2017年中國生物質能發電行業現狀及未來發展趨勢分析
http://www.pgalia.live 2017-08-09 16:19:56 中國產業信息網

  1、生物質能發電行業基本情況

  生物質(Biomass)是地球上最廣泛存在的物質,包括所有的動物、植物和微生物,以及由這些有生命物質派生、排泄和代謝的許多物質。生物質發電(BiomassPower)是利用生物質所具有的生物質能進行發電,是可再生能源發電的一種。生物質發電分為直接燃燒發電、混合燃燒發電、生物質氣化發電和沼氣發電等不同類型。生物質發電技術是目前生物質能應用方式中最普遍、最有效的方法之一,在歐美等發達國家,生物質能發電已形成非常成熟的產業,成為一些國家重要的發電和供熱方式。

  生物質能發電形式

 

  數據來源:公開資料整理

  (1)行業發展概況

  ①生物質能是一種環保、可再生、亟待發展的能源形式

  生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式,即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,取之不盡、用之不竭,其具有蘊藏量大、普遍性、易取性、揮發性高、炭活性高、易燃性的特點。生物質能源是目前世界上應用最廣泛的可再生能源,消費總量僅次于煤炭、石油、天然氣,位居第四位,它也是唯一可循環、可再生的炭源。現代生物質能源具備顯著環保特性,實現碳零循環,排放少量的氮氧化物和硫化物。

  近年來,我國經濟持續快速發展,能源需求持續加速增加,2020年前要實現國內生產總值比2000年翻兩番的目標,將持續面臨著重化工業新一輪增長、國際制造業轉移及城市化進程加速的新情況,經濟發展對能源的依賴度將不斷增加,能源問題已經成為制約經濟社會發展、人民生活水平提高的“瓶頸”所在。

  在加強常規能源開發和大力推動節能的同時,改變目前的能源消費結構,向能源多元化和清潔能源過度,已迫在眉睫。2015年全國能源消費總量約3,014百萬噸油當量,其中原煤占63.7%、原油18.6%、天然氣5.9%、水電、核電、風電、太陽能和生物質等新能源比例較低,約11.9%。我國1993年成為石油凈進口國,2014年我國石油對外依存度達到59.43%,能源安全保障壓力巨大。隨著生物質能源利用技術的成熟,經濟成本的下降,生物質能源替代比例將會越來越高,生物質能源的大規模利用可以進一步促進資源更加合理有效的利用,增強能源安全保障,使我國能源、經濟與環境實現可持續發展。

  2015年全球能源消費結構

  數據來源:公開資料、智研咨詢整理

  2015年我國能源消費結構

  數據來源:公開資料、智研咨詢整理

  ②全球生物質能利用情況概述

  生物燃料是接近零排放的綠色能源,越來越多的國家將發展生物質能作為替代化石能源、保障能源安全的重要戰略措施,生物質能在許多國家能源供應中的作用正在不斷增強。生物質發電主要集中在發達國家,特別是北歐的丹麥、芬蘭等國,印度、巴西和東南亞的一些發展中國家也積極研發或者引進技術建設生物質發電項目。據國際能源署預計,到2020年,西方工業國家15%的電力將來自生物質發電。而我國在生物質能發電方面起步較歐美晚,但經過十幾年的發展,目前已經基本掌握了農林生物質發電、城市垃圾發電等技術。

  歐洲很多國家把生物質能源作為未來替代石化能源的主要支撐,采取財政補貼、稅收優惠等措施支持生物質能發展。在近10年的時間里,歐盟已耗資150億歐元致力于從生物質資源中提取運輸用燃料。歐盟提出到2020年生物燃料占交通燃料的10%,其中瑞典規劃到2020年交通實現基本不再使用石油燃料,實現“后石油時代”。

