河南農(nóng)作物秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)利用方式研究

李彥普

（黃河科技學(xué)院商貿(mào)學(xué)院，河南鄭州450003）

河南農(nóng)作物秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)利用方式研究

李彥普

（黃河科技學(xué)院商貿(mào)學(xué)院，河南鄭州450003）

秸稈能源化利用是解決秸稈焚燒的有效途徑之一。在當(dāng)前河南縣域城鎮(zhèn)集中供熱需求背景下，結(jié)合農(nóng)作物秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性分析，采用熱電聯(lián)產(chǎn)方式是解決秸稈能源化利用的最好途徑之一。然而，河南秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)利用過(guò)程中存在燃料供應(yīng)、管理、設(shè)備運(yùn)行上的難點(diǎn)，地方政府必須通過(guò)合理規(guī)劃，加大科研投入和政策支持，加快土地流轉(zhuǎn)等措施加以推進(jìn)。

秸稈；熱電聯(lián)產(chǎn)；集中供暖；政府規(guī)劃

農(nóng)作物秸稈焚燒不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，影響人們身體健康，而且還經(jīng)常引發(fā)嚴(yán)重的交通事故。作為產(chǎn)糧大省的河南，每年都要花費(fèi)大量的人力、物力阻止農(nóng)民對(duì)秸稈進(jìn)行焚燒，然而多年來(lái)秸稈禁燒效果并不理想[1]，導(dǎo)致秸稈這一碳排放為零的可再生能源隨著焚燒予以浪費(fèi)。河南省秸稈資源存在總量大，但利用率整體偏低的狀況[2]。秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)作為一種具有發(fā)展前景的能源化利用方式，對(duì)于河南新型城鎮(zhèn)化建設(shè)和環(huán)境、能源結(jié)構(gòu)的變革具有重要現(xiàn)實(shí)意義[3]。

1 農(nóng)民焚燒農(nóng)作物秸稈的成因

在農(nóng)耕社會(huì)年代，秸稈是農(nóng)民重要的生產(chǎn)生活資料，是人們做飯、取暖的重要燃料，同時(shí)也是牲畜的重要食料。那時(shí)候秸稈往往還不夠農(nóng)民生產(chǎn)和生活使用，多余的秸稈也可以用來(lái)堆肥作為肥料，所以，根本不存在秸稈焚燒的問(wèn)題。隨著我國(guó)的改革開(kāi)放，大批青壯年勞動(dòng)力到城市務(wù)工，農(nóng)村打理莊稼的大多是老人和婦女，做飯、取暖開(kāi)始使用煤或液化石油氣，除了一些養(yǎng)殖專業(yè)戶很少有農(nóng)戶再養(yǎng)殖牲畜，秸稈已不再是農(nóng)民主要的生活能源和牲畜食料。秸稈堆肥需要大量的勞力，隨著大部分農(nóng)民種田完全使用化肥，秸稈堆肥也很少使用。

為了解決秸稈問(wèn)題，很多農(nóng)村采用秸稈還田或引進(jìn)秸稈發(fā)電企業(yè)進(jìn)行燃燒發(fā)電。但這2種方式也存在很多問(wèn)題，首先秸稈還田容易產(chǎn)生害蟲(chóng)，同時(shí)也影響種子的出芽率；其次，我國(guó)秸稈收割機(jī)械還不完善，特別是秸稈打捆機(jī)械，導(dǎo)致秸稈收割運(yùn)輸勞動(dòng)強(qiáng)度大，不是一般的老人、婦女所能完成的，而且電廠收購(gòu)價(jià)格較低，所以，農(nóng)民沒(méi)有出售秸稈的積極性；第三，生物質(zhì)電廠目前主要依靠政府補(bǔ)貼來(lái)維持生產(chǎn)，沒(méi)有更多的財(cái)力直接到農(nóng)田里收購(gòu)秸稈，所以，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)利益還是從種植需要，農(nóng)民情愿把秸稈直接焚燒在地里。

