赴澳大利亚、美国蔗渣热电联产考察报告

    根据国家经贸委正在组织实施的加速中国可再生能源商业化能力建设项目的合作计划,中国资源综合利用协会可再生产业专业委员会组织热电联产考察团 810日―26日分别赴澳大利亚和美国进行了蔗渣热电联产学习考察,现将考察情况报告如下:

    一、考察背景

    能源与环境问题是世界经济及技术领域十分关注的主要问题之一。为了减轻化石燃料对环境的影响,国际社会积极而广泛的开展了新能源和可再生能源的开发及应用,以替代化石燃料,实现持续发展。如欧盟的15个成员国已全部在《京都协议书》上签字,同时倡议在2010年采用新的能源技术,使15%的能源来自可持续性原料。国家经济贸易委员会在能源节约和新能源开发利用等领域与一些国际组织、外国政府开展了广泛的合作,并在了解国外先进技术发展动态、加快对国外先进技术和管理的引进和吸收、推动我国可再生能源产业化发展等方面,都取得了积极的进展。为推广可再生能源在中国的发展,我国政府与UNDP合作开展了加速中国可再生能源商业化能力建设项目,联合国经济与社会事物部代表UNDP作为该项目的国际执行机构,国家经济贸易委员会在国家环境保护总局的协助下代表中国政府负责项目的实施。项目已于19993月开始实施,其中建设蔗渣热电联产技术应用示范项目及提高蔗渣等相关燃料能源利用效率的研究,是该项目的主要内容之一。

    制糖业是我国南方一项主要经济产业,1997/1998年(榨季)甘蔗种植面积130万公顷,产量约7900万吨,制糖过程中约产生1975万吨甘蔗渣。据2000年统计,全国甘蔗糖产量672万吨,其中广东和广西两省区产量约占全国蔗糖总产量的三分之二,分别为100万吨和 350万吨。我国的糖厂初建时规模较小,多数日压榨能力在2500吨以下,已有部分糖厂在原有的基础上开始向较大规模扩建。建设糖厂时,使用的锅炉及汽轮发电机组容量小、热效率低,其主要目的是为糖厂提供热能及电力。锅炉效率大部分在70%以下,由于蒸汽参数较低,气轮机的汽耗较高,造成一次能源较大的浪费。为了减少蔗渣等废弃物和化石燃料对环境的影响,提高蔗渣发电效率,中国可再生能源商业化能力建设项目办公室拟在广东、广西由联合国全球环境基金资助,建设两个蔗渣热电联产示范项目,并已于20012月对广东、广西两省区较具代表性糖厂的蔗渣综合利用及有关情况进行了实地考察。初步选定广西贵糖股份公司作为一个示范项目,目前已完成主要设备招标及工程设计工作,计划20034月完工。

二、考察目的及主要内容

为了了解国际上对蔗渣热电联产等方面在政策上的推动力、蔗渣发电热电联产技术及设备制造水平、热电联产市场运行机制,以及寻找双方合作的可能,更有效实施示范项目,由国家经贸委组织了对澳大利亚、美国的蔗渣热电联产的学习考察。国家经贸委资源司助理巡视员李静、中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会秘书长 ? 李俊峰、中国轻工业广州设计院高级工程师何伟才、广东省经贸委资源处主任科员李晓燕、广西壮族自治区经贸委资源处副处长游志强和节能中心主任田吉宁、广西贵糖(集团)股份有限公司热电厂厂长张颍,以及加速中国可再生能源商业化能力建设项目高级技术顾问William L. Wallace8人组成学习考察团(学习考察团名单附后)。

    学习考察的主要内容有,新南威尔士州及地方可持续能源发展管理局情况,新州可持续能源发展总体情况,新州发展可持续能源的驱动政策,政府政策-国家强制性可再生能源目标和新州零售排放标准,澳大利亚国家推动“绿色动力”情况,中国潜在的清洁生产发展机制项目研究情况;澳大利亚制糖业的可再生能源利用技术及新州制糖公司面临的燃料平衡挑战,新南威尔士州蔗渣热电联产情况,蔗渣热电联产项目的资金运作及融资,蔗渣热电联产与输电网联接情况;蔗渣热电联产厂的有效性,生物质燃料的燃烧技术。实地参观考察了澳大利亚新南威尔士州的BroadwaterCondong、昆士兰州的Rocky PointProsperineInvicta5个糖厂,以及Stapleton生物质能发电厂、Alstom澳大利亚及新西兰公司、BEST生物质能技术研究所、糖业研究所,美国的Hawaiian糖厂、Honolulu垃圾发电厂和EMET环保服务公司,对澳大利亚、美国蔗渣发电及可再生能源的现状、政策的推动、采用的新技术、扩大可再生燃料的范围、项目实施存在的问题与资金的筹措,糖厂与蔗农、热电联产及与电网等相关的运行机制,以及美国的热电联产技术和设备制造、企业排放环保要求、相应的检测服务等情况,有了一定的了解。

