沼氣燃燒發(fā)電是隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項沼氣利用技術，它將厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)動機上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能。沼氣發(fā)電具有創(chuàng)效、節(jié)能、安全和環(huán)保等特點，是一種分布廣泛且價廉的分布式能源。

中文名

沼氣發(fā)電

類型

沼氣利用技術

特點

創(chuàng)效、節(jié)能、安全和環(huán)保等

利用

生物質(zhì)能

概述

沼氣發(fā)電

沼氣發(fā)電在發(fā)達國家已受到廣泛重視和積極推廣。生物質(zhì)能發(fā)電并網(wǎng)在西歐一些國家占能源總量的10%左右。

我國沼氣發(fā)電有30多年的歷史，在“十五”期間研制出20～600kW純?nèi)颊託獍l(fā)電機組系列產(chǎn)品，氣耗率0．6～0．8m0/kw h(沼氣熱值 ~>21MJ/m0)。但國內(nèi)沼氣發(fā)電研究和應用市場都還處于不完善階段，特別是適用于我國廣大農(nóng)村地區(qū)小型沼氣發(fā) 電技術研究更少，我國農(nóng)村偏遠地區(qū)還有許多地方嚴重缺電，如牧區(qū)、海島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)卻有著豐富的生物質(zhì)原料。如能因地制宜地發(fā)展小沼電站，則可取長補短就地供電。[1]

相關技術

沼氣發(fā)酵

沼氣發(fā)酵的定義是：沼氣發(fā)酵，又稱厭氧發(fā)酵或厭氧消化，是指有機物質(zhì)（如作物秸桿、雜草、人畜糞便、垃圾、污泥及城市生活污水和工業(yè)有機廢水等）在厭氧條件下，通過種類繁多、數(shù)量巨大、功能不同的各類微生物的分解代謝，最終產(chǎn)生沼氣的過程。

沼氣發(fā)電

沼氣發(fā)電技術是集環(huán)保和節(jié)能于一體的能源綜合利用新技術。它是利用工業(yè)、農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機廢棄物（例如酒糟液、禽畜糞、城市垃圾和污水等），經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣，驅(qū)動沼氣發(fā)電機組發(fā)電，并可充分將發(fā)電機組的余熱用于沼氣生產(chǎn)。[1]

沼氣發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)項目的熱效率，視發(fā)電設備的不同而有較大的區(qū)別，如使用燃氣內(nèi)燃機，其熱效率為70%~75%之間，而如使用燃氣透平和余熱鍋爐，在補燃的情況下，熱效率可以達到90%以上。

沼氣發(fā)電技術本身提供的是清潔能源，不僅解決了沼氣工程中的環(huán)境問題、消耗了大量廢棄物、保護了環(huán)境、減少了溫室氣體的排放，而且變廢為寶，產(chǎn)生了大量的熱能和電能，符合能源再循環(huán)利用的環(huán)保理念，同時也帶來巨大的經(jīng)濟效益。

狀況

國內(nèi)狀況

我國沼氣發(fā)電研發(fā)有20多年的歷史，目前國內(nèi)0.8-5000kw各級容量的沼氣發(fā)電機組均已先后鑒定和投產(chǎn)，主要產(chǎn)品又已全部使用沼氣的純沼氣發(fā)動機及部分使用沼氣的雙燃料沼氣-柴油發(fā)動機。這些機組，各具特色，各有技術上的突破和新穎結構，已在我國部分農(nóng)村、有機廢水、垃圾填埋場的沼氣工程上配套使用。近十幾年由于農(nóng)村家庭責任制，大、中型的工廠化畜牧場的建立及環(huán)境保護等原因，我國的沼氣機、沼氣發(fā)電機組已向兩極發(fā)展。農(nóng)村主要以3-10kw沼氣機和沼氣發(fā)電機組方向發(fā)展，而酒廠、糖廠、畜牧場、污水處理廠的大中型環(huán)保能源工程，主要以單機容量為50-200kw的沼氣發(fā)電機組方向發(fā)展。

項目狀況

如今，除西藏區(qū)以外，我國內(nèi)地其他所有省市區(qū)均建設了大中型沼氣發(fā)電項目，僅2009年，獲得發(fā)改委批復的沼氣發(fā)電CDM項目就有28個，其中大多數(shù)為垃圾填埋場的沼氣發(fā)電項目，部分為養(yǎng)殖場發(fā)電及工業(yè)廢料（酒精廠）發(fā)電項目。除這些較大的項目申請了CDM項目外，國內(nèi)還有眾多小型沼氣發(fā)電工程。

