張世龍 鄭美靈

生物質(zhì)能發(fā)電是在緩解能源緊缺問題和環(huán)境問題的必然選擇,我國已將發(fā)展生物質(zhì)能源開發(fā)利用列入“十二五”規(guī)劃。該文運用蒙特卡羅模擬技術(shù)對生物質(zhì)能發(fā)電項目進行經(jīng)濟效益分析,分析政府補貼和秸稈成本對項目凈現(xiàn)值的影響。在此基礎(chǔ)上提出政府應(yīng)該對生物質(zhì)能電廠提供的支持政策以及電廠應(yīng)如何加強管理來控制秸稈成本。

生物質(zhì)能發(fā)電;經(jīng)濟效益;政府支持;秸稈成本;蒙特卡洛技術(shù)

1.研究背景

生物質(zhì)能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。生物質(zhì)發(fā)電是生物質(zhì)燃料直接送往鍋爐燃燒,產(chǎn)生高溫、高壓的水蒸氣,由水蒸氣推動汽輪機將熱能轉(zhuǎn)化成動能、再通過發(fā)電機將動能轉(zhuǎn)換成電能的過程。2011年我國發(fā)電量46037億千瓦時,超越美國位居世界第一,對能源需求很大,生物質(zhì)能開發(fā)被列為“十二五”期間重點發(fā)展項目。

2.國內(nèi)外生物質(zhì)能開發(fā)利用現(xiàn)狀及我國生物質(zhì)能資源狀況

國內(nèi)外生物質(zhì)能開發(fā)利用現(xiàn)狀。目前,生物質(zhì)能占全世界總能耗的14%,數(shù)量相當(dāng)巨大,是21世紀(jì)能源供應(yīng)中最具潛力的能源。荷蘭研究可再生能源的學(xué)者Hoogwijk預(yù)測生物質(zhì)能源將在世界能源消耗中占據(jù)7~27%[1]。20世紀(jì)70年代,世界性的石油危機爆發(fā)后,丹麥開始積極開發(fā)清潔的可再生能源,大力推行生物質(zhì)發(fā)電。1990年以來,生物質(zhì)發(fā)電在歐美國家開始大發(fā)展。到2011年底,全世界生物質(zhì)發(fā)電總裝機容量約為72GW,主要集中在北歐和美國。近10年來,丹麥新建設(shè)的熱電聯(lián)產(chǎn)項目都是以生物質(zhì)為燃料,同時將過去許多燃煤供熱廠改為燃燒生物質(zhì)的熱電聯(lián)產(chǎn)項目[2]。

我國生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)比國外晚了近20年。2006年12月,我國第一個生物質(zhì)能發(fā)電廠國能單縣生物質(zhì)發(fā)電項目正式投產(chǎn)。2010年3月,全國最大的生物質(zhì)能電廠粵電湛江生物質(zhì)發(fā)電項目正式開工建設(shè),規(guī)劃總裝機容量為450MW機組,其中1#機組已于2011年7月底投產(chǎn)。2010年我國生物質(zhì)能發(fā)電裝機突破5GW,占總裝機容量的0.5%,與發(fā)達(dá)國家差距較大。根據(jù)國家能源局規(guī)劃,到2015年我國生物質(zhì)發(fā)電裝機將達(dá)到1300萬千瓦。

我國生物質(zhì)能資源狀況。我國生物質(zhì)能資源豐富,若全部利用可提供全國66.6%的發(fā)電量。按50%的生物質(zhì)能收集利用率算,我國生物質(zhì)資源每年可轉(zhuǎn)化為能源的潛力,近期約為5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,遠(yuǎn)期可達(dá)到10億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上。若加上荒山、荒坡種植的各種能源林,資源潛力在15億噸標(biāo)煤以上。

我國農(nóng)作物播種面積約15億畝,年產(chǎn)生物質(zhì)約7億噸,除部分作為造紙原料和畜牧飼料外,剩余部分可作為燃料使用。農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物,包括稻殼、甘蔗渣和棉籽殼等,約2億噸。我國森林面積1.75億公頃,每年通過正常的灌木平茬復(fù)壯、森林撫育間伐、修剪、收集采伐、造材、加工剩余物等,可獲得生物質(zhì)量8~10億噸。我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便排放量約18億噸,實際排出污水總量約200億噸,可生產(chǎn)沼氣約500億m3;工業(yè)企業(yè)年排放有機廢水和廢渣約25億m3,可生產(chǎn)沼氣約100億m3。

3.影響生物質(zhì)發(fā)電效益的因素

大型生物質(zhì)發(fā)電廠需要的秸稈量很大,裝機容量30兆瓦的發(fā)電廠需要有40萬畝地來提供燃料。另外,秸稈用途廣泛,有飼料,造紙,成型燃料,實際上真正能供應(yīng)到電廠的秸稈大為減少。生物質(zhì)發(fā)電燃料是由分散的農(nóng)民提供的,收集成本較高。正是這個特殊性導(dǎo)致生物質(zhì)發(fā)電項目相比其他發(fā)電項目社會關(guān)系更為復(fù)雜。圖1表述了生物質(zhì)發(fā)電項目的社會關(guān)系。