此外还了解了作为澳大利亚接待单位的新南威尔士州可持续能源发展局(简称SEDA)实施的能源巧用项目和能源有效利用,以及新能源利用情况,参观了SEDA的屋顶太阳能设施,以及5星级能源有效利用办公设施等,听取了有关情况的介绍。

    三、澳大利亚、美国支持可再生能源政策和SEDA简况

    澳大利亚联邦政府积极鼓励并支持可再生能源的发展。一是联邦政府于1999年发布了可再生能源发展的国家目标,规定到2010年,可再生能源的发电量要增加到25500GWH,相当于全国总发电量的12%,可再生能源的供应量增加2%,并已于2000年开始在全国范围内实施,所有州和地区的电力零售商和批发商都按这一比例执行。明确了在资源和技术方面合格的可再生能源,包括太阳能、风能、海洋能、地热、水力、生物质能、农作物副产品、林业产品副产品、污水、城市垃圾、太阳能热水系统、可再生能源独立电力供应系统等。操作上引进了可再生能源绿色证书系统,确定可再生能源厂商,每生产1兆瓦小时电量的可再生能源厂商可获得一份绿色证书。要求化石燃料的电力生产或销售必须具有一定比例绿色电力的配额,如达不到要求的份额,则需支付罚金(40澳币/MWh)。年底,应履行义务的批发商和零售商都要向管理者提供足够的绿色证书,以证实各自已完成了规定的任务。对于未按规定完成任务的处以罚款,如果在规定的时间内祢补了以前应完成的配额,罚金则可以退回。可再生能源的电力每兆瓦时可得一个绿色信用证,绿色电力信用证可以在市场上进行交易,可以通过相互间协商的价格购买,目前的交易价为35澳币/MWH。二是实行消费者自愿协议,根据绿色电力的发电成本购买绿色能源。一些积极倡导环保的厂商和人士自愿支付较高的电价,购买使用和支持绿色动力。政府政策和消费者的行动,极大的调动了可再生能源厂商的积极性,有效的促进了可再生能源产业的发展。

美国1978年通过的公共电力管制政策法案,鼓励电力公司购买可再生能源发电,以各种方式对上网电价的“补贴”措施,来激励发电商和供电商的积极性。一些州还出台了配额制(RPS)等手段来促进可再生能源的发展,取得积极的成效。

    澳大利亚新南威尔士州可持续能源发展局(简称SEDA)是新南威尔士州政府的下属机构,成立与19968月,其宗旨是通过投资可持续能源技术的使用与商业化减少新南威尔士州的温室气体排放。SEDA现已被公认为世界可持续能源发展的带头人之一。新州可再生能源发电占总发电量9.1%,其中生物质能约占0.5%,新州可持续产业以年20%的速度在增长 SEDA的工作范围主要是能源的有效利用,可再生能源的推广,包括太阳能、风能、水能、生物质能、城市垃圾能源利用。为了推动可再生能源的发展,SEDA采用资金的资助、绿色项目的认证、绿色电力信用证制度的建立等相关政策及措施,推动可再生能源的发展。每年SEDA从财政拿出一定的资金(今年减少为1200万澳元),集中用于能源有效利用、再生能源使用和工业废热发电技术,寻求把市场转变为有利于可持续能源技术的经济援助机会,支持商业型或近商业型可持续能源企业,帮助他们提高在市场所占份额。SEDA已在绿色动力合格鉴定、商业能源有效利用、住户能源有效利用、生活能源巧用项目、政府省能方案、工业废热发电、市政府垃圾能源化处理、建筑温室效应定级、省能教育、省能安装、太阳能、太阳光伏能、风能、生物能、可再生能源供应、水能项目等方面取得显著成效。SEDA成立6年来,已投资7500万澳元,协助投资7亿多澳元,可持续能源产业年增长率超过20%。目前,可持续能源行业已成为新州发展最快的行业,这一行业每年向州财政的贡献达20亿澳币。SEDA还成立了一个澳大利亚可持续能源通道,以推动在可持续能源发展领域的能力体系建设、可持续能源技术转让、与国外有关机构的联系互访和交流合作等。

