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发展生物天然气的机遇与挑战

原创:冯青凝 发布时间:2024-09-24

随着全球能源消费结构的转型升级和“双碳”目标的推进,清洁能源的需求不断增长。生物天然气作为一种绿色、低碳、可再生的能源,具有广阔的市场前景,特别是随着国内天然气消费量的增加和对外依存度的提升,生物天然气将成为重要的能源补充。本文将对生物天然气的发展现状、发展机遇、面临挑战进行浅析。

一、生物天然气的应用和发展现状

生物天然气,又称生物质天然气或生物沼气,是指通过生物发酵或生物质气化技术,利用农作物秸秆、畜禽粪便、餐厨垃圾、工业有机废水等各种城乡有机废弃物为原料,将其转化以甲烷为主要成分的可燃气体。这个转化过程通常在厌氧条件下进行,有机物经过微生物的厌氧发酵,分解产生沼气(甲烷含量50%-70%),然后再经过净化、提纯等步骤,最终获得甲烷含量达到一定程度的高品质可燃气体(甲烷含量97%以上),其性质接近或相当于常规天然气,可用作清洁能源。因此,可以说生物天然气是由沼气提纯而来,是沼气的加强版。

在应用方面,生物天然气具有广泛的用途,它可以作为城市燃气,为居民提供清洁、高效的能源;在交通领域,生物天然气可以作为车辆用气,减少对传统石油资源的依赖,降低尾气排放;在工业领域,生物天然气还可以作为石油化工用气和天然气发电的原料,为工业生产和能源领域提供可持续的能源解决方案。

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根据《碳中和目标下的生物天然气行业展望》报告显示,2021年,全球生物天然气年产量约为59亿立方米,仅为当前全球天然气需求的0.1%。其中,欧洲、美国和中国生物天然气产量占全球产量的90%:欧洲产量约34.0亿立方米,约占全球的58%;美国产量约16.5亿立方米,约占全球的28%;我国的生物天然气产量约为2.5亿立方米,约占全球的4%。

二、我国生物天然气的发展机遇

(一)市场需求不断增加

在新时代“双碳”的背景下,生物天然气多重减碳的优势更加凸显,市场需求日益增加。一方面,生物天然气可以为企业减少欧盟“碳关税”。欧盟碳边境将于2026年1月起正式征“碳关税”,涉及电力、钢铁、水泥、铝、化肥、氢气等六大行业,大部分生产工艺和过程都与天然气相关,如果利用生物天然气替代化石天然气或其他化石能源,可以大大降低碳排放,降低企业所需要缴纳的碳关税,从而降低国际贸易成本,提升产品国际竞争力。另一方面,生物天然气可以满足企业对绿色原料的需求。天然气作为重要的化工原料,在工业企业生产过程中会产生大量的碳排放,而大型企业在其减碳计划中,往往将原材料的碳排放作为重要管控对象。对部分企业来讲,绿色原料的获取难度相比绿色电力更高,因此在落地产能项目时更倾向于选择生物天然气基础设施相对完善的地区。

(二)政策支持力度加大

近年来,我国政府高度重视生物天然气的发展,出台了一系列支持性政策文件。国家发改委、农业农村部、国家能源局等部委陆续发布了《2015年农村沼气工程转型升级工作方案》《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》等政策,将生物天然气纳入国家能源发展战略及天然气产供储销体系,明确了生物天然气产业化发展的方向和目标,提出“到2025年产量超过100亿立方米,2030年超过200亿立方米”。

以下为2015-2022年国家生物天然气相关政策梳理汇总。

政策名称

发布时间

发布部门

相关内容

《2015年农村沼气工程转型升级工作方案》

2015年4月

国家发改委、

农业农村部

·中央对符合条件的规模化大型沼气工程、规模化生物天然气试点工程予以投资补助(规模化大型沼气工程,每立方米沼气生产能力补助1500元;规模化生物天然气工程试点项目,每立方米生物天然气生产能力投资补助2500元)

