2005年国家发改委出台了可再生能源产业发展指导目录,对于符合可再生能源产业指导目录,又符合贷款条件的,从理论
16、上来说,金融机构就应该给予财政贴息贷款。但到目前为止,国内尚未出台专门针对可再生能源项目给予贷款优惠的具体办法。生物质发电行业的融资渠道匮乏以宿迁生物质发电公司为例,该公司在业内的经营效益相对比较好,其中一个原因就是该公司在国内生物质发电行业最早参与清洁发展机制(CleanDevelopmentMechanism,简称CDM),这成为公司的主要融资渠道。CDM项目在国内主要应用于比较成熟的项目,多存在于风力发电行业;它根据实际发电量来确定交易额,需要有很多监测点。而生物质发电的具体操作要比风力发电相对复杂。(六)、电价与补贴问题：随着今年国内电力行业的效益整体下滑,煤炭、油的成本均有所增加,煤
17、电今年也随之涨价,而生物质发电的电价并没有上涨。目前,国内生物质发电的电价仍按照可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法(发改价格(2006)7号)的规定执行。电价组成为:基本上网电价O.386元/千瓦时(2005年当地脱硫机组标杆含税电价)+可再生能源电价补贴O.25元/千瓦时+可再生能源接网费O.01元/千瓦时=O.646元/千瓦时(苏价工(2007)115号)。交税后实际电价为0.552元/千瓦时,实际拿到的补贴为O.22元/千瓦时。生物质发电项目实际得到的电价另外,生物质发电项目目前所获的补贴仍然是2005年在标杆电价的基础上确定的,即每度电补贴O.25元,2006年至2008年三年期
18、间一直没有变。而这期间无论是物价还是原材料的成本却一直在提高。四 、发电形式及具体前景：（一）、燃烧发电：直接燃烧发电是将生物质在锅炉中直接燃烧，生产蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。生物质直接燃烧发电的关键技术包括生物质原料预处理、锅炉防腐、锅炉的原料适用性及燃料效率、蒸汽轮机效率等技术。（二）、混合发电：生物质还可以与煤混合作为燃料发电，称为生物质混合燃烧发电技术。混合燃烧方式主要有两种。一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧，该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高，不是所有燃煤发电厂都能采用；一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧，这种混合燃烧系统中燃烧，产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。（三）、
19、气化发电：生物质气化发电技术是指生物质在气化炉中转化为气体燃料，经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电。气化发电的关键技术之一是燃气净化，气化出来的燃气都含有一定的杂质，包括灰分、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证发电设备的正常运行。（四）、沼气发电：沼气发电是随着沼气综合利用技术的不断发展而出现的一项沼气利用技术，其主要原理是利用工农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气驱动发电机组发电。用于沼气发电的设备主要为内燃机，一般由柴油机组或者天然气机组改造而成。（五）、垃圾发电：垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电，其不仅可以解决垃圾处理的问题，同
20、时还可以回收利用垃圾中的能量，节约资源，垃圾焚烧发电是利用垃圾在焚烧锅炉中燃烧放出的热量将水加热获得过热蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。垃圾焚烧技术主要有层状燃烧技术、流化床燃烧技术、旋转燃烧技术等。发展起来的气化熔融焚烧技术，包括垃圾在450640温度下的气化和含碳灰渣在1300以上的熔融燃烧两个过程，垃圾处理彻底，过程洁净，并可以回收部分资源，被认为是最具有前景的垃圾发电技术。生物质能发电前景分析： 固体直接利用方式锅炉燃烧发电利用方式是技术相对比较成熟的利用方式。如城市生活垃圾等资源进行合理的燃烧发电既解决了填埋占用大量土地的问题，又最大限度的利用现有资源，一举两得。同时，由于生物质燃气
21、热值低(5023.2kJm-3)，加之气化炉出口气体温度较高，因此生物质气化联合发电技术的整体效率一般要低于35%。 沼气发电及其综合利用则应该大力推广。我国有着广袤农村地区，每年产生大量的农业秸秆和其他废弃物以及牲畜粪便等大量的有机物，白白浪费太可惜，如能结合先进的技术加以综合利用对我国的能源将会带来莫大益处。通过蒸馏可将乙醇提纯，1t干玉米可以生450L乙醇。淀粉类生物质通常比含糖生物质便宜，但需要进行额外的处理。纤维素的生物质主要是木材、植物的根茎等，由于存在长链的多聚糖分子，转化预处理过程相对复杂，需将纤维素经过几种酸的水解才能转化为糖，然后再经过发酵生产乙醇，故其预处理费用昂贵，。但
22、这种技术目前还不是很成熟，处在研究、完善、论证阶段。五、生物质发电的社会效益、环境效益和经济效益：发展生物质发电，实施煤炭替代，可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放，产生巨大的社会效益、环境效益和经济效益。与传统化石燃料相比，生物质能属于清洁燃料，燃烧后二氧化碳排放属于自然界的碳循环，不形成污染。据测算，运营1台2.5万kW的生物质发电机组，与同类型火电机组相比，可减少二氧化碳排放约10万t/a。前瞻网2013-2017年中国生物质能发电行业深度调研与投资战略规划分析报告预测，到2025年之前，可再生能源中，生物质能发电将占据主导地位。未来，利用生物质再生能源发电已经成为解决能源短缺的重要途径之一
23、。发展生物质发电产业是构筑稳定、经济、清洁、安全能源供应体系，突破经济社会发展资源环境制约的重要途径。目前，我国能源消费结构比较单一，石油进口依赖性过高。我国是能源消耗大国，所以发展和开发新能源是我国走可持续发展道路的重要步骤。生物质能源可以优化我国现在的能源结构，减少环境污染并实现可持续发展道路。我国生物质能的发展拥有许多优势。首先，我国林业生物质能原料十分丰富。我国地大物博，林业和土地资源丰富，充分开发这些资源可以减少我国对国外石油的依赖性；其次，可以大量利用山地和盐碱地种植能源原料。我国耕地面积较少，但是一些边际性土地很多，到现在仍有许多没有得到有效的开发，把能源原料种植在边际地里，既可以不浪费资源又能使生物质能行业更好的发展。 我国政府始终认为生物质能作为国家能源战略的一个重要组成部分，不仅可为优化国家能源结构、保证能源安全供给发挥重要作用，而且在改善农民生产生活条件，提高生活质量，增加收入，拓展农业功能，改善农村生态环境方面也有不可替代的作用。
