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能源节能

瑞典生物质能消费量排名全球第一 拥有超过10万个生物质供热站

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生物质能源是世界公认的继煤、石油、天然气后第四大能源库,发展可再生能源取代化石能源成为全球共识,生物质能正成为国际上替代化石能源的主要选项。总体来看,截至2014年年底,可再生能源在全球能源终端市场占比18.6%,其中总的生物质能占比为73%,扣除传统生物质能比例也达到30%。

摘要瑞典是生物质成型燃料利用的先锋国家,消费量位居世界第一。近年来更因为可再生能源利用率最高、温室气体排放量下降和宣布2020年告别石油而受到世界高度关注。

生物质在全球能源市场取得这样的广泛应用并非偶然。

瑞典是生物质成型燃料利用的先锋国家,消费量位居世界第一。

首先,生物质资源总量大,可获取性强,资源与市场易实现匹配。

生物质成型燃料是一种性能优异的可再生清洁燃料,在中国却发展缓慢,障碍重重。在很多经济发达、环保标准严苛的国家,使用成型燃料已成为替代化石能源、应对气候变化的重要举措。

其次,燃料特性符合市场需求。能源有三大终端市场:热力、电力和交通动力,无论是哪种新能源品种都需要进入这三大能源终端市场参与竞争,才能赢得产业发展机会。从全球总的能源消费结构看,供热占比大约50%,发电占比约20%,交通燃料约占30%。供热是最大的能源消费领域,而生物质能作为唯一的可再生燃料,可储存可运输,能够应对多样化的供热市场需求。

生物质成型燃料是以农业废弃物、林业三剩物为原材料,经过粉碎、烘干、成型等工艺,制成粒状、块状、柱状,一定规格和密度的,可在生物质能锅炉直接燃烧的新型清洁燃料。由于成型燃料含硫量和含氮量低,配套专用锅炉可以达到很高的清洁燃烧水平,一般只需要适当除尘即可达到天然气的锅炉排放标准,是国际公认的可再生清洁能源。

第三,生物质资源的能源化、技术产业化程度高,生物质能源在技术层面可以发电,可以供热,也可以作为交通燃料在三大能源终端市场全面取代化石能源,这是生物质能源相较于其他可再生能源品种的比较优势。

以中国在运行项目核算,生物质成型燃料锅炉供热与煤炭、重油、天然气等化石能源相比,单位热量费用比值分别约为1:0.85:1.7:1.5,成型燃料比煤炭供热贵约1/5,但比重油和天然气显着便宜。如果煤炭供热达到生物质成型燃料锅炉供热同等的清洁水平,要增加除尘、脱氮、脱硝的措施,成本将显着超过生物质成型燃料锅炉供热。因此,生物质成型燃料锅炉供热是经济的清洁可再生能源供热方式。

第四,生物质能源与现有的化石能源同为化学能,性状接近,在不改变现有能源基础设施的情况下实现对化石能源的替代,相对其他新能源品种经济性强。

瑞典是北欧最大的国家,位于斯堪的纳维亚半岛,国土面积45万平方公里,人口900多万。作为世界最富裕的国家之一,近年来更因为可再生能源利用率最高、温室气体排放量下降和宣布2020年告别石油而受到世界高度关注。瑞典2010年的国民生产总值比1990年增长了50%,温室气体排放量却降低了9%,成为首个名副其实的可持续发展国家。瑞典的成功减排,主要归功于生物质能产业的发展。当前瑞典生物质能占全国一次能源消费量的36%,排名第一位。2009年生物质能首次超过石油成为消费量最多的能源,比水能和核能之和还多。其中成型燃料又是最重要的产品,约占生物质能源的80%。

生物质能源在欧盟取得可再生能源第一的市场地位,其符合产业发展规律的成功做法值得我国同行借鉴:

2016年瑞典消费成型燃料240万吨,人均消费量约270公斤,居世界第一。瑞典有大约70家成型燃料生产企业,年生产能力300多万吨,其中年产10万吨以上10余家,年产1万至10万吨10余家,其余大多是小型企业。全国20%的企业生产了80%的成型燃料。除本国生产以外,瑞典每年还进口成型燃料数十万吨。成型燃料广泛应用于发电,工业供热、蒸汽以及商业、办公和居民采暖。

