淺談生物天然氣與燃氣分布式能源的發(fā)展與合作

雖然燃氣分布式能源具有節能、減排、經(jīng)濟、安全、削峰填谷等優(yōu)勢，在政策上得到了國家和部分地方政府的鼓勵支持，在我國也經(jīng)過(guò)了二十多年的發(fā)展，但仍沒(méi)有進(jìn)入快速發(fā)展的階段。本文通過(guò)梳理制約燃氣分布式能源行業(yè)發(fā)展的氣源氣價(jià)等問(wèn)題，結合生物天然氣發(fā)展，分析生物天然氣可能對燃氣分布式能源行業(yè)產(chǎn)生的影響。本刊認為生物天然氣規?；l(fā)展能夠為燃氣分布式能源行業(yè)產(chǎn)生積極影響，有利于緩解天然氣氣源氣價(jià)問(wèn)題，并成為能源企業(yè)新的利潤增長(cháng)點(diǎn)。

一、生物天然氣迎來(lái)行業(yè)發(fā)展新機遇

我國生物天然氣是以農作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農副產(chǎn)品加工廢水等各類(lèi)城鄉有機廢棄物為原料，經(jīng)厭氧發(fā)酵和凈化提純產(chǎn)生的綠色低碳清潔可再生的天然氣，同時(shí)厭氧發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼渣沼液可生產(chǎn)有機肥。我國發(fā)展生物天然氣意義重大。(關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導意見(jiàn))

1. 生物天然氣被納入能源發(fā)展戰略

生物天然氣在我國發(fā)展已經(jīng)十余年，隨著(zhù)環(huán)保要求趨嚴，以及“煤改氣”、城市化進(jìn)程加快，對天然氣的消費需求不斷上漲(發(fā)改委：2019年天然氣表觀(guān)消費量3067億立方米，同比增長(cháng)9.4%)，國家加快了生物天然氣開(kāi)發(fā)利用政策支持。

國家能源局出臺《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規劃》提出到2020年生物天然氣年利用量要達到80億立方米。

2018年習近平總書(shū)記在中央財經(jīng)委員會(huì )第一次會(huì )議上對發(fā)展生物天然氣作出重要指示?！吨泄仓醒雵鴦?wù)院關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見(jiàn)》提出“實(shí)施生物天然氣工程”。

2019年國家發(fā)改委、財政部、生態(tài)環(huán)境部等十部委聯(lián)合發(fā)布了當前和未來(lái)生物天然氣發(fā)展的指導性文件—《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導意見(jiàn)》(發(fā)改能源規〔2019〕1895號)。

產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)利用進(jìn)入快車(chē)道

政策推動(dòng)的同時(shí)國家調整了中央投資方向，重點(diǎn)用于支持規?；笮驼託夤こ毯蜕锾烊粴夤こ淘圏c(diǎn)項目建設。2015-2017年期間，國家每年投資20億元，在全國范圍內共支持了近1400處大型沼氣工程和64個(gè)日產(chǎn)氣500立方米以上和日產(chǎn)10000立方米以上的生物天然氣試點(diǎn)項目。近年來(lái)也有一些大型專(zhuān)業(yè)化企業(yè)快速進(jìn)入生物天然氣領(lǐng)域，建設一批試點(diǎn)項目，積累了工業(yè)化開(kāi)發(fā)與商業(yè)化運營(yíng)經(jīng)驗，并加快在全國布局建設項目。

在政策和市場(chǎng)的雙重驅動(dòng)下，我國生物天然氣的產(chǎn)量增長(cháng)起來(lái)。截至2018年底，有7-8個(gè)規?；锾烊粴忭椖繉?shí)現商業(yè)化運營(yíng)，年產(chǎn)氣量約為5700 萬(wàn)立方米。(數據來(lái)源：生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會(huì ))截至2018年底，我國生物天然氣總產(chǎn)量大約6億立方米。(數據來(lái)源：發(fā)改委能源研究所)

