浅谈沼气发电

浅谈沼气发电

【摘 要】中国实现可持续发展离不开可再生能源。生物质能作为一种新型清洁能源，具有广阔的应用前景。沼气发电是生物质能发电的主要形式之一，合理有效利用这一新型能源，对于可持续发展具有重要意义。

【关键词】可持续发展；能源；生物质能；沼气发电

1 沼气简介

沼气是由多种厌氧微生物混合作用产生发酵而产生的。在这些厌氧微生物中，按微生物的作用不同，可分为纤维素分解菌、脂肪分解菌和果胶分解菌等。在发酵过程中，这些微生物相互协调、分工合作，完成沼气发酵过程。

沼气发酵产生的物质主要有三种：一是沼气，以甲烷和CO2为主，其中甲烷含量在55％～70％，是一种清洁能源；二是消化液（沼液），含可溶性N、P、K，是优质肥料；三是消化污泥（沼渣），主要成分是菌体、难分解的有机残渣和无机物，是一种优良有机肥，具有土壤改良功效，沼气的生成物有很高的应用价值。

沼气发电是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物（例如：酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等）经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分利用发电机组的余热用于沼气生产，使综合热效率达80％左右，大大高于一般30～40%的发电效率，用户的经济效益显著。

2 国内外沼气发电技术现状

我国沼气发电研发工作有20多年的历史，现已有大中型沼气工程2000多座，户用农村沼气池1060万户，数量位居世界第一。我国的沼气发电在技术方面以及运行管理等方面都已达到国际先进水平。

在发达国家如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等，都已得到广泛的推广与应用。此外，沼气发电的并网比例随着发电和电网技术的逐渐成熟也呈逐年增长的趋势。

3 沼气发电的实现

沼气发电主要有沼气燃烧发电与沼气燃料电池发电两大形式。

3.1 沼气燃烧发电

沼气以燃烧方式进行发电，是利用沼气燃烧产生的热能直接或间接地转化为机械能并带动发电机而发电。沼气可以被多种动力设备使用，如内燃机、燃气轮机、锅炉等。燃料燃烧释放的热量通过动力发电机组和热交换器转换再利用，相对于不进行余热利用的机组，其综合热效率要高。

3.2 沼气燃料电池发电

燃料电池是一种将储存在燃料中的化学能直接转化为电能的装置，当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它就可以连续发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池及质子交换膜燃料电池等。沼气燃料电池是将沼气化学能转换为电能的一种装置，它所用的“燃料”并不燃烧，而是直接产生电能。

4 沼气发电的控制策略

围绕着提高沼气燃烧发电或沼气燃料电池的转化效率，沼气发电的控制主要从两个方面进行考虑。

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