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一、我國有豐富的沼氣資源
    在中國，沼氣的開發利用主要是通過厭氧工藝處理工農業有機廢棄物、城市生活垃圾和生活污水的途徑。本文研究的范圍是工業有機廢棄物、養殖場畜禽糞便、城市生活垃圾和廢水以及農村家庭畜禽養殖等四個方面。

    1.1 工業有機廢水年排放量超過25 億噸，廢渣0.7 億噸（2002 年）工業有機廢棄物來自于輕工企業和非輕工企業兩個方面。輕工產品主要是酒精、啤酒、黃酒、白酒、淀粉、味精、飲料和造紙等10 多個行業。目前這些行業年排放有機廢水為8.46 億噸，廢渣0.24 億噸。非輕工企業排放有機廢物的主要是制藥、屠宰、面粉、植物油、醬油、罐頭、石化和橡膠等行業。據統計，每
年排放有機廢水16.74 億噸，廢渣0.49 億噸。

    通過厭氧消化工藝對上述二項的工業有機廢水（25.2 億噸/年）和廢渣（0.73億噸/年）進行治理，可獲得沼氣資源量為106.8 億立方米（含甲烷56%）。

    依據每立方米廢水產沼氣量的不同，我們可以劃分為三類：第一類是每立方米廢棄物產沼氣10 立方米以上，主要包括酒精、白酒、淀粉、味精、檸檬酸、造紙、機械漿；第二類為每立方米廢棄物產沼氣5~10 立方米，包括酶制劑、制藥、纖維板、植物油等；第三類為每立方米廢棄物產沼氣小于5 立方米，包括制糖、啤酒、果汁、屠宰、糖醛等。上述第一類廢水雖然占總量僅為15%左右，但產沼氣的潛力占到了60%。

    考慮到中國國民經濟持續快速發展，2020 年國內生產總值總量將比2000 年翻二番。據此預測，排放的工業有機廢水總量預計將增加1 倍。這樣可轉化為沼氣的資源量將增加1 倍，達到215 億立方米。

    1.2 糞污的年排放量已達18 億噸
    根據2003 年中國畜牧業年鑒，對中國生豬、家禽和牛的存欄量計算，全年禽畜養殖業糞便排放量已達18 億噸，如果加上規模化養殖場生產的沖洗水，實際排放污水總量超過200 億噸。按照糞便資源產沼氣的潛力估計，可產沼氣總量為700 多億立方米。

    中國目前通過處理糞便而生產沼氣的分二個部分。一是規模養殖場，它通過沼氣工程技術處理糞便而獲得沼氣。2002 年全國規模養殖場（3000 頭豬以上）共8241 家，糞便總量4900 萬噸，生產沼氣的潛力有27.2 億立方米。另外，養殖規模在500-3000 頭豬的小型規模養殖場的糞便量為8500 萬噸，考慮到收集和管理等因素，生產沼氣潛力12.3 億立方米。

    另一個途徑產生農業養殖沼氣的是在中國十分普及的戶用沼氣池的推廣應用，一個家庭飼養4 頭豬以上，就可建一個6-10 立方米的沼氣池，每年可生產沼氣300 立方米。家庭飼養豬及禽畜總量雖然很大，沼氣資源量可達600 多億立方米，但考慮到散養，糞便收集和技術管理等因素，戶用可獲得的沼氣資源量估計為150-200 億立方米。

    根據畜牧業發展規劃，到2010 年和2020 年分別以8%和3-5%的速度增加，那么到2020 年沼氣資源量可增加3 倍。其中規模化養殖場隨著我國經濟發展將會有更大發展，如按5%速度考慮，規模化養殖場（含小型規模養殖場）沼氣資源將達到150-200 億立方米，而戶用沼氣資源量將達到300 億立方米。