2. 產(chǎn)業(yè)發(fā)展潛力巨大

由于生物天然氣具有增加天然氣供應，增強能源安全保障水平;能夠規?；幚碛袡C廢棄物，替代農村散燒煤，保護生態(tài)環(huán)境;能夠助力生態(tài)循環(huán)農業(yè);能夠開(kāi)拓可再生燃氣新興產(chǎn)業(yè)等作用，我國發(fā)展生物天然氣的意義重大。是一條“農業(yè)-能源-環(huán)保-農業(yè)”種養結合、綠色低碳、循環(huán)可再生的發(fā)展之路，發(fā)展潛力巨大、市場(chǎng)廣闊，并且目前已經(jīng)具備發(fā)展基礎。隨著(zhù)環(huán)保監管力度進(jìn)一步加強，相關(guān)支持政策逐步完善，生物天然氣生產(chǎn)應用規模將快速增長(cháng)。

資源基礎良好。我國可用于生產(chǎn)生物天然氣的農作物秸稈、畜禽糞污、餐廚垃圾、農副產(chǎn)品加工廢水等各類(lèi)城鄉有機廢棄物資源比較豐富。據倪維斗院士統計，中國有農業(yè)秸稈5億噸、林業(yè)秸稈4億噸、動(dòng)物糞便3億噸、餐廚垃圾1億噸，折合成標煤共10億噸。

市場(chǎng)潛力巨大。發(fā)展生物天然氣的市場(chǎng)空間也比較大，“十三五”以來(lái)，我國天然氣消費增長(cháng)較快，天然氣進(jìn)口依存度逐漸升高，長(cháng)期來(lái)看天然氣供需不平衡。作為化石天然氣的重要補充，增加國內天然氣供應，為生物天然氣加快發(fā)展提供比較廣闊的市場(chǎng)空間。

政策扶持力度加強。近年來(lái)，習近平總書(shū)記在不同場(chǎng)合多次指出要加快發(fā)展生物天然氣，同時(shí)中央文件也多次明確相關(guān)要求，生物天然氣的資源、環(huán)保、扶貧屬性決定其必將在生態(tài)文明建設、鄉村振興戰略及兩個(gè)100年奮斗目標中發(fā)揮重要作用。

發(fā)展機遇適宜。隨著(zhù)城鎮化的快速推進(jìn)和農業(yè)生產(chǎn)方式、農村居住方式、農民用能方式的變化，傳統沼氣工程需要向大規模、高效率、標準化的生物天然氣工程轉型升級;垃圾分類(lèi)也將為生物天然氣提供新的契機，城市生活垃圾中易腐爛的有機物含量約占40%-50%，分離出的有機垃圾是厭氧發(fā)酵的最佳原料，隨著(zhù)城市生活垃圾分類(lèi)逐步推進(jìn)，以城市有機垃圾為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵將成為生物天然氣新的發(fā)展方向;另外，生物天然氣供熱、供氣等是生物質(zhì)能非電利用的主要方式和機會(huì )。

二、燃氣分布式能源面臨的發(fā)展困境

我國燃氣分布式能源行業(yè)發(fā)展已有二十年之久，盡管已經(jīng)取得了不小的成果，但仍面臨著(zhù)由上游天然氣產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的發(fā)展困境。

燃料成本高。由于天然氣燃料成本占燃氣分布式能源成本的70%-80%，所以氣價(jià)的高低和波動(dòng)對分布式能源的經(jīng)濟效益影響非常大，再加上天然氣供應企業(yè)相對壟斷，燃氣分布式能源企業(yè)與供氣企業(yè)談判降低價(jià)格的難度較大。而天然氣價(jià)格過(guò)高，造成氣/電價(jià)格比過(guò)大，燃氣分布式能源項目的經(jīng)濟優(yōu)勢得不到體現，嚴重制約企業(yè)對項目投資的積極性。