如今，國內(nèi)很多廢水厭氧處理的沼氣，CH4含量在50-60%之間，如果選用合適的沼氣發(fā)電機組，每方沼氣可發(fā)電2.2-2.6度，而如今很多企業(yè)為節(jié)省投資，上容量小的機組，每方沼氣只能發(fā)1.8度電。以17000M3/天，熱值為25MJ/M3沼氣為例，每方沼氣發(fā)1.8度電的機組比每方沼氣發(fā)2.6度電的機組每年少發(fā)300多萬度電。

沼氣中雜質(zhì)含量如 Si 、 HS 等應控制在一定的范圍內(nèi)，沼氣的溫度為 10~60 ℃，壓力為 0~5kpa ，具體見沼氣的氣質(zhì)要求，一般禽畜糞厭氧處理的沼氣都能滿足發(fā)電的氣質(zhì)要求，污水處理沼氣需要脫硫等處理，垃圾填埋沼氣需要脫水等處理。

發(fā)展前景

能源是國民經(jīng)濟發(fā)展和社會活動的基礎，隨著全面建設小康社會步伐的加快，中國對能源生產(chǎn)和消費也提出了更高的要求。可再生能源是中國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要能源，沼氣發(fā)電是可再生能源的主要利用方式，合理有效利用這一新型能源，技術與產(chǎn)業(yè)化水平是關鍵。[1]

沼氣發(fā)電

沼氣技術即厭氧消化技術，主要用于處理畜禽糞便和高濃度工業(yè)有機廢水。我國經(jīng)過幾十年的研發(fā)應用，在全國興建了大中型沼氣工程 2000多座；戶用農(nóng)村沼氣池 1060萬戶，數(shù)量位居世界第一。不論是厭氧消化工藝技術的積累，還是建造、運行管理等方面的經(jīng)驗，整體水平已進入國際先進行列。沼氣發(fā)電在發(fā)達國家已受到廣泛重視和積極推廣，如美國的能源農(nóng)場、德國的可再生能源促進法的頒布、日本的陽光工程、荷蘭的綠色能源等。生物質(zhì)能發(fā)電并網(wǎng)在西歐如德國、丹麥、奧地利、芬蘭、法國、瑞典等一些國家的能源總量中所占的比例為10%左右，并一直在持續(xù)增加。我國沼氣發(fā)電研發(fā)工作有20多年的歷史，特別是“九五”、“十五”期間有一批科研單位、院校和企業(yè)先后從事了沼氣發(fā)電技術的研究及沼氣發(fā)電設備的開發(fā)。在這一領域中，逐漸建立起一支科研能力強、水平高的骨干隊伍，并建立了相應的科研、生產(chǎn)基地，積累了較多的成功經(jīng)驗，為沼氣發(fā)電技術的應用研究及沼氣發(fā)電的設備質(zhì)量再上臺階奠定了基礎。沼氣發(fā)電設備方面，德國、丹麥、奧地利、美國的純?nèi)颊託獍l(fā)電機組比較先進，氣耗率≤ 0.5 m3/kWh（沼氣熱值≥25MJ/m3），價格在300～500美元/kWh。我國在“九五”、“十五”期間研制出20～600kW純?nèi)颊託獍l(fā)電機組系列產(chǎn)品，氣耗率0.6～0.8m3/kWh（沼氣熱值≥21MJ/m3），價格在200～300美元/kWh，其性價比有較大的優(yōu)勢，適合我國經(jīng)濟發(fā)展狀況。

朝陽產(chǎn)業(yè)

沼氣發(fā)電是一個系統(tǒng)工程，[1]它包括沼氣生產(chǎn)、沼氣凈化與儲存、沼氣發(fā)電及上網(wǎng)等多項單元技術的優(yōu)化組合，也涉及到國家對沼氣發(fā)電的扶持政策和技術法規(guī)等。剖析國內(nèi)已有的沼氣發(fā)電工程，借鑒發(fā)達國家的沼氣發(fā)電經(jīng)驗，以及國家對可再生能源的政策導向，我國沼氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)在未來的若干年后會有突破性進展，其依據(jù)是：

