0、引言(Introduction)
清潔發展機制(CDM)是《京都議定書》引入的發展中國家和發達國家之間的互贏合作機制,允許聯合國氣候變化框架公約(UNFCCC)附件1所列的發達國家通過提供資金和技術的方式,在非附件1締約方國家(發展中國家)開展溫室氣體減排項目,并據此獲得“經證明的減少排放量(Certified Emission Reductions,簡稱CERs)”,來抵減本國的一部分溫室氣體減排義務。為了積極開展清潔發展機制項目,應對氣候變化,我國頒布實施了《清潔發展機制項目運行管理辦法》,其中規定“中國開展CDM項目的重點領域是以提高能源效率、開發利用新能源和可再生能源(包括風能、太陽能、小水電、地熱能、生物質能、海洋能和氫能等)、回收利用甲烷和煤層氣為主”。鼓勵發展既有助于加快可再生能源發展,又有助于引進先進技術的CDM項目。
生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式,我國具有豐富的生物質資源,其中,每年僅農作物秸稈資源量約達7億多t,可能源化利用量約為3億t
[1]。生物質固體成型燃料技術是指在一定溫度和壓力作用下,將農作物秸稈壓縮為棒狀、塊狀或顆粒狀等成型燃料,體積縮小1/8~1/6,密度為1.1~1.4 t/m3,能源密度相當于中質煙煤,從而增強了運輸和貯存能力,改善了秸稈燃燒性能,提高了利用效率,擴大了應用范圍,可以代替煤炭為農村居民提供炊事或取暖用能,是我國生物質能主要發展方向之一
[2]。
目前,我國尚未有在EB成功注冊的生物質固體成型燃料CDM項目。判斷一個項目是否可以成功開發為CDM項目,主要分析項目是否具有額外性、是否有合適的方法學等。本文通過分析我國生物質固體成型燃料產業現狀與前景、開發CDM項目的可行性、適用的方法學等,估算其開發潛力,以促進我國生物質固體成型燃料產業的發展,富通新能源生產銷售
顆粒機、
木屑顆粒機等生物質燃料成型機械設備,同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、產業發展現狀(Industrial development present situation)
我國生物質固體成型燃料技術的研發始于20世紀80年代。經過20多年的發展,關鍵技術取得了突破,有效地解決了功率大、生產效率低、成型部件磨損嚴重、壽命短等問題,并逐步進入半商業化、商業化階段,成型設備的生產和應用已初步形成了一定的規模
[3]。截止到2008年底,我國已建成生物質固體成型燃料廠102處,成型燃料的年產量約20萬t,主要分布在北京、遼寧、黑龍江、山東、河南和四川等農作物秸稈資源豐富的地區
[4]。
雖然我國生物質固體成型燃料的發展已經具備了一定的規模,但是,要實現大規模、產業化發展,還存在諸如技術、融資等方面的問題。
1.1 技術方面問題(Technology problems)
固體成形燃料技術問題,主要包括農作物秸稈的收集、儲運技術體系不完善,機械化水平低;成型設備機組可靠性能較差,導致設備故障率較高,維修頻繁;成型設備的原料適應能力差,不同的成型設備對適用原料類型、粒度和含水率要求各不相同;生物質固體成型燃料專用爐具等配套燃燒設備亟待完善等
[5]。
1.2 融資方面問題(Financing problems)
雖然財政部已經出臺了《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》,支持秸稈能源化利用的生產企業。但是,該辦法要求申請補助資金的企業必須滿足注冊資本金在1 000萬元以上和年消耗秸稈量在1萬t以上兩個條件。而我國大多數生物質固體成型燃料生產企業規模比較小,這無疑提高了申請補貼的門檻,使大多數秸稈固體成型燃料生產企業無法享受到國家的補貼政策,在融資方面存在一定的困難。
開發CDM項目,幫助生產企業引入發達國家資金,可以加快生物質固體成型燃料的市場化推廣步伐,促進我國生物質固體成型燃料產業發展。
