甘肃省植物资源的能源价值开发探讨

李 楠

（中共甘肃省委党校（甘肃行政学院）后勤服务中心，甘肃 兰州 730070）

1 植物资源及其能源价值

1.1 植物资源的能源价值

用植物发电也叫作生物发电，或者生物质电力。生物发电是指通过化合作用以利用植物资源能量的一种绿色能源生产发生。目前，可以作为绿色能源利用的植物资源主要包括：多种植物、动物排泄物、垃圾以及有机废水等。这种从植物资源向绿色电力能源的转化是高新技术产业发展的主要方面，是世界科技技术创新的自然结果，代表着21世纪绿色能源发展的大方向。这方面的技术主要包括三个方面[1]：一是利用生物质直接燃烧发电；二是把矿物燃料与生物质结合在一起进行混合燃料发电；三是生物质气化发电，主要是将生物质原料经燃气发生炉，在高温流化床内被气化而产生高温燃气，经处理后得到清洁的燃气。

1.2 发展绿色能源的趋势

进入21世纪以来，利用植物资源开发生物电力，已经成为世界绿色能源发展的大趋势，成为大多数国家高新技术产业发展的共同性战略选择，并由此助长绿色能源的快速成长，使得“生物质能作为可再生的清洁能源之一，是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费的第四位能源，它提供14%的世界能源需求，而在发展中国家生物质能更是占到总能耗的35%。即使是这样，如今生物质的利用总量依旧不足其生产总量的1%。”[2]从全球能源供应结构看，目前生物能源占一次能源的比重约为10%。从发达国家看，生物质能占供热市场的比例将持续提高。例如，瑞典生物质供热占其全部供热市场的比例高达70%，人均消费量约为270 kg，位居世界第一。

1.3 中国是植物资源大国

中国是发展中国家中开发植物资源能源能量比较早的国家之一。生物质能资源相当丰富，仅各类农业废弃物（如秸秆等）的资源量每年就达到3.08亿t标煤，薪柴资源总量为1.3亿t标煤，加上牲畜的粪便、城市生活垃圾等，总计植物资源在6.5～7亿t标煤。由于植物资源中的部分要作为牲畜饲草，扣除这部分植物资源，可用于开发为能源的生物质资源量可达3亿t标煤，这是一个庞大的能源后续潜力资源。根据研究，随着农业、林业和草业的现代化发展，特别是随着速生炭薪林技术的推广和大规模基地建设，生物质资源将会越来越多，规模会越来越大，有着广大的发展空间，对全国性大力发展绿色能源是非常有力的支撑。

1.4 中国的绿色能源发展现状

这些年以来，特别是自2000年国家实施西部大开发战略以来，国家明确提出生态建设与绿色能源要有机结合。为此，国家出台了大量相关政策，支持生物发电等绿色能源发展，到目前的总体形势非常好。根据统计，截至2017 年，生物质发电行业装机容量达1 345 万kW·h时，替代约2 500万t标准煤，减排二氧化碳约6 500万t。农林生物质发电共计处理农林废弃物约5 400万t；垃圾焚烧发电共计处理城镇生活垃圾约10 600万t，约占全国垃圾清运量的37.9%。到2020年，生物质发电在我国基本实现商业化和规模化利用，装机容量达到15 GW（吉瓦），达到90 000 GWh（吉瓦时）年发电量，年节约5.8×107t标准煤。”[3]随着绿色能源的发展强劲势头，也影响到其他相关资源的再利用和开发进程加快。到2020年，我国的城市生活垃圾利用率为22.73%，农作物秸秆利用率为18.18%[4]。但是，全国区域之间的发展差别也比较大，东部地区明显高于西部地区。

2 甘肃省的资源基础和发展现状

2.1 政策机遇

从政策预期来看，今后国家对植物资源的能源价值的开发支持力度将持续加强，一方面是能源结构优化的需要；另一方面，这样做也是实现“双碳”目标的必然选择。从国家政策创新进程来看，从2010年到2020年，国家持续加强对绿色能源的开发支持政策创新进程。2010年7月18日，国家发改委印发《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》，2012年3月28日，国家发改委发布《关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》，2017年11月27日，国家能源局与环境保护部联合发布了《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》，2020年9月14日，国家发改委等多部门联合印发了《完善生物质发电项目建设运行的实施方案》。由此可见，在我国有关生物发电的政策体系已经趋于成熟。这些政策为甘肃植物资源的开发利用提供了极好的机遇。