2 河南農(nóng)作物秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)方式利用的意義

將秸稈進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)方式利用，對(duì)河南省農(nóng)村、農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，不但將解決縣域小城鎮(zhèn)供熱的需求，改善秸稈發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增加農(nóng)民的收入，同時(shí)還將優(yōu)化農(nóng)村能源的結(jié)構(gòu)，具有明顯的生態(tài)效益。

2.1 滿足縣域小城鎮(zhèn)對(duì)集中供熱的需求

河南地處夏熱冬冷地區(qū)和寒冷地區(qū)的交界區(qū)，根據(jù)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代的節(jié)能要求，很多縣及縣級(jí)市都沒(méi)有規(guī)劃集中供暖，居民大多采用小煤爐或小鍋爐進(jìn)行供暖，由于燃燒不充分，沒(méi)有煙氣凈化裝置，帶來(lái)了較大的空氣污染。隨著我國(guó)縣域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，人民生活水平有了較大的提高，對(duì)住宅集中供暖有了迫切的需求[4]。如果利用農(nóng)村豐富的秸稈資源進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，不但解決了農(nóng)村地區(qū)用電緊缺問(wèn)題，而且也將解決集中供暖能源不足、秸稈焚燒污染環(huán)境的問(wèn)題。

2.2 提高目前秸稈發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

秸稈焚燒之所以屢禁不止，主要原因就是秸稈收割成本太高，農(nóng)民覺(jué)得不合算。而秸稈發(fā)電企業(yè)的秸稈收購(gòu)成本太高，造成企業(yè)難以盈利。隨著縣城集中供熱的實(shí)施，采用熱電聯(lián)產(chǎn)的方式，企業(yè)除了發(fā)電收入，還有供熱收入。為企業(yè)提高秸稈收購(gòu)價(jià)格，或提供更好的秸稈收購(gòu)服務(wù)提供了空間[5-6]。

2.3 增加農(nóng)民收入

利用秸稈進(jìn)行燃燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了廢物利用，農(nóng)民也增加了收入。每公頃土地約產(chǎn)秸稈7.5 t，按收購(gòu)價(jià)250元/t，農(nóng)民每公頃土地夏秋季賣秸稈就收入7 500元。如果實(shí)施土地流轉(zhuǎn)，進(jìn)行大型機(jī)械化作業(yè)，經(jīng)濟(jì)效益更加可觀[7]。

2.4 改善農(nóng)村的能源結(jié)構(gòu)

秸稈是一種可再生資源，其碳排放為零。采用秸稈焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)了廢物利用，改善了農(nóng)村的環(huán)境，減少溫室氣體排放，生態(tài)效益明顯。生物質(zhì)能是唯一一種可大規(guī)模存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉?。河南省能源資源以煤炭為主，秸稈能源化利用有利于改善河南的能源利用結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，減少對(duì)外能源的依存度。另外，目前我國(guó)正在大力推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)[8]，相對(duì)于風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電，秸稈發(fā)電是一種非常穩(wěn)定、可控的可再生能源發(fā)電。利用秸稈發(fā)電，有利于平抑電網(wǎng)的波動(dòng)，減少儲(chǔ)能。

3 秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)方式利用的可行性研究

3.1 熱電聯(lián)產(chǎn)的基本原理

熱電聯(lián)產(chǎn)是發(fā)電廠在發(fā)電同時(shí)，又向外提供熱能，鍋爐中產(chǎn)生的高溫高壓的蒸汽首先在汽輪機(jī)中做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，做功后的乏汽熱為用戶供熱，凝結(jié)水回到除氧器中，通過(guò)給水泵送到鍋爐進(jìn)行再循環(huán)（圖1）。根據(jù)供熱方式的不同又分為抽汽式和凝汽式。

由于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組減少了凝結(jié)損失，所以，其熱效率較高，綜合熱效率可由單純凝汽式發(fā)電機(jī)組的30%～40%提高到65%～85%。

