規(guī)?；B(yǎng)豬場沼氣工程成本效益典型案例研究

李長安，王德剛，李小龍

(1.浙江科技學院經(jīng)濟管理學院，浙江杭州 310038;2.浙江省臺州市畜牧獸醫(yī)局，浙江臺州 318000;3.臺州市綠色農(nóng)業(yè)辦公室，浙江臺州 318000)

規(guī)?；B(yǎng)豬場沼氣工程是一項以開發(fā)利用養(yǎng)殖場廢棄物為對象，以規(guī)?；瘏捬跸癁橹饕夹g(shù)，集養(yǎng)殖污水處理、沼氣生產(chǎn)、廢棄物資源化利用為一體，以治理環(huán)境污染和獲取能源為目的，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán)的系統(tǒng)工程［1-3］。開展以沼氣工程為紐帶的廢棄物綜合利用，可以減少污染排放，提高資源有效利用率，提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和效益，增加農(nóng)民收入［4-7］。

目前對沼氣工程的效益評價大多只針對養(yǎng)殖場的經(jīng)濟效益，而忽略了種植業(yè)使用沼液產(chǎn)生的經(jīng)濟、環(huán)境和社會等外部效益［8-9］。而在整個種養(yǎng)殖一體化循環(huán)模式中，減排污染物、節(jié)約社會能源等外部效益也是很重要的內(nèi)容，因此針對養(yǎng)殖種植一體的財務效益評價更能真實體現(xiàn)沼氣工程的效益。

1 養(yǎng)殖種植一體化的界定

養(yǎng)殖種植一體化是指利用豬糞等養(yǎng)殖廢棄物加工成有機肥和沼液，通過科學的方式全部投用到種植業(yè)，推進農(nóng)牧結(jié)合、實現(xiàn)畜禽排泄物資源化利用和污染零排放的一種生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。因此養(yǎng)殖廢棄物資源化綜合利用是養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)的科學結(jié)合，其財務效益評價范圍的外延應涵蓋種植業(yè)，也就是把養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)作為一個會計主體。

1.1 養(yǎng)殖種植一體化的成本費用與收入的界定

成本費用由建造成本、運行成本、折舊費用3個部分組成。建造成本由土木建筑、設備購置、沼液管網(wǎng)鋪設、沼液貯存池建設、農(nóng)灌車購置和其他成本等組成;運行成本是指日常發(fā)生的沼氣工程維護管理費，包括設備維修費、動力費、人工費等。折舊費用是指建筑物和沼氣工程設備在使用過程中的磨損價值。

收益指沼氣工程的效益，主要包括直接收益(經(jīng)濟效益)，外部收益 (環(huán)境效益、社會效益)。

本研究從2個方面對沼氣工程建設進行成本效益評價:一是不考慮外部經(jīng)濟性，其收入包括有機肥收入，沼氣綜合利用收入，沼液 (渣)綜合利用收入，以下稱一體化角度直接經(jīng)濟效益評價;二是考慮外部經(jīng)濟效益，也就是把沼液和沼渣作為有機肥使用，減少污染物的排放，這些減少的污染物排放按污染物排放交易市場價格進行計算，另外沼氣能源代替煤炭減排溫室氣體 (二氧化碳)，帶來的環(huán)境效益參照世界銀行生物碳基金的碳匯交易價格折算，以下稱社會化角度的成本效益評價。

1.2 成本效益評價模型

1.2.1 一體化角度的成本效益評價模型

一體化角度的成本效益計算公式:

式中:NPV為財務凈現(xiàn)值;t為沼氣工程使用年限;Bt為沼氣工程帶來的收入;Ct為建造沼氣工程的成本費用;r為折現(xiàn)率，采用10%的投資機會成本。

1.2.2 社會化角度的成本效益評價模型

社會化角度的成本效益計算公式:

式中:NPVsocial為社會角度的經(jīng)濟凈現(xiàn)值，t、Bt、r含義同公式 (1)，Gt為沼氣工程所帶來的正外部性收益，折現(xiàn)率r也采用10%的投資機會成本。

1.2.3 評價方法

采用凈現(xiàn)值和內(nèi)部收益率2種評價方法。凈現(xiàn)值最大為效益最優(yōu);內(nèi)部收益率 (凈現(xiàn)值為零時的收益率)高，效益較好。