（1）國家相關政策的出臺將打通包括沼氣發(fā)電在內(nèi)的綠色電力上網(wǎng)的瓶頸 當一個國家經(jīng)濟實力達到一定程度后，就會把目光更多地投向環(huán)保，會更關注可持續(xù)發(fā)展問題，就會把資金投向這一領域，出臺相關的政策來確?？沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。以德國為例。戰(zhàn)后的德國經(jīng)過幾十年的經(jīng)濟復蘇，已經(jīng)具備經(jīng)濟能力來處理可持續(xù)發(fā)展問題。為了保護環(huán)境，控制全球變暖和促進能源的可持續(xù)供應，德國于 1990 年制定了“輸電法”， 2000年又出臺了“可再生能源法”。 “輸電法”規(guī)定公用電網(wǎng)對沼氣發(fā)電輸送來的電力實行優(yōu)惠收購價，這一政策促進德國沼氣發(fā)電技術的提高，促成了隨后 700 多個沼氣工程的建立。而“可再生能源法”提高了可再生能源發(fā)電上網(wǎng)的收購價，對于裝機達到500kW的發(fā)電站，輸送到電網(wǎng)的電力獲得的補貼比 1999 年增加了37% 。國家站在可持續(xù)發(fā)展的高度，出臺促進綠色電力上網(wǎng)政策已為時不遠。正在研究和制定的可再生能源發(fā)電配額比例、份額標準、綠色證書以及發(fā)電上網(wǎng)的優(yōu)惠政策，會筑造起有利于綠色電力發(fā)展的交易平臺。

（2）國內(nèi)已生產(chǎn)出性價比更好的沼氣發(fā)電機組系列產(chǎn)品，[1]為沼氣發(fā)電提供有力的設備支持。如今成熟的國產(chǎn)沼氣發(fā)電機組的功率規(guī)格，主要集中在24～600kW這個區(qū)段。從沼氣工程的產(chǎn)氣量來看，有不少沼氣工程適宜配建500kW以上的沼氣發(fā)電機組。從沼氣發(fā)電機組的性價來看，在有可以利用的動力原機的情況下，單機功率越大，越利于提高燃料發(fā)電效率，越利于降低發(fā)電機組單位功率成本，從而獲得較理想的性價比。同樣，從沼氣工程的產(chǎn)氣量以及從用電負荷性質(zhì)來看，20kW以下的發(fā)電機組也大有市場。例如一個萬頭豬場沼氣工程，日產(chǎn)沼氣80m3，顯然不適合發(fā)電上網(wǎng)，只適宜內(nèi)部用電。其沼電用途一般為驅(qū)動沼氣工程污水泵和豬場通風機、照明等，因此宜配備 10kW 左右的發(fā)電機組。類似的沼氣工程很多，可見，小功率沼氣發(fā)電機組需求量也不少。鑒于沼氣發(fā)電廣闊的發(fā)展前景，國內(nèi)數(shù)家有實力的研究院所和大型企業(yè)進行了強強合作，針對市場需求開發(fā)出不同規(guī)格的沼氣發(fā)電機組系列產(chǎn)品。在大機組方面，勝利油田勝利動力機械集團已全面開發(fā)出了全燒沼氣內(nèi)燃機的沼氣發(fā)電機組，并在污水處理、檸檬酸、酒精等行業(yè)應用成功。值得一提的是，國內(nèi)新一輪開發(fā)出來的沼氣發(fā)電機組，已不是過去簡單改裝內(nèi)燃機的發(fā)電機組。新的發(fā)電機組在性能方面已縮小了與國外先進機組技術指標的差距?？梢哉f，在發(fā)電設備方面，已可為沼氣發(fā)電的實施提供有力支持。

（3）資金支持和專業(yè)化生產(chǎn)會吸引更多的投資主體[1]大中型沼氣工程屬于環(huán)保性質(zhì)的項目，受益的是全社會。要在投資分攤上，以“誰污染、誰治理”原則為主，輔之以“誰受益、誰分攤”的原則，由政府、地方和企業(yè)共同投資。對于初始投資，國家將給予一定支持，如：國家或行業(yè)將制定出一系列的優(yōu)惠政策，減免工程稅費，減輕企業(yè)負擔；要廣辟資金渠道，幫助建設方獲得各類貸款；鼓勵社會各界以各種形式投資開發(fā)沼氣資源化利用項目，以優(yōu)惠政策調(diào)動各投資主體的積極性。此外，以國家、地方和企業(yè)共同投資的方式，重點扶持一些專用設備生產(chǎn)企業(yè)（沼氣生產(chǎn)裝置、沼氣凈化設備、沼氣發(fā)電機組等），對其進行必要的技術改造；擴大生產(chǎn)規(guī)模，提高產(chǎn)品種類和產(chǎn)品質(zhì)量；建立質(zhì)量保障體系（售后服務、人員培訓、質(zhì)量監(jiān)督與檢測等）和物業(yè)化管理模式。