产业研究丨双碳背景下厌氧发酵产生物天然气(沼气)的破局之路
近年来,国家出台的一系列生物天然气(沼气)利好政策,极大的鼓励了生物天然气行业的发展。根据《2024中国生物质能产业发展年度报告》显示,截至2023年底,规模化大型沼气工程和生物天然气项目数量超过200个,总设计产气量规模约18.37亿立方米/年,其中生物天然气设计规模约8.8亿立方米/年,实际产量也4.2亿立方米/年。
当前厌氧发酵技术,分为湿式发酵、干式发酵两大类,工艺原理仍以三阶段厌氧发酵原理为主。我国厌氧发酵工艺多引进自荷兰、德国等发达国家,经过长期的改进研究逐渐适应我国生物质废弃物的情况,但是由于不同固体有机固体废弃物的理化性质存在巨大差异,因此多来源的固体物料对厌氧发酵过程中系统稳定性的波动存在较大影响风险。
湿式发酵工艺中,固体、半固体的物料通过稀释均质进入厌氧反应器,然后进行发酵的方式产生的弊端也越来越凸出,存在预处理要求高、负荷低,沼渣沼液出路困难等难题。相比于湿式发酵,多原料的厌氧发酵中干式厌氧发酵技术预处理要求低、原料适应性广、发酵体积小、投资低、无沼液消纳问题等优点,使得干发酵技术在产业化应用中存在较大优势。但是干发厌氧发酵过程中针对固态、半固态的原料,如秸秆、餐厨垃圾、污泥、厨余垃圾等,仍然面临着氨氮高、易酸化、停留时间长等一系列的问题。
随着对于气候变化认知的加深和减少温室气体排放的迫切需求,越来越多的国家和组织开始追求更清洁的能源解决方案。生物天然气的推广使用可减少对于化石能源的依赖,推动能源绿色低碳转型,满足碳减排的需求。与汽油、重型燃油、船用柴油等传统化石燃料相比,生物天然气,拥有更大的碳减排潜力,可以用于交通、工业、化工、城燃等诸多领域。与此同时,压缩后的生物天然气在物化性质上与液化天然气(LNG)基本一致(以热值进行换算1kg液化生物天然气相当于1.63L汽油,1.33L柴油),可兼容现有的液化天然气基础设施和使用设备。
根据《中国天然气发展报告(2024)》显示,2022年全国天然气消费量约3945亿立方米。天然气行业立足保民生、促减排,成为支撑经济社会发展全面绿色转型的重要能源,有效促进了城市燃气、交通、工业、发电等领域的低碳转型。从消费结构看,工业燃料占比最大为42%,城市燃气消费、天然气发电、化工行业用气占比分别为33%、17%和8%。
在航运领域,液化生物天然气的高能量密度,可是船舶在不影响燃油效率的前提下获得与传统液化天然气相似的远距离航程。液化生物天然气可以与液化化石天然气进行混合,以达到2030年国际海事组织的碳减排目标,并且可以增加生物天然气在燃料中的掺混比例,以满足2050年的碳减排目标。达飞轮船、马士基集团、中远集团等国际航运巨头发布战略部署转型绿色燃料的同时也采购了以LNG为燃料的集装箱船,未来生物天然气在航运领域需求较大。
在车用交通领域,截止2022年,我国天然气汽车保有量约553.2万辆,其中压缩天然气汽车保有量约480万辆。根据国家发改委数据显示,2024年1-4月,车用LNG消费量约为611.2万吨,占全国总LNG消费量的49.97%、同比增加39.62%。现有汽车进行油气混改、油改气后也可进行加注液化生物天然气,液化生物天然气在陆路交通运输领域也存在较大的需求市场。
在工业领域,2022年工业燃料用气约1650亿m³,化工消耗约300亿m³。在大量工业清洁用热、绿色低碳制造、化工绿色合成的需求下,生物天然气也有着广阔的市场空间。但与此同时传统天然气主要通过长输管网、槽车和LNG运输船(LNG主要以槽车和运输船方式)进行运输;到下游天然气分销环节,各个城市的燃气公司拥有燃气特许经营权,通过燃气管网输送给终端工业用户进行消费。
生物天然气是分布式能源,相比天然气体量不足,并入天然气管网后,与传统天然气混合共同输送,因此终端用户从管网下载的天然气较难与原始上载的生物天然气源保持一致,终端用户绿色能源消费认证存在挑战,产业融合遇到障碍。
在未来旺盛的市场需求下,分布式生物天然气项目的产品供应与终端用户集中式的市场需求的矛盾如何解决,如何证明下游终端用户的绿色能源消费。在目前多原料的厌氧发酵产生物天然气存在的诸多不足的难题的情况下,如何进一步扩大增量市场以满足当前需求,合理选择工艺路线,进而拓展生物天然气应用场景,充分挖掘其高值化利用潜力?
