李彦普

（黄河科技学院商贸学院，河南郑州450003）

河南农作物秸秆热电联产利用方式研究

李彦普

（黄河科技学院商贸学院，河南郑州450003）

秸秆能源化利用是解决秸秆焚烧的有效途径之一。在当前河南县域城镇集中供热需求背景下，结合农作物秸秆热电联产的技术性、经济性分析，采用热电联产方式是解决秸秆能源化利用的最好途径之一。然而，河南秸秆热电联产利用过程中存在燃料供应、管理、设备运行上的难点，地方政府必须通过合理规划，加大科研投入和政策支持，加快土地流转等措施加以推进。

秸秆；热电联产；集中供暖；政府规划

农作物秸秆焚烧不仅对环境造成严重污染，影响人们身体健康，而且还经常引发严重的交通事故。作为产粮大省的河南，每年都要花费大量的人力、物力阻止农民对秸秆进行焚烧，然而多年来秸秆禁烧效果并不理想[1]，导致秸秆这一碳排放为零的可再生能源随着焚烧予以浪费。河南省秸秆资源存在总量大，但利用率整体偏低的状况[2]。秸秆热电联产作为一种具有发展前景的能源化利用方式，对于河南新型城镇化建设和环境、能源结构的变革具有重要现实意义[3]。

1 农民焚烧农作物秸秆的成因

在农耕社会年代，秸秆是农民重要的生产生活资料，是人们做饭、取暖的重要燃料，同时也是牲畜的重要食料。那时候秸秆往往还不够农民生产和生活使用，多余的秸秆也可以用来堆肥作为肥料，所以，根本不存在秸秆焚烧的问题。随着我国的改革开放，大批青壮年劳动力到城市务工，农村打理庄稼的大多是老人和妇女，做饭、取暖开始使用煤或液化石油气，除了一些养殖专业户很少有农户再养殖牲畜，秸秆已不再是农民主要的生活能源和牲畜食料。秸秆堆肥需要大量的劳力，随着大部分农民种田完全使用化肥，秸秆堆肥也很少使用。

为了解决秸秆问题，很多农村采用秸秆还田或引进秸秆发电企业进行燃烧发电。但这2种方式也存在很多问题，首先秸秆还田容易产生害虫，同时也影响种子的出芽率；其次，我国秸秆收割机械还不完善，特别是秸秆打捆机械，导致秸秆收割运输劳动强度大，不是一般的老人、妇女所能完成的，而且电厂收购价格较低，所以，农民没有出售秸秆的积极性；第三，生物质电厂目前主要依靠政府补贴来维持生产，没有更多的财力直接到农田里收购秸秆，所以，无论从经济利益还是从种植需要，农民情愿把秸秆直接焚烧在地里。

2 河南农作物秸秆热电联产方式利用的意义

将秸秆进行热电联产方式利用，对河南省农村、农业的发展具有重要的意义，不但将解决县域小城镇供热的需求，改善秸秆发电企业的经济效益，增加农民的收入，同时还将优化农村能源的结构，具有明显的生态效益。

2.1 满足县域小城镇对集中供热的需求

河南地处夏热冬冷地区和寒冷地区的交界区，根据计划经济时代的节能要求，很多县及县级市都没有规划集中供暖，居民大多采用小煤炉或小锅炉进行供暖，由于燃烧不充分，没有烟气净化装置，带来了较大的空气污染。随着我国县域经济的发展和新型城镇化的推进，人民生活水平有了较大的提高，对住宅集中供暖有了迫切的需求[4]。如果利用农村丰富的秸秆资源进行热电联产，不但解决了农村地区用电紧缺问题，而且也将解决集中供暖能源不足、秸秆焚烧污染环境的问题。

2.2 提高目前秸秆发电企业的经济效益

秸秆焚烧之所以屡禁不止，主要原因就是秸秆收割成本太高，农民觉得不合算。而秸秆发电企业的秸秆收购成本太高，造成企业难以盈利。随着县城集中供热的实施，采用热电联产的方式，企业除了发电收入，还有供热收入。为企业提高秸秆收购价格，或提供更好的秸秆收购服务提供了空间[5-6]。

2.3 增加农民收入

利用秸秆进行燃烧发电，实现了废物利用，农民也增加了收入。每公顷土地约产秸秆7.5 t，按收购价250元/t，农民每公顷土地夏秋季卖秸秆就收入7 500元。如果实施土地流转，进行大型机械化作业，经济效益更加可观[7]。

