生物质发电项目效益分析及政策选择

生物质发电项目效益分析及政策选择

摘 要：生物质能发电是在缓解能源紧缺问题和环境问题的必然选择，我国已将发展生物质能源开发利用列入“十

二五”规划。本文运用蒙特卡罗模拟技术对生物质能发电项目进行经济效益分析，分析政府补贴和秸秆成本对项目净现值的影响。在此基础上提出政府应该对生物质能电厂提供的支持政策以及电厂应如何加强管理来控制秸秆成本。

1.研究背景

生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能存储在生物质内部的能量。生物质发电是生物质燃料直接送往锅炉燃烧，产生高温、高压的水蒸气，由水蒸气推动汽轮机将热能转化成动能、再通过发电机将动能转换成电能的过程。2011年我国发电量46037亿千瓦时，超越美国位居世界第一，对能源需求很大，生物质能开发被列为“十二五”期间重点发展项目。

2.国内外生物质能开发利用现状及我国生物质能资源状况

国内外生物质能开发利用现状。目前，生物质能占全世界总能耗的14%，数量相当巨大，是21世纪能源供应中最具潜力的能源。荷兰研究可再生能源的学者Hoogwijk预测生物质能源将在世界能源消耗中占据7~27%。20世纪70年代，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源，大力推行生物质发电。1990年以来，生物质发电在欧美国家开始大发展。到2011年底，全世界生物质发电总装机容量约为72GW，主要集中在北欧和美国。近10年来，丹麦新建设的热电联产项目都是以生物质为燃料，同时将过去许多燃煤供热厂改为燃烧生物质的热电联产项目。

我国生物质能发电技术比国外晚了近20年。2006年12月，我国第一个生物质能发电厂国能单县生物质发电项目正式投产。2010年3月，全国最大的生物质能电厂粤电湛江生物质发电项目正式开工建设，规划总装机容量为4×50MW机组，其中1#机组已于2011年7月底投产。2010年我国生物质能发电装机突破5GW，占总装机容量的0.5%，与发达国家差距较大。根据国家能源局规划，到2015年我国生物质发电装机将达到1300万千瓦。

我国生物质能资源状况。我国生物质能资源丰富，若全部利用可提供全国66.6%的发电量。按50%的生物质能收集

利用率算，我国生物质资源每年可转化为能源的潜力，近期约为5亿吨标准煤，远期可达到10亿吨标准煤以上。若加上荒山、荒坡种植的各种能源林，资源潜力在15亿吨标煤以上。

我国农作物播种面积约15亿亩，年产生物质约7亿吨，除部分作为造纸原料和畜牧饲料外，剩余部分可作为燃料使用。农产品加工废弃物，包括稻壳、甘蔗渣和棉籽壳等，约2亿吨。我国森林面积1.75亿公顷，每年通过正常的灌木平茬复壮、森林抚育间伐、修剪、收集采伐、造材、加工剩余物等，可获得生物质量8-10亿吨。我国畜禽养殖业粪便排放量约18亿吨，实际排出污水总量约200亿吨，可生产沼气约500亿m3;工业企业年排放有机废水和废渣约25亿m3，可生产沼气约100亿m3。

3.影响生物质发电效益的因素

大型生物质发电厂需要的秸秆量很大，装机容量30兆瓦的发电厂需要有40万亩地来提供燃料。另外，秸秆用途广泛，有饲料，造纸，成型燃料，实际上真正能供应到电厂的秸秆大为减少。生物质发电燃料是由分散的农民提供的，收集成本较高。正是这个特殊性导致生物质发电项目相比其他发电项目社会关系更为复杂。图1表述了生物质发电项目的社会关系。

图1 生物质发电项目涉及社会系统图

影响生物质能发电项目效益的因素主要有：建设成本、秸秆价格、上网电价、政府补贴[3],由于政府补贴是按发电

量补贴的，所以上网电价和政府补贴可以统一到电价这个因素上。

4.生物质能发电项目效益分析

基于蒙特卡罗模型的经济效益分析。考虑到生物质资源分散，专家们建议生物质电厂的建设规模不宜超过30MW。现在对装机容量为30MW的生物质能发电厂进行经济效益分析，参考已建成生物质能电厂的情况，对生物质电厂经济效益进行蒙特卡洛模拟。

本文运用蒙特卡罗技术对生物质发电项目的净现值、内部收益率进行模拟。在正常生产年份，一般按年运行小时70 00小时计，一座装机容量为30MW的生物质电厂年耗秸秆数量为约20万t，年发电量为2.1亿千瓦时，厂自用电量10%，减少CO2排放上15万t。目前，生物质能发电实行标杆上网电价0.75元/kwh，每吨二氧化碳为10美元，秸秆到厂价330元/吨。目前生物质电厂的平均造价为10000元/kw。假设：秸秆价格服从正态分布N(330，25)，电厂年运行时间在区间[6500，7500]呈均匀分布，生物质电厂总投资服从正态分布N(30000，500)。运用excel2003版本来实现蒙特卡罗技术模拟，将基础数据输入到excel表格中，运用NORMINV函数生成秸秆价格和总投资的随机数值，运用RAND函数生成电厂年运行时间的随机数值，按折现率10%，残值率5%，项目周期20年，直线折旧计算，模拟500次后，得出结果见表1。

表1蒙特卡罗模拟结果

由上表可知，生物质发电项目在上网电价为0.75元/kwh时，内部收益率为14.83%，净现值均值8666万元，其中净现

值大于等于零的概率P(NPV≥0)=97.6%，即项目能够取得满意经济效果(NPV≥0)的概率为97.6%，取得不满意经济效果的概率为2.4%。由此可见，在现行电价下，项目经济效果良好。根据已经投入运行的电厂情况来看，电价及秸秆成本是影响生物质能发电效益最重要的两个因素，下面对这两个因素的影响进行分析。

政府补贴政策对经济效果的影响。设政府对生物质发电的上网电价为p元/千千瓦时，下面分别用确定性分析和蒙特卡罗模拟技术分析政府补贴对经济效果的影响。

确定性分析：计算净现值为零(NPV=0)时，p的值。考虑到政府补贴是针对所有的项目，因此计算时采用每项收入

或费用的期望值，即采用确定性分析来分析政府补贴期望值。采用的参数均选择平均值。利用excel计算，当p=668时，生物质发电项目的净现值为零(NPV=0)，此时盈亏平衡。因此，对30MW的生物质电厂而言，上网电价不应小于668元/千千瓦时。

不确定性分析：运用蒙特卡罗技术分析，一般认为项目的净现值NPV≥0的概率小于等于0.6时，项目经济状况一般;项目的净现值NPV≥0的概率大于等于0.8时，项目经济状况良好，此时的补贴额度较为合理;项目的净现值NPV≥0的概率大于等于0.9时，此时政府补贴额度应该补贴的最大值。

通过确定性分析，可知上网电价不应小于668元/千千瓦时。下面计算上网电价在[670,750]时，NPV≥0的概率，见表2。由此可知在p≤680时，项目经济效果满意的概率P(NPV≥0)≤0.6;在p≥710时，项目经济效果满意的概率P(NPV≥0 )≥0.8;在p≥740时，项目经济效果满意的概率P(NPV≥0)≥0.9。且p从690增长到700时，NPV≥0的概率增加了15%，而p从740增长到750时，NPV≥0的概率仅增加了0.4%，边际效益明显下降。可见，项目上网电价区间在[710，740]是既能保证项目经济效益，又最有效的。

秸秆成本对经济效果的影响。设秸秆到厂家为c元/吨，下面分别用确定性分析和蒙特卡罗模拟技术对经济效果的影