2 、CDM項目開發可行性分析(CDM project development feasibility analysis)
近年來,我國生物質能領域CDM項目開發進展較快,截至2009年底,國家發展和改革委員會共批準近150個生物質能CDM項目,占批準項目總數(2 327個)的6.5%左右,主要分布在生物質發電(57%)、垃圾填埋氣收集處理(16%)和生活垃圾焚燒發電(12%)等方面
[6],其他生物質能利用方面,CDM項目開發相對比較緩慢,數量也比較少。
根據《京都議定書》的要求,一個項目是否具備開發成CDM項目的最重要的一個條件是該項目能否實現額外的溫室氣體減排。本文將以農業部生物質固體成型燃料示范項目為例,初步估算生物質固體成型燃料領域溫室氣體減排量,以分析其開發成CDM項目的可行性。
該示范項目位于北京市某區,2006年5月正式投產,項目總投資約500萬元。項目主要以玉米秸、花生殼等農作物秸稈為原料,由周邊秸稈經紀人就地收集運輸至生產廠,收集半徑約為30 km。該項目年加工生產生物質固體成型燃料能力為1萬t,主要替代煤炭,為周邊居民、企事業單位提供生活和生產用能,其運輸半徑約40 km。
項目產生的主要溫室氣體排放為CO2,在原料收集、燃料加工到燃料銷售等整個產業鏈中,產生CO2排放的主要來源:①原料收集和燃料銷售過程中運輸車輛消耗的化石燃料;②燃料加工過程中電力消耗和相關設備化石燃料消耗。初步估算,每生產1 t生物質固體成型燃料,CO2排放量約為0.154 t,參見表1。柴油消耗的主要來源和消耗量見表2。
表1生物質固體成型燃料CO2排放量估算
Table 1 CO2 emission of one ton biomass densified biofu
物質類型 |
噸消耗量 |
單位折標煤 |
單位CO2排放量/t |
農作物秸稈 |
1.2t |
0.5t/t |
0 |
電力 |
150kWh |
360g/kWh |
0.133 |
柴油 |
7L |
1.209Kg/L |
0.021 |
合計 |
— |
— |
0.154 |
注:①1 t標準煤的CO2排放量為2.456 7 t(國家發改委能源推薦值);②火電廠平均1 kWh供電煤耗為360 g標煤(國家改委能源所推薦值);③1 L柴油折標準煤1.209 kg。
表2柴油消耗的主要來源和消耗量
Table 2 Main resource and consumption of diesel oil
階段 |
來源 |
單車運量/t |
運輸半徑/Km |
燃料耗量/L·t-1 |
原料運輸 |
農用三輪 |
1.2 |
30 |
2.0 |
燃料生產 |
叉車和車間 |
— |
— |
3.4 |
燃料運輸車 |
|
|
|
燃料運輸 |
農用卡車 |
2.0 |
40 |
1.6 |
解放卡車 |
10.0 |
40 |
|
合計 |
|
— |
— |
7.0 |
通過初步測算,每生產1 t生物質固體成型燃料,產生的CO2排放量為0.154 t,則生產和運輸1萬t生物質固體成型燃料產生的CO2排放量為1 540 t,而1萬t生物質固體成型燃料可以替代6 000 t標準煤,減少CO2排放量為14 740 t。因此,扣除產生的CO2排放量,1萬t生物質固體成型燃料凈減排CO2量為13 200 t,具有非常顯著的溫室氣體減排效果。
3、適用方法學分析(Applicable methodology analysis)
《京都議定書》規定,CDM項目必需帶來長期的、實際可測量的、額外的減排量。因此,為確保CDM項目減排量交易的環境效益的完整性,需要建立一套有效的、透明的和可操作的方法學指南,主要包括基準線確定、額外性評價、項目邊界設定和可操作泄漏估算、減排量和減排成本效益計算及監測計劃編制等。只有在基準線確定以后,才能評估項目預期的溫室氣體排放量和減排量,完成PDD(設計報告)
[7]。截至2009年12月,經清潔發展機制執行理事會(EB)批準的大型方法學有68個,整合方法學16個,小規模方法學49個。其中,適用于生物質能領域的方法學有28個
[8]。