  生物質能源是美國最大的可再生能源,約占美國全國能源供給量的3%。截止至2012年底,生物質能已經成為美國可再生能源的主要來源,美國國家能源戰略將生物質能作為主體,以確保合理能源結構和能源安全供給。美國農業部和能源部2012年11月,詳細制定了生物質能源資源供應鏈和2013-2022年生物質能發展計劃,以解決生物質能開發瓶頸問題。

  2010年全球生物質發電裝機容量已超過6,000萬千瓦,尤其北歐的丹麥、芬蘭等國生物質發電已成為重要的能源供給方式。美國生物質直燃發電發展迅速,1990年裝機容量僅達到6,000MW,2010年則升至10,400MW。截至2012年年底,美國生物質直接燃燒發電約占可再生能源發電量的75%,有300多家發電廠采用生物質能與煤炭混合燃燒技術,裝機容量22,000MW。預計到2030年,裝機容量將達到40,000MW。

  美國生物質直燃發電裝機容量

  數據來源:公開資料整理

  ③我國生物質發電行業發展概況

  我國在生物質能發電方面起步較歐美晚,但經過十幾年的發展,已經基本掌握了農林生物質發電、城市垃圾發電等技術。

  2005年以前,以農林廢棄物為原料的規模化并網發電項目幾乎是空白。2006年全國核準了100多萬千瓦的直燃發電項目。生物質發電裝機容量超過220萬千瓦,其中蔗渣發電170萬千瓦,碾米廠稻殼發電5萬千瓦,城市垃圾焚燒發電40萬千瓦,此外還有一些規模不大的生物質氣化發電的示范項目。2006年《可再生能源法》、生物質發電優惠上網電價等有關配套政策的實施,使我國的生物質發電行業快速壯大。

  2006年至2010年,即“十一五”期間,我國生物質直燃發電得到了迅速發展。2010年底,我國生物質發電并網總容量達到550萬千瓦,農林生物質直燃發電并網總容量為360萬千瓦,占所有生物質能發電的65.5%;垃圾焚燒發電并網總容量為170萬kWh,占所有生物質能發電的30.9%;其他氣化發電、沼氣發電、混燃發電等所占比例很小,只有20萬千瓦。

  截至2014年,生物質發電累計裝機容量為1,423萬千瓦,并網約為950萬千瓦,主要是農林生物質直燃發電和城市生活垃圾焚燒發電,其中農林生物質直燃發電核準容量約為840萬千瓦,并網容量約為500萬千瓦,核準容量占比約為59%,原料是各種農作物秸稈和林業廢棄物,主要集中在華中和華東等原料比較豐富的地區。垃圾焚燒發電并網約為424萬千瓦,原料以城市生活垃圾為主,主要分布在大中城市周邊地區。生物質固體成型燃料主要用于各種鍋爐,原料以農作物秸稈和木屑為主,近幾年發展速度較快,2014年產量已達700萬噸。中國現階段生物質液體燃料主要有燃料乙醇和生物柴油兩種,發展速度相對緩慢,產量分別僅為28億升和11億升。2015年,我國生物質發電累計核準裝機容量達1,708萬千瓦,其中累計并網裝機容量約為1,171萬千瓦。

  從產業整體狀況分析,生物質發電及生物質燃料目前仍處在政策引導扶持期。生物質發電行業的標桿企業在技術、成本方面已經具有明顯優勢,已投產生物質發電項目的盈利能力已逐步顯現,直燃生物質開發利用已經初步產業化。

  ④我國生物質能利用仍有待加強

  由于我國與美國等發達國家不同,人口數量龐大,糧食產量還有待提高,因此在生物質能源發展過程中產生了“不與人爭糧,不與糧爭地”的基本政策,生物質資源主要來自于廢棄物資源。我國生物質能資源廣泛,主要有農作物秸稈及農產品加工剩余物、林木采伐及森林撫育剩余物、木材加工剩余物等。2012我國廢棄物理論資源量折合約15.4億噸標準煤,由于收集損失和其他利用方式,可收集并能源化利用的僅折合約7.15億噸標準煤,相當于我國能源消費總量的20%左右。

