专题系列—2013:小沼气开启发电大时代 （2）

　　近年来，德国沼气工业发展迅猛。沼气工程数量由1996年的350座，增加到2009年的4600多座，电力装机容量增长了35倍。截至2010年，德国已建成6000多处沼气工程，其所产沼气98%用于发电，总装机容量达2700兆瓦，其中装机容量2兆瓦以上的沼气厂有40家，沼气发电每年达200亿度以上，超过我国三峡工程的年发电量，占德国年平均用电量的4%。根据德国沼气协会的发言人Andrea Horbelt 介绍，到2020年将有20%的德国天然气需求将有沼气满足。

　　98%的德国沼气工程利用热电联产处理沼气，利用率可达80%。(发电机组效率约为38%-41%，热利用效率约为40%-45%)。一个优秀的德国沼气工程，每年运行时间可达8000小时以上。在粪便利用方面，我们注意到，每头牛每年可产生15立方米的粪便，利用它们可发酵产生450立方米的沼气，而这些沼气可发电900度，并且能够将粪便中的化学好氧量降低70%。由此不难看出，农村废弃物的发展潜力十分巨大，而德国在这一领域具有较好的技术优势和经济优势。

　　技术优势之一，是能够为客户提供运营所需的实用技术和解决方案，这当中包括错误报告系统和完全自动控制系统。优势之二，可以解决产气不稳定的问题。德农协拥有长达12年的实践经验，300个电站可提供运营技术支持、在线技术监测支持和原料的定期分析测试服务。优势之三，可在冬季实现稳定运行。发酵罐体内部增温的系统可根据气候因素启动发酵罐体的隔热层。优势之四，能够高效率地取出硫化氢。优势之五，操作成本和维护成本非常低，经济实用。优势之六，灵活自由的潜水搅拌器，可应用于干物质浓度为5%至30%的原料发酵。

　　经济优势方面，一是自动化运行系统，能够保证系统自身能源消耗是世界最低水平的2.5%。以500kw的发电机组为例，假定电价为0.35元/度，和其他系统+6,5%的自身消耗相比，我们可以每年为用户节省至少10万元的费用。二是运行时间长，由于需要较少维护，我们可以保证建造的沼气电站年平均运行时间可以达到95%。三是气体损失少。由于我们的系统可以始终处于最佳的生物环境，通过长时间的监测，即使在冬天也可以把原料中的可发酵部分100%地转化为沼气。其他系统由于泄露或者不完全发酵等原因至少会造成15%的损失。以500kw发电机组为例，假定电价为0.35元/度+0.25元/度补助，我们每年可以为用户至少多增加利润40万元。

　　中国沼气应用始于上个世纪20年代，在近百年的发展历程中，大致划分为以下四个大的发展阶段。

　　(一) 初始发展阶段

　　从20世纪20年代末至80年代初为沼气建设初始而曲折的发展阶段。但是由于当时技术不成熟、管理不到位、建设成本较高和服务跟不上等原因，沼气发展的势头没有保持住，曾经出现了两次较大的回落，导致不少户用沼气池和沼气工程在短期内报废，每年的报废量远大于新建量。这种“两起两落”的发展经历，严重挫伤了农民建池以及各级政府投入的积极性。

　　(二) 技术成熟阶段

　　20世纪80年代到2000年为沼气技术成熟阶段。其间，在各级政府的大力支持和科研人员的共同努力下，沼气工艺不断完善，综合效益开始显现，影响逐步扩大。这一阶段，我国沼气技术获得重大突破，研究推广了多种池型，开发出安全、方便、实用的进出料装置，采用了混凝土浇筑施工工艺，制定了一系列沼气池建设国家标准。同时，将沼气技术与农业生产技术结合起来，形成了以南方“猪—沼—果”和北方“四位一体”为代表的农村户用沼气发展模式。

　　(三) 快速发展阶段

　　2001年到2006年为沼气快速发展阶段。国家对沼气建设的投资力度逐步加大，仅中央便投资61.2亿元专项用于沼气建设与发展，支持户用沼气池建设1327万户，各类沼气工程建设4258处。到2006年底，全国户用沼气累计达到2200万户，建成养殖场大中型沼气工程5278处和生活污水净化沼气池13万多处，年产沼气近90亿立方米。

　　(四) 建管并重阶段

　　2007年以来，农村沼气建设进入建管并重的健康发展阶段。为了加强沼气建设规范管理，农业部和国家发展改革委先后共同印发了《全国农村沼气服务体系建设方案》和《关于进一步加强农村沼气建设管理的意见》，提出了“强化前期工作、明确管理责任、加快建设进度、严格资金管理、加强质量监管”等具体要求。各地在项目实施过程中，坚持项目行政领导责任制和法人责任制;坚持就业准入制度，实行持证上岗，积极开展沼气生产工职业技能培训和鉴定工作;坚持建设标准和技术标准，规范建设;坚持招投标制度，对主要建筑材料和关键设备实行公开招标、集中采购;坚持项目公开公示制度等。这些举措极大地促进了农村沼气的健康快速发展。

　　对推进我国沼气产业发展的启示

　　张莉敏(农业部工程建设服务中心)在有关德国沼气产业发展现状及对我国的启示一文中提到，按照建设节约型社会、发展循环经济和建设现代生态安全农业的要求，以可再生能源代替传统能源，以生物有机肥代替化学肥料是今后我国现代化建设的必然趋势。有必要借鉴德国通过市场机制，利用政策激励、引导和支持社会各界发展沼气工程的经验，进一步调整完善我国沼气产业发展政策，促进我国沼气产业健康快速发展。

