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1、第五章 生物质能发电综合效益分析对于生物发电而言，并不是单单只利用生物就能进行发电的全过程，同时还涉及到原材料的来源、价值、以及实施场所等各种条件。在本篇文章中着重讲述如何利用玉米秸秆进行发电，同时还要针对整个过程以及发电的整体效果作出评价。 5.1燃料收储运系统问题 然而对于原料收储运问题的有效解决不仅可以保障燃料供应不断，同时对于促进原料参与市场转换环节起到一定积极的作用，事实上之所以会存在原料的收储运的难题主要原因在于，在当下的环境中，生物质资源的存在形式不是聚合在一起的，同时传统的采集形式比较单一无法适应当下现实世界的发展，所以对于发电厂来说就明显处于买方市场的劣势。 5.2 燃料收储
2、运系统影响因素在生物质能源转化为电力资源的过程中并不是一蹴而就的，而是要跨过多重障碍才能保证生物质能源与电力资源之间的贯彻性，事实上，生物质能源、中转站、还有发电站 ，三者在生物质能源的转化中各自扮演着自己的角色，生物质能源本身的存在形式相当于供应者，中专的环节相当于加工者，最后就是发电站的身份相当于电力资源转化者。 1.生物质能源自身的限制性因素 （1）生物质资源的具有时间性特点，就决定了生物质能源的获取有一定的不难度。而对于秸秆来说作为发电厂的主要原料，同时又受到季节的约束所以秸秆的保存成为关键。 （2）生物质燃料自身结构的弱势就导致其在发挥效应的时候无法尽如人意。就像秸秆一样吧，通常时间
3、其产热效果非常低下，并且其在物理性质上决定了秸秆要耗费更多的实体才能与石油、天然气的能量相媲美。 （3）生物质资源范围不集中。根据调查显示，在我国各个地区中，进行秸秆原料种植的区域少、范围窄、产量低。所以就导致发电场需要的秸秆资源无法保障，自然也就造成了秸秆的获取过程复杂，耗费大量的人力物力。 2.运营模式对收储运系统产生的影响为了应对传统的生物质燃料收储运困难的问题，我国将理论与实践相结合总结出两种典型的方式，其主要目的都是为了有利于秸秆的收集与运输，其中这两种方式尽管策略各有侧重但是基本思想不变，第一种方式就是由当地的农业经营者进行收购，这种方式主要是指到各个地点收购。第二种就是通过作为收
4、购站的主体进行集中操作的。（1）多地点分散型自行收储运模式模式运行结构对于多地点分散性的收购模式来说主要就是为了保障生物质资源的有效供应，由发电站在农村中挑选的个人作为中介，这样就能保障原料的供给。同时所选择的这些人都是对于当地种植秸秆的情形非常熟悉，从而就有效保障了原料的收集处理的便利。但是对于中介来说也是分为不同种类的，主要的有两种，首先就是由作为中介的个人自行解决运输原料的工具，而这一类人则不负责将收集到的原料送给发电站，仅仅将原料存放在专供物质储藏的场地。另一种就是有发电厂直接提供运输工具，或者是调拨资金以供中介者用于购买运输工具，但是作为这一类人来说，主要的任务不仅在于长年累月从事收
5、集秸秆工作，同时还要负责将收集到的原料直接运输到商家。然后就是最为商家的发电站会按固定时间进行支付酬劳，主要运作结构如图 5-1 所示。 收购散户种植者 发电厂 中介者图5-1 多地点分散型自行收购模式（2）以收购站为主体的集约型收储运结构模式运行结构对于以收购站作为主体的集约型收储运模式来说，主要负责进行收集秸秆供作的主体就是收购站，事实上，看似收购站的工作貌似轻松，但是本质却不是表面现象那种效果，首先就是收购站除去收集秸秆的事务还要负责秸秆的安全、管理、检查工作，同时收购站还要制定详细的管理计划，目的就在于保障收获的秸秆能够符合发电站的标准，对于这种集约型的模式来说，其最大的特点就是集约化
6、，不仅体现在管理上采取的是集约化手段，还有在范围规模上也是集约型的体现，主要是指在发电站附近会建立出一片固定的场所集中存储。这样做的目的就是为了有效的保障供电站需要原料时能够及时补给。如下图5-2 主要体现以收购站为主体自行收集的集约型模式；种植者发电厂收购站中介者合作组织图5-2 以收购站为主体自行收集的集约型模式5.3 生物质燃料收储运的成本费用分析事实上看似简单的收运储的全过程并不是表现得那样轻松，尤其表现在整体花费上还是非常高的。而这种费用的组合主要体现在各个环节的运作之间，在具体的运作上面都要花费所以各项花费相加起来就会成为生物质原料的具体价值，也就是发电站需要进行支付的总的费用。（
