我国瓦斯发电发展前景研究

摘 要：将排空的瓦斯进行发电利用有助于加强煤矿瓦斯综合治理，减少环境污染，增加经济、社会及环境效益。目前，对于高浓度瓦斯的利用已经形成产业链，但是大量低浓度以及超低浓度的瓦斯仍然没有被很好利用。结合技术、政策、经济等因素对瓦斯发电发展前景及其利弊进行分析，并提出合理性建议。

关键词：瓦斯发电；发展前景；利弊分析

中图分类号：TD712 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2016）32-0052-02

引言

在煤炭的开采过程中，瓦斯常常以伴生气的形式存在于煤层中。当瓦斯浓度处在其爆炸极限范围内时遇明火有爆炸的危险，严重威胁着煤矿的安全生产。瓦斯中甲烷气体的温室效应是CO2的21倍，瓦斯排放到大气中，会破坏地球大气的臭氧层。抽排瓦斯的大量排空，一方面，浪费大量洁净能源，污染大气环境；另一方面，随着国家与政府对环保的强制要求，瓦斯的自主排空将面临着更严格的监管。

我国瓦斯资源储量丰富。煤矿在采煤的同时产生大量瓦斯，除去已被利用的部分，每年仍有约30亿立方米的瓦斯被排空浪费；煤矿在开采前需裂解煤层，将煤层中的瓦斯气体通过地面钻井抽采出去，这部分瓦斯每年约有50亿立方米。综上，每年约有80亿立方米的瓦斯可被利用，约折合标煤1 000万吨。能源是经济发展的动力，随着瓦斯这种新的洁净能源渐渐被人们认识并接受，它将会成为石油、天然气资源的有益补充，若能将这部分排空瓦斯进行利用，将会给我国的新能源战略带来深远的意义。

一、发展瓦斯发电的优势分析

（一）瓦斯发电技术相对成熟

目前，国内煤矿抽采的瓦斯主要用于两大领域，民用及工业燃气和瓦斯发电。

对矿区瓦斯抽采按现有标准确定，30%以上的瓦斯浓度称为高浓度瓦斯，可直接进行存储，用作燃气或者发电；9%―30%浓度的瓦斯称为低浓度瓦斯，处在瓦斯爆炸极限范围内，不允许存储，可使用燃气发电机组进行发电利用；9%以下浓度的瓦斯称为超低浓度瓦斯，这类瓦斯由于浓度过低，无法燃烧，不能作为普通燃气发电机组的燃料。目前，对其利用的技术主要有两种，一是将8%左右浓度的瓦斯使用柴油引燃发电机组，并且在燃烧过程中持续混合柴油的方式进行发电，二是使用1%以下浓度的瓦斯利用蓄热氧化燃烧发电技术进行发电利用。

综上所述，我国目前Τ椴赏咚沟睦用主要有以下四种方式。

1.30%以上浓度的瓦斯可直接用作民用、工业用燃气。

2.9%―30%浓度的瓦斯可使用燃气发电机组进行发电利用。在过去几十年时间内，特别是在近10年中，容量为100―2000kW范围内的燃气发电机组在应用方面，有了很大的发展。随着产品技术的不断成熟和改良，往复式燃气发动机组已经可以利用9%―30%浓度的瓦斯进行发电。燃气发电机组作为一种低成本的发电产品，在瓦斯发电市场占据重要地位。

3.8%左右浓度的瓦斯可使用柴油引燃发电机组进行发电利用。由于超低浓度瓦斯利用火花塞点火困难，传统燃气发电机组无法对其进行发电利用。国内企业经过长期研究试验，研制出的柴油引燃发电机组有效解决了这一问题。该发电机组利用微量柴油引燃来代替火花塞点火，促使低浓度瓦斯可以在缸内快速燃烧带动活塞做功输出电能。柴油引燃发电机组的输送系统采用低浓度瓦斯细水雾混合输送系统，成功避免了机组运行过程中可能出现的瓦斯回火爆炸的危险。另外，通过此发电机组，可有效控制柴油喷射量（10―20g/kWh），达到最佳的稀薄燃烧状态，同时可将机组的排温控制在550℃以下，明显降低机组热负荷，提高了机组运行的稳定性。

4.1%以下浓度的瓦斯（俗称乏风）可利用蓄热氧化燃烧发电技术进行发电利用。在煤矿开采过程中，为了降低矿井中的瓦斯浓度、提高煤矿生产的安全性，需要利用抽排系统将煤矿瓦斯排到矿井外，这部分煤矿瓦斯称为乏风，乏风中的瓦斯含量极低（一般在1%以下），无法进行燃烧发电，而目前我国对于乏风的利用主要是引进国外先进的蓄热氧化燃烧发电技术进行发电。利用电热元件先将发电设备内的交换床预热到甲烷气体氧化反应所需温度，乏风从交换床的低温侧流入并穿过反应器，乏风温度升高，在到达交换床高温反应区时被迅速氧化，产生热能。产生的高温气体到达交换床另一侧释放热量，使这一侧交换床的温度越来越高，形成高温侧。此时，氧化反应器将自动逆转乏风流动方向，使乏风从交换床的高温侧流入，吸热升温，接近反应器中央区域时，甲烷气体被氧化、产生热能，高温气体被传输到交换床的低温侧释放热能，如此循环交替运转。在循环运转的过程中产生的高温高压气体带动发电机进行发电。

（二）瓦斯发电得到国家政策的大力支持

加快煤矿瓦斯的抽采利用，推进煤矿安全发展、清洁发展、节约发展，是一项很有发展前景的事业。国家高度重视煤矿瓦斯抽采利用的发展，成立专门的工作机构，安排专项资金，制定了防治结合、标本兼治的重要决策和一系列政策措施，大力推进煤矿瓦斯抽采利用。