3.2 技術(shù)可行性研究

河南是農(nóng)業(yè)大省，秸稈資源量非常豐富。據(jù)2015年河南省統(tǒng)計(jì)年鑒，全省耕地面積792.6萬(wàn)hm2，人均耕地807.1m2，縣城人均居住面積39.85m2，縣市城鎮(zhèn)化率33%。河南省共有108個(gè)縣市，縣城常住人口2 618.7萬(wàn)人[9]，建筑面積10.4億m2。按供熱負(fù)荷60 W/m2，每年100 d供暖期計(jì)算，則河南省每年供暖需要熱量5.4×1017J。2011年河南省秸稈資源量已達(dá)7 150萬(wàn)t[10]，按10%的含水量，秸稈的低溫發(fā)熱量按14 600 kJ/kg計(jì)算，約合10.4×1017J，完全可以滿足城市供熱的需求[11-12]。

3.3 經(jīng)濟(jì)可行性研究

熱電聯(lián)產(chǎn)提高了秸稈發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，鄭州市熱力出廠價(jià)0.37元/GJ，河南生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)0.75元/（kW·h）。以75 t/h鍋爐計(jì)算，蒸汽焓值3 477 kJ/kg，采用純凝汽式汽機(jī)發(fā)電時(shí)，設(shè)計(jì)發(fā)電功率18 300 kW，售電收入為13 725元/h；采用抽汽供熱式汽機(jī)發(fā)電時(shí)，發(fā)電功率15 079 kW，同時(shí)輸出67.05 t/h，100℃的蒸汽，蒸汽焓值2 675.57 kJ/kg，售電和售蒸汽收入為14 520元/h[5]。

4 河南農(nóng)作物秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)利用面臨的主要問(wèn)題

4.1 燃料供應(yīng)不穩(wěn)定

目前，河南農(nóng)村家庭式的耕種模式?jīng)]有大規(guī)模的改變，秸稈資源散布于千家萬(wàn)戶。而且秸稈季節(jié)性強(qiáng)、體積大、不易儲(chǔ)存和運(yùn)輸；沒(méi)有合適的收割機(jī)械，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，種種因素導(dǎo)致秸稈收購(gòu)很不穩(wěn)定，成本較高[13]。當(dāng)前在河南大部分農(nóng)村，農(nóng)業(yè)已不再是農(nóng)民的主要收入來(lái)源，而且現(xiàn)在農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格較低，租金較低，一定程度上影響土地流轉(zhuǎn)。小農(nóng)生產(chǎn)模式造成大型秸稈收割設(shè)備沒(méi)有施展的空間，大型秸稈收割設(shè)備沒(méi)有市場(chǎng)，影響生產(chǎn)商對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，形成惡性循環(huán)。發(fā)電廠燃料供應(yīng)不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響其經(jīng)濟(jì)效益，給投資造成較大風(fēng)險(xiǎn)，影響投資的積極性。

4.2 管理模式陳舊

目前，秸稈電廠管理模式上仍然是基于傳統(tǒng)火力發(fā)電廠的管理方法，燃煤發(fā)電廠燃料價(jià)格一般由集團(tuán)公司與煤企業(yè)統(tǒng)一談判，簽訂燃料供應(yīng)合同。而秸稈燃料是由成千上萬(wàn)農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，在農(nóng)村沒(méi)有大型秸稈收儲(chǔ)企業(yè)。目前秸稈發(fā)電廠燃料的收購(gòu)要么直接面對(duì)成千上萬(wàn)的小農(nóng)戶，要么通過(guò)村里的代理人收購(gòu)，不能像煤炭一樣由上級(jí)集團(tuán)公司和煤炭集團(tuán)直接簽訂合同，和農(nóng)戶或合作社簽訂燃料收購(gòu)上沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)。另外，在我國(guó)秸稈直燃發(fā)電盡管已有十幾年的發(fā)展，但其技術(shù)開(kāi)發(fā)和運(yùn)行管理一直沒(méi)有受到人們足夠重視，運(yùn)行管理人才匱乏，年運(yùn)行時(shí)間平均只有5 800 h[14]，遠(yuǎn)低于火電7 200 h，設(shè)備利用率低，電廠經(jīng)濟(jì)效益較差。秸稈密度與煤相比小得多，燃料堆放需要占用較大的土地，也會(huì)增加電廠的建設(shè)成本[15]。