2.2 资源存量

甘肃省是我国植物资源发展丰富的地区之一，主要植物资源来源有6个方面：一是森林资源。甘肃目前有林地425.69万hm2，森林覆盖率仅为13.42%，活立木蓄积量17 429万m3；二是草场资源。草场有天然草地、人工草地和半人工草地3种形式。甘肃的可利用草场总面积为427.53万hm2，占全省利用草场总面积的23.84%，年平均鲜草产量18.2kg/hm2；三是人工及半人工草地；四是栽培植物资源。主要是由粮食秸秆构成，可供能源化利用的秸秆总量每年1 050万t。五是主要野生植物资源；六是畜禽粪便，年均产生粪便资源约1 300万t。以上综合测算，甘肃的植物理论资源存量每年约有1 800万t，可收集量每年约有15 000万t，其中，可以作为肥料、饲料、食用菌基料、造纸等用途的每年约有740万t。“甘肃农作物秸秆、禽畜粪便、农产品加工废弃物、果蔬废弃物等4大类植物资源总量分别为1 278.3万t、2 770.31万t、3.51万t、85.61万t；资源再利用量分别为529.73万t、405.46万t、3.51万t、85.61万t[5]。

2.3 发展目标

甘肃是全国比较早提出发展绿色电力的省份，发展目标也在不断更新。2018年，甘肃省人民政府在《甘肃省推进绿色生态产业发展规划》中，明确提出了新的绿色能源发展目标为：2020年，生态产业体系初步形成；2025年，生态产业体系进一步完善，生态环境质量明显改善，清洁生产、高效生产、低碳生产占主导地位。根据统计，2020年，甘肃全省节能环保产业产值达1 000亿元，非化石能源占能源消费总量的比重达20%。预计到2025年，节能环保产业产值将达2 000亿元，这个比重将提高到30%。预计到2025年，甘肃的清洁和低碳生产特征将更加明显，基本建成绿色环保型产业体系，生态产业增加值占GDP的比重明显提高，全省将建成一批生态产业示范工程和园区，生态产业对区域发展的贡献率将显著提高。

2.4 区域进展

近年来，甘肃围绕植物资源的能源化采取了多种扶持政策，使得全省各个地区的绿色能源开发速度加快。主要表现在：一是中深层地热能开发利用。在天水、定西、陇南等地区建设了一大批地热供暖示范小区；二是生物柴油、生物燃料乙醇和生物质直燃发电进展顺利。在定西、张掖、庆阳、平凉等地，建设了一批生物质发电和城镇生活垃圾焚烧发电的实验性项目，并不断完善资源收集、运输、存储、转化机制；三是推进区域水电资源的合理开发与空间布局，重点是甘南、临夏和陇南等特殊区域；四是支持利用沼气发电，重点是对康乐、红古、临夏等规模养殖区；五是拓展植物资源能源化利用新途径的研究工作持续加强。主要包括对生物质气化发电、甜高粱茎秆制取乙醇燃料、纤维素废弃物制取乙醇燃料、生物质热裂解液化、生物质固化等方面的新技术运用。

2.5 总体成效

近年来，在国家和省上政策的支持下，甘肃的植物资源再利用产业发展比较快，发展机制已经趋于成熟：一是开展农村户用沼气及大中型沼气工程建设，大力推广秸秆、畜禽粪便能源化利用。已建成农村户用沼气池900座，普及率接近30%；二是在生物质发电上已累计核准生物质发电装机容量约有6.4万kW；三是在生物液体燃料方面，文冠果的种植面积累计达到2.673 hm2；四是初步形成“政策支持、企业主导、市场运作”的发展机制；五是粮食秸秆饲料化等再利用量为850万t，利用率为47.50%。

3 植物能源化的典型案例

由于综合经济实力的关系，植物资源能源化的发展在甘肃目前还处在成长期，区域差别也比较大大，今后的发展有充足的空间。但发展快的县域、企业和项目也比较多。这些成功的典型案例的共同性经验和启示是，要做好植物资源的能源化利用，必须坚持“政府主导、政策扶持、企业运作、社会参与、技术支撑”的政策导向。

3.1 康乐县

近年来，该县大力推广和应用清洁能源。到2020年底，全县已经在15个乡镇、117个村建成“一池三改”户用型沼气池18 760座，建成乡村沼气服务网点68个，培养沼气技术服务和管理人员68名。特别是在康美公司等大型养殖企业中建成沼气发电工程多处，这些沼气发电工程不仅可以满足企业正常用电需要，而且能够向外提供。