2024年9月26日,在安徽蚌埠举办的“生物天然气(沼气)高值化利用与供需对接高端研讨会”上,农业农村部成都沼气科学研究所所长孟海波研究员,为您系统梳理国内外厌氧发酵技术的产业化发展现状、研究进展,对厌氧发酵技术面临的挑战与机遇进行分析,结合当前政策背景,从产业融合的角度出发,展望厌氧发酵技术的前景,并提出意见和建议。
孟海波
农业农村部成都沼气科学研究所 所长/研究员
孟海波,研究员,博士,博士生导师,现任农业农村部成都沼气科学研究所所长。兼任国家现代农业产业技术体系秸秆与副产物综合利用岗位科学家、农业废弃物能源化利用重点实验室主任、中国农业工程学会常务理事、中国可再生能源学会生物质能专委会常务理事、农业农村部秸秆综合利用技术指导组专家,长期从事农业废弃物资源化利用技术装备及政策研究。曾任农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所所长,科技管理处处长。主持国家农业重大科技项目、重点研发计划等国家省部级课题10余项。曾获国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步奖11项;获得授权专利76件;制定国家、行业标准23项;发表学术论文160余篇。参与起草《全国农村沼气发展“十三五”规划》《中共中央办公厅国务院办公厅关于创新体制机制推进农业绿色发展的意见》等文件。入选国家“百千万人才工程”高层次人才、被授予“有突出贡献中青年专家”,享受国务院政府特殊津贴专家,获国家重大人才计划“神农领军人才”称号。
以下为研讨会详细信息:
生物天然气(沼气)高值化利用与供需对接高端研讨会
会议议题及部分嘉宾介绍
(持续更新中)
9:10-9:45
议题1:国际生物天然气发展经验对中国的借鉴
包括沼气和气化气在内的生物燃气是唯一技术成熟、经济可行、潜力巨大的可再生碳基能源,兼具能源和环保双重特征。全球每年产生1050亿吨生物废弃物,其沼气潜力高达9930~ 13800亿立方米生物甲烷,相当于全球当前天然气用量的26~37%。中国生物废弃物的沼气潜力1426~2394亿立方米生物甲烷,占2020年中国天然气总量的44~72%,超过中国2020年天然气进口总量。
本报告尝试初步厘清与生物天然气相关的概念,以及国内外对沼气与生物天然气发展的政策、技术、案例,以及所遇到的巨大挑战,通过对国际发展经验的分析,探寻我国发展沼气与生物燃气可能遵循的路线。
董仁杰
中国农业大学 教授/主任、博士生导师
现任工学院农业农村碳中和研究中心、农业部可再生能源清洁化利用重点实验室、科技部生物能源科学技术国际联合研究中心主任;国际标准化组织沼气工程标委会主席;是中国沼气学会常务理事、双碳专委会主任,中国环境科学学会、中华环保联合会、中国能源研究会等理事。主张“应气尽气”和“种养结合”,领导和参加各类项目近30项;编撰《沼气工程与技术》等,发表论文400余篇,授权发明专利40多项;获各级奖励6项。
9:45-10:20
议题2:欧盟绿色新政与我国经济全面绿色转型为生物天然气产业带来的机遇与挑战
孙慧
北京大学能源研究院 高级工程师
博士,高级工程师,北京大学能源研究院助理研究员,长期从事天然气和能源相关的战略规划、政策制定和市场研究相关工作。先后担任“国家清洁取暖规划”编制工作组和中期评估专家组主力成员,参与起草编制“国家油气发展十四五规划”,担任“国家能源十四五规划工作组”天然气负责人;主持“碳达峰和碳中和愿景下天然气发展战略研究”、“天然气底线需求平衡方案研究”、“石油天然气行业发展碳达峰实施方案”、“新疆维吾尔族自治区石油天然气碳达峰碳中和领域实施方案”、“金坛天然气价格指数构建”等一系列研究课题。获国家级技术奖3项、省部级2项、局级4项。
10:20-10:55
议题3:液化生物天然气助力海运业脱碳
程兆鹏
上海闻基生物科技有限公司 总经理
10:55-11:30
议题4:液化生物甲烷及碳捕集技术分享
张留瑜
合肥万豪能源设备有限责任公司总经理
11:30-11:55
谢君
华南农业大学生物质工程研究院 院长
