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阜宁世界生物质能源颗粒产业发展现状与趋势分析

来源: 发布时间:2019-02-13 5424 次浏览


  摘要:由于石油资源的 萎缩和全球气候变暖等问题的 日趋严重,开发和利用可再生清洁能源、减少石化能源消耗、降低温室气体排放已成为世界各国缓解能源危机和气候变化问题的 共识。生物质能源颗粒若使用添加剂,则应为农林产物,并且应标明使用的种类和数量。欧盟标准对生物质颗粒的热值没有提出具体的数值,但要求销售商应予以标注。瑞典标准要求生物质颗粒的热值一般应在16.9 兆焦上。生物质(material)能源颗粒是可再生的 清洁能源,近十几年在国际社会和各国政府的 关注下世界生物质能源颗粒产业得到迅速发展。为此,首先先容了世界生物质能源颗粒产业的 起源,全面描述了目前世界生物质能源颗粒产业的 发展现状和特点,对世界生物质能源颗粒产业的 发展趋势进行了分析和预测,并对现阶段发展中出现的 困难和问题提出相应的 对策,为了解世界生物质能源颗粒产业发展状况和发展趋势、促进我国生物质能源颗粒产业的 国际化发展提供参考。
  0引言
  自20世纪50年代以来,随着世界经济的 发展和交通工具数量的 增加,世界能源(说明:向自然界提供能量转化的物质)的 消耗量也急剧增加。根据美国能源信息局(Energy Information Adminis-tration)报告(EIA2012),预计到2035年,全球能源消耗将比现在增加50%。其中,石油、煤和天然气的 消耗将占世界能源消耗总量的 86%,而水力发电、地热能、风能、太阳能和生物质能等可再生能源的 消耗比例只占到14%。积极开发和利用可再生清洁能源、减少石化能源消耗、降低(reduce)温室气体排放已成为世界各国缓解能源危机和气候变化问题的 共识。
  生物质能是继煤和石油之后的 世界第三大能源,是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的 可再生能源,长期以来为人们的 生活用能提供能源。近50年以来,随着石化能源消耗的 增加,生物质能在全世界的 应用(application)急剧减少。尽管如此,目前在全世界范围内生物质能的 年消耗量是1.25t油当量,占世界一次能源消耗的 14%。在发展中,生物质能是人们取暖和煮饭等生活用能的 主要来源;而在发达,生物质能成为煤的 替代能源被广泛运用于发电厂和工厂。与风力发电和水力发电相比,生物质能发电具有不受外界自然条件的 影响及生产过程可控性高等优点。人们可以根据发电生产的 要求,控制生物质种植面积及产量,从而保证发电生产的 稳定性和持续性。生物质能源颗粒是生物质固体形态的 能源化利用方式,也是生物质能源化利用最简单、最直接的 途径之一。
  利用机械力将生物质压缩或挤压成为容积密度较大、热效率较高、便于运输和储藏的 固体成型燃料,其容积密度可以提高到原来的 10倍以上(大于600kg/m3),形状和尺寸统一,使用方便,易于燃烧,是煤和薪柴的 替代燃料。本文首先先容了世界生物质能源颗粒产业的 起源,然后全面描述了目前世界生物质能源颗粒产业的 发展现状和特点,对世界生物质能源颗粒产业的 发展趋势进行了分析和预测,并对现阶段发展中出现的 困难和问题提出相应的 对策,为了解世界生物质能源颗粒产业发展状况和发展趋势、促进我国生物质能源颗粒产业的 国际化发展提供参考。
  1世界生物质产业发展现状
  生物质能源颗粒的 生产始于20世纪30年代,但是作为产业是在70年代的 石油危机期间发展起来的 。由于当时石油价格的 飙升,迫使部分欧、美洲大力开发和利用替代(用一物质代替另一物质(多为强者取代弱者的地位))能源;而此时生物质能源颗粒经过几十年的 发展,生产技术(Technology)逐渐成熟起来,产品(Product)质量有了很大的 提高。由于其生产原料主要来源于当地林业废弃物,运输成本低、价格便宜,所以物美价廉的 生物质能源颗粒成为煤和天然气的 替代能源,深受欧、美的 青睐。但石油危机过后,随着世界石油价格的 稳定,生物质能源颗粒的 生产和使用逐渐走向萧条,生物质能源颗粒产业的 发展缓慢。
