今年的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，“農(nóng)業(yè)廢棄物氣化燃燒能源化利用技術(shù)與裝置”榮獲2008年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。獲獎(jiǎng)成果的非同尋常之處在于，它形成了適合于我國(guó)國(guó)情的農(nóng)業(yè)廢棄物氣化發(fā)電系統(tǒng)，設(shè)備已全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平，投資不到國(guó)外同類(lèi)技術(shù)的2/3，運(yùn)行成本也降低50％左右。

近年來(lái)，農(nóng)業(yè)廢棄物的能源化利用越來(lái)越受到科學(xué)家乃至大眾的關(guān)注。它在國(guó)家能源多元化戰(zhàn)略中占有怎樣的位置？技術(shù)上進(jìn)展如何？推廣中難點(diǎn)何在？未來(lái)的發(fā)展之路又在何方？日前，中科院廣州能源所有關(guān)專(zhuān)家對(duì)一系列問(wèn)題做了解答。

秸稈正在變成“寶貝”

“從‘七五’時(shí)期開(kāi)始，我們已經(jīng)在關(guān)注農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用技術(shù)，至今已研究了近20年。”談起該領(lǐng)域的變化，中科院廣州能源所所長(zhǎng)吳創(chuàng)之頗為感慨。“20年前，石油問(wèn)題并不像今天這么突出，因此農(nóng)業(yè)廢棄物的能源化利用鮮有人去關(guān)注。而現(xiàn)在，它已經(jīng)成為循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排領(lǐng)域的重要課題。”

吳創(chuàng)之介紹，我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年產(chǎn)生的各類(lèi)秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物約6.5億至7億噸，其中約30％還田，20％至30％作為農(nóng)村生活燃料，10％至15％作為飼料或造紙等工業(yè)原料，其余的在地里浪費(fèi)。

近年來(lái)，隨著農(nóng)村生活水平的提高，越來(lái)越多的農(nóng)民開(kāi)始使用煤炭、石油液化氣和天然氣等商品能源，以農(nóng)業(yè)秸稈作為生活能源的地區(qū)越來(lái)越少，大量的秸稈在收割季節(jié)就地焚燒，產(chǎn)生大量濃煙和灰塵，污染大氣，成為特殊的環(huán)保難題。雖然國(guó)家和很多地方都出臺(tái)了秸稈禁燒文件，但由于各種秸稈廢棄物數(shù)量巨大，而目前可大規(guī)模有效利用的技術(shù)途徑較少，浪費(fèi)和焚燒問(wèn)題仍然很?chē)?yán)重。

事實(shí)上，這些秸稈完全可以變成“寶貝”。和其他生物質(zhì)一樣，農(nóng)業(yè)秸稈也是植物通過(guò)光合作用，把太陽(yáng)能固定于地球上的有機(jī)物，其化學(xué)成分與煤、石油、天然氣等化石類(lèi)燃料相似，按所含能量計(jì)算，2噸秸稈相當(dāng)于1噸標(biāo)煤，這決定了它們具備能源化利用的潛質(zhì)。

但是，由于秸稈能量密度低、種類(lèi)復(fù)雜，適用于煤和石油的常規(guī)能源技術(shù)很難方便高效地用于秸稈。如何高效、低成本地利用秸稈中的能量，一直是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用的瓶頸問(wèn)題。

農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用方式多種多樣，可以壓塊成型，也可以液化利用，而發(fā)電利用是目前應(yīng)用最多也最有效的方法。

