生物天然氣在“低碳寵兒”天然氣的族群里，常年以“配角”自居。此次利好政策從產(chǎn)業(yè)形態(tài)、技術路徑、監(jiān)管運收等層面均給出了明確的路線圖和時間表，這似乎意味著，在力推農(nóng)村“煤改氣”的當前，國家有意將生物天然氣捧上“主角”位置。
但是，發(fā)展多年的生物天然氣一直是“叫好不叫座”，目前的年產(chǎn)量還不足1億立方米，從1億立方米到300億立方米的跨越，生物天然氣的逆襲之路仍存在不少挑戰(zhàn)。
實現(xiàn)目標難在“提純”
“煤改氣”政策被認為是天然氣需求維持高速增長的重要推手，在此次發(fā)布的《意見》中，生物天然氣首次被確定為農(nóng)村“煤改氣”的氣源保障，并被納入天然氣發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和產(chǎn)供儲銷體系?？梢?，生物天然氣的定位正進一步明晰。
中國可再生能源學會咨詢研究中心副主任肖明松對《中國科學報》算了一筆賬，按照行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國目前年產(chǎn)初級生物燃氣118億立方米(熱值約為5500大卡/立方米)，按照天然氣8500大卡/立方米的熱值來計算，折算得到與天然氣熱值相等的燃氣只有76億立方米。在他看來，完成《意見》中提出的“到2030年，實現(xiàn)300億立方米”目標，主要難度不是初級燃氣的生產(chǎn)，而是燃氣提純的能力建設。
實際上，從生物原料到生物燃氣這種初級的轉化，國內(nèi)的工藝技術和裝備已經(jīng)非常成熟，但如果要想獲得與天然氣相當?shù)膽梅秶托枰_到更高的純度和熱值。
近年來，我國在沼氣提純技術和設備研發(fā)領域開展了一系列的研究工作，在化學吸收、變壓吸附等技術領域都已開發(fā)出可商業(yè)化應用的提純設備。據(jù)肖明松介紹，國內(nèi)已建成多個沼氣提純生物天然氣示范項目，如煙臺雙塔4萬立方米沼氣提純項目、龍口煙臺環(huán)能公司3萬立方米沼氣提純車用燃氣示范項目等。
“但如果進行更大規(guī)模的推廣和應用，高品質生物燃氣的傳輸或與天然氣的混合輸送都是繞不開的技術難點。”肖明松指出，與世界先進水平相比，中國在基礎研究以及設備成套化開發(fā)方面還有一定的差距，特別是在適合中國大量中等規(guī)模沼氣工程應用的成套化提純設備的研發(fā)方面，開展的工作還遠遠不夠。
中科院廣州能源研究所所長、生物質能源產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長馬隆龍也對《中國科學報》坦言，生物質通過氣化、凈化與調整、甲烷化、提質等轉化過程，得到可直接注入天然氣管網(wǎng)的清潔燃氣，是適合未來發(fā)展需要的一種新技術，但目前該技術發(fā)展仍不成熟，國內(nèi)仍沒有完整的系統(tǒng)化數(shù)據(jù)可以借鑒。
諸多問題待解
實際上，生物天然氣在中國已發(fā)展十多年，但為何一直“叫好不叫座”，這與原料供應、技術裝備、運行管理等一系列環(huán)節(jié)都不無關系。
首要難題就是原料收儲運困難。中國海油經(jīng)濟技術研究院副院長單聯(lián)文稱，生物天然氣原料分布分散，收儲運面臨較大挑戰(zhàn)。要實現(xiàn)規(guī)模效益，必須依靠大農(nóng)場及專業(yè)團隊。
除此之外，生物天然氣配套設施包括了原料的收儲運、預處理、發(fā)酵轉化、凈化提純、燃氣及肥料輸運等環(huán)節(jié)，相關的國產(chǎn)、進口配套設備都較齊全，但仍然存在匹配性的問題。
“在工程建設初期運行效果較好，隨著工程運行時間的延長，部分工程會出現(xiàn)運行效率降低甚至停滯、設施設備銹蝕、管道堵塞、罐體淤泥多、浮渣難處理等問題。”馬隆龍指出。
肖明松則表示，由于生物燃氣轉化成本高，設備運行條件惡劣，日常運行維護管理經(jīng)費沒有保障，造成出現(xiàn)故障后不能及時得到正常的維修，使得整個產(chǎn)業(yè)再次陷入困境。“生物天然氣‘三分建設，七分管理’，當前最需要加強的就是項目實施完成后的運行與管理。同時，在項目規(guī)劃初期既要考慮建設投資，也要配備運行管理費用。”
