生物質(zhì)氣化費(fèi)托合成的經(jīng)濟(jì)性分析

江宏玲， 周 成

(1.安徽省·淮委水利科學(xué)研究院，安徽合肥 230088；2.安徽國(guó)際商務(wù)職業(yè)學(xué)院，安徽合肥 231131)

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生物質(zhì)氣化費(fèi)托合成的經(jīng)濟(jì)性分析

江宏玲1， 周 成2

(1.安徽省·淮委水利科學(xué)研究院，安徽合肥 230088；2.安徽國(guó)際商務(wù)職業(yè)學(xué)院，安徽合肥 231131)

以生物質(zhì)稻秸為研究對(duì)象，基于已有的生物質(zhì)費(fèi)托(FT)合成的模擬工藝流程，計(jì)算得到了轉(zhuǎn)化過(guò)程的生產(chǎn)成本。總結(jié)了生物質(zhì)FT合成油生產(chǎn)成本的構(gòu)成比例，并與煤基FT合成油生產(chǎn)成本進(jìn)行了對(duì)比，另外針對(duì)生物質(zhì)原材料成本做了敏感性分析。結(jié)果表明，以現(xiàn)階段煤價(jià)為例，考慮生物質(zhì)補(bǔ)貼，生物質(zhì)制FT合成油的生產(chǎn)成本會(huì)低于煤基FT合成油的生產(chǎn)成本。隨著更多生物質(zhì)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼機(jī)制的建立，以生物質(zhì)為原料制取FT合成油的市場(chǎng)前景廣闊。

生物質(zhì)氣化；費(fèi)托合成；經(jīng)濟(jì)性分析；成本

費(fèi)托合成(Fisher-Tropsch Synthesis，簡(jiǎn)稱FT合成)是指以合成氣(主要成分是CO和H2)為原料，通過(guò)催化劑轉(zhuǎn)化生成烴類和含氧化合物的過(guò)程。以生物質(zhì)為原料，制備合成氣，通過(guò)FT合成生產(chǎn)的液體燃料，能夠直接應(yīng)用于交通運(yùn)輸、能源動(dòng)力及化工等領(lǐng)域，在一定程度上緩解了由于石油短缺而帶來(lái)的壓力[1]。同時(shí)，費(fèi)托燃料不含有硫元素[2]，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，所以這是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ纳镔|(zhì)利用方式[3-4]。

目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)FT合成已發(fā)表過(guò)一些相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，但是生物質(zhì)FT合成尚處于實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)中試階段，過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)資料參考，而且在不同背景，比如不同地區(qū)、不同生產(chǎn)工藝條件下，經(jīng)濟(jì)性也是不盡相同的，甚至大相徑庭[5]。因此，筆者以稻秸為原料，基于串行流化床生物質(zhì)氣化FT合成技術(shù)[6]，對(duì)生物質(zhì)氣化FT合成系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，得出生產(chǎn)成本費(fèi)用的結(jié)果，并與傳統(tǒng)煤基合成油進(jìn)行比較，探討生物質(zhì)FT合成的市場(chǎng)前景。

1　生物質(zhì)氣化FT合成成本計(jì)算基礎(chǔ)

該研究借助參數(shù)估算類經(jīng)濟(jì)分析方法，估算出年產(chǎn)5萬(wàn)t FT合成油的稻秸氣化FT合成系統(tǒng)的投資費(fèi)用。

1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)①產(chǎn)品：FT合成油，5萬(wàn)t/a。②項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度：項(xiàng)目擬2年建成，第三年投產(chǎn)，當(dāng)年生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)能力的80%，第四年直至以后生產(chǎn)負(fù)荷為100%，生產(chǎn)期為15 年。③資金來(lái)源：固定資產(chǎn)投資的30%為自有資金，不還本不計(jì)息，其余70%為銀行貸款，貸款利率確定為6.12%。

1.2投資估算投資估算是經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的重要基礎(chǔ)工作之一，其構(gòu)成及計(jì)算方法應(yīng)遵照技術(shù)規(guī)定有關(guān)章節(jié)進(jìn)行。該研究中固定資產(chǎn)的投資估算采用生產(chǎn)規(guī)模指數(shù)法[7-8]，即利用已經(jīng)建成項(xiàng)目的投資或其設(shè)備投資，估算某一特定規(guī)模的項(xiàng)目投資或其設(shè)備投資的方法，計(jì)算公式為：