傳統(tǒng)上，農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)電技術(shù)主要采用直接燃燒，產(chǎn)生蒸氣發(fā)電的辦法。但這一辦法只有在規(guī)模大時(shí)效率才高，適于現(xiàn)代化大農(nóng)場(chǎng)或大型加工廠的廢物處理，對(duì)于農(nóng)業(yè)廢棄物較分散、收集運(yùn)輸手段較落后的發(fā)展中農(nóng)業(yè)國(guó)家則不適合。目前，國(guó)內(nèi)建設(shè)的一些秸稈燃燒發(fā)電站都出現(xiàn)了較大的成本問(wèn)題，說(shuō)明大規(guī)模秸稈燃燒發(fā)電技術(shù)在我國(guó)確實(shí)有較大的局限性。但另一方面，我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，電力供應(yīng)存在較大的缺口，開(kāi)發(fā)適合我國(guó)農(nóng)業(yè)特點(diǎn)的中小規(guī)模生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，靈活高效地利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源，不失為一條有效的解決途徑。

“農(nóng)業(yè)廢棄物氣化燃燒能源化利用技術(shù)與裝置”的研究正是著眼于中小規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電。其推廣應(yīng)用不僅為解決農(nóng)村普遍存在的“秸稈焚燒”難題提供了有效途徑，更對(duì)發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、提高農(nóng)民就業(yè)創(chuàng)造了有利條件。

吳創(chuàng)之算了一筆賬：如果農(nóng)民把秸稈賣(mài)去發(fā)電，1畝地1年可增收100元；每建設(shè)一個(gè)10兆瓦的項(xiàng)目，就可以解決200個(gè)農(nóng)民的就業(yè)。

“我國(guó)還承擔(dān)著很重的節(jié)能減排任務(wù)，我們應(yīng)該把農(nóng)村的資源、農(nóng)村的能源和農(nóng)村的發(fā)展結(jié)合起來(lái)。”吳創(chuàng)之指出，如果一個(gè)鎮(zhèn)上建這樣一座10兆瓦的電廠，每年能夠減少大約6萬(wàn)噸的二氧化碳，現(xiàn)在國(guó)際上減排1噸二氧化碳成本約為140美元，這樣算來(lái)，新的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)如果得到推廣，將為國(guó)家省下一筆不菲的二氧化碳減排成本。

規(guī)模適當(dāng) 效率要高

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，新的中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)何在呢？

吳創(chuàng)之介紹，最大的好處在于，傳統(tǒng)的大型燃燒技術(shù)需要一個(gè)縣或者幾個(gè)縣的規(guī)模，而新的技術(shù)只需一個(gè)鎮(zhèn)的規(guī)模，運(yùn)輸半徑小于10公里。這樣，農(nóng)民開(kāi)著自己的手扶拖拉機(jī)等小型農(nóng)用車(chē)隨時(shí)都能運(yùn)送，大大降低了原料運(yùn)輸和儲(chǔ)存的成本。規(guī)模雖然小了，發(fā)電效率卻得到了提高。新技術(shù)在10兆瓦以內(nèi)，可以達(dá)到傳統(tǒng)技術(shù)25兆瓦以上的效率。

在核心技術(shù)上，廣州能源所的專(zhuān)家們實(shí)現(xiàn)了三大突破：一是突破了農(nóng)業(yè)廢棄物高效氣化技術(shù)，能夠把秸稈、谷殼、花生殼、樹(shù)枝等各種不同特點(diǎn)的生物質(zhì)統(tǒng)一變成可燃?xì)怏w，使其像煤氣一樣易于利用；二是研制出了簡(jiǎn)單可靠的燃?xì)鈨艋上到y(tǒng)，能夠很好地凈化生物質(zhì)燃?xì)庵械碾s質(zhì)，使其達(dá)到發(fā)電設(shè)備的要求；三是突破了小規(guī)模獨(dú)立應(yīng)用的發(fā)電技術(shù)，提高了發(fā)電效率。