四、澳大利亚、美国蔗渣热电联产概况

澳大利亚甘蔗种植面积约42万公顷,年产4000万吨甘蔗。全澳共有30家制糖厂、4家精糖加工厂,年产570万吨蔗糖(粗糖),约为中国总产出量的一半多,大约80%的粗糖出口。澳大利亚的糖厂都自发的参加了一定形式的糖业合作社,蔗农和很多的糖厂经营管理者都入股糖业合作社,并根据股份情况推选出董事会和合作社的执行董事会及主席。糖业合作社虽然是自发和自愿的组织,但在对蔗农的蔗田种植、收获、价格,以及对糖厂的收益等方面进行协调是非常有效的。

澳大利亚联邦政府积极鼓励并支持可再生能源发展的政策,极大地刺激了可再生能源发电商的积极性。澳大利亚的糖厂基本上都实行了热电联产,有部分热电站独立运营并网,与供电商签定长期稳定的合同,有的与其新建了股份公司,形成了稳定的市场和收入。为了扩大蔗渣发电站可再生燃料的来源,澳大利亚正在研究更多的收集蔗叶、樟树(樟树被当地认为是有害树种)及花园垃圾等可再生能源作为燃料,以进一步增加可再生燃料范围及提高热电站建设的投资回报。

澳大利亚糖厂的蔗渣热电站旧机组大部分采用低温低压蒸汽参数,压力1.8 Mpa,温度为370℃,锅炉效率大部分在70%左右,汽轮机的汽耗在12kg/kw以上(背压为0.294Mpa),一次能源的利用率低。目前已有一家糖厂采用次高压蒸汽参数,压力为7.5 Mpa,温度为510℃,有部分蔗渣热电站正规划向次高压蒸汽参数发展。相对低温低压蒸汽,采用次高压蒸汽发电可以较大幅度降低汽耗、提高发电效率。   

    1.BroadwaterCondong糖厂

新州糖厂合作有限公司拥有三个糖厂BroadwaterCondongHarwood及一个精炼加工厂。糖厂采用合作社体制,甘蔗农户拥有糖厂的股份并有投票权。三个糖厂共有450人,榨期为168/年。甘蔗的收割采用机械收割机。Broadwater的压榨能力为110万吨/年,Condong的压榨能力为65万吨/年。两个糖厂正采用新的节能措施,使制糖工艺耗汽由550kg/t降至450kg/t糖厂。并计划采用次高压蒸汽发电技术以提高发电效率。

    Broadwater1995年示范项目中,淘汰了低温低压1.8Mpa300℃蒸汽参数、低效率的锅炉及汽轮发电机组,采用中温中压4.5Mpa450℃蒸汽参数、8MW的汽轮发电机组,拟在2004年建成次高压30MW发电机组,蒸汽压力为7.0Mpa、温度510℃、出力156t/hCondong现有8台低温低压锅炉及3套汽轮发电机组,计划在2004年淘汰所有低温低压锅炉及汽轮机,并建成次高压30MW抽汽冷凝汽轮发电机组,蒸汽压力为7.0Mpa、温度510℃。两个发电项目与Delta电力公司合资建设。为了提高可再生燃料的供应量,拟利用甘蔗收割分离的蔗叶作燃料,可增加50%的燃料,另外有30%可再生燃料来自樟树。蔗叶的分离有两种方式,一是在收割机上分离,二是采用集中分离。在SEDA的支持下,这两种方式的收割机都已做样机并进行了积极的试验。

2.Rocky Point糖厂

    Rocky Point糖厂压榨能力为4000t/d,于2000年建成投产使用次高压30MW机组,蒸汽参数压力7.0Mpa,温度510℃,燃料中90%为蔗渣,10%为稻壳。建设过程中也碰到资金及电力上网问题,在当地政府参与下,后由电力公司与糖厂共同兴建热电站。

    3.Prosperine糖厂

     Prosperine糖厂压榨能力为670t/h,年压榨能力为200万吨。目前4台锅炉的蒸汽参数为低温低压:1.8Mpa270℃。为了提高锅炉的效率,采用了降低蔗渣水分技术及旋流蔗渣燃烧器的两项新技术,使锅炉效率提高2%

    4.Invicta糖厂

Invicta糖厂是目前世界上最大的糖厂,产糖量50万吨/年,1999年最高压榨记录约320万吨,配备两条生产线,热电站配有3台锅炉及3套汽轮发电机组。1#锅炉蒸汽压力1.8Mpa,流量为136t/h2#锅炉蒸汽压力1.8Mpa,流量为150t/h1#锅炉蒸汽压力4.3Mpa,流量为320t/h。糖厂与蔗农的关系采用合同制,制糖的利润2/3归蔗农,1/3归糖厂。由于昆士兰州与新州蔗叶的情况不同。该厂目前仍以 蔗渣作为热电厂的燃料,没有利用蔗叶作为燃料的计划。

