張 曦 陳 思 馬 聰 儲(chǔ) 琳 聶 斌

（1.浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，浙江杭州 311121；2.杭州市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 310000；3.浙江浙大新宇物業(yè)集團(tuán)有限公司，浙江杭州 310000；4.嘉興市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，浙江嘉興 314000）

2020年9月22日，第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)宣布國(guó)家二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，氣候雄心峰會(huì)上進(jìn)一步提高了國(guó)家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)力度，彰顯了我國(guó)積極應(yīng)對(duì)氣候變化、走綠色低碳發(fā)展道路的雄心和決心[1]。2021年3月15日，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議指出，“十四五”是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期，應(yīng)重點(diǎn)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，實(shí)施重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域減污降碳，推動(dòng)綠色低碳技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破，加快推進(jìn)碳排放權(quán)交易，將碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局[2]。

實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)需要在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、能源、技術(shù)等各個(gè)層面，做好導(dǎo)向引領(lǐng)，轉(zhuǎn)變觀念，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和優(yōu)化能源技術(shù)等工作，推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展[3]。

垃圾填埋沼氣（LFG）是衛(wèi)生填埋場(chǎng)的降解產(chǎn)物之一，屬于可再生的生物質(zhì)能源[4]。垃圾填埋沼氣可用于供熱、發(fā)電、工業(yè)原料等，經(jīng)深度凈化處理可以用作管道燃?xì)狻０l(fā)電、民用燃料和汽車燃料是3種垃圾填埋沼氣最為普遍的利用方式[5]。

垃圾填埋沼氣的主要成分是CH4，CH4的全球變暖潛能值（GWP）是CO2的28倍，CH4能夠與大氣污染物（氟利昂等）發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生其他溫室氣體，造成增溫效應(yīng)的疊加。減少CH4排放可以減少大量溫室氣體的直接排放，比CO2更加有效[6]。因此，能源化、無(wú)害化的垃圾填埋沼氣是實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的有效路徑，將迎來(lái)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1 我國(guó)能源活動(dòng)碳排放情況

我國(guó)2020年碳排放量約102.51億t，比2019年上升0.8%，約占全球碳排放的30%[7]。據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院預(yù)測(cè)，我國(guó)2030年CO2排放峰值為135億t[8]，意味著我國(guó)未來(lái)近十年的CO2排放量將大幅降低。

2 垃圾填埋沼氣現(xiàn)狀

LFG的成分復(fù)雜，除垃圾特性外，其影響因素還包括溫度、厭氧程度、養(yǎng)分及毒素、pH值、濕度、填埋年限與區(qū)域、填埋方式與類型等。

垃圾填埋沼氣中，CH4、CO2、N2、CO、H2、H2O、H2S的組分分別為50.0%～65.0%、35.0%～50.0%、小于3.0%、小于等于1.0%、小于1.0%、小于1.7%、小于5%、小于0.3%。

垃圾填埋沼氣的工藝和技術(shù)逐漸成熟，應(yīng)用廣泛。北京、上海、杭州、南京等地垃圾填埋場(chǎng)相繼建立了LFG發(fā)電工程[9]。系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化和集約化程度逐步提高，技術(shù)和設(shè)備不斷更新和迭代。受政策體系配套水平、沼氣發(fā)電總體規(guī)模較等因素影響，垃圾填埋沼氣的市場(chǎng)化水平較低。

沼氣利用方式分析如圖1所示。

圖1 沼氣利用方式分析

垃圾填埋沼氣的利用應(yīng)綜合考慮沼氣處理成本、填埋場(chǎng)區(qū)位條件、市場(chǎng)前景等因素，因地制宜地選擇沼氣利用技術(shù)路線。

3 “碳中和”目標(biāo)實(shí)施背景下城市垃圾填埋沼氣的發(fā)展機(jī)遇

3.1 城市垃圾填埋沼氣市場(chǎng)潛力巨大

我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)存量規(guī)模大，2019年全國(guó)填埋處理量約44萬(wàn)t/d，占全國(guó)垃圾無(wú)害化處理量的54%。取CH4濃度45%、每方沼氣發(fā)電2.2 kWh/m3、每小時(shí)每噸垃圾收集沼氣1.6 m3、全國(guó)垃圾日填埋量44萬(wàn)t，全國(guó)填埋場(chǎng)沼氣發(fā)電機(jī)組理論市場(chǎng)空間約1 500 MW，2019年全國(guó)垃圾填埋沼氣裝機(jī)容量約450 MW，市場(chǎng)滲透率不到30%，我國(guó)垃圾填埋沼氣市場(chǎng)未來(lái)潛力巨大[10]。

3.2 清潔低碳化發(fā)展是全球發(fā)展的大勢(shì)