4.3 發(fā)電設(shè)備適應(yīng)性有待進(jìn)一步提高

我國(guó)地域廣闊，生物質(zhì)種類繁多，品質(zhì)差異較大，因此，需要根據(jù)當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)燃料的特性，對(duì)上料設(shè)備、鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)不同地區(qū)的燃料。目前，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，大產(chǎn)業(yè)鏈還需要進(jìn)一步完善[16]。相關(guān)的產(chǎn)業(yè)與國(guó)內(nèi)其他行業(yè)相比還有較大的差距，沒(méi)有形成品牌產(chǎn)品和領(lǐng)頭企業(yè)。人才匱乏，配套的機(jī)械制造行業(yè)還未形成，成熟的產(chǎn)品市場(chǎng)和生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚未建立。發(fā)電設(shè)備和秸稈收割、打捆設(shè)備與國(guó)外相比還有一定差距，經(jīng)常因設(shè)備故障而停機(jī)，影響企業(yè)效益[17]。

5 河南發(fā)展秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)利用的對(duì)策

5.1 合理規(guī)劃秸稈發(fā)電企業(yè)和供熱管網(wǎng)布局

結(jié)合全球能源互聯(lián)網(wǎng)，調(diào)查全省的生物質(zhì)資源量及用熱需求，合理規(guī)劃布局秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠，避免電廠之間相互爭(zhēng)搶生物質(zhì)燃料的現(xiàn)象，為燃料堆放規(guī)劃足夠的空間，避免二次搬運(yùn)，同時(shí)也便于燃料的集中管理。建立適合當(dāng)?shù)厍闆r的燃料收購(gòu)體系，如果土地流轉(zhuǎn)較好，則建立大客戶收購(gòu)模式，與大客戶簽訂秸稈收割協(xié)議。如果以小農(nóng)戶為主，則需要與農(nóng)戶簽訂秸稈收割協(xié)議，企業(yè)購(gòu)買秸稈收儲(chǔ)設(shè)備，雇傭人員對(duì)農(nóng)戶的秸稈直接收儲(chǔ)，盡管這樣浪費(fèi)了電廠較大的人力和物力，但能夠減少秸稈的中間收購(gòu)環(huán)節(jié)，保護(hù)電廠和農(nóng)戶的利益，保障原料充足和高質(zhì)量的供給，為電廠穩(wěn)定高效運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。統(tǒng)籌規(guī)劃與供熱相關(guān)的市政管網(wǎng)、換熱站等市政設(shè)施，引進(jìn)社會(huì)資本或由秸稈發(fā)電供熱企業(yè)參與管網(wǎng)的建設(shè)與運(yùn)行，為企業(yè)供熱提供產(chǎn)品輸送的渠道。

5.2 加大科技投入

目前，我國(guó)的火力發(fā)電裝備已走在世界的前列，但生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備還存在一定差距。生產(chǎn)生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備的多是一些小型企業(yè)，大型電站裝備企業(yè)很少涉及這樣的產(chǎn)品。目前的生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備還存在如粘污、腐蝕、爆管等問(wèn)題，成本也是燃煤發(fā)電設(shè)備的近2倍。秸稈打捆設(shè)備、破碎設(shè)備有待完善。大力發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合我國(guó)國(guó)情的秸稈發(fā)電設(shè)備，不但能夠避免昂貴的技術(shù)許可費(fèi)，而且能夠提高設(shè)備的利用率。

5.3 創(chuàng)新管理模式

各電廠除了在工程建設(shè)階段做好原料收購(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存的規(guī)劃，在燃料收購(gòu)模式上還需要?jiǎng)?chuàng)新，如與農(nóng)戶或?qū)I(yè)合作社建立良好的關(guān)系，簽訂秸稈收購(gòu)協(xié)議；采購(gòu)秸稈收割設(shè)備，幫助農(nóng)戶收割秸稈，以保證燃料的供應(yīng)。與當(dāng)?shù)卣畢f(xié)調(diào)好關(guān)系，爭(zhēng)取更大的政策支持，如廉價(jià)的土地，為秸稈的收儲(chǔ)爭(zhēng)取更大的便利。在運(yùn)行上也要加強(qiáng)設(shè)備管理和提高運(yùn)行人員技能，提高設(shè)備的利用率，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)目前秸稈發(fā)電企業(yè)的運(yùn)行情況，只要能夠保證設(shè)備利用率在7 000 h以上，就能夠有一定的盈利[18]。