  直到20世纪90年代,人们认识到由于长期大量使用煤、石油、天然气等石化能源而导致石油资源萎缩和全球气候变暖等问题,积极开发(develop)和使用可再生的 清洁能源、减少石化能源的 消耗、降低温室气体的 排放已成为世界各国缓解能源危机和气候变化问题的 共识。在国际社会和各国政府的 共同努力下,一些限制全球温室气体排放的 协议书纷纷出台。例如,1997年制定并于2005年生效的 《京都协议书》是人类历史上以法规的 形式限制温室气体排放,要求世界142个协议签署国在2008-2012年期间温室气体排放比1990年平均下降5%。2009年制定的 《哥本哈根协议书》是继《京都议定书》后又一具有划时代意义的 全球气候协议书,其进一步确定在2015-2020年期间全球平均气温上升要控制在2℃范围以内,到2050年全球的 温室气体减排量需达到1990年水平的 80%。除了国际协议书以外,一些地区和还制定了适用于本地区或的 法律和法规,严格限制温室气体的 排放。例如,美国的 《美国清洁能源和安全法案》 (American Clean Energyand SecurityAct)和《美国电力法案》(American Power Act),欧盟的 《欧盟生物质能行动计划》
  (European Biomass Action Plan)和《可再生能源方案》(Directive for Renewable Energy Sources)等。所有这些国际协议书和地区或的 法律和法规成为世界可再生清洁能源发展的 驱动力,大大刺激了可再生能源的 需求量,生物质能源颗粒产业也因此再次进入人们的 视野,并在21世纪后得到了飞速发展,产量以每年18%~25%的 速度增长。1为2000-2010年世界生物质能源颗粒产量及分布。由1可见,2000年世界生物质能源颗粒的 产量只是165万t,而到了2010年已经增长到1570万t,增长了9.5倍。从1中还可以看出,世界生物质能源颗粒产业在全球的 发展并不平衡,目前主产区集中在欧盟和北美洲。以2010年为例,欧盟和北美洲生物质能源颗粒产量分别是928.6、432万t,分别占世界总产量的 59.3%和27.6%;而东欧俄罗斯地区和亚、非、澳洲地区的 产量只分别占9.2%和3.9%。
  2为2010年世界不同生物质能源颗粒的 产量和消费量。从2可以看出,生物质能源颗粒产业在之间的 发展也不平衡。其中,生物质能源颗粒产量更大的 是美国、加拿大、德国和瑞典,而消费量更大的 则是瑞典、丹麦、美国、荷兰和意大利。欧洲是世界生物质能源颗粒消耗量更大的 地区以2010年为例,欧洲生物质能源颗粒的 消耗量达到1141.1万t,比2009年的 908.9万t增长了25.5%,占世界消耗总量的 85%。欧洲生物质能源颗粒的 消耗量与产量之间的 差额主要靠进口来弥补,因此欧洲也就成为世界上生物质能源颗粒更大的 进口市场;而北美洲由于其产量远远大于消耗量,成为了更大的 出口市场。从2中可以看出,2010年生物质能源颗粒进口量更大的 是丹麦、荷兰、意大利、比利时和瑞典,而出口量更大的 是加拿大、俄罗斯、德国、波兰和美国。2010年加拿大生物质能源颗粒出口量达到165.5万t,占其生产(Produce)总量的 95%,是世界上生物质能源颗粒出口量更大的 。目前,取暖和发电是生物质能源颗粒的 主要的 两个用途,在奥地利、法国、德国和意大利生物质能源颗粒主要用于取暖,而在丹麦、芬兰、瑞典除了取暖以外还用于发电。
  2世界生物质能源颗粒产业发展趋势预测
  尽管世界生物质能源颗粒产业在过去的 十几年里得到飞速发展,但其还是一个新兴的 产业,发展趋势和可持续性引起世界许多学者(如Sikkema(2011),Lamers(2012)等)和企业(如芬兰国际咨询企业Pyr