經(jīng)過(guò)近10年的研究，廣州能源所已經(jīng)繪制了具有我國(guó)特色的農(nóng)業(yè)廢棄物能源利用技術(shù)路線，研制出的農(nóng)業(yè)廢棄物氣化發(fā)電系統(tǒng)具有鮮明的特點(diǎn)。一方面實(shí)用性和適應(yīng)性強(qiáng)，在我國(guó)大部分地區(qū)都具有推廣的條件；另一方面又具有充分的靈活性，目前研制成功并應(yīng)用的氣化發(fā)電系統(tǒng)最小規(guī)模為200千瓦，最大已達(dá) 6000千瓦，可以根據(jù)規(guī)模的大小選用合適的發(fā)電系統(tǒng)，符合我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物比較分散的特點(diǎn)。此外，還具有較好的潔凈性，環(huán)保效益明顯。

迄今為止，中小規(guī)模生物質(zhì)氣化發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)、核心設(shè)備和系統(tǒng)集成等方面已取得了6項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，3項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利，而設(shè)備已全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，投資不到國(guó)外同類(lèi)設(shè)備的三分之二，運(yùn)行成本比國(guó)外低50％左右。

如今，廣州能源所的專(zhuān)家們正在已有技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)新的技術(shù)。原來(lái)只是將生物質(zhì)用來(lái)發(fā)電，而下一步他們希望用相同的核心技術(shù)，將生物質(zhì)變?yōu)橐后w燃料，代替農(nóng)村現(xiàn)在用的液化氣，以解決今后農(nóng)村面臨的能源緊張問(wèn)題。

“現(xiàn)在農(nóng)村的能源主要有三種：一種是在落后地區(qū)仍然在燒的秸稈、柴禾，另一種是燒煤，第三種是沿海發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)村已經(jīng)普遍使用的液化氣。其實(shí)，使用液化氣是全國(guó)的趨勢(shì)，但農(nóng)村不同于城市，存在搭建管道的難題。同時(shí)，液化氣肯定會(huì)越來(lái)越少、越來(lái)越貴。未來(lái)怎么辦？我們完全可以把秸稈變成液化氣的替代品，去滿足農(nóng)村高層次的能源需求。而這也是國(guó)家‘十一五’863計(jì)劃正在攻克的一個(gè)難題。”吳創(chuàng)之說(shuō)。

推廣應(yīng)用 初見(jiàn)端倪

在國(guó)家863項(xiàng)目支持下，利用生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在江蘇興化建成裝機(jī)容量為5兆瓦的示范電站，該電站示范運(yùn)行中每天可發(fā)電8萬(wàn)多千瓦時(shí)，年發(fā)電可達(dá)2500多萬(wàn)千瓦時(shí)，最高發(fā)電效率達(dá)到27.8％左右，是目前亞洲最大的生物質(zhì)氣化發(fā)電廠，也是國(guó)際上第一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行的中型生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)電廠，性價(jià)比處于國(guó)際領(lǐng)先水平。運(yùn)行結(jié)果表明，生物質(zhì)發(fā)電的上網(wǎng)成本約為0.55元／千瓦時(shí)，而按我國(guó)已頒布的生物質(zhì)發(fā)電補(bǔ)貼辦法，江蘇生物質(zhì)能電價(jià)最高可達(dá)0.75元／千瓦時(shí)，具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

為了提高生物質(zhì)氣化發(fā)電站的成套性和實(shí)用性，專(zhuān)家們?cè)谶M(jìn)行應(yīng)用示范的同時(shí)，又開(kāi)發(fā)了從400千瓦到10兆瓦的不同規(guī)格的氣化發(fā)電裝置。自 2001年以來(lái)，已簽訂生物質(zhì)氣化發(fā)電項(xiàng)目27個(gè)，總裝機(jī)容量40多兆瓦，累計(jì)銷(xiāo)售設(shè)備合同額近1.65億元，每年新增發(fā)電量近1億千瓦時(shí)。

在我國(guó)農(nóng)村，這一新技術(shù)的推廣已經(jīng)取得了顯著效益，在國(guó)內(nèi)先后建成中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電站22座，為農(nóng)村提供1000多人的就業(yè)崗位；先后利用廢料共30多萬(wàn)噸，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤約15萬(wàn)噸，避免了大量的焚燒污染，與燃煤電站相比，減排二氧化碳約35萬(wàn)噸、二氧化硫約5000噸，節(jié)能減排效果明顯。