7、1）多地点分散型自行收储运模式具体消费对于多地点分散型自行收储运模式来说，其中对于原料的采购、保存、管理的各个环节中产生的花费都将成为中介者的酬劳，主要是由于发电站而言关心的仅仅就是生物原料提供的能量、产生的效益，最后会依照这些物质的价值划定一个具体的价格，基于中介者相应的报酬。在本篇文章中，收集玉米秸秆发电的过程的具体花费，并对于这一模式进行评价，见下图。 表5-1 多地点分散型自行收储运模式生物质燃料到厂价格表原材料种类稻草麦秸稻壳到厂均价240元/吨270元/吨340元/吨表5-2 多地点自行收储运各环节花费表直接费用间接费用收购过程花费种植者或中介从分散农户购买的花费种植者或中介将分散
8、收集到的原料进行保管、处理花费140元/吨27元/吨保存过程花费忽略不计忽略不计运输过程花费种植者或中介将分散收集到的原料运送到发电厂的花费忽略不计34元/吨（105公里内）0人力花费中介支付收购散户的劳力费中介组织、协调散户收集生物质原料，并与电厂联系花费55元/吨12元/吨表5-2中，各环节总体费用总计为270元/吨。可以看出，原料花费占总花费之比，大概是50%。事实上对于已经预测的生物燃料到厂价值为140元/吨，但是中介收购的的价格就已达到140元左右，中介还要考虑人力物力，最后到厂价会达到270元左右。同时由于受到，时间性、季节性限制，还有保存过程困难对于安全的要求尤其突出，再加上一些
9、不必要的能量消耗计算在内所以。最后的生物质燃料价格会一直上升。（2）以收购站为主体自行收集的集约型模式花费对于运用以收购站为主体自行收集的集约型模式而言，其在进行收购生物质原料各个过程中的具体费用都会由收购站具体负责，而生物质燃料到厂价值组成部分主要集中于收购、保存和交通管理的总价值。就拿玉米秸秆发电站作为参考，可以看出具体价格表5-3下。表5-3 某集约型玉米秸秆发电厂收储运整个过程的花费具体管理内容 均价收购花费指种植者和专业户依照具体原料质量标准，将原料运输到收购站的价格230元/吨保存花费收购站运转花费主要有场所、人力，物力管理花费，还有一些用于税收、安全设施花费50元/吨交通花费指收
10、购站将生物质燃料运送到发电厂的花费7元/吨表5-3中，总过程花费主要为287元/吨。可以说明，生物质原料收购花费与成本花费之比大概为60%，在以收购站为主体自行收集的集约型模式花费中间，收购花费主要有作物种植者还有中介者进行买卖、保管等过程的所有费用。生物质发电厂与收购站基于合同要求，从中划定了生物质燃料到厂的具体价值范围，这样就能保障原料花费相对固定，不需考虑价格的变动引发烦恼，同时对于收购站来说应该保障原料的充足，那么有计划有针对性的构建大规模储存系统是必要的。5.4 生物质热电厂燃料成本问题目前，该秸秆发电厂拥有25套固定式打包机，生产能力30吨/天，另外，配有43套移动式打包机，生产能
11、力20吨/天，全年可供应打包秸杆能力5万吨。厂内收储面积料棚1.8万平方米，厂外另有 2.4 万平方米，可储存燃料2万吨。燃料收储主要以生物质燃料经纪人为主，同时在厂内进行零散收集。5.5 设备可靠运行问题发电厂安全管理的一个重要目标就是提高电力设备的可靠运行水平，生物质发电厂更是如此，生物质发电设备的可靠运行，直接影响到电厂的发电量，是电厂经济效益的直接影响因素。随着我国生物质发电市场化进程的逐步推进，发电机组可靠性水平将成为重要的竞争指标。1）可靠性管理的影响因素生物质发电厂安全可靠运行的基本要求是保证安全性、经济性和电能的质量。就安全性而言，生物质发电厂如不能安全运行，轻则导致设备损坏，
12、重则造成人员伤亡。而且如果生物质发电厂无法保证供电的连续性，机组重新启动要听从电网公司调度的安排，停机时间较长，会造成重大经济损失。就经济性而言，生物质发电厂运行费用主要是燃料费，电厂所需的能量是通过生物质燃料的燃烧得来的，但是，燃料中所蕴藏的全部能量并不是全部100%的都能转换为电能，因此，采用高效率的运行方式以减少燃料的浪费十分重要。电厂在安全、经济运行的情况下，还要保证电能的质量指标，即在负荷变化的情况下，通过调整以保持电压和频率的额定值，满足用户的要求。 2）生物质电厂设备可靠运行问题目前，国内多数生物质发电厂之间的规模相差不大，主要在设备上有所不同。生物质发电厂大量关键发电设备需要依