第一,碳税政策。据笔者与欧盟业内人士交流,欧盟内部推动可再生能源发展有两种做法:一种是以德国为代表的行政补贴为主、市场调节为辅的做法,具体而言是对可再生能源发展给予补贴,例如发电上网给予20年固定高额定价,高于市场部分最终由消费者负担,但20年下来德国消费者越来越不愿意承担这部分支出,这使得德国可再生能源发展面临市场萎缩;另一种做法是以瑞典为代表的市场调节为主、行政补贴为辅的做法,能源市场价格放开,只对化石能源征收高额碳税,为可再生能源发展创造市场空间,但所有可再生能源品种一律参与市场竞争,30年下来,生物质在供热市场上依靠竞争获得市场空间并迅猛发展,是市场的力量造就了强劲的瑞典及北欧生物质能产业。

瑞典位于寒带地区,每年供暖季长达7-8个月,生物质供热占其全部供热市场的70%以上。瑞典生物质发电多采用热电联产的模式,热效率通常在80%以上;近年更趋向于热电和成型燃料等多项联产,综合热效率达到惊人的95%以上。瑞典北部一个常住人口约4000人的小城市谢莱夫特奥,就因为拥有一个50兆瓦的热电和成型燃料联产工厂,成为瑞典最富裕的城市之一。

第二,及时推动行业标准和规范建设,发育第三方机构保障行业健康有序发展。瑞典20年前就制定了完善的行业标准和规范;10年前,欧盟开始将德国标准、瑞典标准等统一成欧盟标准,并由第三方协会组织等负责监督执行。

瑞典全国有超过10万个大中小型生物质供热站,供热对象涵盖机场、写字楼、工业园区、居民小区、商场等几乎所有类型的热水和蒸汽用户。典型的生物质供热站有高度自动化的无人值守系统。整个生物质供热系统十分清洁、高效、便捷。

第三,产学研深度融合的机制设计。生物质能作为新兴产业,涉及的领域涵盖农业、林业、电力、机械、化工、材料、自动控制等,很难有一所大学涵盖所有专业,因此需要组成跨学校、跨学科、跨领域的研发平台,笔者接触到的瑞典国家生物质能源创新平台由六所大学和若干企业共同组成,每年研发成果丰硕。

在瑞典,除了电厂和随处可见的生物质供热站大量使用之外,成型燃料是居家日常消费必需品,可以很便利的从超市购买。家庭大多采用成型燃料专用壁炉取暖。新型壁炉外观精致,配备高度自动控制系统,每天加料1-2次,就可以满足全天取暖需求。

我国生物质能源产业发展的问题与分析

瑞典是个缺油少气的国家,能源使用曾经长期依赖石油进口。进口原油价格飞涨和核能安全事故促成了生物质能产业的快速发展。1973年全球石油危机爆发,恰巧瑞典遭遇罕见寒冬,导致随后人口严重外流,经济受到重创。可再生、可本地供应的能源成为国家迫切的战略需要。到1979年石油价格再次狂飙,美国又发生了三哩岛核电事故。1980年瑞典经过全民公投决定到2010年逐步淘汰核电。

我国的电力市场以燃煤火电为主。火电燃煤技术全球领先,标煤折算的每千瓦时燃煤消耗已低于300克,而我国生物质发电行业每千瓦时消耗量在1200-1500克。“十二五”期间国家着力扶持生物质发电产业,一方面给予上网电价补贴,另一方面要求五大电力公司都要承担一定比例的可再生能源发电,一夜间催生了生物质发电产业,全国生物质发电项目迅速上马,但不久即现停滞,尽管国家有上网电价补贴亦不能实现盈利。

生物质能具有清洁、环保、碳中性的特点,并可以本地生产和供应。与燃煤相比,使用成型燃料供热可以使温室气体排放减少90%。瑞典的可再生能源开发最终选择了以生物质能为主导的策略,并在1980年代初形成第一个发展浪潮。

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