  截至2012年,全球已有127個國家制定或出臺可再生能源政策,發展中國家和新興經濟體的比重超過2/3。其中發電支持政策主要包括上網電價、可再生能源配額制、凈計量電價、財政稅收支持政策以及綠色電力價格等。一直以來,我國都較為重視生物質能源的應用和發展,然而與光伏等可再生能源行業相比,生物質能發展所給予的直接政策支持相對還比較薄弱。

  此外,由于種植經營分散、農機化滯后、秸稈處置成本高等原因,我國秸稈等農業廢棄物的田間焚燒現象一直沒有得到很好的解決。農業廢棄物一燒了之,不但是生物質資源的極大浪費,而且加劇了秋冬時節北方地區的霧霾天氣。隨著生物質能產業化程度的提升、我國政府對農林廢棄物收集處理的重視,基于我國豐富的生物質資源,行業未來的利用空間非常廣闊。

  (2)生物質發電行業市場前景

  ①我國生物質資源豐富

  全球每年經光合作用產生的生物質約1,700億噸,其能量相當于世界主要燃料貢獻的10倍,而作為能源的利用量還不到總量的1%,極具開發潛力。與化石燃料相比,生物質資源種類眾多、數量巨大、分布廣泛。其主要有:木柴燃料、農作物廢棄物、畜禽糞便、能源植物、城市廢物等。其中,農作物廢棄物主要有秸稈(稻草、麥秸、棉花秸等)、雜草、稻殼、花生殼等。能源作物指專門作為能源的作物,目前用于油料作物種植的樹種有:麻風樹、油桐、烏桕、漆樹、核桃、油茶、黃連木、油橄欖、油翅果、四合木等。

  我國生物質資源豐富,2007年生物質原料總產出潛力高達9.32億噸標煤,其中有機廢棄物和邊際性土地占比分別為41.1%、58.9%。從趨勢來看,預計到2030年秸稈、畜禽糞便和能源作物產量將分別新增產能1.37、0.45、0.57億噸標煤,即生物質原料年產能潛力提升至11.7億噸標煤。

  中國2007年生物質原料資源農林廢棄物的狀況與2030年增量

  數據來源:公開資料整理

  中國2007年生物質原料資源邊際性土地的狀況與2030年增量

  數據來源:公開資料整理

  ②現代農業、循環經濟推動生物質能產業發展

  現代農業發展將推動農業生產的社會化程度逐步提高,如農業企業規模的擴大,農業生產的地區分工、企業分工日益發達,“小而全”的自給自足生產被高度專業化、商品化的生產所代替,農業生產過程同加工、銷售以及生產資料的制造和供應緊密結合,逐步發展為農工商一體化。這對于生物質能產業發展有著強大的推動作用。

  生物質能產業對農業、林業廢棄物的開發利用符合循環經濟中減量化(Reducing),再利用(Reusing)、再循環(Recycling)的原則,是現代農業發展循環經濟的完美詮釋。另一方面,生物質能源產業的興起拓展了農林資源的用途,給農民、林業生產經營帶來新的機會,使之有機會進入經濟循環體系之中,而且可以使未利用的土地投入生物質能源的原料生產。

  生物質能產業符合現代農業、循環經濟的發展方向

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  ③政策支持生物質發電行業發展,未來有望進一步加強

  2006年前農林廢棄物規模化發電幾乎空白。2006年前,中國生物質發電總裝機容量約為2,000MW,其中蔗渣發電約1,700MW以上,垃圾發電約200MW,其余為稻殼等農林廢棄物氣化發電和沼氣發電。生物質特別是農林廢棄物為原料規模化并網發電項目幾乎是空白。

  我國生物質能發電技術產業呈現出全面加速的發展態勢。近年來,隨著低碳經濟的發展不斷提高節能減排的要求,并且國內外對生物質能的開發利用力度不斷加大,我國政府也把生物質能的綜合利用提到了新能源開發的重要位置,加大了對生物質能開發的政策支持力度。隨著《可再生能源法》和相關可再生能源電價補貼等一系列政策的出臺和實施,我國生物質發電投資熱情迅速高漲,啟動建設了各類農林廢棄物發電項目。

