生物天然氣在“低碳寵兒”天然氣的族群里，常年以“配角”自居。此次利好政策從產(chǎn)業(yè)形態(tài)、技術(shù)路徑、監(jiān)管運(yùn)收等層面均給出了明確的路線圖和時間表，這似乎意味著，在力推農(nóng)村“煤改氣”的當(dāng)前，國家有意將生物天然氣捧上“主角”位置。
但是，發(fā)展多年的生物天然氣一直是“叫好不叫座”，目前的年產(chǎn)量還不足1億立方米，從1億立方米到300億立方米的跨越，生物天然氣的逆襲之路仍存在不少挑戰(zhàn)。
實(shí)現(xiàn)目標(biāo)難在“提純”
“煤改氣”政策被認(rèn)為是天然氣需求維持高速增長的重要推手，在此次發(fā)布的《意見》中，生物天然氣首次被確定為農(nóng)村“煤改氣”的氣源保障，并被納入天然氣發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和產(chǎn)供儲銷體系。可見，生物天然氣的定位正進(jìn)一步明晰。
中國可再生能源學(xué)會咨詢研究中心副主任肖明松對《中國科學(xué)報》算了一筆賬，按照行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國目前年產(chǎn)初級生物燃?xì)?18億立方米(熱值約為5500大卡/立方米)，按照天然氣8500大卡/立方米的熱值來計算，折算得到與天然氣熱值相等的燃?xì)庵挥?6億立方米。在他看來，完成《意見》中提出的“到2030年，實(shí)現(xiàn)300億立方米”目標(biāo)，主要難度不是初級燃?xì)獾纳a(chǎn)，而是燃?xì)馓峒兊哪芰ㄔO(shè)。
實(shí)際上，從生物原料到生物燃?xì)膺@種初級的轉(zhuǎn)化，國內(nèi)的工藝技術(shù)和裝備已經(jīng)非常成熟，但如果要想獲得與天然氣相當(dāng)?shù)膽?yīng)用范圍，就需要達(dá)到更高的純度和熱值。
近年來，我國在沼氣提純技術(shù)和設(shè)備研發(fā)領(lǐng)域開展了一系列的研究工作，在化學(xué)吸收、變壓吸附等技術(shù)領(lǐng)域都已開發(fā)出可商業(yè)化應(yīng)用的提純設(shè)備。據(jù)肖明松介紹，國內(nèi)已建成多個沼氣提純生物天然氣示范項目，如煙臺雙塔4萬立方米沼氣提純項目、龍口煙臺環(huán)能公司3萬立方米沼氣提純車用燃?xì)馐痉俄椖康取?/p>
“但如果進(jìn)行更大規(guī)模的推廣和應(yīng)用，高品質(zhì)生物燃?xì)獾膫鬏敾蚺c天然氣的混合輸送都是繞不開的技術(shù)難點(diǎn)。”肖明松指出，與世界先進(jìn)水平相比，中國在基礎(chǔ)研究以及設(shè)備成套化開發(fā)方面還有一定的差距，特別是在適合中國大量中等規(guī)模沼氣工程應(yīng)用的成套化提純設(shè)備的研發(fā)方面，開展的工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
中科院廣州能源研究所所長、生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長馬隆龍也對《中國科學(xué)報》坦言，生物質(zhì)通過氣化、凈化與調(diào)整、甲烷化、提質(zhì)等轉(zhuǎn)化過程，得到可直接注入天然氣管網(wǎng)的清潔燃?xì)猓沁m合未來發(fā)展需要的一種新技術(shù)，但目前該技術(shù)發(fā)展仍不成熟，國內(nèi)仍沒有完整的系統(tǒng)化數(shù)據(jù)可以借鑒。
諸多問題待解
實(shí)際上，生物天然氣在中國已發(fā)展十多年，但為何一直“叫好不叫座”，這與原料供應(yīng)、技術(shù)裝備、運(yùn)行管理等一系列環(huán)節(jié)都不無關(guān)系。
首要難題就是原料收儲運(yùn)困難。中國海油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院副院長單聯(lián)文稱，生物天然氣原料分布分散，收儲運(yùn)面臨較大挑戰(zhàn)。要實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益，必須依靠大農(nóng)場及專業(yè)團(tuán)隊。
除此之外，生物天然氣配套設(shè)施包括了原料的收儲運(yùn)、預(yù)處理、發(fā)酵轉(zhuǎn)化、凈化提純、燃?xì)饧胺柿陷斶\(yùn)等環(huán)節(jié)，相關(guān)的國產(chǎn)、進(jìn)口配套設(shè)備都較齊全，但仍然存在匹配性的問題。
“在工程建設(shè)初期運(yùn)行效果較好，隨著工程運(yùn)行時間的延長，部分工程會出現(xiàn)運(yùn)行效率降低甚至停滯、設(shè)施設(shè)備銹蝕、管道堵塞、罐體淤泥多、浮渣難處理等問題。”馬隆龍指出。
肖明松則表示，由于生物燃?xì)廪D(zhuǎn)化成本高，設(shè)備運(yùn)行條件惡劣，日常運(yùn)行維護(hù)管理經(jīng)費(fèi)沒有保障，造成出現(xiàn)故障后不能及時得到正常的維修，使得整個產(chǎn)業(yè)再次陷入困境。“生物天然氣‘三分建設(shè)，七分管理’，當(dāng)前最需要加強(qiáng)的就是項目實(shí)施完成后的運(yùn)行與管理。同時，在項目規(guī)劃初期既要考慮建設(shè)投資，也要配備運(yùn)行管理費(fèi)用。”
