生物质发电市场分析

经世资本出品

行业研究报告-生物质发电

一、生物质发电厂基础工作原理

生物质的利用转化方式主要有三种：热化学法、生物化学法、提取法。

1.热化学法是指高温下将生物质转化为其它形式能量的转化技术，主要包括四种方式：

（1）直接燃烧（直接将生物质完全燃烧放出热量）；

（2）气化（在气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下对生物质进行部分氧化而转化成气体燃料的过程）；

（3）热解（在没有气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下，单纯利用热使生物质中的有机物质等发生热分解从而脱除挥发性物质，常温下为液态或气态，并形成固态的半焦或焦炭的过程）；

（4)直接液化（在高温高压和催化剂作用下从生物质中提取液化石油等）。

2.生物化学法是指生物质在微生物的发酵作用下产生沼气、酒精等能源产品。

3.提取法是利用物理方法从生物质中提取生物油。

目前生物质发电普遍使用的技术都是直接燃烧。

生物质直燃发电装备中锅炉主要分成两大类：

流化床锅炉和层燃锅炉（层燃锅炉根据炉排的不同，又分为往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排锅炉）。

二、生物质发电厂所需要件

1、原料及采购模式

通常用作能量转化的生物质可以分为四大类：木材残余物（涵盖所有来源于木材和木材产品的物质，主要包括：燃料木材、木炭、废弃木材和森林的残余物）、农业废弃物（所有与种植业和庄稼处理过程有关的废弃物。例如：稻谷壳、秸秆和动物的粪便）、能源庄稼（专门用于能量生产的庄稼。如：甘蔗杆和木薯）和城市固体垃圾（MSW）。

大多数生物质燃料自身维持燃烧（self-supporting combustion）要求燃料中的水分含量不超过65％（湿基下的质量百分比值）。当生物质的水分含量超过50～55％（湿基下的质量百分比值）时，就需要加入辅助燃料来助燃。

此外，原料本身的收割周期决定了是否需要进行原料储备。原料储备存在一定的风险。

• 原材料是生物质发电厂最核心的要素。从运距上来看，按项目50km收集半径，来测算作物产量、牛羊减量系数、可获得量、保证系数和可供应量。

说明：

1) 草谷比：玉米秸秆草谷比按《国家能源办项目：农作物秸秆资源能源化利用调查与评价研究，2007年》中推荐数据1.25选取。

2）牛羊秸秆消耗：一头牛秸秆消耗量为2t/年，一只羊0.3t/年；

3）减量系数：秸秆采用机械收割方式，收割和运输时损耗按5%考虑，还田比例10%；据调研农户日常生活中的燃料多为玉米芯、木材、煤炭，秸秆直接用于炊事较少，故此处不考虑减量。钱家店、大林、角干、胡力海、敖力布皋镇牛羊数量未获得数据，但调研中各农户家均养殖有牛羊，根据科左中旗其余乡镇牛羊秸秆消耗占比在27%-35%之间，选取30%。

4）保证系数：由于本项目两侧均有生物质电厂与本项目竞争燃料，秸秆供应保证系数由《农作物秸秆直接燃烧发电项目资源调查评价技术规定》中推荐的0.3调整为0.15；

2、供水

锅炉的给水、炉水、蒸汽品质均应符合GB12145-1989《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》且符合用户的特殊要求。地表用水、地下水和中水（再生水）都可以用。但目前多个地区已经明令禁止采集地下水。

3、道路交通

设厂周围道路交通运输情况。乡道和限高架等都会对燃料的收集便利性有一定的限制。50KM半径实际运输距离也不宜高于50KM。

4、接入系统

考虑周边是否设有220kv变电站，其中是否有66kv的出线间隔。防止新建变电站或出现间隔导致国网公司立项、实施、完成时间存在不确定。同时避免企业需自负这部分的电网建设成本。同时需注意下游的消纳风险，直接影响到项目审批。

5、供热

商业供热主要考虑项目所在区域是否为园区，以及园区内企业的自建锅炉供热情况；居民供热，这要考虑周边的供热站建设情况，原则上多于30km的居民区提供供热，管道建设成本太高。