2 臨安山塢里養(yǎng)豬場案例分析

2.1 概況

臨安山塢里規(guī)模養(yǎng)豬場位于浙江省臨安市於潛鎮(zhèn)南山村后塘塢，養(yǎng)殖場總占地面積5.133 hm2，現(xiàn)有房舍面積8 800 m2，年存欄生豬6 000余頭，出欄量約10 000頭。2011年建成沼氣綜合利用工程項目。工藝流程特點是:上段實行雨水與污水分離，糞便與污水分離 (干清糞工藝)，糞便收集加工成商品有機肥，剩余的糞便污水進行厭氧發(fā)酵:中段建厭氧發(fā)酵 (生產(chǎn)沼氣)環(huán)節(jié)，糞便污水全部進入沼氣池進行無害化、減量化處理;下段沼氣經(jīng)過脫硫、脫水等凈化措施，經(jīng)輸配氣系統(tǒng)主要用于照明、消毒、食堂燃料和沼氣發(fā)電。

為實現(xiàn)養(yǎng)殖種植一體化的生態(tài)模式，養(yǎng)豬場與臨安市於潛鎮(zhèn)南山村村民委員會簽訂了“農(nóng)地沼液使用協(xié)議”。協(xié)議規(guī)定，山塢里規(guī)模養(yǎng)殖場大型沼氣設施所產(chǎn)生的沼液，無償提供給村民承包的20 hm2茶園、20 hm2桑園、10.67 hm2竹林做有機肥使用。養(yǎng)殖場負責鋪設沼液輸運到農(nóng)作物種植園地的管道，建造沼液貯存池等設施，并聘請相關(guān)技術(shù)人員對村民進行培訓輔導沼液使用技術(shù)。養(yǎng)與種結(jié)合使整個養(yǎng)殖場的糞污達到零排放。

2.2 一體化角度直接經(jīng)濟效益評價

2.2.1 沼氣工程成本

建設沼氣工程總投資約384萬元，其中土建工程投資112.30萬元，設備投資199.70萬元，其他投資72.00萬元。折舊年限按10年計算，年成本費用為38.29萬元 (Ct)。年成本費用中動力費1.73萬元，人工費4.5萬元，檢修維護費2.0萬元，日常管理費5.76萬元，折舊費24.300萬元。

2.2.2 沼氣工程收益

有機肥收益。臨安山塢里規(guī)模養(yǎng)豬場年存欄生豬6 000余頭，出欄量約10 000頭，按每天每頭商品豬平均排糞為3 kg，尿為2 kg，沖洗水為8 kg計算，豬糞采用干清糞工藝，人工清理豬舍75%的干豬糞，發(fā)酵后加工生產(chǎn)有機肥半成品，年產(chǎn)量約1 500 t，有機肥以300元·t-1的價格出售，年產(chǎn)生收益約45.00萬元。

沼氣利用收益。包括沼氣發(fā)電收益和發(fā)電余熱回收利用收益。沼氣站全年平均每天產(chǎn)沼氣240 m3左右，年產(chǎn)沼氣8.76萬m3。沼氣供生活用燃料和沼氣發(fā)電。根據(jù)文獻 ［10］，沼氣中總含能量的30%左右轉(zhuǎn)化成電能。總能量的40%左右發(fā)電，余熱用于照明、消毒、食堂燃料，其余的能量以各種形式被損失掉。

發(fā)電收益。養(yǎng)殖場沼氣發(fā)電機組采用45 kW純沼氣發(fā)電機組，日可發(fā)電時間10 h，日最大發(fā)電量460 kW·h，年最大發(fā)電量167 900 kW·h，該養(yǎng)豬場每年可節(jié)約電費約11.75萬元。

沼氣發(fā)電余熱收益。以熱值計算，沼氣熱值為5 500千卡·m-3=2.3×104J·m-3(1千卡=4 185.85 J)。以煤炭作為替代燃料估計該部分沼氣價值，計算方法如下:

P=(A×B)/(C×D)×E×F=(2.3×104×60%)/(2.1×104×20%) ×0.7×35 040=80 592元=8.06萬元。

式中:P為沼氣發(fā)電余熱收益;A為沼氣的發(fā)熱量，2.3×104kJ·m-3;B為沼氣灶熱效率，60%;C為煤炭的低位發(fā)熱量，2.1×104kJ·kg-1;D為燃煤灶平均熱效率，20%;E為煤炭價格，0.7元·kg-1;F為沼氣使用量，35 040 m3。