　　(一)切实提升农村沼气产业发展的战略地位

　　我国《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020年非化石能源消费将占我国能源消费总量的15%左右。我国农村地区沼气资源十分丰富，畜禽粪便和秸秆年产量约39亿吨，沼气发展潜力巨大，若全部加以利用，每年可产沼气3000亿立方米，可替代标煤3.36亿吨，既可以解决广大农村使用清洁能源问题，又可解决农业面源污染问题，也可有力促进生态循环农业发展。

　　因此，应提升沼气在可再生能源产业发展中的战略地位，将其作为能源发展战略的重要组成部分，在中长期发展规划中予以足够重视，特别是制定明确的扶持政策及相关配套保障措施，鼓励大力发展大中型沼气工程，推进构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。

　　(二)加快推进沼气工程终端产品的市场化

　　着力改变我国沼气工程终端产品沼气及沼电非商品化运用的现状，积极推进沼气产业市场化，引导社会资本投资建设沼气工程，加快我国大中型沼气发展步伐。修订《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》，明确要求电网公司按照规定价格全额收购大中型沼气工程所产沼电，并适当提高沼电收购价格，降低发电上网装置建设费用。完善补贴政策，对集中供气的沼气生产企业给予补贴，鼓励沼气企业向农村及城郊农户集中居住区供气，研究制定沼气提纯生产天然气(CNG)用于民用、车用燃气的具体补贴办法。完善细化各项激励政策，对达到国家政策要求的沼气发电工程实行电网连接准入制度、贷款贴息政策、财政直接补助政策，并建立产品(沼气及其电力、热能、沼渣、沼液)市场流通机制，使得沼气及相关产品能够进入市场流通环节，最终实现规模经济效益。此外，要在户用沼气建设中推广CDM机制的做法，通过实施CDM机制对沼气工程予以补贴，为中国沼气工程建设争取更多的优惠和经济效益，建立中国沼气工程建设和运行的长效发展机制。

　　(三)着力加强关键设备技术研发和发展模式创新

　　改变我国重视厌氧消化工艺本身的研究和技术引进，而对沼气工程关键设备研发不够的现状，加强沼气生物净化技术、发电余热利用的高效转化设备、远程监测与自动调控技术等方面的技术攻关和创新。密切跟踪国内外沼气技术最新进展，及时引进、消化、吸收国外先进的沼气工程技术、建设、运营及管理经验。逐步淘汰常温发酵工艺，积极推广德国“沼气发电、余热升温、中温发酵、免储气柜，自动控制、加氧脱硫、沼液施肥”的发展模式;改变我国沼气工程规模小、成本高、产出低的状况，提高沼气发电工程的热能转换效率和运行效益。加强科技研发，逐步实行工程装备与设备的专业化、规模化生产。促进沼气工程设计单位同软件公司合作，研制与沼气工程相匹配的计算机控制系统，着力提高沼气工程运行的可靠性、准确性及方便性，大力提升沼气工程自动化控制水平。

　　(四)充分发挥资源优势，积极推进秸秆沼气工程发展

　　德国沼气工程发酵原料以能源作物(玉米、小麦青贮)为主，而我国不允许在可耕地上大面积种植能源作物作为沼气发酵原料，但却有极其丰富的农作物秸秆资源。近年来，随着农村生活能源结构的变化与大量农村劳动力向城市转移，秸秆逐步从传统农业原料演变为农业生产废弃物，被排除于农业生产内部循环之外，甚至大部分成为种植户田间地头焚烧物，成为环境污染源。秸秆木质化纤维多，难于被微生物降解，因而秸秆沼气发酵过程缓慢、产气量较低，秸秆生物发酵生产沼气技术在我国尚处于研究和试点示范阶段。今后应进一步加强秸秆发酵研发力度，着力解决秸秆预处理技术和高效秸秆厌氧发酵技术，大力发展大中型秸秆沼气工程，解决广大农区尤其是粮食主产区剩余秸秆问题，为秸秆综合利用和禁止焚烧开辟新途径。

　　(五)加快推广沼渣沼液利用，发展绿色生态农业

　　实践表明，沼液沼渣是优质的有机肥和生物农药，使用沼液沼渣肥料，能够大幅减少田间投入，有效提升土壤有机质含量、农产品产量和品质，对发展生态安全农业，生产无公害、绿色、有机农产品具有重要价值。但目前沼液沼渣在农业生产中的作用机理不清，沼肥制作工艺不成熟、标准不统一，沼肥商品化市场还未形成。因此，我国在推进沼气工程产业发展的同时，还应加强相关研究与宣传推广，推进沼液沼渣等沼气生产副产品的高效利用。在发展初期，政府应为市场培育提供支持，如给予使用沼渣沼液发展无公害农产品经营者以适当补贴，待市场成熟后再逐步撤销补贴，以促进其稳步发展。

　　在2013年04月22-23日于上海远洋宾馆将要召开的“ 2013中国 (国际) 生物质能源与生物质利用高峰论坛(简称BBS 2013) ”上，中国农业大学董仁杰教授将应邀参加本次论坛，从德国沼气发展的政策、技术和中国沼气发展的挑战与机遇谈起，浅谈中国沼气发展的路线。

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