    1.3 城市生活污水和生活垃圾
    2003 年中國城市生活垃圾清運量為1.49 億噸，生活污水為247 億噸。如果生活垃圾用衛生填埋產沼氣的技術占50%，則其產氣資源量為90 億立方米，而生活污水也有30-40%用沼氣技術處理，則可產沼氣的資源量為10 億立方米，兩項共計100 億立方米。

    按我國城市發展規劃，到2020 年城市生活垃圾和生活污水將分別增加1 倍以上。沼氣資源總量將達到200 億立方米。

    1.4 目前可獲得的沼氣資源總量為446 億立方米
    匯總上述數據如表1，可看出：目前我國沼氣資源總量有446 億立方米，如果按熱值當量（23.02 兆焦/立方米）折算相當于3500 萬噸標準煤，可替代煤炭（20.93 兆焦/立方米）4900 萬噸。

    上述各項沼氣資源除戶用沼氣資源外都可用于發電，共有246 億立方米。在目前中國技術水平下，每立方米沼氣可發電1.6 千瓦時，那么可發電394 億千瓦時，相當于裝機656 萬千瓦（按年發電6000 小時計算）。

    到2020 年中國沼氣資源總量915 億立方米，比2000 年增加1 倍，相當于7190 萬標準煤，如果能開發利用，相當于替代煤炭1 億噸，這是一個相當可貴的能源資源。其中除了戶用沼氣300 億立方米資源外，共計615 億立方米，用它來發電，可產生1230 億千瓦時電力（每立方米沼氣產生2 千瓦時電力），裝機容量能達到2050 萬千瓦，相當于5 個大型原子能核電站（每個電站400 萬千瓦）。

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二、沼氣及其技術現狀與發展
    2.1 沼氣工程技術已經基本成熟，發酵工藝以UASB 和CSTR 為主經過20 多年的發展，中國在大中型沼氣工程中的工藝技術已經基本成熟，目前所采用的工藝技術已經成功地用于各類有機廢水。在現有的工業有機廢棄物沼氣工程中，UASB 和CSTR 占80%（見表2）。各種工藝類型的技術特點見表3。


    UASB—上流式厭氧污泥床反應器，其特點是由于培養了顆粒污泥，而使厭氧菌種不致流失，大大提高了厭氧發酵效率，不需要攪拌、運轉簡單、適應高或低濃度COD 負荷、占地面積減少，因此得到大量應用（占全部工程的49.26%）。最大的UASB 厭氧工程建在江蘇徐州房亭酒廠，其罐群總體積達10000 m3。國內最大UASB 單池體積已達4000 m3。

    CSTR—全混合厭氧工藝適用于高懸浮物、高濃度（高溫）廢液，CSTR 在酒精糟液處理中得到最多應用。應用于酒精廢糟液處理的最大CSTR 厭氧發酵罐群1999 年已在江蘇太倉新太酒精公司建成并投入運轉。該罐群體積已達到13200m3，日處理木薯干廢液近2000 m3，日產沼氣40000 m3以上。最大單體罐體積5000m3 建成河南南陽酒精廠。



    近幾年新型高效的IC 和EGSB 厭氧裝置得到了較多的應用，此類裝置效率高、占地面積小。特別適用于懸浮物低、濃度低的廢水（如：造紙、啤酒、淀粉廢水）。

    2.2 沼氣工程配套技術得到發展
    近10 年來，中國對應用最多的全混合發酵罐和UASB 反應器進行了大量的標準化、系列化設計及產業化開發工作，完成了全混合厭氧發酵罐罐體和罐內噴射泵攪拌、沼氣攪拌的系列設計。對UASB 罐體結構、三相分離器、布水系統等方面，形成了矩形和圓形UASB 反應器兩大系列的標準化設計。

    同時，還引進了國外的新材料和新工藝來設計和建造。如德國利浦（Lipp）公司的雙折邊咬口技術和Farmetic 公司的拼裝制罐技術。由于在現場拼裝（或卷制）方式最終成型使工程施工周期短，比普通鋼板節省材料50%以上，而且耐腐蝕、技術先進、性能好。目前在中國已建成數十套裝置。