(1)

式中，n表示生產(chǎn)規(guī)模指數(shù)。選取n值的原則是：改變?cè)O(shè)備裝置數(shù)量或生產(chǎn)場(chǎng)所規(guī)模，從而改變項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模，n取0.8～1.0；改變?cè)O(shè)備、裝置的功能和效率，從而改變項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模，n取0.6～0.7。

1.3生產(chǎn)成本生產(chǎn)成本包括原材料費(fèi)、用水耗電費(fèi)、工資及福利費(fèi)、維修費(fèi)、折舊費(fèi)和其他費(fèi)用等[2，9]：

原材料費(fèi)(生物質(zhì)、催化劑)=原材料消耗量×材料單價(jià)

(2)

用水費(fèi)=系統(tǒng)給水量×水價(jià)

(3)

耗電費(fèi)=系統(tǒng)耗電量×電價(jià)

(4)

職工工資及福利=職工人數(shù)×人年工資×(1+福利費(fèi)系數(shù))

(5)

維修費(fèi)=固定資產(chǎn)原值×維修費(fèi)率

(6)

(7)

其他制造費(fèi)=固定資產(chǎn)原值×其他制造費(fèi)率

(8)

式(5)中，福利費(fèi)系數(shù)取15%，人年工資取行業(yè)平均水平4萬(wàn)元/(人·a)；式(6)中，維修費(fèi)率取3%；式(7)中，固定資產(chǎn)形成率按95%計(jì)算，折舊年限為15年，不考慮生產(chǎn)設(shè)備的回收?qǐng)?bào)廢；式(8)中，其他制造費(fèi)率取值1%。

2　生物質(zhì)FT合成油生產(chǎn)成本計(jì)算

2.1投資費(fèi)用估算基于文獻(xiàn)[6]中生物質(zhì)氣化FT合成的工藝數(shù)據(jù)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)[10-12]，估算出年產(chǎn)5萬(wàn)t FT合成油的稻秸氣化FT合成系統(tǒng)的投資費(fèi)用，如表1所示。

表1稻秸FT合成系統(tǒng)投資費(fèi)用(5萬(wàn)t FT合成油/a)

Table 1Investment cost for rice straw FT synthesis system (5×104t synthetic oil/a) 萬(wàn)元

項(xiàng)目Item設(shè)備購(gòu)置Equipmentpurchase安裝工程Installationworks建筑工程Constructionworks合計(jì)Total供電系統(tǒng)Powersupplysys-tem13701374111918水系統(tǒng)Watersystem17105149603184加料系統(tǒng)Feedingsystem8228230143918氣化系統(tǒng)Gasificationsystem74002466164411510凈化系統(tǒng)Cleaningsystem411020554526617合成系統(tǒng)Synthesissystem162755178296024413公用工程Utilities288531624808084輔助系統(tǒng)Auxiliarysystem4555650101041530974953

估算得出該套生物質(zhì)FT合成油系統(tǒng)的投資費(fèi)用約為7.5億元，其中30%，即2.25億元為股本金，不還本不計(jì)息；其余70%即5.25億元為人民幣貸款。

2.2生產(chǎn)成本計(jì)算以稻秸為例，按照前文中介紹的生產(chǎn)成本計(jì)算方法，估算出稻秸FT合成油的生產(chǎn)成本，具體計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

生物質(zhì)制FT合成油的生產(chǎn)成本構(gòu)成情況見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，生物質(zhì)制FT合成油的生產(chǎn)成本中生物質(zhì)原料費(fèi)用占的比例最大，說(shuō)明生物質(zhì)FT合成油生產(chǎn)成本對(duì)生物質(zhì)原料的價(jià)格變動(dòng)更為敏感；其次是基本折舊費(fèi)，折舊費(fèi)與整個(gè)稻秸制FT合成油的生產(chǎn)設(shè)備投資費(fèi)用相關(guān)，提高科技水平、改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，可降低單位FT合成油的生產(chǎn)成本；水費(fèi)和其他制造費(fèi)所占的比例很小。

