摘 要：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。
关键词：秸秆;热电联产;集中供暖;政府规划
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]。
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。
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 807.1 m2 ，县城人均居住面积 39.85 m2 ，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 5.4×1017 J。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 10.4×1017 J，完全可以满足城市供热的需求[11-12]。
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] 。
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] 。
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。
参考文献：
[1]刘科，金立科. 河南农村秸秆焚烧问题分析及其政府治理[J]. 创新科技，2016(1)：68-71.
[2]聂胜委，郭占玲，张巧萍，等. 河南省作物秸秆资源利用现状分析及对策[J]. 山西农业科学，2015，43(5)：599-602.
《河南农作物秸秆热电联产利用方式研究》来源：《山西农业科学》，作者：李彦普。