因此，沼氣總共收益19.81萬元。

通過對貯存過程中酸酯增減途徑的研究[9]，在化學變化過程中無論是水解反應、酯-酸交換反應，最終都可以歸結(jié)為酯的水解。由于酯的氧化反應主要是白酒中微量的高級脂肪酸在貯存過程中受外界環(huán)境的光、熱、空氣發(fā)生的氧化反應，降解成低級的酮和醛。氧化反應在酒中微乎其微，可忽略其損失量。即酒中酯的減少只是因為揮發(fā)損失和水解反應變成酸了。

沼肥綜合利用收益。包括農(nóng)戶可節(jié)約化肥收益、農(nóng)戶使用沼液的作物增產(chǎn)效益。節(jié)約化肥計算如下:山塢里規(guī)模養(yǎng)殖場年產(chǎn)沼液肥約2.19萬t，文獻［11-12］表明，5 t沼肥相當于硫酸銨10 kg，過磷酸鈣8 kg，氯化鉀3 kg。因此，2.19萬t沼液肥相當于硫酸銨43 800 kg，過磷酸鈣35 040 kg和氯化鉀13 140 kg。2013年國內(nèi)市場化肥平均價格硫酸銨、過磷酸鈣和氯化鉀分別為3.8，2.91和3.55萬元·t-1，則施用養(yǎng)殖場提供的免費沼肥，農(nóng)戶節(jié)約化肥支出為10.27萬元。作物增收根據(jù)文獻 ［11-12］計算，茶樹澆施沼液可比單施化肥增產(chǎn)9.28%，桑樹澆施沼液可比單施化肥增產(chǎn)11.1%。為簡化計算，沼液代替化肥使作物增產(chǎn)的幅度按10%計，不考慮使用沼液后作物品質(zhì)提升而增加的單位價值，50.67 hm2茶葉、桑園和竹林增收約39.7萬元 (表1)。節(jié)約化肥和作物增產(chǎn)2項收益共49.97萬元。

表1 農(nóng)戶施用沼液增加的作物收入

養(yǎng)種一體化的總收益=有機肥收益+沼氣利用收益+沼肥利用收益，即約為114.78萬元 (Bt)。

2.2.3 成本效益評價

沼氣工程財務凈現(xiàn)值 (NPV)計算。把上述計算的總收益114.78萬元 (Bt)和年成本費用38.29(Ct)代入公式 (1)，10%的投資機會成本和10年折舊年限的年金現(xiàn)值系數(shù)為6.144 6，得凈現(xiàn)值為235.31萬元。

沼氣工程財務內(nèi)部收益率 (IRR)計算。設公式 (1)中凈現(xiàn)值為0，計算收益率，計算結(jié)果為22.93%。

由計算結(jié)論可知，凈現(xiàn)值235.31萬元＞0，內(nèi)部收益率22.93%＞折現(xiàn)率10%，因此，在不考慮補貼的情況下，從養(yǎng)種一體化角度評價該沼氣工程的建設對養(yǎng)殖場和種植場來說經(jīng)濟效益顯著。

2.3 考慮社會效益的一體化成本效益評價

2.3.1 廢棄物減排的環(huán)境效益

本研究主要探討沼氣工程去除大量的有機物以化學需氧量 (COD)表示，按COD的排污權(quán)交易收費的方法計算廢棄物減排產(chǎn)生的環(huán)境效益。該養(yǎng)殖場每年約產(chǎn)生6 570 t糞便和4 380 t豬尿，按文獻 ［13］豬糞產(chǎn)生COD值約為52.30 g·kg-1，糞尿產(chǎn)生的COD值約為8.9 g·kg-1，則COD的減排量為382.59 t，COD排污收費700元·t-1，則該養(yǎng)豬場減排廢棄物所獲得的環(huán)境效益約為26.78萬元。