    在沼氣工程配套設備研發方面也已達到一定的技術水平，已有不同型號的產品生產銷售，普遍用于各類沼氣工程中。包括：
    (1) 固液分離機被廣泛采用。為了適應綜合利用或發酵工藝及后處理工藝對于分離機械的需要,近年來科技人員已研制出一些符合沼氣工程特點的分離機械,如振動篩、斜板篩、旋轉篩、固定床過濾篩等,加復合沉淀和擠壓等機械。脫水率一般在10%～40%。基本能滿足工藝和綜合利用的要求。

    (2) 料液輸送設備質量可靠。近年來,針對沼氣液料的多品種、理化性質不同的特點,先后成功研制多種輸送畜禽糞便的設備,其中上海自行開發的75ＹＥ-10 泵的效率達到65%左右,其性能甚至比國外同類產品還好。

    (3) 沼氣的凈化、儲存及輸送和利用設備進一步發展。已開發出一批可行的脫硫技術,脫硫效果可達到城市煤氣硫化氫H2S 含量的標準。沼氣的儲存普遍采用鋼制濕式氣柜。干式氣柜沼氣的輸送除選用羅茨風機、空氣壓縮機、氮氫氣體壓縮機外,還研制出沼氣專用壓縮機作升壓設備。輸氣管路的材質也已多樣化,以塑代鋼、以鑄代鋼已經在一些工程中實現。與此同時,沼氣的利用設備,如燃氣
鍋爐、大型灶具、沼氣發電機組的研制也獲得新的進展。[NextPage]
    2.3 沼氣工程形成了各種適宜模式
    在實際建設中，根據現場條件和對發酵殘留物處理利用方式和要求的不同，沼氣工程可以有兩大類，即生態類型和環保類型。

    生態型沼氣工程，即沼氣工程周邊的農田、魚塘、植物塘等能夠完全消納經沼氣發酵后的沼渣、沼液，使沼氣工程成為生態農業園區的紐帶。如為畜禽糞便沼氣工程，首先要將養殖業與種植業合理配置，這樣既不需要后處理的高額花費，又可促進生態農業建設。生態型沼氣工程的特點是，由于后處理過程比較簡單，因此投資和運行成本均較低。

    環保型沼氣工程適于周邊環境無法消納沼氣發酵后的沼渣、沼液，必須將沼渣制成商品肥料，將沼液經后處理達標排放的情況。該模式不利于資源得到充分利用，并且工程運行費用較高。

    對于農業規模養殖場的沼氣工程，目前在中國發展了多種模式。一種是綜合利用型，即把禽畜糞便污水全部進入厭氧處理系統，這種方式工藝簡便，操作方便，工程投資少，但處理后的殘液濃度高，如不進行進一步處理，容易污染周圍環境。另一種是把糞便污水進行干濕分離，糞便固體直接用于生產有機肥料，糞水進入處理系統處理后的沼液可用自然生態環境消納（生態型），也可再進行好氧處理后達標排放。

    2.4 戶用沼氣
    戶用沼氣系統是中國農村能源利用的一種模式，它包括原料處理、沼氣池、沼氣輸配及殘留物（沼渣及沼液）利用等幾個部分。家用沼氣池一般在6-10 立方米。它的原料來自于家庭飼養豬、牛、家禽及人糞等，一般飼養4 頭豬就可滿足一個沼氣池的原料。每年產氣約250-400 立方米。經過我國過去幾十年的摸索和發展，戶用沼氣池的技術已經成熟，正在逐步形成產業。

