刘晓玲：生物燃气产业发展现状与趋势

中国能源网讯 10月29日， “2010首届中国国际气体能源峰会暨生物天然气产业国际高峰论坛”在举世闻名的中华古文化发源地“殷墟”所在地河南安阳隆重开幕。

        此次峰会由中国沼气学会、中国城市燃气协会、中国企业投资协会、中国可再生能源学会、中国农村能源行业协会共同发起，在安阳市人民政府的大力支持下，由安阳贞元集团、殷都区人民政府携手中国能源网共同承办。

        在29日下午举行的“气体能源所面临的发展机遇与问题、最新技术”分论坛上，清华大学核能与新能源技术研究院新能源研究所助理研究员刘晓玲进行了题为《生物燃气产业发展现状与趋势》的精彩演讲。


        以下为发言实录：

        刘晓玲：各位来宾大家下午好，首先我介绍一下我自己，我叫刘晓玲，是来自清华大学核实验李十中实验室。下午我要讲的这个议题是有关生物燃气产业发展现状与趋势，那么说到这个生物燃气发展阶段我们首先回顾一下，2010年中国石油消费情况和二氧化碳排放情况：中国已成为世界第二大石油消费国和第一大二氧化碳排放国，2010年中国汽油表观消费量达到1687.0万吨，机动车保有量为1.8亿辆，汽车尾气成为城市污染的主要来源。

        根据环境保护部，环境规划院数字，2006年我国空气质量超标城市人口约为1.7亿，随着环境状况恶化我们有必要研发一种可低碳化化石能源的一种重要的清洁能源。那么，甲烷迎合这个需求而出现。首先来看看甲烷情况，地球大气中甲烷含量为1.750bbbv，全球每年甲烷来源温室气体效应等等。甲烷时不时作为替代化石能源的一种清洁能源，甲烷的热值能够达到50.07MJ/m3，而沼气中含有甲烷，这个数字是比较不太表观的数据，如果我们把这个沼气值算成我们现在用的煤，可以得到一标准立方米沼气相当于0.73千克标准煤，以汽油来算相当于0.15升，乙醇是0.9升。所以，发展沼气能够达到控制汽油变化，替代化石能源的可以达到替代化石能源的目的，我们来看看世界上关于沼气利用的一个概括。首先来看看欧洲，欧洲成功利用沼气替代天然气作为运输燃料和民用燃气，2009欧洲沼气产量相当于700万吨，计划到2020年替代50%天然气。作为北欧国家之一瑞典，沼气也非常成功，而且是健全。目前瑞典有227家沼气工厂，相当于11.1万吨汽油能量，占全国能耗的1.44%，34家沼气用于汽车。那么，说到沼气我们来看看沼气跟汽油、柴油的价格对比，从这个表来看相当于汽油价格1.85%，沼气是具有相当优势。

        这是关于运输车辆所用的燃料回顾，过去主要用电池，源于1984年。如今用于车载燃量有汽油还有沼气、乙醇，未来发展趋势可能是采用电动汽车，或者是燃料电池。说完德国之后，来到瑞典，瑞典刚才说了沼气的产业化非常健全，他的首都斯德哥尔摩使用乙醇和沼气公交车节能减排效果显著，450辆乙醇公交和101辆沼气公交车，当年替代柴油1600万升，减排二氧化碳约4100吨/年，减排颗粒物约10吨/年，100NoX/年。说到沼气应用，来看看德国，德国的沼气应用是在于发电方面，他们发电方面是走在世界前列。德国2008年有5千套发电装置运行，发电能力为1300MW，就业16000人，他用于沼气发酵饮料主要是农业饮料，占早期饮料80%，其中是以能源作物为主的。

        那么，德国这个沼气产业化发展进一步降低了德国对进口能源的依赖。由于这个可再生能源应用，德国每年减少进口石油、天然气、煤炭42亿欧元，这个产值是非常显著的。那么，除此之外德国还出口沼气，他的出口额占总额的趋势是呈迅速增长的，这是Agr-capital专门做清除天然气管道的。来看看我国沼气技术，以前大多是以互用型沼气为主，30年前联合国曾组织在发展中国家推广中国技术和经验。工业化生产沼气技术已经基本成熟，处理工艺主要有上流式厌氧污泥床，塞流式反应器，大家从我在大会上的PPT中可以明显的了解到气体和发电装机容量等等，我国的沼气指标要远低于国外。

        其中发酵工艺多采用液体发酵方式，固体占到3%~5%，国外大于10%。第二是原料，我国大部分采用畜禽粪便，而对于早期沼气我们国家大部分用于厨房应用，就是炊事等等。关于车辆原料，目前没有看到产业化。对于沼气生产技术，可以划分为三个方面，一个是原料，第二是工程技术，第三是微生物技术。原料刚才已经说了，我国大部分采用畜禽粪便，所以原料是多样化的。

        那么对于目前采用液体液氧工艺有一些缺陷，包括液氧废水能度低，没有足够土地，发酵效率低，尤其是畜禽粪便导致后续水处理的压力，这些问题都存在解决。对于这些问题解决，我们认为最优方案就是进行固体液氧发酵。我们来回顾一下，国内关于固体液氧发酵，德国开发的车库型固体发酵工业级装备已投入生产运行，他解决了无水和发酵问题，也存在一些问题，包括结构复杂，投资高等等问题。其中最关键不能控制发酵过程的全过程，我国也开发了“覆膜唐槽干法厌氧发酵”，可以达到20~30的总因形图，溶剂产生率超过1/L/D。这是关于沼气运营甲烷情况。

        刚才说了除了原料之外，工程技术方面也有一些方面需要改进，比如目前大多数采用高清高效厌氧反应，来达到降低能耗，减少投资。针对前面工程技术，它只是一个方面，如果要得到一个高产量的沼气，我们必须要研发一个高效的菌种，目前我们准备研究一个低温液氧菌种，这是根据菌种做的一个PCR的结果。除了前面采用的PCR的研究之外，我们还有荧光杂交分析活性污泥中的菌群图分析。

        这是针对这个液氧消化过程中主要的微生物功能菌群，针对这个复杂的菌群转变成为甲烷。在这个过程中设计非常多的功能，包括液氧发酵菌群，转化为简单的有机物，将这三个碳以上有机酸进行转变，还有利用乙酸转变为甲烷。从这个图来看，在这个过程设计非常多的功能。我们后面针对以前开展的一些采用基因组学和蛋白质组学技术研究优势菌群。

        那么，针对这些清洁能源以及低碳城市要在哪些方面符合呢？我们认为在绿色能源，绿色食品、绿色建筑等方面进行符合。这是早期分布式能源系统能量，以及分布式能源系统等等。这是我们关于生物燃气产业发展的一个目标，所列的一个发展目标。2020年我们认为替代600万吨石油，以常规厌氧发酵技术，包括常温的发酵技术。同时，研究液氧发酵技术，包括刚才说的高问题液氧发酵技术。在2030年替代800万吨石油，开发低温厌氧发酵技术为主，到2050年替代1千万吨石油目的，好的，我的演讲结束了，谢谢。

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