不管是运输、收集还是技术革新,以秸秆为原料的各类新产业仍处于探索过程中,秸秆“变废为宝”之路也才刚刚开始。
看到发改委关于生物质发电价格的新通知时,作为秸秆发电市场的领导者,凯迪电力的一位高层心里不免有些高兴。
之前,各地电厂如果使用秸秆等生物材料来发电,电价并不统一,而如今发改委对该行业的发电项目执行0.75元/千瓦时的标杆上网电价。“这意味着以前的一些补贴将全部取消,未来有些公司能盈利,有些公司做得不好就会亏损。”凯迪电力那位高层表示。
中国每年7亿吨的农作物秸秆,如今正在摆脱被焚烧的命运,既可以用来发电,又能做成建筑材料,还能生产化学品。当然,不管是运输、收集还是技术革新,以秸秆为原料的各类新产业仍处于探索过程中,秸秆“变废为宝”之路也才刚刚开始。
秸秆“浑身是宝”
所谓秸秆,其实就是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。不管是小麦、水稻、玉米、薯类、油料,还是棉花、甘蔗或其他农作物,它们收获籽实后的剩余部分就叫“秸秆”。
尽管多年来秸秆都是被焚烧掉的,但它们不仅会释放出不少有毒有害物质,导致人出现咳嗽、支气管炎、红眼病;而且,在焚烧过程中它们也容易引燃周围村庄的树木等易燃物,并且污染大气。
由于其富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质,因此国家一直在期望产业界能够加以利用。
据统计,我国每年将产生约7亿吨的农作物秸秆,其中玉米、高粱、棉花等秸秆数量约2亿吨,麦秸和稻草约4亿吨,油料作物秸秆约1亿吨。
而现在,已有的利用途径中,20%的秸秆重新还田,15%~20%的秸秆用作沼气发电固体燃料棒能源(即秸秆发电),15%的秸秆用在了建筑材料、化学品制造上。
在上世纪70年代,丹麦、英国等众多发电厂都在对秸秆燃烧发电做过研究,且有实际的运行案例。
2006年12月1日,我国第一座国家级的生物发电示范项目——山东单县秸秆直燃发电项目投产了,该项目是以棉花秸秆和林业废弃物为燃料,装机容量 2.5万千瓦,总计年发电量1.6亿千瓦时,每年不仅会给当地农民带来3000万元的收入,而且也会减少10万吨的二氧化碳排放量。
随后,秸秆发电厂也在各地兴起,据不完全统计,国家发改委已审批的、包括使用秸秆材料在内的生物质发电项目就有170余项,总装机460万千瓦;估计投产的约50个,装机百万千瓦以上。
“秸秆发电的最大优势在于就地取材、为农民增收。”招商证券研究员汪刘胜告诉《第一财经日报》,一般秸秆的材料供应都是在方圆50到100公里以内,各种农作物的秸秆都可以直接送到工厂来加工。
而我国很多地区的燃煤发电厂特别是东部地区的燃煤电厂,还要通过铁路或者其他运输方式将煤炭这样的原料从外地运入,运输成本高企之外,也不利于国内的资源环境保护。
中国科学院院士石元春曾在不久前撰文指出,我国目前的秸秆处于冗余状态,每年被露天焚烧的就有上亿吨,而秸秆发电则不存在与其他用途争夺资源的问题。但现在年消费秸秆仅数百万吨,还不到焚烧量的1%。
秸秆作为发电原料,还因其含硫量很低。国际能源机构的有关研究表明,秸秆的平均含硫量只有3.8%。,而煤的平均含硫量约达1%;在低温燃烧时,秸秆产生的氮氧化物也较少,所以工艺流程中秸秆电厂可以不进行脱硫,烟气可直接通过烟囱排入大气。
另外,如果按照每年200万吨的秸秆收集总量、每吨价格以200元向农民回收的话,秸秆发电厂将直接为农民带来4亿元的新增收入。
“用秸秆制造板材是一个比较好的发展方向,既对环境有利,而且也能够帮助农民创收。”烟台万华生态板业股份有限公司(下称“万华板业”)总经理于文杰告诉《第一财经日报》。
他说,虽然秸秆比较软,但如果加工技术成熟,它能与木材相提并论,且进一步造出内墙、木地板、衣帽间和课桌椅。
随着秸秆制板前后端工艺的进步,秸秆板这种新型人造板正在走入寻常百姓家。 “按每年秸秆总量7亿吨、5%用于造板计,可制成人造板约3000万立方米,相当于造林1750万亩,促进了资源的循环利用、综合利用和节约代用。”上海人造板机器厂有限公司(下称“上海板机”)总工程师李绍昆说道。
秸秆还能制造出什么产品呢?生产化学品或许是一条新路。
乙醇汽油生产商——河南天冠集团(下称“河南天冠”)和安徽丰原集团早在多年前就已经切入了秸秆制造乙醇(下称“纤维素乙醇”)行业,而今后他们的同行还包括中石化、中粮集团等中央级企业,可见秸秆产业在未来仍然有极大想象空间。
