解读汇迪新能源 鲁军:生物质供热助力零碳园区高质量发展

2024-03-25 31 次浏览能源产业生物质能双碳
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碳通通 · 脱水解读

8 分钟理解报告 · 解读 2039 字 · 7 张图 · 21 个数据点

这份材料来自汇迪新能源科技,主题是生物质供热即“绿热”。它把园区供能趋势、生物质能常识、政策依据、技术装备、投资收益和项目案例串在一起讲了一遍。对园区用能企业来说,最直接的问题是:供热成本能不能降、排放指标能不能过、投资多久能回收?对地方来说,则关系到秸秆、枝丫、板废料这些“放错地方的资源”怎么变成稳定热源。下面我按材料本身的脉络,一层层拆开来看。

核心判断

  • 产业园区对中国经济的贡献率达30%以上,数量超过15000个。
  • 生物质能占全球可再生能源约50%,欧盟供热占比已超70%,我国目前不足1%。
  • 材料测算生物质自然降解的温室气体排放值是直燃方式的16.8倍。
  • 某工业园案例投资回收期3.90年,投资收益率25.66%。
  • 该案例燃生物质成型燃料比燃天然气每年可节省燃料成本约7380万元。

脱水解读

园区为什么需要“绿热”

材料把产业园区的地位摆得很前:中国产业园区数量超过15000个,对中国经济的贡献率达30%以上,同时承担整合产业链、带动地方经济、培养新兴产业、提升就业率等功能。

园区的发展路径,材料概括为从单一功能聚集型走向生态聚合型,也就是产业链上下游企业聚在一起,再叠加绿色供能和智慧管理。换句话说,园区不只是把企业装进一个物理空间,还要把能源、信息和配套服务一起打通。供热作为园区生产的基本配套,自然被纳入这套体系。

材料给出的政策与能源背景

材料引用了国家能源局2021年8月31日发布的整改方案内容,其中提到积极推进地热供暖、生物质供热、生物质天然气等可再生能源开发利用,并坚持“宜电则电、宜气则气、宜煤则煤、宜热则热”,确保2021年完成北方地区清洁取暖率70%的目标。

坚持“宜电则电、宜气则气、宜煤则煤、宜热则热”,推动完善支持政策,全力保障天然气、电力、煤炭等能源稳定供应

这段表述说明,生物质供热在政策口径里不是被排除的选项,而是与电、气、煤并列的清洁取暖路径之一。材料还列出从2020年9月到2022年5月的一系列文件与会议,包括碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局、十四五生物经济发展规划等,构成生物质供热的政策背景。

生物质能到底“低碳”在哪

材料用两组数据来回答这个问题。一是生物质能是全球第一大可再生能源,占比高达50%,是风能、太阳能、地热、水能等的总和;欧盟可再生能源结构中生物质占比高达65%,对碳减排贡献达43%。二是按全球碳项目甲烷GWP-20约为84倍测算,1吨生物质自然降解产生的甲烷排放相当于22.344吨二氧化碳当量,是直燃方式的16.8倍。

材料还专门纠正一个误区:天然气并不等于低碳能源。它把国际口径的低碳绿能界定为清洁能源、可再生能源,以“是否产生净碳排放”为依据;国内《辞海》则把清洁能源定义为利用过程中基本不产生污染的能源,包括风能、水利能、地热能、太阳能、生物质能、潮汐能等。两套口径指向的重点不同,材料借此说明生物质能属于可再生能源。

从生物质到燃料的转化路径

材料把生物质能定义为太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量,来源于植物光合作用,可转化为固态、液态和气态燃料,是唯一可再生的碳源。地球每年经光合作用产生物质1730亿吨,蕴含能量相当于全世界能源消耗总量的10至20倍,利用率不到3%。

按来源,生物质分六大类:农作物秸秆、森林能源、禽畜粪便、生活垃圾、能源植物、水生植物。国内生物质供热、发电领域目前以林业资源和农业资源为主,原料包括木材加工边角废料、木屑竹屑、工地板、花生壳、稻壳等,产品形态主要有生物质颗粒燃料和生物质切片成型燃料。

转化技术上,材料列了热化学法(燃烧、气化、热解、直接液化)、生物化学法(水解发酵、沼气技术)、化学法(间接液化、酯化)和物理化学法(压缩成型)。目前技术经济上最可行的是固态致密成型燃料技术。

技术路线:从气化炉到多联产

材料介绍了四条技术路线。技术路线一是生物质卧式气化锅炉,采用三段三回程燃烧方式,配备“三室两道”结构,三室为原料室、气化室、燃尽室,两道为燃气通道和高温烟气通道;生物质经自动给料进入原料室,在活动气化料床上推动进入气化室转化为可燃气,残余炭进入燃尽料床二次燃烧,灰渣自动排出,实现高效燃烧放热。