  ④行業有望迎來新建高峰,潛在空間巨大

  近年來,我國生物質發電裝機容量逐年增加,由2007年的220萬千瓦增加至2015年的1,708萬千瓦,年均復合增長率達29.20%,表明我國生物質發電行業發展較快。但是,我國的生物質發電主要停留在示范項目階段,并未形成大規模合理利用。生物質發電在我國電力生產結構中占比極小,在我國新能源發電結構中占比僅為1/10左右。根據《2013中國生物質發電建設統計報告》,截至2013年底,除青海省、寧夏回族自治區、西藏自治區以外,全國已經有28個省(市、區)開發了生物質能發電項目。全國累計核準容量達到12,226.21兆瓦,其中并網容量7,790.01兆瓦,占核準容量的63.72%。2014年,全國生物質發電累計裝機容量為1,423萬千瓦,并網約為950萬千瓦。2015年,我國生物質發電累計核準裝機容量達1,708萬千瓦,其中累計并網裝機容量約為1,171萬千瓦。

  2007-2015年中國生物質能發電裝機規模

 

  數據來源:公開資料整理

  根據國家能源局《生物質能發展“十三五”規劃》,到2020年,生物質能基本實現商業化和規模化利用。生物質能年利用量約5,800萬噸標準煤。生物質發電總裝機容量達到1,500萬千瓦,年發電量900億千瓦時,其中農林生物質直燃發電700萬千瓦,城鎮生活垃圾焚燒發電750萬千瓦,沼氣發電50萬千瓦;生物天然氣年利用量80億立方米;生物液體燃料年利用量600萬噸;生物質成型燃料年利用量3,000萬噸。

  根據《2013中國生物質發電建設統計報告》資料顯示,2013農林生物質直燃發電并網容量419.5萬千瓦,“十三五”規劃中提出2020年利用規模要達到700萬千瓦,行業未來有望繼續穩定發展,復合增速達7.59%。

  生物質發電并網容量

 

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  (3)生物質發電行業特點與發展趨勢

  ①生物質能發電行業的上下游結構較為簡單,產業鏈短

  數據來源:公開資料整理

  隨著《可再生能源法》和相關可再生能源電價補貼政策的出臺和實施,我國生物質發電投資熱情迅速高漲,啟動建設了各類農林廢棄物發電項目。生物質能發電行業的產業鏈比較短,由生物質能發電生產行業加上上游的資源行業和設備行業以及下游的電網行業構成,生物質能發電行業和其他新能源行業面臨的唯一下游客戶就是電網,電網買電以后再賣給各個不同的用戶,由于國家優先上網的政策,使得生物質發電電力產品實現全部銷售。

  ②原料收購是制約生物質發電大規模發展的一個重要因素

  農林生物質存在收購難和存儲難的問題。農民多年來都是把秸稈作為生活燃料的主要來源,出售秸稈的意識不強;并且農作物秸稈的收購往往在農村大忙季節,收集秸稈的力量不足。此外,秸稈收購具有較強季節性,無法均衡收購,要維持企業的正常運轉,必須有半年的儲存量;因秸稈比重輕,體積大,堆入存儲場地廣大,還需一系列的防雨、防潮、防火等配套設備,投資建設和維費用大。

  ③鍋爐設備已經成發電企業的主要競爭要素之一

  除燃料收集在生物質發電中具有核心作用外,發電設備決定的發電效率是影響企業盈利的另一個關鍵因素。秸稈直燃發電主要由鍋爐、汽輪機、發電機三大設備完成。由于生物質特有的堿金屬含量高、灰分熔點低等特性,生物質鍋爐是秸稈發電的核心技術。目前在國內,以丹麥BWE公司技術,濟南鍋爐廠生產的爐排爐以及國內鍋爐廠家分包制造生產的循環流化床鍋爐是主流。