目前,中國利用CDM開發溫室氣體減排項目,比較成熟的領域主要集中在生物質剩余物發電和垃圾填埋場沼氣回收等領域
[9]。其中,生物質剩余物發電CDM項目適用于已批準的整合方法學,即“整合的生物質剩余物發電方法學(ACM0006)”;裝機容量低于15 MW的生物質剩余物發電項目適用于已批準的小規模方法學“可再生能源發電并網(AMS.I.D)”;垃圾填埋場沼氣回收發電CDM項目適用于已批準的方法學“經批準的垃圾填埋氣項目活動的整合基準線方法學(ACM0001)”;年減排量低于6萬t的垃圾填埋場沼氣回收發電項目則適用于已批準的小規模方法學“垃圾填埋氣LFG甲烷回收(AMS.III.G)”。戶用沼氣作為我國主要的生物質能利用方式之一,也已經成功開發出專門的方法學“農戶/小規模農場農業活動中的甲烷回收(AMS.III.R)”并用于CDM項目的申請
[10],目前已有4個CDM項目經過了國家發展和改革委員會的批準。
目前,還沒有專門的方法學可用于生物質固體成型燃料領域開發CDM項目。在已批準的小規模方法學中有“無發電的用戶熱能利用(AMS.I.C)方法學”,主要適用于用戶熱能利用過程中,使用可再生能源替代煤炭等化石燃料。而生物質固體成型燃料領域形成的是從原料收集、燃料加工到燃料利用等整個過程的產業鏈,在整個產業鏈中涉及到CO2等溫室氣體排放和減排兩個方面,因此,僅利用已批準的AMS.I.C方法學顯然不能完全指導生物質固體成型燃料領域CDM項目開發,需要開發新的方法學。
4、 CDM項目開發潛力(CDM project development potential)
我國地域廣闊,各地氣候條件差別非常大,主要采暖區域為嚴寒和寒冷地區,包括黑龍江、吉林、遼寧、北京、天津、河北、山東、山西、河南、內蒙古、陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆、西藏等省(區)、市,人口約占全國總人口的1/3。采暖燃料主要為秸稈、薪柴和煤,采暖設備主要為炕連灶和煤爐等,存在著燃料浪費和環境污染嚴重等問題。相對而言,生物質固體成型燃料是一種比較理想的用于農村居民炊事取暖的燃料。作為一種清潔高效的能源,生物質固體成型燃料,一方面,可以為農村居民提供炊事和采暖用能,改善農村居民生活環境,提高生活質量;另一方面,可以用于大中城市工業鍋爐、發電和熱電聯產等使用的燃料,替代煤、天然氣、燃料油等化石能源。隨著國家節能減排政策的實施,大中城市取締中小型燃煤工業鍋爐將成為必然,如果改用燃油或天然氣,運行成本較高,長期使用難以為繼。因此,將燃煤鍋爐尤其是小型鍋爐改造為生物質成型燃料鍋爐,在技術和經濟上都是可行的。
《可再生能源中長期發展規劃》中提出,到2020年,全國生物質固體成型燃料年利用量達到5 000萬t。農業部《農業生物質能產業發展規劃(2007-2015)》提出,到2010年,全國將建成400個左右秸稈固化成型燃料應用示范點,秸稈固化成型燃料年利用量將達到100萬t左右;到2015年,秸稈固化成型燃料年利用量將達到2 000萬t左右。以此推算,到2020年可以實現年CO2減排量6600萬t,發展潛力巨大。
5、結論與建議(Conclusions and suggestions)
目前,我國生物質固體成型燃料產業正處于起步階段,開發CDM項目,引入發達國家的資金,有利于加快我國生物質固體成型燃料的產業化發展。通過測算,年生產1萬t生物質固體成型燃料可以凈減排CO2量13 200 t。按照2020年生物質固體成型燃料年利用量達到5 000萬t的目標估算,可以實現年CO2減排量6 600萬t,發展潛力巨大。因此,在我國開發生物質固體成型燃料CDM項目是可行的,但目前還沒有專門的方法學可用于該領域的CDM項目開發。鑒于目前我國生物質固體成型燃料企業生產規模較小,大多為1~2萬t/a,建議開發專門的小規模方法學,用于生物質固體成型燃料CDM項目的開發,富通新你呢港元生產銷售的
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