沼氣發電

沼氣燃燒發電是隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術，它將厭氧發酵處理產生的沼氣用於發動機上，並裝有綜合發電裝置，以產生電能和熱能。沼氣發電具有創效、節能、安全和環保等特點，是一種分布廣泛且價廉的分散式能源。

基本介紹

• 中文名：沼氣發電
• 類型：沼氣利用技術
• 特點：創效、節能、安全和環保等
• 利用：生物質能

概述

沼氣發電在已開發國家已受到廣泛重視和積極推廣。生物質能發電併網在西歐一些國家占能源總量的10%左右。

沼氣發電

我國沼氣發電有30多年的歷史，在“十五”期間研製出20～600kW純燃沼氣發電機組系列產品，氣耗率0．6～0．8m0/kw h(沼氣熱值 ~>21MJ/m0)。但國內沼氣發電研究和套用市場都還處於不完善階段，特別是適用於我國廣大農村地區小型沼氣發 電技術研究更少，我國農村偏遠地區還有許多地方嚴重缺電，如牧區、海島、偏僻山區等高壓輸電較為困難，而這些地區卻有著豐富的生物質原料。如能因地制宜地發展小沼電站，則可取長補短就地供電。

相關技術

沼氣發酵

沼氣發酵的定義是：沼氣發酵，又稱厭氧發酵或厭氧消化，是指有機物質（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有機廢水等）在厭氧條件下，通過種類繁多、數量巨大、功能不同的各類微生物的分解代謝，最終產生沼氣的過程。

沼氣發電

沼氣發電技術是集環保和節能於一體的能源綜合利用新技術。它是利用工業、農業或城鎮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），經厭氧發酵處理產生的沼氣，驅動沼氣發電機組發電，並可充分將發電機組的餘熱用於沼氣生產。

沼氣發電流程圖

沼氣發電熱電聯產項目的熱效率，視發電設備的不同而有較大的區別，如使用燃氣內燃機，其熱效率為70%~75%之間，而如使用燃氣透平和餘熱鍋爐，在補燃的情況下，熱效率可以達到90%以上。

沼氣發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境問題、消耗了大量廢棄物、保護了環境、減少了溫室氣體的排放，而且變廢為寶，產生了大量的熱能和電能，符合能源再循環利用的環保理念，同時也帶來巨大的經濟效益。

狀況

國內狀況

我國沼氣發電研發有20多年的歷史，目前國內0.8-5000kw各級容量的沼氣發電機組均已先後鑑定和投產，主要產品又已全部使用沼氣的純沼氣發動機及部分使用沼氣的雙燃料沼氣-柴油發動機。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。近十幾年由於農村家庭責任制，大、中型的工廠化畜牧場的建立及環境保護等原因，我國的沼氣機、沼氣發電機組已向兩極發展。農村主要以3-10kw沼氣機和沼氣發電機組方向發展，而酒廠、糖廠、畜牧場、污水處理廠的大中型環保能源工程，主要以單機容量為50-200kw的沼氣發電機組方向發展。

項目狀況

如今，除西藏區以外，我國內地其他所有省市區均建設了大中型沼氣發電項目，僅2009年，獲得發改委批覆的沼氣發電CDM項目就有28個，其中大多數為垃圾填埋場的沼氣發電項目，部分為養殖場發電及工業廢料（酒精廠）發電項目。除這些較大的項目申請了CDM項目外，國內還有眾多小型沼氣發電工程。

如今，國內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電機組，每方沼氣可發電2.2-2.6度，而如今很多企業為節省投資，上容量小的機組，每方沼氣只能發1.8度電。以17000M3/天，熱值為25MJ/M3沼氣為例，每方沼氣發1.8度電的機組比每方沼氣發2.6度電的機組每年少發300多萬度電。

沼氣中雜質含量如 Si 、 HS 等應控制在一定的範圍內，沼氣的溫度為 10~60 ℃，壓力為 0~5kpa ，具體見沼氣的氣質要求，一般禽畜糞厭氧處理的沼氣都能滿足發電的氣質要求，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。

發展前景

能源是國民經濟發展和社會活動的基礎，隨著全面建設小康社會步伐的加快，中國對能源生產和消費也提出了更高的要求。可再生能源是中國實現可持續發展的重要能源，沼氣發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，技術與產業化水平是關鍵。