雖然長(zhǎng)期的實(shí)踐已經(jīng)證明了新技術(shù)的良好效益，但推廣難的問(wèn)題也越來(lái)越清晰地顯現(xiàn)出來(lái)。

“最開(kāi)始我們?cè)谵r(nóng)村缺電的地方推廣這項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)用于木材廠、碾米廠等鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，由于電比較貴，供應(yīng)又很不穩(wěn)定，這些企業(yè)可以用我們的設(shè)備自己發(fā)電自己用。秸稈焚燒難題凸現(xiàn)出來(lái)以后，我們開(kāi)始瞄準(zhǔn)農(nóng)業(yè)秸稈豐富的地方，如湖北、江蘇等盛產(chǎn)棉花(13510,-15.00,-0.11%)、水稻的省份進(jìn)行推廣。但目前看來(lái)，推廣還是比較困難，問(wèn)題主要存在于三個(gè)方面。”吳創(chuàng)之說(shuō)。

問(wèn)題之一在于生物質(zhì)發(fā)電相對(duì)于水電和煤電來(lái)說(shuō)貴了很多。生物質(zhì)發(fā)電規(guī)模小，比較分散，效率偏低，為此，國(guó)家進(jìn)行了每千瓦時(shí)電0.25元的補(bǔ)貼。但各種成本算在一起，電價(jià)仍然比較高，難以保證企業(yè)盈利，因而對(duì)投資者缺乏足夠的吸引力。

問(wèn)題之二在于原料供應(yīng)沒(méi)有保障。農(nóng)民提供的原料是有季節(jié)性的，某幾個(gè)月有，某幾個(gè)月又沒(méi)有。同時(shí)，農(nóng)民愿意賣(mài)就賣(mài)，不愿意賣(mài)也沒(méi)有辦法。由于對(duì)原料的市場(chǎng)控制能力差，電廠的運(yùn)行時(shí)間無(wú)法保障。如果一個(gè)電廠年發(fā)電6000小時(shí)才能盈利，那么只發(fā)電4000小時(shí)肯定虧本。

問(wèn)題之三在于新技術(shù)是適合于分散利用的，而現(xiàn)在分散利用的技術(shù)還不多，因而還沒(méi)有明確的政策支持。生物質(zhì)能與風(fēng)能等新能源不同，并不是越大越好�，F(xiàn)有政策補(bǔ)貼明確要求12兆瓦以上的電站，而新技術(shù)適合10兆瓦以下的，國(guó)家補(bǔ)貼沒(méi)有明確規(guī)定，因而目前的小型發(fā)電項(xiàng)目大部分上網(wǎng)困難。

如何使這項(xiàng)利國(guó)利民的農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用技術(shù)真正惠及千家萬(wàn)戶？吳創(chuàng)之認(rèn)為，這需要多策并舉：一方面，要盡快探索出有利于農(nóng)業(yè)秸稈收集和管理的模式；另一方面，要發(fā)展更多適于分散利用的農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)電技術(shù)。同時(shí)，應(yīng)盡快出臺(tái)相關(guān)政策，支持農(nóng)村分散利用生物質(zhì)，而不僅僅是大規(guī)模的工業(yè)化利用。

“過(guò)去農(nóng)業(yè)廢棄物氣化發(fā)電領(lǐng)域90％都是我們?cè)谧觯侩m小，卻是一個(gè)很好的開(kāi)端。今天，越來(lái)越多的研究者和企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注這一領(lǐng)域，相信在國(guó)家的支持下，它將獲得快速發(fā)展，為國(guó)家節(jié)能減排和農(nóng)村發(fā)展做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。”吳創(chuàng)之滿懷信心地說(shuō)。

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