李秀金¹，周斌²，袁海榮¹，龐云芝¹，孟穎¹

（1.北京化工大學資源與環境研究中心，北京100029；2.中國21世紀議程管理中心，北京100036）

　　摘要：對中國目前沼氣發展過程中存在的問題進行了分析，提出了中國沼氣發展正處于戰略轉型期的觀點，對中國沼氣產業未來發展趨勢進行了研究。提出中國沼氣要做大做強和實現可持續發展，必須走產業化和市場化的道路，并就中國沼氣未來發展模式、產業化發展方向、技術裝備、政策支持等方面，提出了建議。

　　0引言

　　近年來，中國沼氣事業得到了快速發展^[1]。到2010年底，全國累計建成戶用沼氣超過4000萬戶^[2]（圖1）。各類規模化沼氣工程從2000年的1042處增至2009年的5.69萬處，總池容達714.96萬m³，年產沼氣9.17億m³（圖2）。其中，新增大型沼氣工程931處，中型沼氣工程5986處，小型沼氣工程10073處，生活污水凈化沼氣池2.32萬處，使中國生活污水凈化沼氣池的總數達到了18.69萬處，總池容達到851.39萬m³，發電裝機3.3萬kW，年發電10289.35萬kW·h。

　　近10年中國沼氣的快速發展主要是由于國家對沼氣推廣給予了高度重視，每年投入大量專項資金支持。從2003年到2010年上半年，僅中央對沼氣建設的投入已達242億元（圖3）。加上地方和建設單位的投入，總投入超過500億元。這些投入是中國農村沼氣快速發展的根本保證。

　　總體來說，中國農村沼氣可以用“成績巨大、問題不少”來概括，在新的形勢下，現有的發展模式必須要進行改變，否則就很難做大做強，也無法實現可持續的發展。可以說，目前中國沼氣行業正處于一個發展轉型階段，必須解決向哪里發展和如何發展的問題。

　　1中國沼氣行業存在問題

　　1.1戶用小沼氣與城鎮化發展的大趨勢不相適應，難以真正發揮在替代能源中的重要作用

　　2000年農業部提出了以沼氣為紐帶的“生態家園富民計劃”，實現了“家居溫暖清潔化、庭院經濟高效化、農業生產無害化”的目標[3]，在南方地區和經濟欠發達地區起到了重要作用，但在中國經濟發達地區、北方地區和高寒地區分散式小沼氣不能發揮其應有的作用。更為重要的是，隨著社會主義新農村建設步伐的加快，越來越多的自然村鎮要進行改造和重新建設，城鎮化程度越來越高，對清潔、方便能源的需求會越來越大，對環境的要求也會越來越高。不可能在每家每戶再建設一個小沼氣池，每家每戶自己再去為沼氣池上料出料。如果還單一發展戶用沼氣，就與新農村建設和城鎮化發展的大趨勢不相適應了，也不符合實際需要了。

　　目前，中國沼氣仍是以戶用小沼氣為主，所產沼氣主要用于農戶燒鍋做飯，利用價值很低。大中型沼氣站主要建在規模化的畜禽養殖廠，受養殖廠數量、規模和地域的限制，其數量和規模也很難做大。因此，盡管中國小沼氣發展勢頭良好，數量很大，但規模小、沼氣的利用更多的是“自產自消”型的低值利用[4]。這種沼氣發展模式，無論是現在還是將來，都無法形成規模化和形成產業，難以真正發揮在國家替代能源中的重要作用，也很難受到國家和社會的真正重視。

　　1.2主要依靠政府、缺乏系統化政策支持，尚未形成真正的產業化

　　中國無論是戶用小沼氣還是大中型沼氣工程，主要都是依靠政府買單，投資比例占相當份額，可以說，沒有政府在資金上的大力支持，中國的沼氣事業很難達到目前的發展勢頭。因此，中國的沼氣尚未形成真正意義上的產業化。另一方面，農村戶用沼氣主要還是福利性質為主，大中型沼氣也大多自用，大多賠錢運行，沒有經濟效益，也就無法走市場化。因此，一旦沒有了政府支持，沼氣行業自身就失去了發展能力，就會迅速萎縮，自身還遠不具備生存能力。

　　中國的沼氣工程初始投資大，運行成本高，生產的沼氣及其電力無法依靠自身能力進入常規的能源市場，發電入網困難，非養殖場原料收集困難，沒有可行的原料補貼、沼氣價格補貼以及稅收減免等優惠政策，無法讓企業盈利，也就無法吸引社會資本的進入，促進沼氣產業化和市場化的發展。目前，國外對沼氣使用實施免稅或減稅，提供發展沼氣的津貼等激勵政策[5]，而中國只對沼氣發電并網有補貼，對原料生產、收運，沼氣終端用戶等沒有經濟政策支持，缺乏系統化的支持，難以保障沼氣產業的可持續發展。