三、生物质发电厂的盈利模式

生物质发电厂主要依赖于上网电价以及供热实现盈利，目前国家大力发展热电联供的项目。

生物质发电厂的成本要素

（1）可再生能源发电成本横向比较

生物质发电成本从2010年以来保持稳定，一直保持在0.07美分／kwh； 而光伏、光热、海上风电等可再生能源发电成本均有大幅的下降； 因此，生物质发电需要从原料收集、电站运维等多个角度降低生物质电站成本，以提升生物质发电的行业竞争力。

（2）生物质电站成本总体构成分析

生物质电站运营成本中，燃料成本比例最大，占到整个电站运营成本的54%； 生物质电站运营成本中，折旧费用居于第二位，占到了整个电站运营成本的16%； 生物质电站每年需要定期检修，检修费用为固定资产的2%-3%不等，检修费用占到整个电站运营成本的12%； 因此在电站的运营过程中，需要对原料和设备成本进行严格控制。

（3）生物质燃料成本分析

备注：上图数据根据北极星网站公开信息整理而来

我国生物质燃料来源中总量最大是有机废水；有机废渣、畜禽粪便资源总量也较大，年可利用的资源为9亿吨左右；林业废弃物和农业秸秆年可利用资源量为3.5亿吨左右；城市生活垃圾以及农产品加工剩余物的年可利用量为0.6-0.7亿吨。

从折算为标准煤的数量来看，林业木质剩余物、农作物秸秆可利用量最大，在项目地选择过程中，尽量选择林业资源、农作物秸秆资源丰富的地区； 有机废水总量大，燃值相对低，用于生物质发电的价值较低； 城市生活垃圾总量小，分类整理、运输优势较明显，开发率已经较高。

备注：上图根据中国新能源网公开数据整理而来

林业剩余物的平均热值为4222kcal／kg，农业秸秆的平均热值为4091kcal／kg，林业剩余物的热值略高于农业秸秆的热值。

备注：上图根据中国新能源网公开数据整理而来

农业草壳的平均热值为4039kcal／kg，低于林业剩余物和农业秸秆。同时，花生壳的热值高达5119kcal／kg，牛粪等动物粪便由于含水量较高热值仅为2279kcal／kg。

（4）农业秸秆成本与发电成本的关系

以农业秸秆为例，燃料成本与发电成本呈现出正向比例关系，燃料成本越高，度电成本也越高； 在一般情况下，当燃料成本大于270元／吨时，发电成本大于上网电价，电站将出现亏损； 由于不同的燃料，热值不一样，发电效率不一致，需要具体分析燃料种类来判断，成本是否合理。上表数据为农业秸秆的燃料成本与发电成本之间的关系。

（5）农业秸秆成本构成分析

备注：上图数据来自于秸秆经纪人访谈

农业秸秆燃料成本中占比最大的是运输费用（占44%），主要原因是生物质燃料具有体积大、重量轻、燃值低等特点，运输并不经济； 行业内人士表示，如果运输距离超过50公里，生物质的成本将大幅上升，超过300元／吨，因此生物质燃料在50公里以内运输时具有经济性。

（6）生物质电站固定资产成本分析

行业内人士透露的生物质电站固定资产投入中前6的项目，其中占比最大的是热力系统、场地征用费用、电气系统、燃料供给系统等4项，4项费用合计占到整个生物质电站投入的63%。

行业内人士透露的生物质电站固定资产投入为8000-10000元／kw； 上表分别测算了15wm、30wm、45wm在乐观、一般、保守情景下的固定资产投入。

（7）生物质电站财务成本分析

生物质电站是一个投资周期相对较长，资金投入较大的行业； 由于生物质电站达产以后发电量稳定，现金流也相当的稳定可靠，且国家政策向好，所以众多企业和投资者进入到生物质电站投资行业中来；

在与行业内专家交流的过程中，发现生物质电站的资产负债率一般为65%，甚至部分生物质电站的资产负债率超过70%； 生物质电站在投产的前三年的财务成本一般为8%-10%，达产后的财务成本为6%； 较高的财务成本成为投资生物质电站过程中需要重点考虑的因素