河南農作物秸稈熱電聯產利用方式研究

李彥普

（黃河科技學院商貿學院，河南鄭州450003）

河南農作物秸稈熱電聯產利用方式研究

李彥普

（黃河科技學院商貿學院，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。在當前河南縣域城鎮集中供熱需求背景下，結合農作物秸稈熱電聯產的技術性、經濟性分析，采用熱電聯產方式是解決秸稈能源化利用的最好途徑之一。然而，河南秸稈熱電聯產利用過程中存在燃料供應、管理、設備運行上的難點，地方政府必須通過合理規劃，加大科研投入和政策支持，加快土地流轉等措施加以推進。

秸稈；熱電聯產；集中供暖；政府規劃

農作物秸稈焚燒不僅對環境造成嚴重污染，影響人們身體健康，而且還經常引發嚴重的交通事故。作為產糧大省的河南，每年都要花費大量的人力、物力阻止農民對秸稈進行焚燒，然而多年來秸稈禁燒效果并不理想[1]，導致秸稈這一碳排放為零的可再生能源隨著焚燒予以浪費。河南省秸稈資源存在總量大，但利用率整體偏低的狀況[2]。秸稈熱電聯產作為一種具有發展前景的能源化利用方式，對于河南新型城鎮化建設和環境、能源結構的變革具有重要現實意義[3]。

1 農民焚燒農作物秸稈的成因

在農耕社會年代，秸稈是農民重要的生產生活資料，是人們做飯、取暖的重要燃料，同時也是牲畜的重要食料。那時候秸稈往往還不夠農民生產和生活使用，多余的秸稈也可以用來堆肥作為肥料，所以，根本不存在秸稈焚燒的問題。隨著我國的改革開放，大批青壯年勞動力到城市務工，農村打理莊稼的大多是老人和婦女，做飯、取暖開始使用煤或液化石油氣，除了一些養殖專業戶很少有農戶再養殖牲畜，秸稈已不再是農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。

為了解決秸稈問題，很多農村采用秸稈還田或引進秸稈發電企業進行燃燒發電。但這2種方式也存在很多問題，首先秸稈還田容易產生害蟲，同時也影響種子的出芽率；其次，我國秸稈收割機械還不完善，特別是秸稈打捆機械，導致秸稈收割運輸勞動強度大，不是一般的老人、婦女所能完成的，而且電廠收購價格較低，所以，農民沒有出售秸稈的積極性；第三，生物質電廠目前主要依靠政府補貼來維持生產，沒有更多的財力直接到農田里收購秸稈，所以，無論從經濟利益還是從種植需要，農民情愿把秸稈直接焚燒在地里。

2 河南農作物秸稈熱電聯產方式利用的意義

將秸稈進行熱電聯產方式利用，對河南省農村、農業的發展具有重要的意義，不但將解決縣域小城鎮供熱的需求，改善秸稈發電企業的經濟效益，增加農民的收入，同時還將優化農村能源的結構，具有明顯的生態效益。

2.1 滿足縣域小城鎮對集中供熱的需求

河南地處夏熱冬冷地區和寒冷地區的交界區，根據計劃經濟時代的節能要求，很多縣及縣級市都沒有規劃集中供暖，居民大多采用小煤爐或小鍋爐進行供暖，由于燃燒不充分，沒有煙氣凈化裝置，帶來了較大的空氣污染。隨著我國縣域經濟的發展和新型城鎮化的推進，人民生活水平有了較大的提高，對住宅集中供暖有了迫切的需求[4]。如果利用農村豐富的秸稈資源進行熱電聯產，不但解決了農村地區用電緊缺問題，而且也將解決集中供暖能源不足、秸稈焚燒污染環境的問題。

2.2 提高目前秸稈發電企業的經濟效益

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，農民覺得不合算。而秸稈發電企業的秸稈收購成本太高，造成企業難以盈利。隨著縣城集中供熱的實施，采用熱電聯產的方式，企業除了發電收入，還有供熱收入。為企業提高秸稈收購價格，或提供更好的秸稈收購服務提供了空間[5-6]。

2.3 增加農民收入

利用秸稈進行燃燒發電，實現了廢物利用，農民也增加了收入。每公頃土地約產秸稈7.5 t，按收購價250元/t，農民每公頃土地夏秋季賣秸稈就收入7 500元。如果實施土地流轉，進行大型機械化作業，經濟效益更加可觀[7]。