《全国农村沼气发展“十三五”规划》

2017年2月

国家发改委

·“十三五”期间投资500亿元发展沼气工程

·每立方米生物天然气生成能力补助2500元,每立方米厌氧消化装置容积补贴1500元

·到2020年沼气总产量达到207亿立方米

《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017-2020年)》

2017年8月

农业部

·以畜牧大县和规模养殖场为重点,以沼气和生物天然气为主要处理方向,以农用有机肥和农村能源为主要利用方向

·全国畜禽粪污综合利用率达到75%以上,规模养殖场粪污处理设施装备配套率达到95%以上,大规模养殖场粪污处理设施装备配套率提前一年达到100%

《关于促进生物质能供热发展的指导意见》

2017年12月

国家发改委、国家能源局

·到2020年生物质热电联产装机容量超过1200万千瓦

·生物质成型燃料年利用量约3000万吨

·生物质燃气(生物天然气、生物质气化等)年利用量约100亿立方米

《关于开展秸秆气化清洁能源利用工程建设的指导意见》

2018年1月

国家发改委、国家能源局

·要加快秸秆气化清洁能源利用工程的建设

·到2020年秸秆综合利用率要达到85%,比2015年增加近5个百分点

《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》

2019年3月

国家能源局

·到2020年,生物天然气年产量超过20亿立方米,年替代县城及农村散煤约340万吨

·到2025年,年产量超150亿立方米,年替代县城及农村散煤约2500万吨

·到2030年,年产量超300亿立方米,年替代县城及农村散煤约5000万吨

《关于做好2019年畜禽粪污资源化利用项目实施工作的通知》

2019年4月

农业部、

财政部

·中央财政奖补资金重点支持农用有机肥和农村能源

·项目县畜禽粪污综合利用率达到90%以上,规模养殖场粪污处理设施装备配套率达到100%;整省、整市推进畜禽粪污资源化利用的地区,2019年畜禽粪污综合利用率达到75%以上,规模养殖场粪污处理设施设备配套率达到95%以上

《“十四五”可再生能源发展规划》

2022年6月

国家发改委、国家能源局

·生物天然气示范:开展生物天然气示范县建设,每县推进1-3个年产千万立方米级的生物天然气工程

·探索推动地热能集中供暖纳入城镇供热管网、生物天然气并入城乡燃气管网

(三)技术进步与成本下降

我国的沼气生产技术最早期起源于农村沼气,从建国以后至2000年是沼气发展的初始阶段,农村沼气发展高峰时期,我国户用沼气池达到4200万户。从2014年起,我国沼气行业开始转型升级,国家政策逐步转向支持大型、工业化、规模化沼气及生物天然气项目。截至目前,我国工业化沼气技术已基本成熟,大部分装备已实现国产化。随着技术的不断进步和设备的国产化,以及生物天然气规模效应和产业链条的完善,将进一步降低生产成本,提高项目的盈利能力。

三、面临挑战

我国生物天然气产业仍处于起步阶段,相比传统化石天然气,其快速发展还存在诸多制约因素。

(一)政策扶持与激励不足

尽管国家已出台了一系列支持生物天然气发展的政策,但针对整体产业的扶持与激励政策还不够完善,缺乏强制市场保障措施与机制,无法形成稳定的市场需求。并且,生物天然气产业的发展涉及农业、能源、环保等多个部门,涉及多部门协作,政策协调难度大,导致政策落实效果有限。

(二)商业模式尚未成熟

当前,国内生物天然气产业的商业模式相对单一,大多数项目仍采用传统的自产自销模式,难以形成规模化、产业化的经营格局。大规模的投资需求、高昂的运行成本以及相对较低的产品效益,也制约着生物天然气产业的迅速发展。并且,由于生物天然气产品的认知度不高,市场接受度相对较低,导致生物天然气产品难以形成稳定的市场需求。

(三)技术创新能力不强

我国生物天然气产业技术迅速发展,但相比于德国等技术发达的欧美国家,我国在高效转化、大规模生产及净化处理等技术环节仍存在不成熟之处。此外,关键设备如高效发酵装置、气体分离纯化设备等仍大量依赖进口,这不仅增加了生产成本,也限制了产业的自主发展能力。技术研发投入不足,创新进程缓慢,使得国内生物天然气产业难以形成强有力的技术支撑。

四、发展设想

推动生物天然气的进一步发展,应秉持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,聚焦产业发展的关键性问题,优化政策支撑体系,强化跨部门协同规划,创新机制与体制,激发市场活力,加速生物天然气产业向专业化、市场化、规模化方向迈进。

未来,可以进一步加强对生物天然气配额制的探索,将生物天然气纳入城镇燃气供应体系,从政策层面鼓励经营燃气管网的企业接收其入网,打通多点气源上载拖延及异地下载,实现生物天然气与常规能源的互联互通,助力生物天然气应用市场的拓展。同时,鼓励生物天然气通过天然气交易平台实现常态化交易,不仅有助于生物天然气生产方畅通销售后路,也帮助天然气用户更便捷高效获取绿色资源。


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