国家重点研发计划的项目负责人、农业农村部能源植物资源与利用重点实验室主任、广东省高校生物质能源重点实验室主任、广东省农林生物质工程技术研究中心主任、中国可再生能源学会生物质能源专委会常委 、国家生物质能源创新战略联盟常务理事专委会委员、国家畜禽养殖废物资源化科技创新联盟常务理事及专家委员会委员、国家林业生物质能源创新联盟常务理事及专委会委员、城乡矿山产学研联盟理事及专家委员会委员、“科睿唯安”和“爱思维尔”高被引学者。长期从事有机废物生态化处置,能源化、资源化高效利用理论研究和技术开发工作。近年来,主持国家科技支撑、国家重点研发、广东省重大科技计划等项目20余项;获授权国家发明专利60余件;在Chem Eng J、Bioresour Technol、Biotechnol Biofuels、Fuel等期刊上发表SCI论文120余篇,被引9,700余次,H因子40;获广东省科学技术一等奖1项。
11:55-12:20
议题6:电解水耦合生物天然气高值化制氢可行性分析
占忠亮
电堆科技(合肥)有限公司 电堆科技创始人兼首席科学家
14:30-15:05
议题7:厌氧发酵技术产业化应用现状与发展趋势
孟海波
农业农村部成都沼气科学研究所 所长/研究员
15:05-15:40
议题8:生物天然气与管网企业协同发展新模式探讨
国家管网集团
16:00-16:35
议题9:沼气净化和提纯技术为生物天然气行业发展赋能
黄显波
成都中科能源环保有限公司 常务副总经理
高级工程师,深耕“生物质沼气综合利用”十余载,牵头完成沼气脱硫及生物天然气项目50余个,参编《生物天然气》国标,并荣获四川省科技进步二等奖。
16:35-17:10
议题10:沼渣沼液的资源化和高附加值利用
袁旭峰
中国农业大学有机废弃物再利用中心 主任
17:10-17:45
议题11:生物天然气(沼气)负排放潜力的发挥
常世彦
清华大学能源环境经济研究所 副研究员
主要研究领域为能源系统可持续转型与环境政策研究。在Nature Climate Change,Applied Energy,Energy Economics等国内外学术期刊上发表论文40余篇;主持国家自然科学基金面上项目、青年项目、国家重点研发计划子课题等多个国家级科研项目;获国家能源局“能源软科学研究优秀成果”,中国科协生态环境产学联合体“生态环境十大科技进展”等奖项;研究成果被生态环境部、工业和信息化部、科技部、商务部、中国21世纪议程管理中心、三峡集团等采纳。
17:45-18:20
议题12:可再生CO2高附加值利用路径解析
演讲内容主要有关可再生CO2高附加值利用,包括可再生CO2生产绿色燃料(如可再生CO2与绿氢耦合生产绿色甲醇、可再生CO2与绿氢耦合生产可再生天然气、生产乙醇等)、可再生CO2生产菌体蛋白、可再生CO2生产电池电解液等方向。
王煊
华陆工程科技有限责任公司(原化工部第六设计院)
— 特邀嘉宾 —
吴洪胜
中海石油化学股份有限公司绿色甲醇组工作组组长
任中海石油化学股份有限公司(03983.HK)绿色甲醇项目工作组组长,主要从事化工及化肥产品的生产和销售,其业务涵盖甲醇、氮肥、磷肥等领域,在国内化工和化肥行业具有一定影响力。
部分参会机构及企业
(持续更新中)
会议时间
会议地点
安徽蚌埠富力万达嘉华酒店 三层宴会厅
会议议程
参会人员
生物质能源领域知名专家和学者、相关主管部门、生物天然气(沼气)生产、投资、建设、运营企业高管、物流企业高管、油气企业高管、科研院所、投融资机构、行业协会,以及对生物能源产业感兴趣的各界人士。
收费标准
1、收费标准:3580 元/人。包含:会议期间免费提供自助午餐及晚宴餐叙;赠送《欧盟可再生能源指令III》中文版1本(市场零售价1000元);27日项目参观活动。
2、会员企业参会享受会员权益:
(1)常务理事单位免4位费用,其余享7折;
(2)理事单位免2位费用,其余享8折;
(3)会员单位免1位费用(1次/年),其余享 9 折;
详情请咨询会务人员;
3、参会人员往返交通费及住宿费自理,会议酒店参考价:350元(含单人早餐)、400元(含双人早餐),预订电话:18855228654 周经理。
付款方式
公对公支付请将“参会回执.docx(点击下载)”及“付费凭证(截图)”发送至邮箱(swznhz@126.com)。个人支付请扫描下方二维码填入信息并付费即可。
1、公对公支付
账户名称:中国产业发展促进会
账 号:333766455526
开户行:中国银行月坛支行
2、个人支付(点击下方小程序)
其他
1、本次会议规模控制在150人之内,报名截止日期至9月23日。在人数较多情况下,会员企业优先参会;
联系方式
参观项目介绍
会议通知PDF文件下载:
来源:中国产业发展促进会生物质能产业分会
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