  ④良好的分布式新能源

  生物質資源分布范圍廣,生物質發電廠多建在城市周圍的農村地區,毗鄰城市經濟開發區,離用電所在地近,不同于光伏、風電大多需要在內蒙、新疆、河西走廊等具備特定資源地區,輸電距離遠,電損耗大。同時生物質發電年運行時間可達7,000小時以上,接近火電,能實現持續穩定供電,不會對電網運行造成干擾,具備良好的分布式應用優勢。

  未來,生物質行業發展將呈現如下幾方面的趨勢:

  ①農林生物質發電突破經濟性瓶頸者將享受先發優勢

  農林生物質直燃發電是目前最常見的一種生物質發電技術,以秸稈為例,秸稈發電是指以農作物秸稈為主要燃料的一種發電方式,將秸稈送入鍋爐直接燃燒,發生化學反應,放出熱量,利用這些熱量再進行發電,秸稈發電是秸稈優化利用的最主要形式之一。

  2013年生物質發電技術比例

  數據來源:公開資料、智研咨詢整理

  秸稈是最主要的農林生物質發電原料。我國秸稈產量豐富,采用“谷草比”估算作物秸稈資源量,2012全國九大作物可得出年秸稈總量共約8.56億噸,折合總產能約4.34億噸標準煤。另一方面,目前我國秸稈資源被嚴重浪費,除約15%的秸稈被用來直接還田造肥,31%被作為飼料,4%被用作工業原料外,其他50%的農作物秸稈中的大部分被簡單燃燒或廢棄在田間地頭。2013年5月,發改委等部門發布《關于加強農作物秸稈綜合利用和禁燒工作的通知》(發改環資[2013]930號),基于大氣污染防治角度加大秸稈禁燒力度。

  根據《2013中國生物質發電建設統計報告》統計數據,2013年全國農林生物質發電單位千瓦動態投資額約為8,000-10,000元,平均9,160元。全國垃圾焚燒發電平均單位千瓦動態投資額約為15,000-20,000元,平均17,763元。沼氣發電單位千瓦動態投資額約為10,000-17,000元,平均13,015元。作為資源豐富、技術成熟且極具經濟性的農林生物質直燃發電技術,未來對于行業內最早突破經濟性瓶頸實現大規模發電的企業將享受先發優勢。

  ②生物質燃料收儲運體系成熟度不斷提升

  農村地區生物質資源豐富,一般而言當地可收集資源量約為生物質產業項目需求量的10倍以上,并不存在供給短缺問題。因此只要創新收購模式,加大精細化管理力度,生物質企業可以大大提升對燃料市場的管控能力。目前生物質燃料市場正在逐步培育起來,燃料的收購、配送以及質量、價格均進入良性發展軌道。生物質燃料收儲運體系的成熟有效將直接提升企業盈利水平。

  ③技術進步將逐步提升生物質電廠的盈利性

  生物質發電技術的提升,有效提高機組的熱效率,在使用同等燃料的情況下,輸出的電能更多。目前高溫超高壓機組已開始在生物質電廠使用,轉化效率提高到30%以上,隨著BIGCC和熱化學技術在生物質電廠的應用,未來生物質電廠轉化效率有望達到39%。燃料成本的盈虧平衡點將大大提升。

  ④碳交易市場將成為生物質發電企業環境效益和經濟效益的補充

  根據國家發改委《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》,自愿減排項目實現的減排量,按照國家統一的溫室氣體自愿減排方法學履行核證、備案等程序后,可獲得相應數量的“中國核證自愿減排量(CCER)”。CCER可以在碳排放配額交易市場上進行交易,用以抵消控排企業等量的碳排放。2011年11月起,國家發改委發布《關于開展碳排放權交易試點工作的通知》,已在北京市、天津市、上海市、重慶市、湖北省、廣東省及深圳市正式啟動碳排放權交易試點。在此基礎上,2016年10月,國務院《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》提出,2017年啟動全國碳排放權交易市場,目前全國性碳交易市場建設正在有序推進。未來,生物質發電項目所產生的減排量通過我國溫室氣體自愿減排交易體系形成的CCER,可以在碳排放權交易市場交易,成為生物質發電企業環境效益和經濟效益的補充。