面對(duì)日益凸顯的能源與環(huán)境問(wèn)題，能源清潔低碳化利用是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、控制能源消費(fèi)總量、改進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等目標(biāo)的有效措施。清潔低碳化發(fā)展是中國(guó)能源發(fā)展的重要任務(wù)和趨勢(shì)。在此趨勢(shì)下，城市垃圾填埋沼氣將充分發(fā)揮其能源化、無(wú)害化的特點(diǎn)，努力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)清潔低碳發(fā)展戰(zhàn)略。

3.3 天然氣供需緊張

近兩年，受多方面影響，歐洲天然氣期貨價(jià)格漲幅11%，約88歐元/MWh[11]。在全球能源轉(zhuǎn)型的推動(dòng)下，2009年至2020年全球天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng)30%，目前，中國(guó)天然氣對(duì)外依存度超過(guò)40%，且天然氣需求仍在持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)的供需矛盾短期難以緩解。城市垃圾填埋沼氣的主要成分是CH4，經(jīng)凈化、提純后加以利用，可以在一定程度上緩解天然氣供應(yīng)緊張的問(wèn)題。

3.4 “碳中和”將列入未來(lái)四十年發(fā)展目標(biāo)

2020年12月21日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新時(shí)代的中國(guó)能源發(fā)展》白皮書，清晰描繪中國(guó)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的“路線圖”，將中國(guó)的碳中和路徑劃分為3個(gè)階段，即碳達(dá)峰期（2021—2030年）、快速降碳期（2031—2045年）和深度脫碳期（2046—2060年），明確各階段的重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)[12]。從“十四五”規(guī)劃開始，在未來(lái)四十年的各個(gè)五年規(guī)劃中有序開展減排工作，配套出臺(tái)相關(guān)政策予以支持。

3.5 綜合能源服務(wù)蓬勃發(fā)展

綜合能源服務(wù)是提供面向終端的能源集成或創(chuàng)新解決方案的新型能源服務(wù)方式，具有綜合、互聯(lián)、共享、高效、友好的特點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策積極推進(jìn)綜合能源改革試點(diǎn)建設(shè)，各大能源集團(tuán)紛紛成立專業(yè)的綜合能源服務(wù)企業(yè)，布局綜合能源服務(wù)市場(chǎng)。綜合能源服務(wù)的市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)。有預(yù)測(cè)表明，2025年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到0.8～1.2萬(wàn)億元，2035年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1.3～1.8萬(wàn)億元。

4 發(fā)展對(duì)策

4.1 科學(xué)制定“十四五”沼氣能源發(fā)展規(guī)劃

2019年全國(guó)垃圾填埋沼氣市場(chǎng)滲透率不足30%，我國(guó)垃圾填埋沼氣市場(chǎng)未來(lái)潛力巨大。在此背景下，科學(xué)制定“十四五“沼氣能源發(fā)展規(guī)劃，配套相應(yīng)的減排政策，鼓勵(lì)城市垃圾填埋沼氣綜合利用建設(shè)，將進(jìn)一步提升垃圾填埋沼氣利用規(guī)模，優(yōu)化沼氣利用技術(shù)路線，探索建設(shè)模式和運(yùn)營(yíng)模式，加快沼氣利用產(chǎn)業(yè)布局。

4.2 城市垃圾填埋沼氣綜合能源利用

城市垃圾填埋沼氣作為綜合能源系統(tǒng)多能互補(bǔ)的要素之一，有助于打造“共建、共贏、共享”的綜合能源服務(wù)生態(tài)圈。將城市垃圾填埋沼氣與區(qū)域型或園區(qū)型綜合能源服務(wù)相結(jié)合，在資源集約化、循環(huán)無(wú)廢的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)多元協(xié)同、降本增效、互利共贏的低碳供能模式。

4.3 積極參與國(guó)際、國(guó)內(nèi)碳排放權(quán)交易

CCER指中國(guó)核證自愿減排額度，是依據(jù)國(guó)家發(fā)改委實(shí)施的《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》規(guī)定，經(jīng)國(guó)家備案并在注冊(cè)登記系統(tǒng)中登記的碳減排量[13]。城市垃圾填埋沼氣項(xiàng)目屬于CCER項(xiàng)目，應(yīng)積極參與國(guó)際、國(guó)內(nèi)碳排放權(quán)交易，將核證后的碳減排量投放至碳交易市場(chǎng)中，提升項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

城市垃圾填埋沼氣綜合利用是資源集約、循環(huán)無(wú)廢、節(jié)能減排、降本增效的技術(shù)手段。在實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)背景下，城市垃圾填埋沼氣的發(fā)展迎來(lái)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。在清潔低碳化發(fā)展、天然氣供應(yīng)緊張、“碳中和”將列入未來(lái)四十年發(fā)展目標(biāo)等因素下，城市垃圾填埋沼氣產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)空間巨大，將充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，與綜合能源業(yè)務(wù)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，打造低碳供能模式，積極參與國(guó)際、國(guó)內(nèi)碳排放權(quán)交易，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益雙贏，為中國(guó)“碳減排”和“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮出其應(yīng)有的作用。