    5.Hawaiian糖厂

    糖业是夏威夷的重要产业,也是Hawaiian 州仅有的两个产业之一,另一个产业是垃圾的无害化处理。Hawaiian糖厂位于夏威夷的毛伊岛,Hawaiian糖厂的压榨能力为8000t/d,年压榨能力为200万吨。由于Hawaiian独特的气候条件,Hawaiian的甘蔗收获时间视糖厂的需求而定,一般压榨时间为每年10个半月。美国糖厂热电站的蒸汽参数从开始便采用中温中压,压力:3.0~6.0Mpa,温度370℃。该糖厂目前三台锅炉及三套汽轮发电机组,总装机容量为46MW,其中有10MW作为备用。该厂计划借鉴澳大利亚经验利用蔗叶作为锅炉燃料。

   五、体会及建议

通过这次考察,基本上了解到了澳大利亚及美国热电联产的现状、发展过程与趋势。可再生能源作为绿色动力得到了澳大利亚、美国政府的大力支持,并有具体的政策措施,及相应的资金支持。如澳大利亚新州的SEDA及其他州的类似机构。对澳大利亚和美国可再生能源的发展起到了积极的推进作用。

澳大利亚蔗渣热电联产的发展过程与中国有类似之处,建厂之初机组蒸汽参数较低,主要目的是燃烧掉蔗渣并确保糖厂的供热与电力,基本上不外供电。但目前除仍有少部分蔗渣热电站采用低压蒸汽外,大部分采用中压参数:压力4.3Mpa、温度450℃,有部分已采用了次高压参数:压力7.0Mpa、温度510℃,澳大利亚蔗渣锅炉最大容量澳大利亚蔗渣锅炉最大容量已达320t/h(我国最大容量为75t/h),(世界最大蔗渣锅炉还不清楚,因为蔗渣锅炉在锅炉行业中没有形成系列,资料介绍较少)糖厂自动化水平较高,效率较好。为了进一步增加绿色电力的产出和延长发电时间,SEDA正在支持实施收集蔗叶作为燃料的示范项目,使可再生燃料增加50%。这样可以产生较多的绿色电力,从而减少化石燃料并获得可观的收益。目前采用绿色电力配额制,可使绿色电力价格提高约100%。澳大利亚在推广较高参数蔗渣发电过程中,在投资回报及融资等方面还有一些问题有待研究解决,糖厂积极性不高,同时也在政府积极介入。

美国大部分糖厂建厂时热电站已采用中温中压蒸汽参数,目前美国拟借鉴澳大利亚经验利用蔗叶作为锅炉燃料。

    此外,澳大利亚和美国的糖厂均与蔗农有长期合作协议,一般情况下,蔗农在糖厂拥有股份,是糖厂的股东之一,糖厂与蔗农签定随糖价自由浮动的甘蔗收购长期协议,保障了蔗农和糖厂利益的统一,解决了甘蔗供应的稳定性问题。

在学习考察过程中,涉及到的澳大利亚政府部门、企业、学校、研究单位等在推进可再生能源方面,都对与中国的相关技术交流、开发利用的合作表现出浓厚的兴趣和强烈的愿望。

建议如下:

    1.借鉴澳大利亚经验,研究制定市场经济体制下,有效推动我国可再生能源快速发展的政策措施。对澳大利亚和美国在实践中已经证明是有效的政策措施,要结合我国的情况加以研究借鉴。如对在我国实施绿色电力信用证制度及配额管理等进行可行性研究,以解决目前我国蔗渣热电联产等可再生能源电力上网困难及上网电价低的问题。

2.进一步加强与SEDA合作,利用澳大利亚发展援助署资金共同在中国实施一个示范项目,包括建立蔗农与糖厂的合作机制、甘蔗机械化收割、甘蔗与蔗叶的分离、蔗渣脱水率的提高、采用次高压蒸汽发电,从而大幅度提高蔗渣热电联产的出力、提高发电效率、增加上网电量、增加糖厂收入,达到降低糖厂成本,结合企业改制、资产重组、加强管理等,培育我国具有国际竞争力的一流糖业企业集团。

    3.对我国甘蔗主产区有机械化收割条件、蔗渣发电的规模和技术水平、蔗叶等生物质作为可再生燃料的可能性,以及蔗渣发电作为绿色电力的潜力等情况进行调查,研究提高我国糖厂利用蔗渣等非化石燃料和能源利用效率的政策措施,提高我国糖厂的国际竞争能力。

4.进一步拓宽与澳大利亚SEDA及有关方面交流与合作范围。除蔗渣发电、其他生物质能、生活垃圾发电等可再生能源开发利用等,对于提高能源效率、污水处理等应进一步开展广泛的交流与合作。

 

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