馬隆龍則表示，目前，我國的生物天然氣產(chǎn)業(yè)還處在發(fā)展初期，在提高工程規(guī)?；胶托?，實現(xiàn)氣、液、固等產(chǎn)品的高值、高效綜合利用，提高工程的環(huán)保、生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益上都應該多下功夫。要把影響工程商業(yè)運行的原料收集難、原料成本高、產(chǎn)品價格低、扶持政策不到位等問題予以解決。
不僅如此，生物天然氣產(chǎn)業(yè)的上游原料供應和下游產(chǎn)品方面都缺乏專門的標準和技術規(guī)范，只能使用少數(shù)燃氣產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的標準規(guī)范。為此，馬隆龍建議，加快生物天然氣進入車用燃氣、工業(yè)用氣、城市燃氣管網(wǎng)、合同能源管理等多種清潔燃氣利用領域的標準體系，從生產(chǎn)與凈化、儲存、輸配、應用等環(huán)節(jié)進行標準制定，建立與現(xiàn)有長輸管道天然氣、城鎮(zhèn)燃氣標準體系相協(xié)調的通用和專用標準。
企業(yè)介入機會已成熟
同樣需要指出的是，生物天然氣投資主體較少，投產(chǎn)項目缺乏，尚未形成專業(yè)化、一體化的投資建設運行管理服務體系。在馬隆龍看來，目前，企業(yè)介入開發(fā)生物天然氣產(chǎn)業(yè)的機會已成熟，一是國家政策的引導支持，二是前期的模式探索積累了豐富的經(jīng)驗。
2015—2017年，國家連續(xù)三年以投資補貼的方式支持規(guī)模化生物天然氣工程建設，一批實力雄厚的企業(yè)和社會資本進入生物天然氣行業(yè)，建成了一批技術和裝備先進的工程，推動了車用生物天然氣、集中供氣、分布式撬裝供氣等市場化運營模式的逐步完善。
馬隆龍認為，現(xiàn)階段企業(yè)開發(fā)建設和運營生物天然氣項目，需要做到市場化、專業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。市場化要求企業(yè)在工程技術、設施設備、自動化運行等方面達到較高水平，從而降低運營成本、提高項目的運行年限;專業(yè)化要求企業(yè)培養(yǎng)自己的專業(yè)化技術和管理團隊，提高項目運行過程中發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力;產(chǎn)業(yè)化要求項目形成規(guī)模化、集約化、工業(yè)化的持續(xù)穩(wěn)定運行循環(huán)體系，提高項目自身抗風險和贏利能力。
不僅如此，我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)在技術、經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)模式等方面仍需政策進一步優(yōu)化。一是按照天然氣的市場價格、能源價格做好配額應用;二是針對沼渣沼液有機肥給予應用指導;三是加強原料收集、運送的管理;四是按照農(nóng)業(yè)面源污染治理的要求，給予環(huán)保補貼。
不過，華南理工大學天然氣利用研究中心主任華賁對《中國科學報》表示，對于生物質原料的儲存，完全依賴供氣公司是不現(xiàn)實的，無論從場地方面還是資金方面。他認為，用戶參股可以保證原料供應和管網(wǎng)敷設兩頭的問題。
為此，華賁建議，生物天然氣替代農(nóng)村散煤目前需要建立樣板工程和典型的開發(fā)機制。宜在政府配套資金和銀行低息貸款的支持下，以民營為主，兼有用戶參股的形式建立供氣公司，有利于生物質原料的收集、儲存和供應保障。