2.4 改善农村的能源结构

秸秆是一种可再生资源，其碳排放为零。采用秸秆焚烧热电联产的方式，实现了废物利用，改善了农村的环境，减少温室气体排放，生态效益明显。生物质能是唯一一种可大规模存储和运输的可再生能源。河南省能源资源以煤炭为主，秸秆能源化利用有利于改善河南的能源利用结构，实现节能减排的目标，减少对外能源的依存度。另外，目前我国正在大力推进能源互联网的建设[8]，相对于风电和太阳能发电，秸秆发电是一种非常稳定、可控的可再生能源发电。利用秸秆发电，有利于平抑电网的波动，减少储能。

3 秸秆热电联产方式利用的可行性研究

3.1 热电联产的基本原理

热电联产是发电厂在发电同时，又向外提供热能，锅炉中产生的高温高压的蒸汽首先在汽轮机中做功，带动发电机进行发电，做功后的乏汽热为用户供热，凝结水回到除氧器中，通过给水泵送到锅炉进行再循环（图1）。根据供热方式的不同又分为抽汽式和凝汽式。

由于热电联产机组减少了凝结损失，所以，其热效率较高，综合热效率可由单纯凝汽式发电机组的30%～40%提高到65%～85%。

3.2 技术可行性研究

河南是农业大省，秸秆资源量非常丰富。据2015年河南省统计年鉴，全省耕地面积792.6万hm2，人均耕地807.1m2，县城人均居住面积39.85m2，县市城镇化率33%。河南省共有108个县市，县城常住人口2 618.7万人[9]，建筑面积10.4亿m2。按供热负荷60 W/m2，每年100 d供暖期计算，则河南省每年供暖需要热量5.4×1017J。2011年河南省秸秆资源量已达7 150万t[10]，按10%的含水量，秸秆的低温发热量按14 600 kJ/kg计算，约合10.4×1017J，完全可以满足城市供热的需求[11-12]。

3.3 经济可行性研究

热电联产提高了秸秆发电企业的经济效益，郑州市热力出厂价0.37元/GJ，河南生物质发电上网电价0.75元/（kW·h）。以75 t/h锅炉计算，蒸汽焓值3 477 kJ/kg，采用纯凝汽式汽机发电时，设计发电功率18 300 kW，售电收入为13 725元/h；采用抽汽供热式汽机发电时，发电功率15 079 kW，同时输出67.05 t/h，100℃的蒸汽，蒸汽焓值2 675.57 kJ/kg，售电和售蒸汽收入为14 520元/h[5]。

4 河南农作物秸秆热电联产利用面临的主要问题

4.1 燃料供应不稳定

目前，河南农村家庭式的耕种模式没有大规模的改变，秸秆资源散布于千家万户。而且秸秆季节性强、体积大、不易储存和运输；没有合适的收割机械，人工劳动强度大，种种因素导致秸秆收购很不稳定，成本较高[13]。当前在河南大部分农村，农业已不再是农民的主要收入来源，而且现在农产品价格较低，租金较低，一定程度上影响土地流转。小农生产模式造成大型秸秆收割设备没有施展的空间，大型秸秆收割设备没有市场，影响生产商对新产品的开发，形成恶性循环。发电厂燃料供应不稳定，严重影响其经济效益，给投资造成较大风险，影响投资的积极性。

4.2 管理模式陈旧

目前，秸秆电厂管理模式上仍然是基于传统火力发电厂的管理方法，燃煤发电厂燃料价格一般由集团公司与煤企业统一谈判，签订燃料供应合同。而秸秆燃料是由成千上万农户的农业生产的副产品，在农村没有大型秸秆收储企业。目前秸秆发电厂燃料的收购要么直接面对成千上万的小农户，要么通过村里的代理人收购，不能像煤炭一样由上级集团公司和煤炭集团直接签订合同，和农户或合作社签订燃料收购上没有成熟的经验。另外，在我国秸秆直燃发电尽管已有十几年的发展，但其技术开发和运行管理一直没有受到人们足够重视，运行管理人才匮乏，年运行时间平均只有5 800 h[14]，远低于火电7 200 h，设备利用率低，电厂经济效益较差。秸秆密度与煤相比小得多，燃料堆放需要占用较大的土地，也会增加电厂的建设成本[15]。

4.3 发电设备适应性有待进一步提高

我国地域广阔，生物质种类繁多，品质差异较大，因此，需要根据当地生物质燃料的特性，对上料设备、锅炉燃烧系统进行改进以适应不同地区的燃料。目前，我国生物质发电产业已经初具规模，大产业链还需要进一步完善[16]。相关的产业与国内其他行业相比还有较大的差距，没有形成品牌产品和领头企业。人才匮乏，配套的机械制造行业还未形成，成熟的产品市场和生物质发电行业相关的标准和规范尚未建立。发电设备和秸秆收割、打捆设备与国外相比还有一定差距，经常因设备故障而停机，影响企业效益[17]。