2.4 改善農村的能源結構

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產的方式，實現了廢物利用，改善了農村的環境，減少溫室氣體排放，生態效益明顯。生物質能是唯一一種可大規模存儲和運輸的可再生能源。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構，實現節能減排的目標，減少對外能源的依存度。另外，目前我國正在大力推進能源互聯網的建設[8]，相對于風電和太陽能發電，秸稈發電是一種非常穩定、可控的可再生能源發電。利用秸稈發電，有利于平抑電網的波動，減少儲能。

3 秸稈熱電聯產方式利用的可行性研究

3.1 熱電聯產的基本原理

熱電聯產是發電廠在發電同時，又向外提供熱能，鍋爐中產生的高溫高壓的蒸汽首先在汽輪機中做功，帶動發電機進行發電，做功后的乏汽熱為用戶供熱，凝結水回到除氧器中，通過給水泵送到鍋爐進行再循環（圖1）。根據供熱方式的不同又分為抽汽式和凝汽式。

由于熱電聯產機組減少了凝結損失，所以，其熱效率較高，綜合熱效率可由單純凝汽式發電機組的30%～40%提高到65%～85%。

3.2 技術可行性研究

河南是農業大省，秸稈資源量非常豐富。據2015年河南省統計年鑒，全省耕地面積792.6萬hm2，人均耕地807.1m2，縣城人均居住面積39.85m2，縣市城鎮化率33%。河南省共有108個縣市，縣城常住人口2 618.7萬人[9]，建筑面積10.4億m2。按供熱負荷60 W/m2，每年100 d供暖期計算，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7 150萬t[10]，按10%的含水量，秸稈的低溫發熱量按14 600 kJ/kg計算，約合10.4×1017J，完全可以滿足城市供熱的需求[11-12]。

3.3 經濟可行性研究

熱電聯產提高了秸稈發電企業的經濟效益，鄭州市熱力出廠價0.37元/GJ，河南生物質發電上網電價0.75元/（kW·h）。以75 t/h鍋爐計算，蒸汽焓值3 477 kJ/kg，采用純凝汽式汽機發電時，設計發電功率18 300 kW，售電收入為13 725元/h；采用抽汽供熱式汽機發電時，發電功率15 079 kW，同時輸出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 河南農作物秸稈熱電聯產利用面臨的主要問題

4.1 燃料供應不穩定

目前，河南農村家庭式的耕種模式沒有大規模的改變，秸稈資源散布于千家萬戶。而且秸稈季節性強、體積大、不易儲存和運輸；沒有合適的收割機械，人工勞動強度大，種種因素導致秸稈收購很不穩定，成本較高[13]。當前在河南大部分農村，農業已不再是農民的主要收入來源，而且現在農產品價格較低，租金較低，一定程度上影響土地流轉。小農生產模式造成大型秸稈收割設備沒有施展的空間，大型秸稈收割設備沒有市場，影響生產商對新產品的開發，形成惡性循環。發電廠燃料供應不穩定，嚴重影響其經濟效益，給投資造成較大風險，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火力發電廠的管理方法，燃煤發電廠燃料價格一般由集團公司與煤企業統一談判，簽訂燃料供應合同。而秸稈燃料是由成千上萬農戶的農業生產的副產品，在農村沒有大型秸稈收儲企業。目前秸稈發電廠燃料的收購要么直接面對成千上萬的小農戶，要么通過村里的代理人收購，不能像煤炭一樣由上級集團公司和煤炭集團直接簽訂合同，和農戶或合作社簽訂燃料收購上沒有成熟的經驗。另外，在我國秸稈直燃發電盡管已有十幾年的發展，但其技術開發和運行管理一直沒有受到人們足夠重視，運行管理人才匱乏，年運行時間平均只有5 800 h[14]，遠低于火電7 200 h，設備利用率低，電廠經濟效益較差。秸稈密度與煤相比小得多，燃料堆放需要占用較大的土地，也會增加電廠的建設成本[15]。

4.3 發電設備適應性有待進一步提高

我國地域廣闊，生物質種類繁多，品質差異較大，因此，需要根據當地生物質燃料的特性，對上料設備、鍋爐燃燒系統進行改進以適應不同地區的燃料。目前，我國生物質發電產業已經初具規模，大產業鏈還需要進一步完善[16]。相關的產業與國內其他行業相比還有較大的差距，沒有形成品牌產品和領頭企業。人才匱乏，配套的機械制造行業還未形成，成熟的產品市場和生物質發電行業相關的標準和規范尚未建立。發電設備和秸稈收割、打捆設備與國外相比還有一定差距，經常因設備故障而停機，影響企業效益[17]。