    2.5 目前沼氣年開發利用量為67 億立方米
    截止到2003 年底，全國工業有機廢水共建成600 個沼氣工程，厭氧池總容積150 萬立方米，年處理有機廢水約1.5 億噸，僅占應處理的4%，年產沼氣10億立方米。這些工程主要分布在山東、四川、江蘇等18 個省市區，其中山東105處，占25.9%。

    根據農業部統計，到2004 年底，全國有農業養殖場大中型沼氣工程2492 處，總池容222.2 萬立方米，產氣0.89 億立方米，分布在全國24 個省市，其中福建、浙江、江西、湖南等四省均超過了200 座。

    截止2004 年底，全國戶用沼氣池已有1541 萬個，年產氣55.68 億立方米。城市生活垃圾和城市生活污水使用厭氧系統正在全國開展試點示范。據不完全統計，全國已有上百座示范工程。
    表4 為2004 年全國沼氣開發利用情況。2004 年全國沼氣開發利用量已有66.57 億立方米，按熱值當量計算，相當于替代了523 萬噸標準煤，也就是732萬噸原煤。



    2.6 2020 年開發利用沼氣270 億立方米
    沼氣開發利用首先是治理污染的環保工程，也是我國發展循環經濟，資源綜合利用的工程，所提供的能源又是清潔可再生的，所以國家十分重視。2006 年1月1 日將正式實施我國可再生能源法。相信在今后15 年沼氣開發利用會有一個很大發展。表4 列出了到2010 年和2020 年沼氣開發利用的一種發展情景。可以看到，2020 年沼氣開發量將達到270 億立方米，是2000 年的4 倍之多，年增長率為9.1%，大大超過了化石燃料（煤、油氣）的增長速度，相當于2122 萬噸標
準煤量，也就是約3000 萬噸原煤的數量。

三、當前發展沼氣的主要困境
      過去20 多年中國沼氣工程有了一定的發展，沼氣技術已成熟、實用，大中型沼氣工程和戶用沼氣都有了一定的數量；設備制造和施工企業也有M初步規模。但總體說，還不具備產業化發展的能力。從戶用沼氣池發展看，目前國家利用國債項目每年提供10 億元經費，對每一個建沼氣池的農戶提供幾百元的補貼。

    所以，全國每年新建的沼氣池都超過了一百萬個。而大中型沼氣工程還處在艱難的發展之中，其主要問題是：
    3.1 沼氣工程缺乏市場競爭
    一個萬噸規模工業酒精廠其初始投資約1000 萬元，為治理排放有機廢水所建的沼氣工程其初始投資要500 萬元以上。建一個萬頭豬場的初始投資在200 萬元，而為治理糞便污水的沼氣工程需100 萬元以上。這就是說，沼氣工程如果與上游企業建設同步實施，投資需要增加50%以上。這對本來就是弱質的酒精廠、養殖企業在經濟上難以承受。

    表5 列出了各類沼氣工程沼氣發電的單位產出成本，可以看到，多數的沼氣工程其動態（貼現率為8%）發電成本在0.5 元/千瓦時左右，大大高于煤電的發電成本。[NextPage]


    沼氣工程投資大，成本高，其內部收益率低，沒有盈利能力，因此，僅僅依靠沼氣工程自身發展無法在燃氣、電力市場上與常規能源競爭。

    除了自身的原因外，沼氣工程缺乏市場競爭力的另一個重要因素是沼氣工程技術體系不能適應產業化發展的要求，這主要表現在：沼氣技術有待進一步提高，施工和設計尚沒有國家統一標準，無資質認證；一些關鍵設備沒有專門化生產，沒有形成標準化系列化；計量監測是手工操作，影響正常運營，管理水平較低等等。

    3.2 在全國沒有形成沼氣市場
    沼氣工程規模小而且分散，它們所生產的燃氣和電力要通過燃氣公司或電網供應到消費者，將給這些能源企業帶來一系列的運行、安全、符合匹配和增容的問題，而且又要用高于正常的價格收購。如果沒有政策規定和支持，這些企業難以接受。