技术路线二是在卧式气化炉基础上自主开发的生物质/天然气双燃料一体式供热系统,两种气体燃料通过各自输送方式,在低氮燃烧装置中按不同多级配风与助燃空气混合,在微负压炉膛内充分燃烧。

技术路线三是生物质立式气化炉,即传统煤气化技术,可产出燃气、木醋液、生物质炭,用于供热、发电、炭基肥和土壤修复剂。技术路线四是碳/汽(热)/电/冷多联产系统,通过燃气轮机发电装置、余热锅炉、蒸汽轮机、吸收式冷冻机等设备,实现电力、蒸汽和冷冻水的联供。

项目账本:投资、收益与减排

材料以某工业园为例给出了完整的投资收益测算:年蒸汽总量60万蒸吨,蒸汽单价260元/蒸吨,年销售总额15600万元,利润率25%,年利润总额3900万元,一期投资总额15200万元,设备折旧周期8年,投资回收期3.90年,投资收益率25.66%。

社会经济效益方面,燃生物质成型燃料比燃天然气每年可为企业节省燃料成本约7380万元。在多能源经济效益对比中,生物质成型燃料(颗粒)的吨蒸汽燃料成本为170.00元,天然气为280.00元,商业用电为719.69元。

环保效益方面,项目每年可处理农林废弃物约18万吨,相比燃煤每年减少消耗标准煤10万吨,减排二氧化碳约27万吨、减排二氧化硫800吨。单企业案例中,百威啤酒项目年供热5.5万吨蒸汽,对比天然气节省约587万元/年,节约标准煤约0.6万吨/年,减排二氧化硫约47吨/年、二氧化碳约1.6万吨/年;中粮(湛江)项目年供热20万吨蒸汽,节省约2100万元/年,节约标准煤约2.11万吨/年,减排二氧化硫约169吨/年、二氧化碳约5.54万吨/年。

合作模式、案例与推进建议

合作模式上,汇迪与园区方成立合资公司:汇迪与XXX共同出资成立独立合资公司,合同签到合资公司名下,公司财务完全独立并负责园区集中供热站投资;双方按约定比例投资、按约定方案分配利润。汇迪负责方案设计、设备采购及工程建设、锅炉运行管理,提供专业运行团队负责日常维护保养,为园区提供环保达标、满足生产要求的蒸汽。

材料同时列出挑战与机遇:挑战包括投资较大、回收周期较长、工期较长、对政府关系依赖程度高;机遇包括收益稳定、回报周期长、现金流良好、特许经营。案例部分覆盖畅兴工业园、新财富电镀工业园、鄄城工业园、佛山三水项目,以及百威啤酒、广东德冠包装、中粮(湛江)等单企业项目。

推进建议分三步走:第一步建立示范工业园区,将生物质供热纳入当地政府十四五碳达峰碳中和规划,率先进行零碳供热试点示范,并建议政府同步出台补贴政策;第二步宣传推广,在整个行政区推广零碳供热,形成政策合力;第三步建标立制,因地制宜量身定制、按需供热,推动省及全国供热行业低碳转型。

图说解读

园区发展的三个方向

材料把园区发展趋势概括为绿色供能、智慧管理、生态聚合三根支柱。绿色供能方面,采用多能互补方案,绿电包括光伏、风能、生物质、城市固废,绿热包括生物质+光热(太阳能)+沼气,再加上新能源建筑。

智慧管理依托物联网平台,实现设计研发信息化、经营管理网络化、生产过程智能化、生产装备数字化,以及能耗管理和环境监测。生态聚合则是产业链上下游优秀企业聚合为产业园生态圈,强调伙伴经济、合作共赢。这三根支柱共同指向效率、效益、效果的提升,以及成本、能耗、物耗的下降,同时增强竞争力、生产力和创造力。

绿色供能
多能互补方案打造绿色产业园
智慧管理
物联网平台实现生产与管理数字化
生态聚合
产业链上下游企业聚合共赢
绿色供能·智慧管理·生态聚合
碳通通

生物质能的六大来源

材料把生物质按来源分成六大类,这一分类直接决定了原料收集半径和供应稳定性。农作物秸秆与农业种植关系密切,森林能源来自薪材、木材加工边角料和专门薪炭林,禽畜粪便在牧区少量直燃、主要是沼气原料。

生活垃圾成分复杂,受居民生活水平、能源结构、城市建设和季节影响。能源植物种类较多,包括制糖作物、油料植物以及三角戟、麻疯树、光皮树等。水生植物既包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带,也包括淡水生的布袋草、浮萍、小球藻。国内生物质供热、发电领域目前主要以林业资源和农业资源为主,产品形态集中在生物质颗粒燃料和生物质切片成型燃料。