燃料來(lái)源不穩定。由于中國“富煤缺油少氣”的資源稟賦，加上資源分布不均衡，僅僅依靠常規天然氣不利于推動(dòng)燃氣分布式能源的發(fā)展。比如珠三角地區，雖然與其他地區相比發(fā)展比較好，但仍然很緩慢，主要原因之一就是天然氣供應不足，廣東省天然氣供應渠道主要來(lái)源于進(jìn)口LNG、內陸管道天然氣和南海海上天然氣，長(cháng)輸管線(xiàn)和省管網(wǎng)都在建設期，天然氣管網(wǎng)覆蓋面積小，缺乏儲氣調峰設施，天然氣供應明顯不足，制約了燃氣分布式能源在珠三角地區的發(fā)展。

三、生物天然氣規?；l(fā)展有助于緩解燃氣分布式能源困境

v 生物天然氣豐富了燃氣分布式能源的氣源供應

2019年我國天然氣一直保持在40%以上的對外高依存度，其中2019年10月的對外依存度42.5%，(數據來(lái)源：中國天然氣行業(yè)協(xié)會(huì ))國家能源安全的擔憂(yōu)在持續上升。到2030年，天然氣需求將達到6000億立方米，缺口約3000億立方米。(數據來(lái)源：生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會(huì ))據倪維斗院士分析，我國的農業(yè)秸稈、林業(yè)秸稈、動(dòng)物糞便、餐廚垃圾等可制成生物天然氣2600億立方米，高溫裂解氣1600億立方米，另外還有壓縮顆粒燃料。從宏觀(guān)上看，生物天然氣的發(fā)展可大幅增加國內天然氣供應，有效減小對外依存度，提高國家能源安全。從對燃氣分布式能源的影響來(lái)說(shuō)看，正如前文所述，天然氣的氣源和氣價(jià)問(wèn)題嚴重影響項目的經(jīng)濟性，是阻礙燃氣分布式能源健康快速發(fā)展的主要問(wèn)題。生物天然氣源自沼氣，是將沼氣經(jīng)脫硫、脫碳等精煉后，將甲烷含量從60%左右提高到90%以上而得，與常規天然氣同質(zhì)，可以并入天然氣管網(wǎng)。目前全國天然氣平均門(mén)站價(jià)格約1.8元/立方米，部分地區和領(lǐng)域的生物天然氣成本可以做到低于門(mén)站價(jià)。在增加分布式能源項目氣源多樣性、提高氣源供應保障的同時(shí)，或將降低燃料成本提高項目經(jīng)濟性。

v 燃氣分布式能源將帶動(dòng)生物天然氣發(fā)展

隨著(zhù)電改進(jìn)一步深入、油氣市場(chǎng)化改革進(jìn)一步推進(jìn)，售電側市場(chǎng)和配電網(wǎng)業(yè)務(wù)放開(kāi)，傳統能源行業(yè)的邊界逐漸消退，無(wú)論是供給側還是消費側市場(chǎng)主體更為多元，市場(chǎng)競爭也更加激烈，新的能源形勢催生出多樣化的能源供應方式和服務(wù)模式。在這樣一個(gè)現代能源體系中，一種與用戶(hù)緊密結合的綜合能源服務(wù)模式應運而生。以燃氣分布式能源為支撐，就近整合各種能源資源(風(fēng)、光、地熱、生物質(zhì)、中小水電、余熱余壓)，整合供電、供熱(冷)、供汽等多種能源供應，為用戶(hù)提供整體能源(與環(huán)境)解決方案，構造出無(wú)數大大小小的“有源能源細胞”，并與互聯(lián)網(wǎng)深度融合，與大能源系統有效交互。這樣一種以燃氣分布式為支撐的綜合能源服務(wù)模式必將帶動(dòng)生物天然氣的商業(yè)化發(fā)展，助力其實(shí)現《指導意見(jiàn)》中設定的發(fā)展目標。

v 共同發(fā)展合作共贏(yíng)