馬隆龍則表示，目前，我國的生物天然氣產(chǎn)業(yè)還處在發(fā)展初期，在提高工程規(guī)模化水平和效率，實(shí)現(xiàn)氣、液、固等產(chǎn)品的高值、高效綜合利用，提高工程的環(huán)保、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益上都應(yīng)該多下功夫。要把影響工程商業(yè)運(yùn)行的原料收集難、原料成本高、產(chǎn)品價格低、扶持政策不到位等問題予以解決。
不僅如此，生物天然氣產(chǎn)業(yè)的上游原料供應(yīng)和下游產(chǎn)品方面都缺乏專門的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，只能使用少數(shù)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。為此，馬隆龍建議，加快生物天然氣進(jìn)入車用燃?xì)狻⒐I(yè)用氣、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)、合同能源管理等多種清潔燃?xì)饫妙I(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系，從生產(chǎn)與凈化、儲存、輸配、應(yīng)用等環(huán)節(jié)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制定，建立與現(xiàn)有長輸管道天然氣、城鎮(zhèn)燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)體系相協(xié)調(diào)的通用和專用標(biāo)準(zhǔn)。
企業(yè)介入機(jī)會已成熟
同樣需要指出的是，生物天然氣投資主體較少，投產(chǎn)項目缺乏，尚未形成專業(yè)化、一體化的投資建設(shè)運(yùn)行管理服務(wù)體系。在馬隆龍看來，目前，企業(yè)介入開發(fā)生物天然氣產(chǎn)業(yè)的機(jī)會已成熟，一是國家政策的引導(dǎo)支持，二是前期的模式探索積累了豐富的經(jīng)驗。
2015—2017年，國家連續(xù)三年以投資補(bǔ)貼的方式支持規(guī)模化生物天然氣工程建設(shè)，一批實(shí)力雄厚的企業(yè)和社會資本進(jìn)入生物天然氣行業(yè)，建成了一批技術(shù)和裝備先進(jìn)的工程，推動了車用生物天然氣、集中供氣、分布式撬裝供氣等市場化運(yùn)營模式的逐步完善。
馬隆龍認(rèn)為，現(xiàn)階段企業(yè)開發(fā)建設(shè)和運(yùn)營生物天然氣項目，需要做到市場化、專業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。市場化要求企業(yè)在工程技術(shù)、設(shè)施設(shè)備、自動化運(yùn)行等方面達(dá)到較高水平，從而降低運(yùn)營成本、提高項目的運(yùn)行年限;專業(yè)化要求企業(yè)培養(yǎng)自己的專業(yè)化技術(shù)和管理團(tuán)隊，提高項目運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力;產(chǎn)業(yè)化要求項目形成規(guī)模化、集約化、工業(yè)化的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行循環(huán)體系，提高項目自身抗風(fēng)險和贏利能力。
不僅如此，我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)模式等方面仍需政策進(jìn)一步優(yōu)化。一是按照天然氣的市場價格、能源價格做好配額應(yīng)用;二是針對沼渣沼液有機(jī)肥給予應(yīng)用指導(dǎo);三是加強(qiáng)原料收集、運(yùn)送的管理;四是按照農(nóng)業(yè)面源污染治理的要求，給予環(huán)保補(bǔ)貼。
不過，華南理工大學(xué)天然氣利用研究中心主任華賁對《中國科學(xué)報》表示，對于生物質(zhì)原料的儲存，完全依賴供氣公司是不現(xiàn)實(shí)的，無論從場地方面還是資金方面。他認(rèn)為，用戶參股可以保證原料供應(yīng)和管網(wǎng)敷設(shè)兩頭的問題。
為此，華賁建議，生物天然氣替代農(nóng)村散煤目前需要建立樣板工程和典型的開發(fā)機(jī)制。宜在政府配套資金和銀行低息貸款的支持下，以民營為主，兼有用戶參股的形式建立供氣公司，有利于生物質(zhì)原料的收集、儲存和供應(yīng)保障。