农作物秸秆
农业生产的副产品,我国农村传统燃料
森林能源
薪材及森林工业残留物
禽畜粪便
主要作为沼气发酵原料
生活垃圾
居民及商业服务业垃圾等混合物
能源植物
制糖作物、油料植物等
水生植物
马尾藻、巨藻、浮萍、小球藻等
生物质能按来源的六大分类
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四类生物质转化技术

材料把生物质转化利用技术归为四类:热化学法对应燃烧产热或电力、气化产生物质燃气、热解产木炭或生物原油、直接液化产液化油;生物化学法包括水解发酵和沼气技术;化学法包括间接液化和酯化产生物柴油;物理化学法是压缩成型。

其中,材料明确指出目前技术经济上最为可行的利用技术是固态致密成型燃料技术。这也解释了为什么园区供热项目中,生物质成型燃料(切片)和生物质成型燃料(颗粒)是主力燃料形态。技术路线虽多,但落到供热场景,成熟度和经济性决定了实际选择。

热化学法燃烧、气化、热解、直接液化生物化学法水解发酵、沼气技术化学法间接液化、酯化物理化学法压缩成型成型燃料固态致密成型燃料技术
热化学法→成型燃料(燃烧供热)
生物化学法→成型燃料(沼气利用)
化学法→成型燃料(生物柴油)
物理化学法→成型燃料(压缩成型)
生物质资源转化利用技术路径
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生物质燃料的排放特性

材料列出生物质燃料的五项环保特性,实际上是在解释它为什么能同时满足环保和成本两本账。灰分低于3%,除稻壳等少数品种外,燃烧装置的除灰设备可以简化;生物质燃烧通常不影响自然界碳的自然循环,即使不燃烧,生物质也会在自然消化中放出二氧化碳。

生物质本身氮含量比煤少得多,对减少NOx生成非常有利;含硫量一般少于0.11%,不需要烟气脱硫装置,既降成本又利于环保;煤中含有的As、Hg、V、Pb、Zn、Se、Co、Ni、Cr等重金属元素,生物质中基本不含。这些特性直接对应了项目环保效益测算中减排二氧化硫和二氧化碳的结果。

灰分低
灰分一般少于3%,简化除灰设备
碳循环
排碳量不超出生长期间吸收的碳量
氮含量少
比煤少得多,有利于减少NOx生成
硫排放少
含硫量一般少于0.11%,不需烟气脱硫
重金属少
基本不含煤中常见的As、Hg、Pb等
生物质燃料燃烧的五项环保特性
碳通通

多能源经济效益对比

这张对比表把五种能源的吨蒸汽燃料成本放在同一把尺子上。煤为131.15元/蒸吨,生物质切片为142.00元/蒸吨,生物质颗粒为170.00元/蒸吨,天然气为280.00元/蒸吨,商业用电为719.69元/蒸吨。

值得注意的是,煤炭成本最低但锅炉热效率仅65%,生物质切片热效率80%,生物质颗粒热效率90%,天然气热效率92%。材料用“热量费用比”来修正单看价格的偏差,生物质颗粒为0.835,天然气为1.647。

生物质成型燃料的经济效益要远高于天然气,这是材料从这张表得出的直接判断。商业用电的719.69元/蒸吨,则是所有选项中成本最高的,这也从侧面解释了为什么园区供热更多围绕锅炉燃料替代展开。

煤
131.15元/蒸吨
生物质切片
142元/蒸吨
生物质颗粒
170元/蒸吨
天然气
280元/蒸吨
商业用电
719.69元/蒸吨
不同能源吨蒸汽燃料成本对比
碳通通

工业园项目投资结构

这张图把某工业园生物质供热项目15200万元一期投资的构成拆开看。土地80亩按62.50万元/亩计5000万元,是单项中最大的一块;管网蒸汽管道10000米按0.22万元/米计2200万元;料仓10000平米按0.20万元/平米计2000万元。

设备方面,一期2套35t/h生物质锅炉系统按1200万元/套计2400万元,二期1套35t/h系统计1200万元,合计3600万元。手续400万元、硬化600万元、锅炉房400万元、办公室500万元、其它不可预计500万元。

土地和管网两项合计7200万元,接近总投资的一半,这提示园区供热项目的投资重心不完全在锅炉设备本身,场地和输配管网同样占据大量资金。这一结构也解释了材料为何强调管网和土地手续需要提前统筹。

手续
400
土地
5000
硬化
600
锅炉房
400
料仓
2000
办公室
500
管网
2200
设备
3600
其它
500
某工业园生物质供热项目投资构成(万元)
碳通通

项目实施的三步走

材料给出的推进路径是三步走。第一步建立示范工业园区,建议将某工业园的生物质供热纳入当地政府十四五的碳达峰碳中和规划,率先进行生物质零碳供热试点示范,并建议政府同步出台补贴政策支持生物质供热产业链拉通。