  Y、瑞典艾克曼企业Ekman&Co.、欧洲生物质能源协会AEBIO
  M、英国新能源财经NewEnergy Finance等)的 关注。生物质颗粒原料的密度一般为 0.1—0.13t/m3,成型后的颗粒密度 1.1—1.3t/m3,方便储存、运输,且大大改善了生物质的燃烧性能。这些学者和企业首先根据世界经济的 发展趋势预测出各地区对能源未来的 需求情况(Condition),再根据过去几年内世界各地区生物质能源颗粒的 生产情况和消耗情况,在实行现行的 国际协议和法律和法规的 条件下,预测出世界生物质能源颗粒产业的 发展趋势。在所有的 预测中,大部分是针对欧盟的 生物质能源颗粒产业的 发展趋势,预测期一般为10~20年,只有芬兰国际咨询企业Pyry针对世界生物质能源颗粒产业的 整体发展趋势做了较为全面的 预测,其预测结果也被广泛接受和应用。
  不同地区生物质(material)能源颗粒产量预测如3所示。生物质颗粒燃料生物质颗粒的直径一般为6~8毫米,长度为其直径的4~5倍,破碎率小于1.5%~2.0%,干基含水量小于10%~15%,灰分含量小于1.5%,硫含量和氯含量均小于0.07%,氮含量小于0.5%。从3可以看出,在未来的 20年世界生物质能源颗粒产业将持续发展。到2020年,世界的 生物质能源颗粒的 总产量将达到4520万t,是2010年产量的 3倍左右。北美洲和欧盟仍然将是生物质能源颗粒的 主产区,但是由于其市场已趋于成熟,而且受到生产原料供应量的 限制,所以在未来的 发展中北美洲和欧盟的 产量上升的 空间不会很大。值得注意的 是,亚洲和南美洲的 生物质能源颗粒的 产量将会有较大的 增长。特别是亚洲,到2020年生物质能源颗粒产量预计可以达到1110万t,将是2010年产量的 16倍左右,接近欧盟和北美洲的 产量而成为第三大产区。
  分析其原因主要有两个:首先,亚洲是世界上经济增长最快的 地区和人口密度更高的 地区,对能源的 需求量日益增大,急需开发和利用可再生的 清洁能源。其次,亚洲主要非常重视清洁能源的 开发和利用,积极建立和完善相应的 法律和法规,保证清洁能源产业的 发展。以中国为例,在2007年发布的 《可再生能源中长期发展规划》后,2009年中国政府又通过了《可再生能源法修正案》,清洁能源机制法律框架在中国已基本形成。该法案明确规定了中国可再生能源发电量的 比重和政府补贴可再生能源发电方案,鼓励研发与可再生能源发电适配的 先进电网,努力实现到2010年中国可再生能源消费量达到能源消费总量的 10%的 目标,力争到2020年达到15%左右。除了建立相应的 法律和法规之外,中国政府还逐年加大了对清洁能源产业的 投资。根据美国皮尤慈善信托基金会(Pew Charitable Trusts)的 统计,2010年中国在清洁能源方面的 全年投资总计达544亿美金(USD),成为全球更大的 清洁能源投资国。除了中国,日本和韩国也加大了清洁能源的 发展力度。总之,在以后十几年中,亚洲将成为世界生物质(material)能源颗粒产业发展最快的 地区,而生产和消费主要集中在中国、日本和韩国。
  3问题与对策
  3.1生产原料单一,数量供应有限
  目前,欧盟和北美生物质能源颗粒的 主要生产原料(Raw material)是锯末。锯末是林业生产的 废弃物,由于其具有价格低廉,灰分含量低,燃烧后不易结垢,对燃烧炉腐蚀小等优点,是生物质能源颗粒的 生产原料,被长期大量使用于生物质能源颗粒生产中。随着生物质能源颗粒需求量的 快速增长,特别是在2008-2009年期间,一些年产量在几十万吨的 大型生物质能源颗粒加工厂在北美洲、欧洲等地区孕育而生。但是与此同时,欧美经济(Economy)迎来衰退期,房地产的 萧条带来了锯末产量的 急剧减少,锯末供应量的 不足与颗粒燃料扩大生产的 需求之间的 矛盾越来越突出。