中石化选择的合作伙伴是中粮集团、丹麦诺维信等公司,三方打算建成一家万吨规模的纤维素乙醇示范厂,地点设在黑龙江肇东。
4年前,河南天冠就已经有纤维素乙醇的研发突破,每6吨秸秆可生产1吨乙醇,用于生产乙醇的纤维素酶成本也降低到了1000元/吨以下,使得我国纤维素乙醇大规模的工业化生产趋向成熟。
随后,包括丰原集团、中粮集团、鞍山世嘉公司、国内200多个科研机构都全力进入该产业。据了解,一般1个一万吨的纤维素乙醇项目的投资回收期要在5年左右,投资利润率约为12%,比光伏电站、风力发电场等的回收时间要短、利润率还要高,而且国内对于乙醇的需求也是有增无减,因而纤维素乙醇被外界一致看好。
中石化一位内部人士则表示,纤维素乙醇技术,被统称为第二代生物燃料生产技术,“以玉米和大豆等粮食为原料的第一代生物燃料还是存在与人争粮的问题,而以稻草、秸秆等植物纤维为原料的第二代燃料,显然更有优势。”
技术困局
虽然小小的秸秆可以应用于众多领域,但仍然有不少困难需要克服。
第一是技术难题。以秸秆发电为例,其在热效率、发电成本上有相对劣势。
清华大学王维城教授对山东单县、河北金州和北京京能集团的考察结果表明,1200克秸秆发1度电,而100万千瓦机组的煤电装置只需280克~290克就能发一度电。
凯迪电力相关人士也对本报表示,比较好的循环硫化床锅炉发电成本是每千瓦造价7000元人民币左右,另一种直排炉的每千瓦投资额在9000多元。一位券商研究员说道,相比之下火电厂的造价则便宜不少,投资额大约在每千瓦4000元到5000元。
另外,正是由于半径的限制,秸秆电厂的装机规模也一直低于3万千瓦,而火电厂基本是百万千瓦级,因而秸秆电厂的效率难以提升。
在纤维素乙醇方面,也有一些关键技术有待突破:比如产品的发酵时间高达72小时左右,精醇转化率在50%左右,而如果不将发酵时间缩短、提高精醇转化率的话,那么成本将难以降低。
此前,日本16家企业曾联手提出要将该产业的生产成本降低到8元人民币/加仑(约合30元/升),这样大大低于甘蔗乙醇的成本。但是,如今这一计划的进展却无人知晓。
在秸秆制成板材的过程中,也存在重要的技术瓶颈:如何提高秸秆的黏合程度。
李绍昆表示,稻草秸秆的表面上有硅层,一般的胶都无法粘牢,因此必须要用一种名为“MDI”(聚氨酯)的胶来粘住才行。
于文杰则补充说,万华板业对于秸秆的黏合已有良方。记者了解到,其实万华使用的是一种真空纤维分离技术,它能剥离植物茎秆的“强力韧性纤维”,结合不含甲醛的聚氨酯生态黏合剂加工而成。
当聚氨酯生态黏合剂和植物纤维接触时,会发生三重反应,彻底改变纤维分子结构:一是聚氨酯与纤维表面水分、空气中的水分反应,秸秆本身表面的SiO2,形成致密保护膜;其次,聚氨酯与纤维内部结合水反应,形成固化层,支撑板体;第三也可以优化整个板材的物理性能。经过这三重反应后,秸秆板也将更坚固。板材在使用过程中,可刨、可铣、可钻孔、可开槽。
李绍昆说,“秸秆材料的含水率不均匀、透气性差”等问题,也需要通过加工技术予以改进。当国外开发了年产10万立方米以上的大规模秸秆人造板连续压机设备后,大大提高了产品的规模效益,降低了生产成本。
但是,一台国外连续压机生产秸秆板的投资额高达3亿～4亿元,而且人工、配件等维护成本也很高。
在依托一个陕西西安秸秆板生产线项目的基础上,上海板机研制出了第一套大型国产连续压机。即便是秸秆种类不同,国产连续压机也都能适应。
目前,上海板机的连续压机已有合同11套,其中3套销往国外,2套已在国内投产。如世博会的万科馆墙体材料,就是该设备制造出来的产品。
“事实上,国内以前一直在使用多层压机,而不是连续压机。但一旦连续压机投产,不仅能节省50%的能源,而且材料利用率也有所提高,这为秸秆板的进一步发展创造了空间。”李绍昆说道。
我国现已建有年产1.5万立方米的秸秆板生产线6条,年产5万立方米的秸秆板生产线4条,秸秆板的产能约40万立方米,占整个人造板材数量的0.5%左右。李绍昆表示,自己公司现有的连续压机订单已有11套,其中一部分将用在秸秆的生产上。
产业化之难
技术问题正在解决中,但是秸秆新产业所面临的第二大困境似乎不太容易克服,这便是秸秆收购价可能不断攀高,秸秆电厂、板材等各行业的成本也将水涨船高。
凯迪电力某高层就说道,秸秆的收购价格是随着季节性变化而变化的,7到9月是秸秆淡季,10月到明年年初进入旺季,每个季度的收购价格都不一样。