影響生物質(zhì)能發(fā)電項目效益的因素主要有:建設(shè)成本、秸稈價格、上網(wǎng)電價、政府補貼[3],由于政府補貼是按發(fā)電量補貼的,所以上網(wǎng)電價和政府補貼可以統(tǒng)一到電價這個因素上。

4.生物質(zhì)能發(fā)電項目效益分析

基于蒙特卡羅模型的經(jīng)濟效益分析?？紤]到生物質(zhì)資源分散,專家們建議生物質(zhì)電廠的建設(shè)規(guī)模不宜超過30MW?，F(xiàn)在對裝機容量為30MW的生物質(zhì)能發(fā)電廠進行經(jīng)濟效益分析,參考已建成生物質(zhì)能電廠的情況,對生物質(zhì)電廠經(jīng)濟效益進行蒙特卡洛模擬。

本文運用蒙特卡羅技術(shù)對生物質(zhì)發(fā)電項目的凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率進行模擬。在正常生產(chǎn)年份,一般按年運行小時7000小時計,一座裝機容量為30MW的生物質(zhì)電廠年耗秸稈數(shù)量為約20萬t,年發(fā)電量為2.1億千瓦時,廠自用電量10%,減少CO2排放上15萬t。目前,生物質(zhì)能發(fā)電實行標(biāo)桿上網(wǎng)電價0.75元/kwh,每噸二氧化碳為10美元,秸稈到廠價330元/噸。目前生物質(zhì)電廠的平均造價為10000元/kw。假設(shè):秸稈價格服從正態(tài)分布N(330,25),電廠年運行時間在區(qū)間[6500,7500]呈均勻分布,生物質(zhì)電廠總投資服從正態(tài)分布N(30000,500)。運用excel2003版本來實現(xiàn)蒙特卡羅技術(shù)模擬,將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入到excel表格中,運用NORMINV函數(shù)生成秸稈價格和總投資的隨機數(shù)值,運用RAND函數(shù)生成電廠年運行時間的隨機數(shù)值,按折現(xiàn)率10%,殘值率5%,項目周期20年,直線折舊計算,模擬500次后,得出結(jié)果見表1。

5.對策分析

政府支持。根據(jù)電監(jiān)會年度電價執(zhí)行監(jiān)管報告,上網(wǎng)電價由2004年的303.66上升到2011年的410.56元/千千瓦時,年均增長率為4.40%。預(yù)計到2024年將為717.61元/千千瓦時,此時項目NPV≥0的概率大于0.8,項目經(jīng)濟效益良好。結(jié)合上述分析,建議在2024年以前政府采取政策予以支持,此后,可不再補貼。政府可采取以下政策支持:

合理安排產(chǎn)業(yè)布局,將生物質(zhì)能發(fā)電廠引導(dǎo)到生物質(zhì)能源豐富的地區(qū),做好項目審批把關(guān),按照當(dāng)?shù)氐馁Y源容量建設(shè)相應(yīng)規(guī)模電廠,從源頭上杜絕重復(fù)建設(shè)。做好農(nóng)民、電網(wǎng)公司和發(fā)電廠工作,協(xié)調(diào)三者之間矛盾,使其能夠形成一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。在生物質(zhì)能電廠尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之前,給予電廠經(jīng)濟補貼,緩解電廠壓力。加強對生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)研發(fā),轉(zhuǎn)變鍋爐需進口的現(xiàn)狀,降低建設(shè)成本。

電廠管理。上述可知秸稈成本控制對電廠盈利能力相當(dāng)重要。建議電廠做到以下幾點:

合理規(guī)劃廠區(qū)位置,選擇秸稈資源豐富,分布密集的位置,建議在半徑50公里內(nèi)或一個縣內(nèi)只建一個電廠,避免惡性競爭。

電廠加大內(nèi)部管理建立合理高效的秸稈供應(yīng)鏈。在農(nóng)民、企業(yè)、經(jīng)紀(jì)人之間形成良性的產(chǎn)業(yè)利益鏈。可以與農(nóng)戶簽訂長期供應(yīng)協(xié)議,形成農(nóng)戶→小型收集點→加工儲存點→電廠的秸稈供應(yīng)體系。

秸稈收購具有季節(jié)性,電廠必須要有一個龐大的倉庫存儲燃料。同時,由于季節(jié)性問題,在收購?fù)拘枰罅康牧鲃淤Y金,電廠必須管理好企業(yè)的流動資金。

[1]郝德海.生物質(zhì)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化研究.山東大學(xué),2006.04

[2]史立山.瑞典、丹 麥、德國和意大利生物質(zhì)能開發(fā)利用考察報告[J].中國建設(shè)動態(tài)·陽光能源,2005.10

[3]樊京春,王永剛,秦世平.生物質(zhì)發(fā)電電價的敏感因素分析[J].可再生能源,2006.02