  2、生物質發電行業競爭情況分析

  由于監管部門通過“核準制”對生物質發電進行嚴格管制、電廠初期投資規模大、技術密集程度高等特點,行業進入壁壘較高,國內生物質發電企業的競爭主要集中在上游燃料的成本管控和發電效率的綜合提升。

  與市政部門的有效收集相比,生物質發電是由發電企業來負擔收集體系的基礎構建,需要企業在收集端付出更多的工作,這也正是區別不同企業能力,考察其體系構建、運營差異化能力的關鍵。優勢企業憑借良好的企業管理和先人一步的先發優勢能獲得明顯的比較優勢。此外,發電效率是影響企業盈利的關鍵,核心生產設備的技術革新對企業在競爭中處于優勢地位至關重要。隨著生物質發電產業化進程的啟動,行業內競爭狀況將日趨激烈。

  根據弗若斯特沙利文的資料,中國生物質發電市場現時由凱迪生態環境科技股份有限公司及國能能源有限公司領頭,并存在大量規模較小的市場參與者。凱迪生態環境科技股份有限公司業務主要集中在華南地區,而國能能源有限公司則主要集中在華北地區。截至

  2015年12月31日,投運生物質項目總發電設計裝機容量的市場份額情況如下:

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  4、市場供求狀況及變動原因

  從需求端來看,《可再生能源法》規定,利用可再生能源產生的電力實行全額收購制度,電網公司須全額購買獲核準的可再生能源發電場所生產的,且發電項目在其電網所覆蓋的范圍內符合并網技術標準的全部上網電力。因此,生物質發電行業需求基本不會受國內電力需求的波動影響。

  從供應端來看,得益于國家政策的大力支持及生物質發電行業的技術進步,為生物質發電行業提供了優越的發展環境。在全球大力發展可再生能源和中國向世界承諾到2020年中國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%的背景下,加大生物質能發電的發展力度,就成為中國未來經濟發展中的必然要求。

  5、行業利潤水平的變動趨勢及變動原因

  農林剩余物生物質發電是依靠國家補貼運行的公益性項目,其本身盈利水平不可能太高。對于國內生物質發電企業來說,如果當地資源量符合項目要求、沒有惡性競爭,原料供應模式合理,鍋爐和上料關鍵設備選型科學,完全可以實現7,000多小時以上的年利用小時數,能夠有一定的盈利。

  生物質發電項目的利潤水平主要受生物質燃料價格變化的影響較大。根據生物質利用產業原料資源區域性、獨占性強的特點,國家發改委在2010年發布了《關于生物質發電項目建設管理的通知》,明確要求每個縣域100千米半徑范內不得重復布置生物質發電廠,避免項目不合理布局和燃料惡性競爭現象。但是由于生物質資源季節性強、分布比較分散,大規模集中利用難度高,而且生物質原材料體積大、重量輕,容易因發霉而導致品質嚴重下降,因此原料收集、加工、運輸和存儲等環節的成本容易居高不下。

  此外,生物質發電的技術和設備也是影響生物質發電項目利潤的主要因素。生物質燃燒發電現在技術不成熟,主要原因在于生物質燃料和煤相比,大量含堿金屬和氧元素,這樣就引發了對燃燒設備腐蝕較嚴重,效率不高等諸多問題。我國雖然長期以來積累了很先進的燃煤鍋爐設計制造技術,但是對于生物質專業燃燒鍋爐設計和制造經驗不足,沒有一套好設備,項目就難以保證穩定運行,盈利就很困難。對比采用不同鍋爐的生物質電廠,其發電量、年利用小時數差異巨大,導致項目利潤水平也出現明顯的差異。

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