對于我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿ΓR隆龍充滿信心。他認(rèn)為，目前，我國已經(jīng)具備了大規(guī)模發(fā)展生物天然氣產(chǎn)業(yè)的技術(shù)儲備、商業(yè)模式選擇和多元化發(fā)展路徑，以生物天然氣產(chǎn)品、裝備、服務(wù)體系等環(huán)節(jié)構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步形成，一旦產(chǎn)業(yè)鏈完全打通，預(yù)計整個市場規(guī)模將達(dá)萬億元以上。
延伸閱讀
生物天然氣技術(shù)創(chuàng)新路線圖
我國生物天然氣開發(fā)主要采取以厭氧消化技術(shù)與氣化甲烷化技術(shù)相結(jié)合的發(fā)展模式，分別針對處理含水率較高和較干的生物質(zhì)，主要以管道、車用天然氣等高值利用為主。
目前，厭氧消化技術(shù)制備生物天然氣應(yīng)用模式已基本成熟，合成生物天然氣技術(shù)正在發(fā)展過程中，政策推進(jìn)的生物天然氣產(chǎn)業(yè)也主要是厭氧轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品。
有機(jī)廢棄物厭氧生物天然氣的產(chǎn)業(yè)技術(shù)是一個系統(tǒng)工程，集成了基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)工程等方面的研究。
在基礎(chǔ)科學(xué)研究方面，進(jìn)一步闡明廢棄物預(yù)處理、發(fā)酵等方面的機(jī)理和廢棄物處理與溫室氣體減排的關(guān)系，選育開發(fā)一批高效的厭氧發(fā)酵、生物脫硫菌株及復(fù)合菌劑，建立包括營養(yǎng)調(diào)配、混合發(fā)酵、失穩(wěn)預(yù)警、過程調(diào)控在內(nèi)的發(fā)酵體系優(yōu)化理論體系。
在技術(shù)裝備開發(fā)方面，優(yōu)化開發(fā)適合廢棄物處理、發(fā)酵、脫硫等標(biāo)準(zhǔn)化的工藝和流程，研制相應(yīng)的預(yù)處理裝備、新工藝發(fā)酵反應(yīng)器、生物脫硫裝置以及配套的進(jìn)出料和攪拌系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上形成商業(yè)化生物燃?xì)馓峒儭嚎s等成套裝備。
在系統(tǒng)集成方面，綜合多項技術(shù)工藝，推進(jìn)建設(shè)一批生物天然氣規(guī)模化示范工程，培育一批包括咨詢、設(shè)計、裝備制造、安裝、專業(yè)化服務(wù)等生物天然氣生產(chǎn)和利用相關(guān)的高科技企業(yè)。
關(guān)于厭氧制備生物天然氣技術(shù)瓶頸和研究方向，在原料方面，應(yīng)繼續(xù)拓寬發(fā)酵原料，開發(fā)適合貧瘠和邊際土地的高生物量能源植(作)物;借鑒國外成熟的玉米青貯沼氣工程經(jīng)驗，研發(fā)秸稈、能源草的青貯、黃貯技術(shù);繼續(xù)探索更為高效節(jié)能的預(yù)處理方式。
在發(fā)酵技術(shù)方面，解析不同發(fā)酵原料及工藝類型的微生物群落結(jié)構(gòu)及互營代謝機(jī)理，針對不同原料及工藝構(gòu)建厭氧消化定向生物調(diào)控機(jī)制，從微生物學(xué)層面提高生物燃?xì)獾闹苽湫?深入研究新型高效厭氧消化工藝，例如針對農(nóng)作物秸稈、城市有機(jī)垃圾、畜禽干糞等固態(tài)原料的固態(tài)厭氧消化，針對餐廚等易腐垃圾的兩項厭氧消化技術(shù)，針對污泥和木質(zhì)纖維類等難降解原料的“中溫消化+二次強(qiáng)化水解+高溫消化”新技術(shù)等。
在產(chǎn)品方面，重點(diǎn)研發(fā)氣體凈化提純儲運(yùn)技術(shù)和有機(jī)肥生產(chǎn)利用技術(shù)。選育高效生物脫硫菌并研發(fā)兩段生物脫硫新工藝;開發(fā)甲烷—二氧化碳分離專用的高效吸收劑、吸附劑及分離膜;探索生物燃?xì)饷撎寂c沼液脫氮除磷耦合處理機(jī)制及工藝系統(tǒng);研發(fā)吸附式罐裝儲運(yùn)和生物天然氣液化技術(shù)等。通過對沼渣改性、配比調(diào)控、造粒生產(chǎn)工藝的研究，研制優(yōu)質(zhì)高效復(fù)合有機(jī)肥;開發(fā)沼渣與有機(jī)、無機(jī)基質(zhì)的配合技術(shù)、物理化學(xué)要素及其肥效調(diào)控技術(shù)，研制出有機(jī)營養(yǎng)土;開發(fā)沼液田間直接生態(tài)利用技術(shù)及裝備;全面分析沼液成分，獲取不同發(fā)酵原料的沼液成分譜圖，開發(fā)沼液有效成分提取或濃縮技術(shù)，制備植物營養(yǎng)液等高端產(chǎn)品。
在產(chǎn)業(yè)模式方面，重點(diǎn)是形成集中供氣模式、純化壓縮車用模式、注入天然氣管網(wǎng)模式等，集成政府、企業(yè)、技術(shù)、資本、市場等多方面產(chǎn)業(yè)發(fā)展要素，解決有機(jī)廢棄物污染和資源化綜合利用，并實(shí)現(xiàn)多方共贏，服務(wù)鄉(xiāng)村振興和美麗中國建設(shè)。
