中国生物质发电潜力评估与产业发展研究

摘要

我国以农作物秸秆为代表的生物质资源储量丰富，以其作为原料进行发电具有电能质量好、可靠性高、技术比较成熟的特点，在维护能源安全、优化能源结构、缓解环境污染和促进农村经济发展中发挥着重要作用。开展我国生物质发电潜力评估与产业发展研究，对于指导我国生物质发电产业的快速健康发展，促进我国农业可持续发展和生态文明建设具有重要的理论和现实意义。本文基于可持续发展等相关理论及产业发展的经济学分析，系统剖析了国内外生物质发电产业发展现状和存在问题，评估了我国农林生物质资源的发电潜力，提出了产业发展的区域布局和生物质发电企业选址的优化方案，预测评估了生物质发电产业发展规模和企业的最佳装机规模，分析评价了产业投资成本和综合效益，提出了我国生物质发电产业发展的政策建议。主要研究内容与研究结论如下：
　　（1）基于博弈理论和外部性理论，对生物质发电产业发展进行了系统的经济学分析。基于博弈理论建立了农户、电厂和政府的三方重复博弈模型，进行三方利益最大化的博弈分析。同时，基于生物质发电的特性，对市场均衡条件下的生物质发电和燃煤发电进行对比分析，从补贴政策和征税政策两方面为生物质发电的推广提供政策选择。
　　（2）运用改进草谷比法，评估了中国农林生物质资源的发电潜力。选取9种主要农作物和林业“三剩物”资源为研究对象，估算其2011-2013年的年均发电潜力，并提出了中国生物质发电产业发展的区域布局优化方案，研究结果表明：中国农林生物质资源的最大发电潜力为77590.66MW，其中农业生物质资源发电潜力为70465.35兆瓦，林业“三剩物”资源发电潜力为7125.31兆瓦；产业发展的一类区域包括黑龙江、河南和山东3个省份，产业发展的二类区域包括吉林、新疆、河北、安徽、四川、湖南、广西、江苏、湖北和内蒙古10个省区。
　　（3）基于迭代重心法，确定了生物质发电企业的最优建设地点。综合考虑影响电厂运营成本的关键因素，以山东省桓台县为例，使用Matlab7.4软件工具箱中的图像处理函数Regionprops，确定田庄镇为该县生物质电厂的最优建设地点，具体坐标为（508.55，362.20）。
　　（4）采用灰色系统理论模型，预测了中国生物质发电产业的发展规模。结果显示：到2015年，中国生物质发电累计装机容量将达到11065MW，累计投资额达到992.70亿元，2011-2015年装机容量年均增长11.67％；到2020年，中国生物质发电累计装机容量将达到17449MW，累计投资额达到1529.18亿元，2016-2020年装机容量年均增长8.62%。
　　（5）依据不同燃料收集半径内可获得的资源数量，确定了生物质电厂的最佳装机规模。综合考虑生物质发电燃料运输成本和可收集秸秆资源数量，确定电厂最佳燃料收集半径应控制在50 km范围内，在稻谷、小麦和玉米等大宗作物的主产区，可以建设1×30MW的生物质电厂，在棉花和甘蔗的主产区，可以考虑建设2×30MW或2×25MW的生物质电厂。
　　（6）基于学习曲线和层次模糊综合评价模型，进行了产业投资成本的变化趋势预测和综合效益评价。结果表明：我国生物质发电产业单位千瓦投资的学习率为10.96%，单位千瓦设备价格的学习率为11.89%，产业投资成本逐渐降低，竞争力逐渐增强；产业综合效益评价对较强的隶属度为0.4861，表明我国生物质发电产业的综合效益较强，拥有较好的产业发展前景。
　　（7）结合前面章节的理论和实证分析，系统提出了中国生物质发电产业发展的政策建议。具体包括：建立完善的燃料供应体系；完善产业发展布局和规模，实现产业上下游协同发展；加强国际合作，注重技术研发，降低产业投资成本；加大政府对生物质发电的政策支持力度。

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第一章 引 言

1.1 研究背景和研究意义

1.2 国内外研究文献综述

1.3 研究目的和研究内容

1.4 数据来源和研究方法

1.5 技术路线和创新点

第二章 相关概念界定与理论分析

2.1 相关概念界定

2.2 理论基础

2.3 生物质发电产业发展的博弈分析与政策选择

2.4 本章小结

第三章 生物质发电产业发展现状与问题分析

3.1 国外生物质发电产业发展现状

3.2 中国生物质发电产业发展现状

3.3 中国生物质发电产业发展存在的主要问题

3.4 本章小结

第四章 中国生物质资源发电潜力评估

4.1 中国农业生物质资源发电潜力评估

4.2 中国林业生物质资源发电潜力评估

4.3 本章小结

第五章 中国生物质发电产业布局与发展规模分析

5.1 中国生物质发电产业的发展布局

5.2 中国生物质发电产业的发展规模分析

5.3 本章小结

第六章 中国生物质发电产业成本效益评价

6.1 中国生物质发电产业投资成本分析

6.2 中国生物质发电产业综合效益评价

6.3 本章小结

第七章 中国生物质发电产业发展的政策建议

7.1 建立完善的生物质发电燃料供应体系

7.2 完善产业发展布局和发展规模，实现产业上下游协同发展

7.3 加强国际合作，注重技术研发，降低产业投资成本

7.4 加大政府对生物质发电的政策支持力度

第八章 主要结论与研究展望

8.1 主要结论

8.2 研究展望

参考文献

致谢

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