表2　稻秸FT合成油生產(chǎn)成本

圖1　稻秸FT合成油生產(chǎn)成本構(gòu)成Fig.1　Structure of production cost for rice straw FT synthetic oil

我國(guó)對(duì)生物質(zhì)燃料發(fā)展近來(lái)大力支持，已建立了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼和激勵(lì)機(jī)制[13]，目前對(duì)生物質(zhì)燃料的具體補(bǔ)貼額度與當(dāng)?shù)氐恼呒叭剂蟽r(jià)格等因素有關(guān)[14]，該研究選取安徽省某地對(duì)生物質(zhì)燃料的扶持政策：對(duì)于生物質(zhì)液體燃料的平均補(bǔ)貼額度大約是140元/t生物質(zhì)?？紤]補(bǔ)貼費(fèi)用1 826元/t之后，稻秸制FT合成油的生產(chǎn)成本為4 446元/t。

3　煤基合成氣FT合成成本估算

目前國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)FT合成油的經(jīng)濟(jì)性，缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)資料參考[15]，但煤間接液化的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，已有相關(guān)的數(shù)據(jù)[16-19]，根據(jù)文獻(xiàn)[20]中煤基合成油項(xiàng)目的主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如表3所示。規(guī)模為18萬(wàn)t/a的煤基FT合成油系統(tǒng)投資費(fèi)用約為25.1億元，按照前文的計(jì)算方法，估算煤間接液化制合成油的生產(chǎn)成本費(fèi)用，如表4所示。

表3　煤基合成油項(xiàng)目主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

計(jì)算時(shí)，按照煤價(jià)是600元/t，得到煤制FT合成油的生產(chǎn)成本約為5 022元/t合成油。對(duì)比前文生物質(zhì)基FT合成油的生產(chǎn)成本可知，不考慮生物質(zhì)補(bǔ)貼時(shí)，生物質(zhì)基FT合成油的生產(chǎn)成本高于煤基FT合成油；若考慮生物質(zhì)補(bǔ)貼，生物質(zhì)制FT合成油的生產(chǎn)成本顯著降低，會(huì)低于煤基FT合成油的生產(chǎn)成本。隨著國(guó)家對(duì)生物質(zhì)制備液體燃料技術(shù)的不斷重視和大力支持，會(huì)有更多的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼和激勵(lì)機(jī)制建立，生物質(zhì)制備FT合成油，作為一個(gè)能源項(xiàng)目是可行的，所顯示出的市場(chǎng)前景十分廣闊[21-22]。

表4煤間接液化制合成油生產(chǎn)成本費(fèi)用

Table 4Production cost for synthetic oil by indirect coal liquefaction

序號(hào)No.項(xiàng)目名稱Itemname成本Cost元/t合成油占比Percentage%1原材料費(fèi)311161.95其中:煤費(fèi)285656.87 催化劑費(fèi)2555.082用水費(fèi)340.683耗電費(fèi)4007.964職工工資及福利370.745維修費(fèi)4188.326基本折舊費(fèi)88317.587其他制造費(fèi)1392.77生產(chǎn)成本合計(jì)Totalproductioncost5022

4　敏感性分析

生物質(zhì)基FT合成工藝流程中，生物質(zhì)原材料成本費(fèi)用的份額最大，由于市場(chǎng)因素，稻秸的價(jià)格會(huì)發(fā)生變化，甚至?xí)乖铣杀井a(chǎn)生很大的波動(dòng)，從而導(dǎo)致生物質(zhì)制取FT合成油的成本費(fèi)用產(chǎn)生很大變化[23-24]，因而有必要進(jìn)行相應(yīng)的敏感性分析。FT合成油生產(chǎn)成本隨原材料價(jià)格變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

從圖2可以看出，隨著原料價(jià)格的變化，生產(chǎn)成本都是隨著原材料價(jià)格的增加而增大，且變化范圍很大。以稻秸為例，稻秸價(jià)格是600元/t時(shí)的合成油成本，與稻秸價(jià)格是200元/t時(shí)的合成油成本大概相差5 216元/t合成油。