　　1.3缺乏技術創新，裝備水平低，難以支撐產業化沼氣的發展

　　目前，國外在沼氣生產和利用方面的技術已經比較成熟，配套設備也已經向大型化、成套化和系列化方向發展。中國沼氣推廣投入巨大，但研發投入非常少，缺乏自主創新的先進技術，工程整體技術水平偏低^[6]，工藝技術缺乏基礎性研究、工藝環節不夠合理、工藝系統不夠完整；此外，設備存在的問題也尤為突出，已經成為制約中國沼氣行業尤其是大型沼氣工程發展的“瓶頸”。主要問題是：①設備與工藝不配套。設備大多為自行設計或借用其他行業的單體設備，沒有針對工藝要求開展設計，設備與工藝配套性差；②缺乏系統化成套設備和標準化設備。各單元設備基本都是單獨設計或單獨購買，單元設備之間相互不匹配，也沒有統一的設計標準，設計和制造出來的設備千差萬別；③制造質量差，故障率高，不能長期穩定可靠運行；④缺乏關鍵核心設備。總體上，設備還難以支撐規模化沼氣產業的發展。

　　2中國沼氣行業未來發展趨勢

　　2.1戶用沼氣逐步向村鎮集中（聯村）供氣方向發展

　　新農村建設要求小村并成大村、城鄉統籌和統一規劃，這些新建的村鎮人口集中，聚集程度高，已經不再適宜發展戶用小沼氣，而應該以村鎮（聯村）集中供氣為主，逐步替代戶用小沼氣。

　　每個村鎮（或聯村）建設一個規模化的沼氣站，利用本村鎮產生的生活垃圾、人畜糞便和秸稈等廢棄物集中生產沼氣。沼氣通過管網送往各家各戶，或者把沼氣提純后，通過移動式罐裝車運往各村。這樣，村鎮居民就和城市居民一樣用上了清潔、方便的生物燃氣。其優點在于:降低單位建設和運行成本；便于實現物業化管理，保障系統穩定運行和常年穩定供氣；有利于實行規模化生產和商業化運作，促進沼氣產業化發展；避免“百戶百池”情況，有利于改善新農村的生態環境等。在山東德州已經建成秸稈沼氣示范工程，該工程實現了全年穩定運行，有效解決農村秸稈亂堆放現象，改善農民生活質量，提高生活水平[7]。但是，在南方和偏遠地區，戶用沼氣還是要適當發展的。

　　2.2發展模式向產業化、市場化方向發展

　　沼氣不能只局限于農戶和農村的發展模式，要向規模化生產和城市、工業、交通領域高值化應用方向轉變。只有規模化的生產，才能保障大規模的應用，才能產生規模效益和發揮在中國替代能源中的重要作用，才能形成產業。同時，要擺脫沼氣主要由政府支持的發展模式，要充分利用市場機制發展和壯大自身，積極吸引社會資金和社會支持，走市場化的道路，才能實現沼氣產業的可持續性發展。在滿足農村和農民需求的同時，走出農村和農業，開辟新的產業化途徑；同時，也可為農業和農村開辟新的致富之路。

　　2.3技術向工程化、裝備向標準化、成套化、系列化方向發展

　　中國在小型沼氣技術方面，走在了世界的前列，但在大型沼氣工程技術方面，與國外發達國家還有很大的差距。需要在了解和掌握發達國家先進沼氣技術的基礎上，針對中國國情和各地不同的情況，進行深入細致的研究，通過“引進-吸收-再創新”的途徑，開發適合中國國情的工程化沼氣技術。需要重點開發多種原料的預處理、特殊物料和混合物料高效厭氧消化、干法厭氧消化、反應器內外生物脫硫、沼氣分離提純、微量元素添加等技術。

　　先進可靠的裝備是沼氣產業發展的重要硬件保障。

　　針對現有沼氣生產設備存在的問題，在對現有工藝進行優化的基礎上，研發與工藝配套的標準化、成套化、系列化（“三化”）設備是非常必要和緊迫的。通過標準化，實現關鍵設備的標準化設計和標準化制造，保證設備的設計和制造質量，以及設備的通用性、普適性和穩定可靠性；通過設備成套化，實現整個工藝流程中各設備的系統匹配和優化組合；通過設備系列化，滿足不同規模大小的需要。開發沼氣設備標準化設計軟件和建立標準化設計平臺，為“三化”提供技術支撐。