從事燃氣分布式能源、綜合能源業(yè)務(wù)的能源企業(yè)可以將分布式的理念應用到生物天然氣領(lǐng)域，采取分布式生產(chǎn)的方式解決目前生物天然氣項目的盈利性問(wèn)題。將原料在產(chǎn)地就地初加工，可以大幅降低原料的收儲運成本，然后集中提純。在探索贏(yíng)利的商業(yè)模式同時(shí)，進(jìn)一步擴展生物天然氣的應用場(chǎng)景，比如采暖、供熱等，實(shí)現供能方式和產(chǎn)能方式全部多元化。同時(shí)擴展有機肥、綠色食品、生態(tài)農業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現集成化一體化經(jīng)營(yíng)。目前，華潤、新奧等業(yè)內企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始探索，將生物天然氣綜合利用項目打造成為城鄉有機廢棄物處理中心、冷熱電氣分布式能源中心、生態(tài)有機肥生產(chǎn)加工中心一體的創(chuàng )新模式。對于能源企業(yè)來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)向用戶(hù)提供更全面更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，培育新業(yè)態(tài)和新用戶(hù)，獲得新的利潤增長(cháng)點(diǎn)。另外，生物質(zhì)能中的沼氣-生物天然氣是難得的全生命周期碳負排放能源。生物天然氣的這種“負碳排放”也可能為能源企業(yè)帶來(lái)真金白銀的碳交易收益。

四、總結與建議

由于目前生物天然氣行業(yè)還存在項目規模小、經(jīng)濟性和制氣穩定性較差等問(wèn)題有待解決，短期看對燃氣分布式行業(yè)影響有限，但隨著(zhù)生物天然氣進(jìn)入規?；l(fā)展，對于增加天然氣供應等方面的積極作用會(huì )逐漸顯現。長(cháng)期看兩者具有互相促進(jìn)的作用，有望共同發(fā)展合作共贏(yíng)。

本刊針對生物天然氣目前發(fā)展情況，就生物天然氣與燃氣分布式能源合作發(fā)展提出如下想法。

l 參考借鑒典型國家發(fā)展經(jīng)驗

參考借鑒瑞典、丹麥等生物天然氣發(fā)展比較好的國家的經(jīng)驗做法。比如丹麥，丹麥的生物天然氣原料主要來(lái)源于垃圾填埋氣、污水廠(chǎng)污泥氣體及畜牧業(yè)糞便發(fā)酵。這些生物天然氣主要用在城市燃氣、分布式能源、熱電聯(lián)產(chǎn)、工業(yè)和交通運輸領(lǐng)域。

l 破除生物天然氣并網(wǎng)難、價(jià)格低難題

建議國家給予生物天然氣優(yōu)先并入管網(wǎng)以及最低保障收購價(jià)格，并鼓勵燃氣經(jīng)營(yíng)企業(yè)積極參與生物天然氣經(jīng)營(yíng)，將燃氣分布式能源的經(jīng)營(yíng)模式融入到生物天然氣中，不斷拓展生物天然氣的應用場(chǎng)景，解決生物天然氣消納的同時(shí)也豐富了燃氣分布式能源的氣源來(lái)源。

l 探索生物天然氣分布式能源試點(diǎn)示范

綜合考慮地方經(jīng)濟發(fā)展水平、能源需求、生物天然氣資源以及扶持政策等因素，選擇合適的地區、適合的業(yè)態(tài)，嘗試探索一批生物天然氣分布式能源試點(diǎn)項目。通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新、商業(yè)模式創(chuàng )新和體制機制創(chuàng )新，逐步完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，逐步形成產(chǎn)業(yè)規模。

注：編輯部在撰寫(xiě)本文的過(guò)程中，得到了新奧能源、華潤燃氣等單位提供的資料幫助，得到了呂淼、楊常新、徐立昊、張家璽、付偉等專(zhuān)家的指導。在此謹致謝忱。

本文刊登在中國城市燃氣協(xié)會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )主辦的《分布式能源》2020年第1期/總第29期上。