按照目前稻秸的市場(chǎng)價(jià)格300元/t估算生產(chǎn)成本，由圖2a可知，若不考慮生物質(zhì)補(bǔ)貼，只有當(dāng)煤價(jià)高于900元/t時(shí)，生物質(zhì)基FT合成油才有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。由圖2b可知，若考慮生物質(zhì)補(bǔ)貼政策，煤價(jià)只要不低于500元/t，生物質(zhì)基FT合成油均具價(jià)格優(yōu)勢(shì)。從現(xiàn)階段的煤價(jià)來(lái)看，生物質(zhì)基FT合成油的生產(chǎn)成本是很可能低于煤基FT合成油的，以生物質(zhì)為原料制取FT合成油市場(chǎng)前景廣闊。

注：a.不考慮生物質(zhì)補(bǔ)貼;b.考慮生物質(zhì)補(bǔ)貼。　Note:a. Not containing biomass subsidies；b. Containing biomass subsidies圖2　FT合成油生產(chǎn)成本隨原材料價(jià)格變化Fig. 2　Price variation of raw materials for production cost of FT synthetic oil

5　結(jié)論

(1)該研究估算了年產(chǎn)5萬(wàn)t生物質(zhì)基FT合成油的投資費(fèi)用約為5.47億元；估算出稻秸FT合成油生產(chǎn)成本，補(bǔ)貼前約為為6 272元/t，補(bǔ)貼后約為4 446元/t。

(2)在生物質(zhì)氣化制取FT合成油的生產(chǎn)成本中生物質(zhì)原料成本占的份額最大，說(shuō)明生物質(zhì)基FT合成油對(duì)生物質(zhì)原料的價(jià)格變動(dòng)更為敏感，其次是基本折舊費(fèi)。

(3)生物質(zhì)制FT合成油的生產(chǎn)成本隨著生物質(zhì)價(jià)格的增大而增大，且生產(chǎn)成本的變化范圍很大。按照目前稻秸市場(chǎng)價(jià)格300元/t，若不考慮生物質(zhì)補(bǔ)貼，只有當(dāng)煤價(jià)高于900元/t時(shí)，生物質(zhì)基FT合成油才有價(jià)格優(yōu)勢(shì)；若考慮生物質(zhì)補(bǔ)貼政策，煤價(jià)只要不低于500元/t，生物質(zhì)基FT合成油均具價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

利用生物質(zhì)通過(guò)FT合成的方法制高品位液體燃料仍是實(shí)驗(yàn)室研究的初步摸索階段，還需要進(jìn)一步放大，提高生物質(zhì)基液體燃料產(chǎn)率、降低合成成本是生物質(zhì)制備液體燃料研發(fā)過(guò)程中尚需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。綜觀近年來(lái)生物質(zhì)基FT合成油的技術(shù)進(jìn)展，其總體投資費(fèi)用和生產(chǎn)成本等有望在不久的將來(lái)達(dá)到與現(xiàn)行傳統(tǒng)煉廠相競(jìng)爭(zhēng)的水平，F(xiàn)T合成燃料的發(fā)展前景看好。

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Economic Analysis of Biomass Gasification Fischer-Tropsch Synthesis

JIANG Hong-ling1, ZHOU Cheng2

(1. Anhui & Huaihe River Institute of Hydraulic Research, Hefei, Anhui 230088; 2. Anhui Institute of International Business, Hefei, Anhui 231131)

Based on the existing simulated process of biomass Fischer-Tropsch oil (bio-FT-oil), the cost of bio-FT-oil was obtained, taking straw as the research object. The cost of bio-FT-oil was compared with coal-FT-oil after summarizing its composition. Furthermore, the sensitivity analysis was carried out for the biomass raw material cost. Results show that the cost of bio-FT-oil could be lower than coal-FT-oil for the current coal price, taking the biomass subsidies into account. With the more establishment of economic mechanism of subsidy for biomass, the biomass FT-oil will have a broad prospect.

Biomass gasification; Fischer-Tropsch synthesis; Economic analysis; Cost

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2010CB732206)。

江宏玲(1987-)，女，安徽六安人，工程師，碩士，從事新能源研究。

2016-05-27

S-9；TK 63

A

0517-6611(2016)21-201-04