　　2.4原料向多樣化方向發展

　　目前，中國沼氣生產的主要原料是畜禽糞便，而畜禽糞便只有在有養殖場的地方才可以獲得，單一性的原料已經成為制約中國沼氣大規模推廣的重要“瓶頸”。

　　原料的單一限制了沼氣工程的建設地點、規模大小。沼氣發酵原料應該由畜禽糞便等向秸稈、農產品加工副產物、輕工業廢物（糟、渣）、高濃度有機廢水、城市生活垃圾（如餐果蔬垃圾、居民糞便、市政污泥等）、以及利用鹽堿地、邊坡地種植的能源作物（如菊芋、能源草等）等多原料方向發展。德國的沼氣工程大多為混合原料發酵^[8]，如生活垃圾、廚余垃圾、工業廢渣和廢液、能源玉米等，以畜禽糞便作為沼氣生產原料的工程不足20%，以畜禽糞便為主的沼氣廠，也大多是混合原料發酵。

　　目前，國內學者也開始對不同原料的發酵性能進行初步的探討，劉曉英等^[9]對某食堂餐廚垃圾進行分析，在20g/L的容積污染負荷下，35d中溫消化后產氣率和產甲烷率分別達到369mL/g和201mL/g，具有良好的產氣性能。秸稈由于結構復雜，所需厭氧消化時間長、效率低，王小韋^[10]和王蘋^[11]等采用預處理的方式，破壞秸稈的內部結構，提高秸稈厭氧消化效率。李榮平等^[12]將餐廚垃圾與牛糞在3∶1比例下進行厭氧發酵，揮發性固體產氣率達到233mL/g。李來慶等^[13]將牛糞與NaOH預處理后的秸稈進行混合厭氧發酵，甲烷產氣率要比單獨一種原料高出4.9%～7.4%。

　　2.5產品利用向高值化方向發展

　　中國的沼氣生產要向產業化、市場化方向發展，其前提是要實現沼氣的規模化生產，同時要實現沼氣的高值化應用。沼氣的利用要走出農村、走出農業，向城市、向工業發展，就必須走向車用燃料、城市燃氣和工業生產用氣等高附加值方向發展。只有在生產沼氣有利可圖時，才會真正走向產業化和市場化，沼氣產業才能真正形成。

　　近幾年，歐美發達國家特別注重對沼氣的多方位高值利用，大力推廣提純沼氣，以替代天然氣。瑞士、瑞典、德國、法國、加拿大和澳大利亞等在這方面做了大量的研究，取得了杰出的成就^[14]。提純后的沼氣變成了高品位、高附加值的“生物天然氣”，可以完全替代化石天然氣，有著更為廣泛的市場空間和更高的利用價值。在如今國內油氣緊張的狀況下，經常出現油荒氣荒，只要有氣就能賣出去，市場不存在任何問題。并且，隨著中國經濟的快速發展，市場對清潔燃料的需求量也與日俱增，其燃料價格是一路飆升。2010年，中國各大主要城市的天然氣價格幾乎全部上調。目前，天津、上海、武漢和廣州車用天然氣價格分別達到了3.95、4.2、4.5和5.5元/m³，大大高于農村戶用沼氣的價格（1.0～1.2元/m³）。可見，提純后的沼氣用于交通、城市和工業后，價值大幅度提高，應用空間也大大擴展，是沼氣產業化和市場化的發展方向。

　　2.6支持政策向全方位配套方向發展

　　沼氣產業由原料、生產、產品用戶等多個環節構成，要保障產業的可持續發展，必須就整個產業鏈中各個環節進行有力的政策支持，缺少那個環節都不行。例如，德國就對能源作物種植企業、沼氣生產企業生產出的沼氣進行補貼，瑞典對沼氣生產企業、購買沼氣汽車的用戶進行直接補貼和稅收減免，如免收能源稅、二氧化碳稅，減收氣體燃料的車輛使用稅等^[14]。歐盟在2003年發布了“促進生物燃料或其他可再生燃料在運輸行業應用指令”^[15]，規定在非保留地上種植能源植物會得到每公頃45歐元的補貼。中國需要對原料的生產、收集和運輸、沼氣生產、沼氣車用、工業用戶等進行全方位的財政稅收支持，使相關企業能夠獲得穩定的利潤，才能保證沼氣產業的穩定發展。

　　3結語

　　中國沼氣行業在政府的大力支持下得到了快速發展，但也存在諸多問題。未來要在繼續推廣戶用沼氣和養殖場沼氣的同時，逐步走出農村和農業，實現向沼氣規模化生產和工業化應用方向轉變，最終建立中國沼氣產業，并實現市場化運作，實現沼氣產業的可持續發展并做大做強。目前，首先要結合社會主義新農村建設，大力發展沼氣的規模化生產和集中供氣，并實行專業化管理和市場化運作；其次，結合中國城市、汽車和工業的快速發展，大力發展車用和工業用沼氣，開辟新的應用領域和提升沼氣的利用價值；此外，還需要在原料多樣化、關鍵技術和核心設備研發、系統政策支持以及發展模式等方面實現轉變。

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