浅谈生物天然气与燃气分布式能源的发展与合作
发布日期：2020-04-21 来源：《分布式能源》 浏览次数：2128
虽然燃气分布式能源具有节能、减排、经济、安全、削峰填谷等优势，在政策上得到了国家和部分地方政府的鼓励支持，在我国也经过了二十多年的发展，但仍没有进入快速发展的阶段。本文通过梳理制约燃气分布式能源行业发展的气源气价等问题，结合生物天然气发展，分析生物天然气可能对燃气分布式能源行业产生的影响。本刊认为生物天然气规模化发展能够为燃气分布式能源行业产生积极影响，有利于缓解天然气气源气价问题，并成为能源企业新的利润增长点。
一、生物天然气迎来行业发展新机遇
我国生物天然气是以农作物秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾、农副产品加工废水等各类城乡有机废弃物为原料，经厌氧发酵和净化提纯产生的绿色低碳清洁可再生的天然气，同时厌氧发酵过程中产生的沼渣沼液可生产有机肥。我国发展生物天然气意义重大。(关于促进生物天然气产业化发展的指导意见)
1. 生物天然气被纳入能源发展战略
生物天然气在我国发展已经十余年，随着环保要求趋严，以及“煤改气”、城市化进程加快，对天然气的消费需求不断上涨(发改委：2019年天然气表观消费量3067亿立方米，同比增长9.4%)，国家加快了生物天然气开发利用政策支持。
国家能源局出台《生物质能发展“十三五”规划》提出到2020年生物天然气年利用量要达到80亿立方米。
2018年习近平总书记在中央财经委员会第一次会议上对发展生物天然气作出重要指示。《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》提出“实施生物天然气工程”。
2019年国家发改委、财政部、生态环境部等十部委联合发布了当前和未来生物天然气发展的指导性文件—《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见》(发改能源规〔2019〕1895号)。
产业开发利用进入快车道
政策推动的同时国家调整了中央投资方向，重点用于支持规模化大型沼气工程和生物天然气工程试点项目建设。2015-2017年期间，国家每年投资20亿元，在全国范围内共支持了近1400处大型沼气工程和64个日产气500立方米以上和日产10000立方米以上的生物天然气试点项目。近年来也有一些大型专业化企业快速进入生物天然气领域，建设一批试点项目，积累了工业化开发与商业化运营经验，并加快在全国布局建设项目。
在政策和市场的双重驱动下，我国生物天然气的产量增长起来。截至2018年底，有7-8个规模化生物天然气项目实现商业化运营，年产气量约为5700 万立方米。(数据来源：生物质能产业促进会)截至2018年底，我国生物天然气总产量大约6亿立方米。(数据来源：发改委能源研究所)
2. 产业发展潜力巨大
由于生物天然气具有增加天然气供应，增强能源安全保障水平;能够规模化处理有机废弃物，替代农村散烧煤，保护生态环境;能够助力生态循环农业;能够开拓可再生燃气新兴产业等作用，我国发展生物天然气的意义重大。是一条“农业-能源-环保-农业”种养结合、绿色低碳、循环可再生的发展之路，发展潜力巨大、市场广阔，并且目前已经具备发展基础。随着环保监管力度进一步加强，相关支持政策逐步完善，生物天然气生产应用规模将快速增长。
资源基础良好。我国可用于生产生物天然气的农作物秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾、农副产品加工废水等各类城乡有机废弃物资源比较丰富。据倪维斗院士统计，中国有农业秸秆5亿吨、林业秸秆4亿吨、动物粪便3亿吨、餐厨垃圾1亿吨，折合成标煤共10亿吨。
市场潜力巨大。发展生物天然气的市场空间也比较大，“十三五”以来，我国天然气消费增长较快，天然气进口依存度逐渐升高，长期来看天然气供需不平衡。作为化石天然气的重要补充，增加国内天然气供应，为生物天然气加快发展提供比较广阔的市场空间。
政策扶持力度加强。近年来，习近平总书记在不同场合多次指出要加快发展生物天然气，同时中央文件也多次明确相关要求，生物天然气的资源、环保、扶贫属性决定其必将在生态文明建设、乡村振兴战略及两个100年奋斗目标中发挥重要作用。
发展机遇适宜。随着城镇化的快速推进和农业生产方式、农村居住方式、农民用能方式的变化，传统沼气工程需要向大规模、高效率、标准化的生物天然气工程转型升级;垃圾分类也将为生物天然气提供新的契机，城市生活垃圾中易腐烂的有机物含量约占40%-50%，分离出的有机垃圾是厌氧发酵的最佳原料，随着城市生活垃圾分类逐步推进，以城市有机垃圾为原料进行厌氧发酵将成为生物天然气新的发展方向;另外，生物天然气供热、供气等是生物质能非电利用的主要方式和机会。
二、燃气分布式能源面临的发展困境
我国燃气分布式能源行业发展已有二十年之久，尽管已经取得了不小的成果，但仍面临着由上游天然气产业带来的发展困境。