  4是2010年世界上生物质(Biomass)能源颗粒生产能力最强的 5个,即美国、德国、俄罗斯、加拿大和瑞典的 生产能力和实际产量。从4中可以看出,2010年5个的 产能利用率分别是33%、53%、33%、69%、69%,它们的 平均产能利用率只达到51%。造成产能利用率低的 主要原因是生产原料锯末的 供应量不足,此问题也成为世界生物质能源颗粒产业发展的 主要瓶颈。因此,寻求价格低廉、数量可靠的 替代(用一物质代替另一物质(多为强者取代弱者的地位))原料是世界生物质能源颗粒产业发展的 新方向。农业秸秆是农业生产带来的 废弃物,具有数量多、分布广等特点,是宝贵的 生物质资源,可以成为生物质能源颗粒的 替代原料。用农业秸秆制备颗粒燃料首先在欧洲一些森林资源相对贫乏的 得到尝试,经过几年的 发展,目前世界上农业秸秆颗粒燃料的 产量更高的 是乌克兰、捷克、丹麦和英国,年产量分别达到19、11、10、10万t。虽然不能与锯末颗粒燃料的 产量相比,但是随着秸秆成型技术的 日趋成熟,农业秸秆在生物质能源颗粒产业中的 应用会越来越广泛。
  3.2缺乏世界统一的 实行标准
  随着生物质能源颗粒产业的 发展,生物质能源颗粒在地区与地区、与之间的 贸易量逐渐增大。根据欧盟统计局(Eurostat)数据(data),2010年从欧盟以外的 进口到欧盟的 生物质能源颗粒有260万t,另外在欧盟之间进行贸易的 生物质能源颗粒有417万t。可见,生物质能源颗粒已经成为国际商品,其在国际间的 贸易必须有统一的 生产规范和标准作为保障,来保护生产者和消费者的 共同的 权利。目前,世界很多已经建立了自己的 生产规范和标准,如美国的 PFI标准、德国的 DINPlus标准、澳大利亚的 NORMM7135、瑞典SwedenSS187120及意大利的 CTI-R04/5标准等。除了标准外,欧盟2010年还制定了针对欧盟的 统一标准—Enplus标准,但是在世界范围内还没有一个统一的 生物质能源颗粒生产规范和标准,生物质能源颗粒在不同的 生产、销售和使用还在实行地区标准,严重阻碍了产业发展。针对这一情况,国际标准化组织(International Organization for Stand-ardization)于2013年9月通过了国际《生物质能可持续准则》(ISO/13065)。该准则于2015年正式生效,将对生物质能源颗粒从原料获取、生产以及利用等各个环节的 提供可持续性认证,促进生物质能源颗粒产业的 国际化发展。
  3.3政策的 持续支撑
  纵观生物质能源颗粒产业的 发展历史,不难发现政策的 支撑是生物质能源颗粒产业发展的 动力。节能减排是关系到全人类的 问题,世界各国政府本着对全人类负责的 态度应充分重视,积极应对气候变化,大力开发低碳(Low carbon)经济,积极发展新能源和可再生能源。要严格实行相关国际协议的 规定,建立和健全相应的 法律(law)和法规,加大监督、检查执法力度,形成合理的 税收激励机制和惩罚机制,才能保证世界生物质能源颗粒产业的 持续发展。
  4结论
  进入21世纪以来,世界生物颗粒燃料产业得到飞速发展,2010年产量是2000年内的 9.5倍。目前,世界生物质能源颗粒的 产量更大的 地区是欧盟和北美洲,2010年其产量分别占世界总产量的 59.3%和27.6%;世界生物质能源颗粒消耗量更大的 地区是欧盟,2010年其消耗量占世界总消耗量的 85%。欧盟是世界上生物质能源颗粒更大的 进口市场,而北美洲是更大的 出口市场。到2020年,世界生物质能源颗粒产业将持续发展,欧盟和北美洲仍然将是世界生物质能源颗粒的 主产区,而亚洲将成为第三大产区,产量将接近欧盟和北美洲。目前,世界生物质能源颗粒产业发展主要问题是:生产原料供应量不足;未形成世界统一的 实行标准;缺乏政府政策的 持续支撑。只有有效解决了以上3个问题,世界生物质能源颗粒产业才会有更大的 发展。
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