以1亩田可产生秸秆600千克、每吨200元计,农民一次可以增收120元,相当于多产粮90千克。像江苏国信如东生物质发电公司所在的地区,现在的秸秆收购价为310元/吨,勉强保本。2008年9月江苏各电厂为了控制成本,曾成立了电厂联谊会,秸秆的价格一度被控制在220元/吨,但是随后价格还是很快上涨了。
长城证券研究员张霖也告诉记者,秸秆的价格一定是长期上涨的,一方面电厂越来越多,对于秸秆的争夺也将加剧,另外通货膨胀因素也会加速这类产品价格的上涨趋势。
整个江苏现有在建、已建的生物质秸秆电厂28家左右,这样秸秆等废弃物的争夺将更加激烈。
而秸秆本身还有一个供应半径的问题,一般来说比较合理的是在50公里到80公里左右(考虑到车辆损耗、人员消耗以及燃油等等),因此如果两个秸秆发电厂靠得比较近,那么其秸秆的原材料采购将遇到较大问题。
如果从其他周边县城、省市调运秸秆的话,运输成本又会上升,将直接抬高整个电厂的采购成本。
而生产销售秸秆板材的万华板业总经理于文杰则指出,板材业对秸秆的回收定价要比电厂收购价格更高。
“我们一共通过三种方式来回收。农民可以直接送到我们的三个生产基地(湖北荆州、河南信阳以及山东烟台),也有打包厂、专业的秸秆回收贩子向万华供应秸秆。”
不管采用哪种模式,散装的秸秆回收价约每吨260元,打包好的秸秆则能有每吨340元到350元的回收价。
如果是30公里以外,那么农民将秸秆送到万华的三个基地就不合算了。于文杰表示,专门做秸秆回收生意的贩子如果把秸秆打包,再送到万华基地的话,也需要投入人工、运输以及打包成本,“回收贩可能每吨有80元的利润。”
如果未来秸秆的价格一直上涨,那么秸秆板材业的前景将更加迷茫。
于文杰说,目前市场上每立方米的秸秆板售价是2200元,这个价格相对于实木木材如杨木就不算很贵。“从树林中砍下的杨木价格是每立方米800元,当它们加工为木材产品后,有的高达3000元/立方米。”不过,相比含甲醛的人造板,秸秆板就没有价格优势了。
于文杰认为,终端消费者是喜欢“绿色环保、零甲醛”的秸秆板。
但是,消费者购买家具的渠道来自于大型家具商城或者建材超市。这些产品货源又是家具生产厂、地板生产厂提供的。部分生产厂并不愿意采购秸秆板,原因是售价相比普通人造板要高。
不过,一些大品牌企业,也希望通过生态板材来推广环保的理念。目前,万华板材就有包括方太、科宝博洛尼等在内的合作伙伴,“今年我们的产量估计在15万吨左右,明年的总产量可以达到30万吨。”
李绍昆也介绍说,假设在生产工艺环节上进一步提高,造出年产20万立方米的压机设备,而且在全国各省市大范围地进行秸秆回收,那么未来秸秆板的生产也将迎来一轮新的发展。“到2015年左右,我国的人造板需求量将比2007年翻一番,秸秆板产业将越来越接近百姓生活。”
于文杰现在寄望于政府的补贴,“这样一来,秸秆可以更快速地进入主流销售渠道,为消费者们所熟识。”
他说,今年政府针对秸秆板已给予了免除17%增值税的优惠政策,“秸秆板在价格上也会体现出一定的优势。”
而万华板材也在争取申请农作物的补贴。市场秸秆价在350元/吨左右,如果可以拿到每吨300元的补助,企业的成本则会进一步降低。此前,电力企业已经受益于政府的政策。
国家发改委在今年7月中旬发出通知,“对农林生物质发电项目实现标杆上网电价:未采用招标确定投资人的项目统一执行每千瓦时0.75元(含税),通过招标确定投资人的,上网电价按中标价格执行,但不得高于全国统一的0.75元。”
其实2005年,我国已经对秸秆等生物质电厂进行电价补贴。当时规定,各省的脱硫燃煤机组标杆电价再加上0.25元/千瓦时的电价,就是生物质发电厂的上网电价。
2006年,国家发改委再度颁布了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》,随后国家电监会出台了有关通知,规定生物质发电补贴为0.35元/千瓦时。也就是说,各地生物质发电厂可以在火电上网电价的基础上再获得上述补贴额。
但是前述凯迪电力那位高层指出,事实上一些电厂未必能够拿到0.35元/千瓦时的补贴,到了地方之后,可以给电厂补贴,也可以不补。
今年的这一政策显然让很多陷入亏损困境的电力企业看到了更多希望。招商证券研究员汪刘胜就表示,目前我国秸秆电厂盈利能力非常弱,大部分都在亏损或者盈亏平衡点附近徘徊。而发改委的新通知将会为秸秆电厂扫清障碍,不过企业仍必须要通过提高电厂运营能力、加强技术改进、平衡收购价等方式来使电厂走出亏损的泥潭才行。