生物质能源应用前景分析精品文稿.ppt

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1、生物质能源应用前景分析第1页，本讲稿共22页内容 生物质能源定义与范畴；中国能源需求预测；生物质能源特点；生物质能源经济评价；生物质能源与现有能源结构比较；B E U 第2页，本讲稿共22页定义与范畴生物质能源能是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射的生物质能源能是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下来的能源。是人类最重要能量以一种生物质形式固定下来的能源。是人类最重要的间接利用太阳能方式。的间接利用太阳能方式。包括：木材、农作物（秸杆、稻草、麦杆、豆杆、棉花包括：木材、农作物（秸杆、稻草、麦杆、豆杆、棉花杆、谷壳等）、杂草、藻类、有机废弃物等。杆、谷壳等）、杂草、藻类、有

2、机废弃物等。海洋生物质不在讨论之内。海洋生物质不在讨论之内。B E U 第3页，本讲稿共22页能源问题与中国能源需求预测 能源能源versus versus 经济可持续发展经济可持续发展 能源危机的理解能源危机的理解 能源危机可能应对的措施能源危机可能应对的措施 能源开发利用的经济性评价指标能源开发利用的经济性评价指标EROIEROI指数指数EROI:EROI:能源回报投资比。能源回报投资比。EROIEROI随着原油品质下降，环境立法日随着原油品质下降，环境立法日趋严格，下降比较快，趋严格，下降比较快，1930s EROI:1930s EROI:100:1100:1100:1100:1;200

3、0;2000年年:17:1.17:1.17:1.17:1.中国能源短缺：中国能源短缺：20012001年，进口石油年，进口石油60006000万吨，万吨，20202020年，将达到石油总耗量年，将达到石油总耗量的的1/21/2，进口石油不能保证能源安全。，进口石油不能保证能源安全。B E U 第4页，本讲稿共22页生物质能源特点 储量大，储量大，地球上每年生物质能总量约地球上每年生物质能总量约 1400-1400-18001800亿吨亿吨(干重），相当于目前每年总能耗的干重），相当于目前每年总能耗的十倍；十倍；理论上不产生理论上不产生GHGGHG，低含量的，低含量的N N，S S化合物，化合物

4、，可以大量减少可以大量减少NONOx x，SOSOx x等有毒气体排放，等有毒气体排放，被称为被称为“绿色石油绿色石油”；兼容性兼容性最好，同时是唯一的最好，同时是唯一的可储存和运可储存和运输的可再生能源。输的可再生能源。第5页，本讲稿共22页CO2以及SOx、NOx减少排放每利用一万吨椐每利用一万吨椐杆代替燃煤，可杆代替燃煤，可以减少以减少CO2CO2排放排放.4.4万万t t，SO2 40tSO2 40t，烟尘，烟尘100t100t 第6页，本讲稿共22页生物质转化工艺项目经济评价模型 采用成本采用成本-效果法计算效果法计算 公式：公式：C-C-单位成本；单位成本；C CF F-初始投资；

5、初始投资；C CRFRF-资金回收因子；资金回收因子；C COMOM-年运行和维护费；年运行和维护费；C CRMRM-年原料费用；年原料费用；N NQ Q-年产品量。年产品量。采用经济净现值（采用经济净现值（ENPVENPV）估）估算：算：式中：式中：Bt-tBt-t年以影子价格计算的项年以影子价格计算的项目收益；目收益；Ct-tCt-t年以影子价格计算的项年以影子价格计算的项目支出；目支出；re-re-经济贴现率；经济贴现率；T-T-项目的经济寿命项目的经济寿命。第7页，本讲稿共22页生物质能源经济性分析生物质能源经济性分析生物质能源利用的经济性直接同生物质转化利用的过程相关。生物质转化利用

6、的过程主要有：1 生物质气化;2 生物质氢气、合成气，甲醇，热电联产；3 生物质乙醇；4 生物质油.第8页，本讲稿共22页生物质汽化供热个例分析生物质汽化供热个例分析生物质汽化供热个例分析生物质汽化供热个例分析200 200 户户 规模集中供气系统初始投资和年运行费用规模集中供气系统初始投资和年运行费用费用类别费用类别估计值估计值/万元万元所占比例所占比例%初始投资初始投资其中其中 土地费土地费 土建费土建费 机组设备以及安装机组设备以及安装 气柜气柜 管网及附件管网及附件 其他其他39.8139.810.840.846.46.411.311.312127.627.621.651.651001

7、001.81.814.414.425.425.427.027.017.117.13.73.7 年运行费用年运行费用2.932.93 平均用户投资平均用户投资0.2330.233 燃气价格（元燃气价格（元/m/m3 3）0.2110.211$/GJ$/GJ5.005.00第9页，本讲稿共22页生物质汽化发电生物质汽化发电-规模与发电机选择规模与发电机选择生物质生物质 Direct Combustion内燃机内燃机电能电能生物质生物质IGCC燃气轮机电能电能生物质生物质蒸汽轮机蒸汽轮机蒸汽轮机蒸汽轮机电能电能IGCC=10-15=-5=-规模200KW200KW200KW规模规模1MW1MW1MW