第二步宣传推广,在试点示范成功基础上,在整个行政区大力推广生物质零碳供热,出台鼓励政策文件,把污染物控制与碳排放控制规划、乡村振兴规划与新能源规划、城市有机废物处理与能源利用规划统一起来。第三步建标立制,依托现有生物质资源,因地制宜量身定制、按需供热,推动省供热行业发展及全国供热行业低碳转型,并研究建立专业化生物质原料收集体系和运营机制,集中堆放生物质原料占地按公益事业用地政策。

建立示范工业园区,纳入当地十四五碳达峰碳中和规划
宣传推广,在整个行政区推广零碳供热,形成政策合力
建标立制,量身定制按需供热,推动行业低碳转型
某工业园生物质供热推广三步走
碳通通

数据解读

指标数值单位出处
年蒸汽总量60万蒸吨05 园区绿热供能项目效益分析
蒸汽单价260元/蒸吨05 园区绿热供能项目效益分析
年销售总额15600万元05 园区绿热供能项目效益分析
利润率25%05 园区绿热供能项目效益分析
年利润总额3900万元05 园区绿热供能项目效益分析
一期投资总额15200万元05 园区绿热供能项目效益分析
设备折旧周期8年05 园区绿热供能项目效益分析
投资回收期3.90年05 园区绿热供能项目效益分析
投资收益率25.66%05 园区绿热供能项目效益分析
某工业园生物质供热项目投资收益指标

这组数据勾勒出某工业园生物质供热项目的完整账本:60万蒸吨的年蒸汽量、260元/蒸吨的单价,撑起15600万元的年销售总额,按25%利润率得到3900万元年利润总额,对应15200万元一期投资总额。 3.90年的投资回收期和25.66%的投资收益率,是材料给出的核心结论。设备折旧周期8年,意味着项目在前四年左右即可收回投资,剩余折旧周期内主要体现为收益。 这组数字的参照意义在于,园区供热属于重资产、长周期业务,回收期长短高度依赖蒸汽单价、年供热量和燃料成本三项变量,任何一项波动都会直接改写这张表。

指标数值单位出处
年供热量60万吨05 园区绿热供能项目效益分析
天然气燃料成本15960万元05 园区绿热供能项目效益分析
生物质成型燃料成本85800万元05 园区绿热供能项目效益分析
燃料成本节省7380万元05 园区绿热供能项目效益分析
生物质供热项目燃料成本节省测算

材料以某工业园60万吨年供热量为口径,测算了燃料替代的节省空间:天然气燃料成本15960万元,生物质成型燃料成本85800万元,燃料成本节省7380万元。 这组数据的计算前提写在注释里:天然气单价按3.5元/立方米计算,产1吨蒸汽需要76立方米天然气;生物质成型燃料以生物质切片为例按500元/吨计算,1吨生物质颗粒产3.5吨蒸汽。 每年节省约7380万元燃料成本,是用能企业最直接的收益来源。对园区招商而言,这一数字也构成吸引高耗热企业入驻的配套优势。需要注意的是,这是基于特定价格假设的测算,实际节省额会随天然气价格和生物质原料价格波动。

指标数值单位出处
年处理农林废弃物18万吨05 园区绿热供能项目效益分析
相比燃煤减少消耗标准煤10万吨05 园区绿热供能项目效益分析
减排二氧化碳27万吨05 园区绿热供能项目效益分析
减排二氧化硫800吨05 园区绿热供能项目效益分析
百威啤酒项目年供热量5.5万吨蒸汽06 生物质+供能项目案例分享
百威啤酒项目年节省燃料成本587万元06 生物质+供能项目案例分享
中粮项目年供热量20万吨蒸汽06 生物质+供能项目案例分享
中粮项目年节省燃料成本2100万元06 生物质+供能项目案例分享
生物质供热项目环保与降耗效益

把园区级和单企业级案例的环保降耗数据放在一起看,能看到一条清晰的换算链:60万蒸吨年供热量对应处理农林废弃物约18万吨,对应减少消耗标准煤10万吨,减排二氧化碳27万吨、二氧化硫800吨。 单企业案例中,百威啤酒项目年供热5.5万吨蒸汽,节省燃料成本587万元/年,节约标准煤0.6万吨/年,减排二氧化硫47吨/年、二氧化碳1.6万吨/年;中粮(湛江)项目年供热20万吨蒸汽,节省2100万元/年,节约标准煤2.11万吨/年,减排二氧化硫169吨/年、二氧化碳5.54万吨/年。 材料还提到,生物质成型燃料属可再生能源,使用不计能耗,单位GDP能耗为0。这一口径对地方完成能耗双控考核具有直接意义,也是园区和企业愿意推动燃料替代的重要动因之一。

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