1.财政资金上加大支持力度。中央财政提高瓦斯抽采利用的财政补贴标准，强化中央财政奖励资金引导扶持，加快推进煤炭产业结构调整和煤矿企业兼并重组；加大中央财政建设投资支持力度，充分调动企业积极性。

2.税收政策上加大优惠。完善增值税优惠政策，加快营业税改征增值税改革试点，扩大煤矿企业增值税进项税抵扣范围；加大所得税优惠力度，瓦斯开发利用财政补贴，符合有关专项用途财政性资金企业所得税处理规定的，作为企业所得税不征税收入处理。

3.发电价格和上网政策上给予支持。落实瓦斯发电市场定价机制，支持瓦斯发电上网。煤矿企业利用瓦斯所发电量优先自发自用，富余电量需要上网的，由电网企业全部收购。完善瓦斯发电价格政策，根据瓦斯发电造价及运营成本变化情况，调整瓦斯发电上网电价。

4.对利用瓦斯发电的企业进行补贴。瓦斯发电将按照当地脱硫燃煤机组标杆上网电价加每千瓦时0.25元补贴；另外，中央财政将按0.2元/立方米（折纯）的标准对瓦斯开采企业进行补贴。

（三）瓦斯发电项目效益显著

瓦斯发电项目可以取得良好的经济效益，以燃气发电机组利用30%浓度的瓦斯发电为例：

假设燃气发电机组发电效率为35%，每立方米纯瓦斯可发电3.0―4.2度，则每立方米30%浓度的瓦斯可发电1.0―1.4度，利用30%浓度的瓦斯发电成本约需0.15元/度，而上网电价约为0.56元/度，如果在项目投产后可以保证瓦斯气源的稳定供应，项目在两到三年时间内即可收回成本。此外，考虑到瓦斯抽采及利用的政府补贴、项目产生的可交易CO2减排指标等，瓦斯发电项目的经济效益十分显著。瓦斯发电项目还可以减少温室气体排放，降低大气温室效应，减少环境污染，并且给项目所在地区带来更多的就业机会，具有很大的社会、环境效益。

二、瓦斯发电发展的制约因素

虽然目前瓦斯发电技术成熟可靠，效益较显著，也得到国家政策的大力支持，但也存在着诸多制约因素，主要表现在以下方面。

（一）常规燃气发电机组利用瓦斯作燃料发电时，可利用瓦斯浓度下限为9%

常规燃气发电机组利用瓦斯作为燃料发电时，对瓦斯浓度有较高要求，可利用瓦斯浓度下限为9%。对于目前利用9%以下浓度的瓦斯的两种技术，项目建设初期投资过大，且运营过程中发电成本过高，导致投资回收期太长，使项目环保不经济。

（二）由于超低浓度瓦斯利用技术仍存在很大空缺

目前，1%―9%浓度的瓦斯没有被充分利用，因此，需要加大对瓦斯发电设备的研究投资，并且积极发展掺混技术。

（三）抽采技术和设备不完善，不利于瓦斯发电项目的长久运营

由于抽采技术和设备不够完善，以及随着开采工作面的进展，抽采瓦斯的浓度有较大的变化，瓦斯发电机组的稳定性受瓦斯浓度波动影响较大，瓦斯舛裙低时，机组运行困难，导致发电效率不稳定，不利于瓦斯发电项目的长久运营。

（四）国家政策落实不够，影响企业积极性

国家虽然推行了一系列政策支持瓦斯抽采利用，但在实际操作过程中，政策的落实大打折扣。对于瓦斯抽采利用单位的补贴迟迟不到位，严重影响企业的积极性。

三、建议及展望

（一）加强煤矿瓦斯抽采利用科技保障力

发展瓦斯抽采利用，必须以科技创新和技术进步为出发点。要进一步加大以煤矿瓦斯抽采利用为重点的安全技改力度，地方和企业也要在配套资金上加大支持。要大力推进瓦斯开发利用国家科技重大专项的实施，加强瓦斯抽采利用重大问题的科技攻关，加大煤矿瓦斯抽采和开发利用关键技术、重点装备研发和推广应用力度。

（二）国家要认真编制和落实煤矿瓦斯抽采利用规划

为促进煤矿瓦斯抽采利用进一步发展，必须坚持科学规划，有序开发，防止乱采乱抽、浪费资源。要抓紧煤矿瓦斯抽采利用规划编制工作，明确目标、任务、标准、重点项目、资金投入、保障措施，推进煤矿瓦斯抽采利用有序有效进行。

（三）进一步完善落实瓦斯抽采利用优惠政策

目前，影响煤矿瓦斯抽采利用进一步推行的重要原因之一，是国家鼓励支持抽采利用的政策没有得到很好落实，有些政策还需要进一步完善。促进煤矿瓦斯抽采利用，关键是要落实政策、完善政策。并且要确保国家对于瓦斯抽采利用的优惠及补贴到位，不打折扣，提高瓦斯抽采企业的积极性。国家电网要积极为瓦斯发电企业创造条件，保证瓦斯发电优先上网。

（四）瓦斯发电技术为解决能源与环境的问题提供了全新思路

瓦斯发电技术在“十一五”、“十二五”期间得到了快速发展，为解决能源与环境的问题提供了全新思路。随着能源与环境问题的日益突出，国家对环保的要求日趋严格，大力发展瓦斯发电是未来瓦斯利用的主要方向之一，发展前景十分广阔。

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