8、规模第10页，本讲稿共22页生物质发电经济性分析研究发展状况：美国；总生物质发电量：研究发展状况：美国；总生物质发电量：研究发展状况：美国；总生物质发电量：研究发展状况：美国；总生物质发电量：6 GW.6 GW.6 GW.6 GW.美国，英国、芬兰：筹建美国，英国、芬兰：筹建美国，英国、芬兰：筹建美国，英国、芬兰：筹建6-60MW 6-60MW 6-60MW 6-60MW BIGCCBIGCCBIGCCBIGCC示范工程。示范工程。示范工程。示范工程。第11页，本讲稿共22页国内学者对生物质发电的经济评估基本假定：基本假定：生物质原料价格：生物质原料价格：110-120110-120￥/T,1

9、$/GJ/T,1$/GJ。工人工资：工人工资：6,000 6,000￥/人人年年以煤以煤IGCCIGCC发电：发电：15000KW15000KW：0.1970.197￥/K W h/K W h。电价超过电价超过0.50.5￥/K W h/K W h，值得，值得投资。投资。国内：国内：60KW,160KW,200KW60KW,160KW,200KW，中型：中型：600KW600KW，800KW,1000KW800KW,1000KW大型：没有大型：没有第12页，本讲稿共22页生物质发电主要技术障碍之一 -燃气除焦技术电机要求焦油含量：电机要求焦油含量：0.02-0.05g/m0.02-0.05g/

10、m3 3；H H2 215%15%汽化后焦油含量：汽化后焦油含量：2-50g/m2-50g/m3 3；除焦技术：除焦技术：1 1 燃气高温过滤；燃气高温过滤；2 2 水洗除焦；水洗除焦；3 3 静电除焦；静电除焦；4 4 热裂解法热裂解法,温度过高，产生温度过高，产生NOx;NOx;5 5 催化裂解法，最理想，技术不成熟。催化裂解法，最理想，技术不成熟。第13页，本讲稿共22页生物质制氢经济分析 生物质制氢与其它化石资源制氢生物质制氢与其它化石资源制氢技术的经济性比较技术的经济性比较:SMR:6.26$/GJSMR:6.26$/GJ；Coal gas:11.57$/GJCoal gas:11.

11、57$/GJ；NCPO:9.87$/GJNCPO:9.87$/GJ；Biomass gas:10.03$/GJBiomass gas:10.03$/GJData source:DOE NREL Report.Data source:DOE NREL Report.20022002 第14页，本讲稿共22页生物质甲醇、氢气以及发电工艺过程第15页，本讲稿共22页经济评价的结果 基本假设：基本假设：生物质原料价格：生物质原料价格：US$2/GJUS$2/GJ，400MW400MWthth 结果：结果：H H2 2 生产成本生产成本8-11 US 8-11 US$/GJ$/GJ，Methanol:9

12、-12 US$/GJMethanol:9-12 US$/GJ Current gasoline based Current gasoline based Energy price:4-6 US$/GJEnergy price:4-6 US$/GJPrediction:resource cost Prediction:resource cost reductionreduction，scaling upscaling up，process optimizationprocess optimization，target achievable:target achievable:5-7 US$/GJ

13、-competitive5-7 US$/GJ-competitive.第16页，本讲稿共22页生物质乙醇工艺传统成熟工艺-采用糖类，粮食类作物发酵法制备乙醇，60%价格-成本传统经济项目的评价:成本为汽油的1.5-21.5-2倍倍左右，6-12$/GJ.原料:蔗糖，木薯，甜菜，甜高粱，玉米，小麦，稻谷等。第17页，本讲稿共22页非粮食类生物质酶水解乙醇经济预测第18页，本讲稿共22页生物质油技术R&D 阶段 生物质热裂解是生物质在完全缺氧和有限氧的条件下生物质热裂解是生物质在完全缺氧和有限氧的条件下生物质热裂解是生物质在完全缺氧和有限氧的条件下生物质热裂解是生物质在完全缺氧和有限氧的条件下,热

14、降解为液体热降解为液体热降解为液体热降解为液体生物油、可燃气体和固体生物质碳三个组分。生物油、可燃气体和固体生物质碳三个组分。生物油、可燃气体和固体生物质碳三个组分。生物油、可燃气体和固体生物质碳三个组分。现在主要集中在研究和示范阶段，商业运作的几乎没有。现在主要集中在研究和示范阶段，商业运作的几乎没有。现在主要集中在研究和示范阶段，商业运作的几乎没有。现在主要集中在研究和示范阶段，商业运作的几乎没有。生物质热裂解液化生产工艺的研发情况生物质热裂解液化生产工艺的研发情况生物质热裂解液化生产工艺的研发情况生物质热裂解液化生产工艺的研发情况第19页，本讲稿共22页生物质能源与现有化石能源比较第20页，本讲稿共22页结论：种植燃油-加速碳循环-解决能源危机的可能之路解决能源危机的可能之路第21页，本讲稿共22页附录：能量换算1 EJ=1015 J，1 quad=1 quadrillion Btu=1.055 EJ1 GJ=109 J，1 mm Btu1 GJ1 Btu=1.055 J1 tce=29.3MJ第22页，本讲稿共22页