5.4 加大財(cái)政金融政策支持

制定合理的稅收財(cái)政政策，保證生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)合理的利潤(rùn)空間。目前我國(guó)還沒(méi)有針對(duì)生物質(zhì)供熱進(jìn)行補(bǔ)貼的政策，可能出現(xiàn)供熱機(jī)組盡管熱效率高，但盈利能力不高的現(xiàn)象。因此，不但要對(duì)上網(wǎng)電能給予補(bǔ)貼，也要對(duì)熱能給予補(bǔ)貼，這樣才能引導(dǎo)更多的企業(yè)投入到秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)中。另外，秸稈能量密度低，占地面積大，還要為發(fā)電企業(yè)提供更優(yōu)惠的土地政策。

5.5 加大對(duì)農(nóng)民的宣傳教育，加快土地流轉(zhuǎn)政策的實(shí)施

農(nóng)民的環(huán)保意識(shí)、生態(tài)意識(shí)比較薄弱，在土地流轉(zhuǎn)過(guò)程中處于相對(duì)弱勢(shì)的地位。農(nóng)民改革意識(shí)較差，盡管種地收入低，自己沒(méi)有精力去耕種，也不愿意把土地流轉(zhuǎn)給別人；同時(shí)缺乏環(huán)境保護(hù)意識(shí)，農(nóng)業(yè)耕種“簡(jiǎn)單化”處理，秸稈一燒了之。因此，基層政府工作人員要對(duì)農(nóng)民進(jìn)行環(huán)境、生態(tài)、國(guó)家政策等各方面的教育，同時(shí)組織好對(duì)農(nóng)民秸稈的收購(gòu)，讓農(nóng)民見(jiàn)到售賣秸稈的經(jīng)濟(jì)效益。另外，加快土地流轉(zhuǎn)，減少秸稈的收購(gòu)成本，并結(jié)合我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程，盡早實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)化耕作模式[19]。

6 結(jié)論

河南省能源與環(huán)境現(xiàn)狀以及河南省城鎮(zhèn)化發(fā)展現(xiàn)狀，為河南秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)利用提供了機(jī)遇。但河南的秸稈發(fā)電企業(yè)面臨著燃料供應(yīng)難于保證，管理模式有待進(jìn)一步創(chuàng)新，設(shè)備適應(yīng)性有待提高、產(chǎn)業(yè)鏈有待完善的困局。秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)是具有明顯生態(tài)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的朝陽(yáng)行業(yè)。企業(yè)應(yīng)進(jìn)行管理模式上的創(chuàng)新，政府應(yīng)對(duì)秸稈發(fā)電企業(yè)和供熱管網(wǎng)進(jìn)行合理規(guī)劃、加大科技投入、增加財(cái)政稅收政策的支持、組織好對(duì)農(nóng)民秸稈的收購(gòu)，同時(shí)對(duì)農(nóng)民加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的宣傳教育，推動(dòng)秸稈熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。

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Study on Utilization of Crop Straw Cogeneration in Henan

LI Yanpu
（College ofBusiness and Trade，Huanghe S&TUniversity，Zhengzhou 450003，China）

It is an effective way to resolve the strawburning by strawenergy utilization.It shows that the crop strawcogeneration is one ofthe best ways ofstrawenergy utilization by the analysis on the technical and economical factors of strawcogeneration underground the central heating demand in Henan county towns.However,there are some difficulties in fuel supply,factory management and equipment operation.Some countermeasure should be launched to plan rationally,improve the scientific research investment and the policy support on strawcogeneration,and accelerate land transference for local government.

straw;cogeneration;central heating;government plan

F303.4

A

1002-2481（2016）06-0857-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.34

2016-01-31

河南省科技廳軟科學(xué)研究項(xiàng)目（132400410032）；河南省教育廳人文社會(huì)科學(xué)課題（2014-qn-102）；河南省社科聯(lián)調(diào)研課題（SKL-2015-2785）

李彥普（1977-），女，河南西峽人，講師，碩士，主要從事農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與政策研究工作。