13、赖进口，有些日常设备是国内自主生产的，但设备质量的不稳定，设备之间的不配套，影响到整个发电系统的稳定运行，需要不时停产检修，对项目效益造成了影响。5.6 建设成本及人工成本问题1）建设成本问题生物质发电在欧洲已形成了产业规模，而在国内则还是新兴事物，其兴建的势头之猛、范围之大、布点之多，观其发展趋势令人振奋，前景看好。但是，生物质发电厂实现经济性建设和低成本运转，已经是该项新兴产业能否取得成功并获得持续性发展的关键。该秸秆发电厂生物质发电厂机组平均千瓦造价为 1.059万元，秸秆生物质发电厂为1.1万元，高于平均水平，导致每年待摊的固定资产成本较高。2）人工成本问题该秸秆生物质发电厂运营成本除
14、燃料成本外，人工成本占了较大的比重。秸秆发电厂在燃料管理、生产管理等方面需要加强，由于技术管理等方面刚起步，需要向其他企业学习。从实地调查该发电厂得知，一方面该电厂由于机组耗用燃料少、当地燃料充足等客观条件好；另一方面是该厂管理经验丰富，根据季节不同及时调整燃料的收储策略，并针对燃料收储和质检等人员岗位的特殊性，采取定期轮岗、加强监督检查等措施，保证了该电厂的正常运行，生物质发电厂出特殊技术人员以外，其他工作可以就地取材，从当地农民中进行挑选，从而也带动了当地的就业水平，增加了当地居民的收入，带动了经济的发展。5.7生物质发电厂收入途径问题随着煤炭、石油的成本不断增加，煤电价格也随之上涨，20
15、09 年以来，国内电力行业的效益整体下滑，而生物质发电的电价并没有变动。目前，国内生物质发电的电价仍按照可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法的规定执行。电价组成为:基本上网电价 0.589 元/千瓦时+可再生能源电价补贴 0.1 元/千瓦时。生物质发电项目实际得到的电价与日益高涨的成本之间的差距日益缩小，项目盈利的空间也就愈来愈小。即便如此，这部分补贴电价生物质发电企业也需要很长时间才能落实。另外，生物质发电项目目前所获的补贴仍然是 2005 年确定的，2006 年至今，补贴价格一直没有变。而这期间无论是物价还是原材料的成本却一直在提高。针对这一情况，生物质发电厂所需做的，除了像一般火力发
16、电厂那样正常的销售电量，还可以利用自身优势，广泛地开展增加收入来源，减少成本支出的增源节支方式。5.7.1 生物质发电厂灰渣综合利用问题随着电力工业的发展，火电厂产生的灰渣废弃物随之增多，因而灰渣的综合利用也越来越受到重视，合理有效地进行灰渣的综合利用不但可以变废为宝、充分利用资源，而且还可以取得良好的经济效益和环境效益，特别是生物质发电厂的灰渣由于使用的燃料为秸秆因此排出的灰渣为秸秆，灰渣属于草木灰系列，其主要成分中钾含量较高，同时还含有磷、钙、镁、等多种元素，是生产生物有机肥的优质原材料。表5-3 玉米秸秆灰渣成分分析表成 份含量二氧化硅（SiO）42.3%氧化钾(KO)20.6%氧化镁(
17、MgO)13.2%氧化钙(CaO)11.36%三氧化铝(AlO)4.3%五氧化二磷(PO)2.5%氧化铁(FeO)1.6%三氧化硫(SO)0.65%氧化钠(NaO)0.43%二氧化钛(TiO)0.26%总量从表5-3可以看出，秸秆燃料灰渣中含钾量很高，含量达19.8%，它是制作生物钾肥的基本原料。2）钾的主要用途和作用根据有关资料的介绍，化学元素中钾是农作物的主要营养元素，同时也是土壤中常因供应不足而影响作物产量的三要素之一。钾能够促进植物光合作用，农作物缺少钾使得光合作用减弱，生产缓慢，钾能够明显的提高植物对氮的吸收和利用，并很快转化为蛋白质；此外，钾还能促进植物经济用水在钾供应充足时作物能
18、有效利用水份并保持在体内，减少水份的蒸发作用。钾的另一特点是有助于农作物的抗逆性，能增强植物对各种不良状况的忍受能力，如干旱、低温、病虫危害、倒伏、含盐量等。由此可见钾对农业非常重要，是农作物不可缺少的肥料。5.7.2 利用清洁发展机制问题根据京都议定书的规定，发展中国家的二氧化碳温室气体减排项目（CDM项目）可通过排放权交易获得资金收入。生物质二氧化碳的排放和吸收构成自然界碳循环，其能源利用可实现二氧化碳零排放，生物质发电是减排 的重要途径。生物质发电项目正是属于温室气体减排项目。通过 CMD 项目出售核定减排量的收入，能在很大程度上提高生物质发电厂的经济效益。该秸秆发电厂其装机为 30MW，年可处理生物质秸秆 20 多万吨；与同类型火电机组相比，年可替代标准煤 9 万吨，减少二氧化碳排放约 10 万吨，以目前国际市场交易价格 1015 美元/吨二氧化碳(参考价)计算，可直接获得收益约 680 万元。