燃料成本高。由于天然气燃料成本占燃气分布式能源成本的70%-80%，所以气价的高低和波动对分布式能源的经济效益影响非常大，再加上天然气供应企业相对垄断，燃气分布式能源企业与供气企业谈判降低价格的难度较大。而天然气价格过高，造成气/电价格比过大，燃气分布式能源项目的经济优势得不到体现，严重制约企业对项目投资的积极性。
燃料来源不稳定。由于中国“富煤缺油少气”的资源禀赋，加上资源分布不均衡，仅仅依靠常规天然气不利于推动燃气分布式能源的发展。比如珠三角地区，虽然与其他地区相比发展比较好，但仍然很缓慢，主要原因之一就是天然气供应不足，广东省天然气供应渠道主要来源于进口LNG、内陆管道天然气和南海海上天然气，长输管线和省管网都在建设期，天然气管网覆盖面积小，缺乏储气调峰设施，天然气供应明显不足，制约了燃气分布式能源在珠三角地区的发展。
三、生物天然气规模化发展有助于缓解燃气分布式能源困境
v 生物天然气丰富了燃气分布式能源的气源供应
2019年我国天然气一直保持在40%以上的对外高依存度，其中2019年10月的对外依存度42.5%，(数据来源：中国天然气行业协会)国家能源安全的担忧在持续上升。到2030年，天然气需求将达到6000亿立方米，缺口约3000亿立方米。(数据来源：生物质产业促进会)据倪维斗院士分析，我国的农业秸秆、林业秸秆、动物粪便、餐厨垃圾等可制成生物天然气2600亿立方米，高温裂解气1600亿立方米，另外还有压缩颗粒燃料。从宏观上看，生物天然气的发展可大幅增加国内天然气供应，有效减小对外依存度，提高国家能源安全。从对燃气分布式能源的影响来说看，正如前文所述，天然气的气源和气价问题严重影响项目的经济性，是阻碍燃气分布式能源健康快速发展的主要问题。生物天然气源自沼气，是将沼气经脱硫、脱碳等精炼后，将甲烷含量从60%左右提高到90%以上而得，与常规天然气同质，可以并入天然气管网。目前全国天然气平均门站价格约1.8元/立方米，部分地区和领域的生物天然气成本可以做到低于门站价。在增加分布式能源项目气源多样性、提高气源供应保障的同时，或将降低燃料成本提高项目经济性。
v 燃气分布式能源将带动生物天然气发展
随着电改进一步深入、油气市场化改革进一步推进，售电侧市场和配电网业务放开，传统能源行业的边界逐渐消退，无论是供给侧还是消费侧市场主体更为多元，市场竞争也更加激烈，新的能源形势催生出多样化的能源供应方式和服务模式。在这样一个现代能源体系中，一种与用户紧密结合的综合能源服务模式应运而生。以燃气分布式能源为支撑，就近整合各种能源资源(风、光、地热、生物质、中小水电、余热余压)，整合供电、供热(冷)、供汽等多种能源供应，为用户提供整体能源(与环境)解决方案，构造出无数大大小小的“有源能源细胞”，并与互联网深度融合，与大能源系统有效交互。这样一种以燃气分布式为支撑的综合能源服务模式必将带动生物天然气的商业化发展，助力其实现《指导意见》中设定的发展目标。
v 共同发展合作共赢
从事燃气分布式能源、综合能源业务的能源企业可以将分布式的理念应用到生物天然气领域，采取分布式生产的方式解决目前生物天然气项目的盈利性问题。将原料在产地就地初加工，可以大幅降低原料的收储运成本，然后集中提纯。在探索赢利的商业模式同时，进一步扩展生物天然气的应用场景，比如采暖、供热等，实现供能方式和产能方式全部多元化。同时扩展有机肥、绿色食品、生态农业等产业链，实现集成化一体化经营。目前，华润、新奥等业内企业已经开始探索，将生物天然气综合利用项目打造成为城乡有机废弃物处理中心、冷热电气分布式能源中心、生态有机肥生产加工中心一体的创新模式。对于能源企业来说，可以通过向用户提供更全面更优质的服务，培育新业态和新用户，获得新的利润增长点。另外，生物质能中的沼气-生物天然气是难得的全生命周期碳负排放能源。生物天然气的这种“负碳排放”也可能为能源企业带来真金白银的碳交易收益。
四、总结与建议
由于目前生物天然气行业还存在项目规模小、经济性和制气稳定性较差等问题有待解决，短期看对燃气分布式行业影响有限，但随着生物天然气进入规模化发展，对于增加天然气供应等方面的积极作用会逐渐显现。长期看两者具有互相促进的作用，有望共同发展合作共赢。
本刊针对生物天然气目前发展情况，就生物天然气与燃气分布式能源合作发展提出如下想法。
l 参考借鉴典型国家发展经验
参考借鉴瑞典、丹麦等生物天然气发展比较好的国家的经验做法。比如丹麦，丹麦的生物天然气原料主要来源于垃圾填埋气、污水厂污泥气体及畜牧业粪便发酵。这些生物天然气主要用在城市燃气、分布式能源、热电联产、工业和交通运输领域。
l 破除生物天然气并网难、价格低难题
建议国家给予生物天然气优先并入管网以及最低保障收购价格，并鼓励燃气经营企业积极参与生物天然气经营，将燃气分布式能源的经营模式融入到生物天然气中，不断拓展生物天然气的应用场景，解决生物天然气消纳的同时也丰富了燃气分布式能源的气源来源。
l 探索生物天然气分布式能源试点示范
综合考虑地方经济发展水平、能源需求、生物天然气资源以及扶持政策等因素，选择合适的地区、适合的业态，尝试探索一批生物天然气分布式能源试点项目。通过技术创新、商业模式创新和体制机制创新，逐步完善产业生态链，逐步形成产业规模。
注：编辑部在撰写本文的过程中，得到了新奥能源、华润燃气等单位提供的资料帮助，得到了吕淼、杨常新、徐立昊、张家玺、付伟等专家的指导。在此谨致谢忱。