3.2 泾川县

该县位于甘肃东部、陕甘交界处。近年来该县大力发展果品、畜牧、蔬菜等三大产业，为发展农村清洁能源特别是沼气项目提供了充足的植物资源。该县从2003年开始大规模建设农村沼气项目，把农村三个绿色产业与发展沼气紧密结合，依托农村沼气国债资金项目，全县域统一规划、建设、运行和管护，使得沼气建设实现了跨越式发展。全县累计推广户用沼气池1.96万座，占农村总户数的68.3%，惠及13个乡镇的120个村。

3.3 张掖华西

张掖华西垃圾发电项目，是由华西能源张掖生物质发电有限公司投资兴建的，项目总投资3.5亿元，2015年4月开工建设，2017年8月建成投产。该项目位于张掖市经济技术开发区的循环经济示范园内，是甘肃省市以特许经营权转让方式建设的基础设施项目。该项目建设了2台300 t/d循环流化床垃圾焚烧炉、2台6 MW直接空冷凝汽式汽轮发电机组。目前，建成的一期项目1×6 MW发电机组，年发电量可达到430万kW·h，每年可节约2.29万t标准煤，日处理生活垃圾能力为300 t，年处理能力达到11万t。

3.4 兰州花庄

兰州花庄生物发电项目，位于兰州市红古区的花庄镇。该工程是国家农业部在甘肃安排的农村示范工程之一，也是中荷合作建设项目。该项目自2005年10月建成投产以来，目前的奶牛存栏数量达到2 300头，日产沼液70 t，日产沼气1 500m3。建成的沼气发电项目日发电量达到10 900 kW·h时。不仅如此，该项目的建成还为企业带来许多益处：每年节约20万元的排污费，每年可节省30多万元的电费支出，每年可获得肥料收益30万元。

3.5 甘肃云发

甘肃云发集团现代循环农业示范园大型沼气发电工程，是近年来甘肃省的重点扶贫项目，项目位于临夏州和政县的经济开发园区。这个项目的技术层次比较高，是甘肃最早的生物发电上网项目，也是唯一获得国家可再生能源电价补贴的项目。该总投资508万元，建设有厌氧发酵罐1 000m3，柔性贮气柜300 m3，安装80 kW·h沼气发电机组一套。该工程于2011年5月建成投产，沼气发电全部并入国家电网，沼液沼渣全部被加工成有机肥，由此形成了“养殖—沼气—发电—沼肥—种植”的良性循环。目前，项目年产沼气40万m3并网发电65万kW·h，获国家补贴49万多元。

4 存在问题及对策建议

4.1 存在问题

一是资源分散、利用成本高。比如，目前生物质发电投资成本在单位千瓦造价1万元左右；以陈化粮、甜高粱为原料生产的燃料乙醇的成本每吨约为4 100元；以文冠果为原料的生物柴油成本每吨约为14 000元。降低成本是难题；二是农村技术人才少，技术水平低，推广起来有难度；三是黄土高原地区农村推广沼气供热、或者建设大型沼气池用于发电，面临水资源保障不足的问题；四是政策支持面上的比较多，而专门针对大中型企业的比较少；五是上网电价过低，而且国家的支持政策又不稳定，影响了项目建设和企业的积极性；六是植物资源的收集、购买成本也在上升，收、储、运组织比较困难。

4.2 对策建议

针对甘肃存在的这些问题，对策选择：一是建议分类指导、分区建设，做好规划。将全省植物资源划分成陇东黄土高原区、甘南临夏高原区、天水陇南山区、中部干旱区、河西区等，统筹规划与指导工作；二是坚持因地制宜的建设原则，按照“宜电则电、宜气则气、宜煤则煤”的原则，大力推进清洁供暖等方式，逐步代替燃煤散烧；三是充分发挥市场机制的调节作用，出台专门支持企业投资建设生物质发电的项目，完善“政府推动、市场引导、企业实施、公众参与”的发展机制；四是完善政策支持体系，重点解决可再生能源的电力配额指标、补贴额度、税收和土地政策；五是设立“甘肃省清洁能源产业发展基金”，支持基金用于生物发电和清洁能源的驾驶室运用；六是强化人才支持，引进和培养一批生物发电和运用型技术人才，特别要在农村实用人才中培养人才。