    目前我國的沼氣技術正在發展和完善之中，沼氣及其所發電力作為產品還沒有一套嚴格的技術產品標準和監測等認證體系和市場準入制度，因此沼氣及其電力不能成為市場的正式產品，這明顯地阻礙了沼氣市場的建立和發展。

    3.3 缺乏國家級的扶持政策
    雖然中國各級政府在環保治理和推動清潔能源發展上提供和實施了不少鼓勵性政策支持，但只是局部性的，針對一些具體項目的，沒有形成包括沼氣在內的可再生能源發展的完整的政策體系。在投資補貼、燃氣和電力價格、減免稅收及信貸等方面都沒有一個明確的激勵機制。

四、克服障礙的措施和政策措施
    4.1 樹立沼氣工程是綜合性基礎產業的發展觀念
    首先需要改變僅僅把沼氣工程看作為一類能源工程或項目的觀念。沼氣工程治理了輕工、養殖等許多行業排放的污水，改善了環境，又提供了清潔燃料和電力同時，使廢棄物轉變為高效有機肥料，資源得到了充分利用。它涉及能源、環境、資源多個領域，是一個充分利用資源實現循環經濟的綜合性的基礎產業。

    4.2 在政策扶持下沼氣工程實現產業化發展
    一個產業的發展必須遵循市場化發展的規律。但沼氣工程由于自身的弱點，在形成和發展的初期，它必須依靠政府的政策支持。因此要有正確的沼氣產業發展的思路。

    （1） 目標為導向：通過國家制定有法律約束力的目標作為需求，引導市場發展。

    （2） 企業是市場主體：治理環境、生產沼氣和電力的主要承擔者是企業，不是政府。廣大企業的參與，才能使沼氣工程生產的產品形成市場，規模發展，建立產業。

    （3） 政府的職責：明確沼氣發展的目標；提供包括價格、財政支持、稅收減免、信貸等激勵政策支持；培育市場，建立市場準入制度，加強技術、產品標準認證、監測、服務等體系的能力建設。

    4.3 措施與政策
    2006 年1 月1 日中國將開始實施《中華人民共和國可再生能源法》，目前中央和各級地方政府正在制訂第11 個五年計劃（2006-2010 年）和2020 年發展規劃，以及《可再生能源法》的實施細則。我們相信沼氣會有一個很大的發展。在具體的實施措施和政策方面，我們建議：

    （1） 明確目標、市場導向
􀁺 結合工農業有機廢水治理目標，確認發展沼氣在我國能源系統中的定位，制訂有法律約束的發展沼氣及其電力的數量目標，用需求引導市場加大環保目標的執法力度，推動企業完成治理任務

    （2） 企業自身努力提高市場競爭能力
􀁺 選好技術及技術模式，擴大規模，降低成本發展沼氣專業化經營企業，獨立經營，集中處理，降低成本

    （3） 形成和規范沼氣市場
􀁺 建立和完善技術和產品標準、認證、監管和服務體系建立沼氣及其電力市場準入制度，電網公司必須收購沼氣電力

    （4） 政策扶持，讓企業盈利
􀁺 實行優惠保護性價格（電價、燃氣價格）建立財政專項資金

    （5） 實行政策性融資
􀁺 把沼氣工程列入國家開發銀行、中國農業發展銀行政策性金融扶持的基本領域中，實行政策性融資逐步發展成為基礎設施專門化產業化發展的金融體制

    （6） 公眾參與
􀁺 提高公眾環保和清潔能源意識，鼓勵公眾積極參與和支持沼氣產業發展上述6 條的每一條都是有針對性的，要求在沼氣工程產業化發展中企業、市場、政府等各自所需要做的事情。比較起來，最為關鍵的，也是本研究報告特別提出的是其中的4 點，即發展有規模的沼氣專業化經營企業，電網公司必須收購電力，實行優惠價格和政策性融資。