5 河南发展秸秆热电联产利用的对策

5.1 合理规划秸秆发电企业和供热管网布局

结合全球能源互联网，调查全省的生物质资源量及用热需求，合理规划布局秸秆热电联产发电厂，避免电厂之间相互争抢生物质燃料的现象，为燃料堆放规划足够的空间，避免二次搬运，同时也便于燃料的集中管理。建立适合当地情况的燃料收购体系，如果土地流转较好，则建立大客户收购模式，与大客户签订秸秆收割协议。如果以小农户为主，则需要与农户签订秸秆收割协议，企业购买秸秆收储设备，雇佣人员对农户的秸秆直接收储，尽管这样浪费了电厂较大的人力和物力，但能够减少秸秆的中间收购环节，保护电厂和农户的利益，保障原料充足和高质量的供给，为电厂稳定高效运行奠定基础。统筹规划与供热相关的市政管网、换热站等市政设施，引进社会资本或由秸秆发电供热企业参与管网的建设与运行，为企业供热提供产品输送的渠道。

5.2 加大科技投入

目前，我国的火力发电装备已走在世界的前列，但生物质发电设备还存在一定差距。生产生物质发电设备的多是一些小型企业，大型电站装备企业很少涉及这样的产品。目前的生物质发电设备还存在如粘污、腐蚀、爆管等问题，成本也是燃煤发电设备的近2倍。秸秆打捆设备、破碎设备有待完善。大力发展具有自主知识产权、适合我国国情的秸秆发电设备，不但能够避免昂贵的技术许可费，而且能够提高设备的利用率。

5.3 创新管理模式

各电厂除了在工程建设阶段做好原料收购、运输、储存的规划，在燃料收购模式上还需要创新，如与农户或专业合作社建立良好的关系，签订秸秆收购协议；采购秸秆收割设备，帮助农户收割秸秆，以保证燃料的供应。与当地政府协调好关系，争取更大的政策支持，如廉价的土地，为秸秆的收储争取更大的便利。在运行上也要加强设备管理和提高运行人员技能，提高设备的利用率，保证企业的经济效益。根据目前秸秆发电企业的运行情况，只要能够保证设备利用率在7 000 h以上，就能够有一定的盈利[18]。

5.4 加大财政金融政策支持

制定合理的税收财政政策，保证生物质热电联产企业合理的利润空间。目前我国还没有针对生物质供热进行补贴的政策，可能出现供热机组尽管热效率高，但盈利能力不高的现象。因此，不但要对上网电能给予补贴，也要对热能给予补贴，这样才能引导更多的企业投入到秸秆热电联产行业中。另外，秸秆能量密度低，占地面积大，还要为发电企业提供更优惠的土地政策。

5.5 加大对农民的宣传教育，加快土地流转政策的实施

农民的环保意识、生态意识比较薄弱，在土地流转过程中处于相对弱势的地位。农民改革意识较差，尽管种地收入低，自己没有精力去耕种，也不愿意把土地流转给别人；同时缺乏环境保护意识，农业耕种“简单化”处理，秸秆一烧了之。因此，基层政府工作人员要对农民进行环境、生态、国家政策等各方面的教育，同时组织好对农民秸秆的收购，让农民见到售卖秸秆的经济效益。另外，加快土地流转，减少秸秆的收购成本，并结合我国城镇化进程，尽早实现农场化耕作模式[19]。

6 结论

河南省能源与环境现状以及河南省城镇化发展现状，为河南秸秆热电联产利用提供了机遇。但河南的秸秆发电企业面临着燃料供应难于保证，管理模式有待进一步创新，设备适应性有待提高、产业链有待完善的困局。秸秆热电联产是具有明显生态效益、环境效益和社会效益的朝阳行业。企业应进行管理模式上的创新，政府应对秸秆发电企业和供热管网进行合理规划、加大科技投入、增加财政税收政策的支持、组织好对农民秸秆的收购，同时对农民加强环境保护的宣传教育，推动秸秆热电联产行业的发展。

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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

河南省科技厅软科学研究项目（132400410032）；河南省教育厅人文社会科学课题（2014-qn-102）；河南省社科联调研课题（SKL-2015-2785）

李彦普（1977-），女，河南西峡人，讲师，硕士，主要从事农村经济与政策研究工作。