對于我國生物天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，馬隆龍充滿信心。他認為，目前，我國已經(jīng)具備了大規(guī)模發(fā)展生物天然氣產(chǎn)業(yè)的技術儲備、商業(yè)模式選擇和多元化發(fā)展路徑，以生物天然氣產(chǎn)品、裝備、服務體系等環(huán)節(jié)構成的產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步形成，一旦產(chǎn)業(yè)鏈完全打通，預計整個市場規(guī)模將達萬億元以上。
延伸閱讀
生物天然氣技術創(chuàng)新路線圖
我國生物天然氣開發(fā)主要采取以厭氧消化技術與氣化甲烷化技術相結合的發(fā)展模式，分別針對處理含水率較高和較干的生物質，主要以管道、車用天然氣等高值利用為主。
目前，厭氧消化技術制備生物天然氣應用模式已基本成熟，合成生物天然氣技術正在發(fā)展過程中，政策推進的生物天然氣產(chǎn)業(yè)也主要是厭氧轉化的產(chǎn)品。
有機廢棄物厭氧生物天然氣的產(chǎn)業(yè)技術是一個系統(tǒng)工程，集成了基礎科學、應用技術和系統(tǒng)工程等方面的研究。
在基礎科學研究方面，進一步闡明廢棄物預處理、發(fā)酵等方面的機理和廢棄物處理與溫室氣體減排的關系，選育開發(fā)一批高效的厭氧發(fā)酵、生物脫硫菌株及復合菌劑，建立包括營養(yǎng)調配、混合發(fā)酵、失穩(wěn)預警、過程調控在內(nèi)的發(fā)酵體系優(yōu)化理論體系。
在技術裝備開發(fā)方面，優(yōu)化開發(fā)適合廢棄物處理、發(fā)酵、脫硫等標準化的工藝和流程，研制相應的預處理裝備、新工藝發(fā)酵反應器、生物脫硫裝置以及配套的進出料和攪拌系統(tǒng)，并在此基礎上形成商業(yè)化生物燃氣提純、壓縮等成套裝備。
在系統(tǒng)集成方面，綜合多項技術工藝，推進建設一批生物天然氣規(guī)模化示范工程，培育一批包括咨詢、設計、裝備制造、安裝、專業(yè)化服務等生物天然氣生產(chǎn)和利用相關的高科技企業(yè)。
關于厭氧制備生物天然氣技術瓶頸和研究方向，在原料方面，應繼續(xù)拓寬發(fā)酵原料，開發(fā)適合貧瘠和邊際土地的高生物量能源植(作)物;借鑒國外成熟的玉米青貯沼氣工程經(jīng)驗，研發(fā)秸稈、能源草的青貯、黃貯技術;繼續(xù)探索更為高效節(jié)能的預處理方式。
在發(fā)酵技術方面，解析不同發(fā)酵原料及工藝類型的微生物群落結構及互營代謝機理，針對不同原料及工藝構建厭氧消化定向生物調控機制，從微生物學層面提高生物燃氣的制備效率;深入研究新型高效厭氧消化工藝，例如針對農(nóng)作物秸稈、城市有機垃圾、畜禽干糞等固態(tài)原料的固態(tài)厭氧消化，針對餐廚等易腐垃圾的兩項厭氧消化技術，針對污泥和木質纖維類等難降解原料的“中溫消化+二次強化水解+高溫消化”新技術等。
在產(chǎn)品方面，重點研發(fā)氣體凈化提純儲運技術和有機肥生產(chǎn)利用技術。選育高效生物脫硫菌并研發(fā)兩段生物脫硫新工藝;開發(fā)甲烷—二氧化碳分離專用的高效吸收劑、吸附劑及分離膜;探索生物燃氣脫碳與沼液脫氮除磷耦合處理機制及工藝系統(tǒng);研發(fā)吸附式罐裝儲運和生物天然氣液化技術等。通過對沼渣改性、配比調控、造粒生產(chǎn)工藝的研究，研制優(yōu)質高效復合有機肥;開發(fā)沼渣與有機、無機基質的配合技術、物理化學要素及其肥效調控技術，研制出有機營養(yǎng)土;開發(fā)沼液田間直接生態(tài)利用技術及裝備;全面分析沼液成分，獲取不同發(fā)酵原料的沼液成分譜圖，開發(fā)沼液有效成分提取或濃縮技術，制備植物營養(yǎng)液等高端產(chǎn)品。
在產(chǎn)業(yè)模式方面，重點是形成集中供氣模式、純化壓縮車用模式、注入天然氣管網(wǎng)模式等，集成政府、企業(yè)、技術、資本、市場等多方面產(chǎn)業(yè)發(fā)展要素，解決有機廢棄物污染和資源化綜合利用，并實現(xiàn)多方共贏，服務鄉(xiāng)村振興和美麗中國建設。