5 河南發展秸稈熱電聯產利用的對策

5.1 合理規劃秸稈發電企業和供熱管網布局

結合全球能源互聯網，調查全省的生物質資源量及用熱需求，合理規劃布局秸稈熱電聯產發電廠，避免電廠之間相互爭搶生物質燃料的現象，為燃料堆放規劃足夠的空間，避免二次搬運，同時也便于燃料的集中管理。建立適合當地情況的燃料收購體系，如果土地流轉較好，則建立大客戶收購模式，與大客戶簽訂秸稈收割協議。如果以小農戶為主，則需要與農戶簽訂秸稈收割協議，企業購買秸稈收儲設備，雇傭人員對農戶的秸稈直接收儲，盡管這樣浪費了電廠較大的人力和物力，但能夠減少秸稈的中間收購環節，保護電廠和農戶的利益，保障原料充足和高質量的供給，為電廠穩定高效運行奠定基礎。統籌規劃與供熱相關的市政管網、換熱站等市政設施，引進社會資本或由秸稈發電供熱企業參與管網的建設與運行，為企業供熱提供產品輸送的渠道。

5.2 加大科技投入

目前，我國的火力發電裝備已走在世界的前列，但生物質發電設備還存在一定差距。生產生物質發電設備的多是一些小型企業，大型電站裝備企業很少涉及這樣的產品。目前的生物質發電設備還存在如粘污、腐蝕、爆管等問題，成本也是燃煤發電設備的近2倍。秸稈打捆設備、破碎設備有待完善。大力發展具有自主知識產權、適合我國國情的秸稈發電設備，不但能夠避免昂貴的技術許可費，而且能夠提高設備的利用率。

5.3 創新管理模式

各電廠除了在工程建設階段做好原料收購、運輸、儲存的規劃，在燃料收購模式上還需要創新，如與農戶或專業合作社建立良好的關系，簽訂秸稈收購協議；采購秸稈收割設備，幫助農戶收割秸稈，以保證燃料的供應。與當地政府協調好關系，爭取更大的政策支持，如廉價的土地，為秸稈的收儲爭取更大的便利。在運行上也要加強設備管理和提高運行人員技能，提高設備的利用率，保證企業的經濟效益。根據目前秸稈發電企業的運行情況，只要能夠保證設備利用率在7 000 h以上，就能夠有一定的盈利[18]。

5.4 加大財政金融政策支持

制定合理的稅收財政政策，保證生物質熱電聯產企業合理的利潤空間。目前我國還沒有針對生物質供熱進行補貼的政策，可能出現供熱機組盡管熱效率高，但盈利能力不高的現象。因此，不但要對上網電能給予補貼，也要對熱能給予補貼，這樣才能引導更多的企業投入到秸稈熱電聯產行業中。另外，秸稈能量密度低，占地面積大，還要為發電企業提供更優惠的土地政策。

5.5 加大對農民的宣傳教育，加快土地流轉政策的實施

農民的環保意識、生態意識比較薄弱，在土地流轉過程中處于相對弱勢的地位。農民改革意識較差，盡管種地收入低，自己沒有精力去耕種，也不愿意把土地流轉給別人；同時缺乏環境保護意識，農業耕種“簡單化”處理，秸稈一燒了之。因此，基層政府工作人員要對農民進行環境、生態、國家政策等各方面的教育，同時組織好對農民秸稈的收購，讓農民見到售賣秸稈的經濟效益。另外，加快土地流轉，減少秸稈的收購成本，并結合我國城鎮化進程，盡早實現農場化耕作模式[19]。

6 結論

河南省能源與環境現狀以及河南省城鎮化發展現狀，為河南秸稈熱電聯產利用提供了機遇。但河南的秸稈發電企業面臨著燃料供應難于保證，管理模式有待進一步創新，設備適應性有待提高、產業鏈有待完善的困局。秸稈熱電聯產是具有明顯生態效益、環境效益和社會效益的朝陽行業。企業應進行管理模式上的創新，政府應對秸稈發電企業和供熱管網進行合理規劃、加大科技投入、增加財政稅收政策的支持、組織好對農民秸稈的收購，同時對農民加強環境保護的宣傳教育，推動秸稈熱電聯產行業的發展。

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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研究項目（132400410032）；河南省教育廳人文社會科學課題（2014-qn-102）；河南省社科聯調研課題（SKL-2015-2785）

李彥普（1977-），女，河南西峽人，講師，碩士，主要從事農村經濟與政策研究工作。