沼氣技術即厭氧消化技術，主要用於處理畜禽糞便和高濃度工業有機廢水。我國經過幾十年的研發套用，在全國興建了大中型沼氣工程 2000多座；戶用農村沼氣池 1060萬戶，數量位居世界第一。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驗，整體水平已進入國際先進行列。 沼氣發電在已開發國家已受到廣泛重視和積極推廣，如美國的能源農場、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。生物質能發電併網在西歐如德國、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，並一直在持續增加。 我國沼氣發電研發工作有20多年的歷史，特別是“九五”、“十五”期間有一批科研單位、院校和企業先後從事了沼氣發電技術的研究及沼氣發電設備的開發。在這一領域中，逐漸建立起一支科研能力強、水平高的骨幹隊伍，並建立了相應的科研、生產基地，積累了較多的成功經驗，為沼氣發電技術的套用研究及沼氣發電的設備質量再上台階奠定了基礎。 沼氣發電設備方面，德國、丹麥、奧地利、美國的純燃沼氣發電機組比較先進，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”期間研製出20～600kW純燃沼氣發電機組系列產品，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勢，適合我國經濟發展狀況。

朝陽產業

沼氣發電是一個系統工程，它包括沼氣生產、沼氣淨化與儲存、沼氣發電及上網等多項單元技術的最佳化組合，也涉及到國家對沼氣發電的扶持政策和技術法規等。剖析國內已有的沼氣發電工程，借鑑已開發國家的沼氣發電經驗，以及國家對可再生能源的政策導向，我國沼氣發電產業在未來的若干年後會有突破性進展，其依據是：

（1）國家相關政策的出台將打通包括沼氣發電在內的綠色電力上網的瓶頸 當一個國家經濟實力達到一定程度後，就會把目光更多地投向環保，會更關注可持續發展問題，就會把資金投向這一領域，出台相關的政策來確保可持續發展戰略目標的實現。 以德國為例。 戰後的德國經過幾十年的經濟復甦，已經具備經濟能力來處理可持續發展問題。 為了保護環境，控制全球變暖和促進能源的可持續供應，德國於 1990 年制定了“輸電法”， 2000年又出台了“可再生能源法”。 “輸電法”規定公用電網對沼氣發電輸送來的電力實行優惠收購價，這一政策促進德國沼氣發電技術的提高，促成了隨後 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電上網的收購價，對於裝機達到500kW的發電站，輸送到電網的電力獲得的補貼比 1999 年增加了37% 。 國家站在可持續發展的高度，出台促進綠色電力上網政策已為時不遠。正在研究和制定的可再生能源發電配額比例、份額標準、綠色證書以及發電上網的優惠政策，會築造起有利於綠色電力發展的交易平台。

（2）國內已生產出性價比更好的沼氣發電機組系列產品，為沼氣發電提供有力的設備支持。如今成熟的國產沼氣發電機組的功率規格，主要集中在24～600kW這個區段。 從沼氣工程的產氣量來看， 有不少沼氣工程適宜配建500kW以上的沼氣發電機組。從沼氣發電機組的性價來看， 在有可以利用的動力原機的情況下，單機功率越大，越利於提高燃料發電效率，越利於降低發電機組單位功率成本，從而獲得較理想的性價比。 同樣，從沼氣工程的產氣量以及從用電負荷性質來看，20kW以下的發電機組也大有市場。例如一個萬頭豬場沼氣工程，日產沼氣80m3，顯然不適合發電上網，只適宜內部用電。其沼電用途一般為驅動沼氣工程污水泵和豬場通風機、照明等，因此宜配備 10kW 左右的發電機組。類似的沼氣工程很多，可見，小功率沼氣發電機組需求量也不少。 鑒於沼氣發電廣闊的發展前景，國內數家有實力的研究院所和大型企業進行了強強合作，針對市場需求開發出不同規格的沼氣發電機組系列產品。在大機組方面，勝利油田勝利動力機械集團已全面開發出了全燒沼氣內燃機的沼氣發電機組，並在污水處理、檸檬酸、酒精等行業套用成功。值得一提的是，國內新一輪開發出來的沼氣發電機組，已不是過去簡單改裝內燃機的發電機組。新的發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。可以說，在發電設備方面，已可為沼氣發電的實施提供有力支持。

（3）資金支持和專業化生產會吸引更多的投資主體大中型沼氣工程屬於環保性質的項目，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、地方和企業共同投資。對於初始投資，國家將給予一定支持，如：國家或行業將制定出一系列的優惠政策，減免工程稅費，減輕企業負擔；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沼氣資源化利用項目，以優惠政策調動各投資主體的積極性。 此外，以國家、地方和企業共同投資的方式，重點扶持一些專用設備生產企業（沼氣生產裝置、沼氣淨化設備、沼氣發電機組等），對其進行必要的技術改造；擴大生產規模，提高產品種類和產品質量；建立質量保障體系（售後服務、人員培訓、質量監督與檢測等）和物業化管理模式。