2.3.2 減排溫室氣體的環(huán)境效益

山塢里規(guī)模養(yǎng)殖場年產(chǎn)沼氣8.76萬m3，沼氣發(fā)電約40%的能量是以余熱的方式回收，可替代煤炭約115.13 t。根據(jù)文獻 ［14］技術(shù)系數(shù)測算，因替代煤炭而年減排二氧化碳173.37 t。按照世界銀行生物碳基金的碳匯交易價格，二氧化碳約為3～4美元·t-1，取中間值3.5美元·t-1計算，山塢里規(guī)模養(yǎng)豬場沼氣池年減排二氧化碳的經(jīng)濟價值為606.80美元，折合人民幣3 769.46元。

外部經(jīng)濟性總和為27.16萬元?？偸找鏋橹苯咏?jīng)濟收益+外部經(jīng)濟性收益，為127.95萬元。

2.3.3 成本效益評價

財務凈現(xiàn)值 (NPV)計算。把上述計算的總收益127.95萬元 (Bt)和年成本費用38.29(Ct)萬元，代入公式 (2)，同樣按10%的投資機會成本和10年折舊年限的年金現(xiàn)值系數(shù)為6.144 6，得凈現(xiàn)值為402.20萬元。

沼氣工程財務內(nèi)部收益率 (IRR)計算。設公式 (2)中凈現(xiàn)值為零，計算收益率，計算結(jié)果為30.24%。

由計算結(jié)論可知，NPV=402.20萬元＞0，IRR=30.24＞折現(xiàn)率10%，因此，在不考慮補貼的情況下，從養(yǎng)種一體化角度評價該沼氣工程的建設對養(yǎng)殖場和種植場來說經(jīng)濟效益非常顯著。

2.4 2種角度經(jīng)濟評價比較

對2種評價方法的結(jié)果 (表2)進行比較后可看出:不考慮外部性的一體化角度沼氣工程財務評價的凈現(xiàn)值235.31萬元＞0，內(nèi)部收益率22.93%＞折現(xiàn)率10%;考慮外部性社會角度沼氣工程財務評價的凈現(xiàn)值402.20萬元 ＞0，內(nèi)部收益率30.24＞折現(xiàn)率10%。考慮外部性收益，凈現(xiàn)值和內(nèi)含報酬率分別增加了166.69萬元和7.31個百分點。

表2 沼氣工程2種角度的成本效益評價

2.5 評價效益分析

在不考慮補貼的情況下，一體化角度 (不考慮外部收益)和社會角度 (考慮外部收益)的凈收益現(xiàn)值都為正數(shù)，說明建造沼氣工程從2個角度看都是在經(jīng)濟上可行的，在沼氣工程設備使用年限內(nèi)，不但可以收回投資，還能實現(xiàn)一定的盈利。

社會角度的凈收益現(xiàn)值大于一體化角度的凈收益現(xiàn)值，差值為166.69萬元，社會角度內(nèi)部收益率大于一體化角度內(nèi)部收益率，差值為7.31個百分點。說明沼氣工程建設除了有經(jīng)濟效益外，還有較好的社會效益。社會效益具有公共屬性的特征，這體現(xiàn)了政府補貼的必要性。沼氣工程的環(huán)境效益其實還應包括沼氣工程改善養(yǎng)殖場周圍環(huán)境及減少細菌等微生物，從而改善生豬和工作人員健康等收益，由于這部分測算比較困難，本研究未考慮這部分的外部性收益，可見沼氣工程的社會經(jīng)濟凈收益要遠大于本研究的測算值。

該經(jīng)濟效益評價估算是建立在能源、物質(zhì)轉(zhuǎn)化的最佳理想狀態(tài)，每個轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)都銜接良好。但實際生產(chǎn)中可能會出現(xiàn)沼氣作為能源用不完、沼液在作物不需肥水時排不暢，沼氣工程效率隨季節(jié)變化產(chǎn)生的波動性變化在局部區(qū)域無法調(diào)配、循環(huán)不暢等問題。

［1］ Catelo M A O，Narrod C A，Tiongco M M.Living with livestock:Dealing with pig Waste in the Philippines［R］.Economy and Environment Program for Southeast Asia(EEPSEA)Research Report，2001.

［2］ Sangodoyin A Y.Nutrient benefits and environmental aspects of land disposal of livestock waste ［J］. Environmental Management and Health，1996，7(1):33-38.

［3］ 洛林平，張妙仙，單勝道.沼液肥料及其利用研究現(xiàn)狀［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學，2009(5):977-978，983.

［4］ 王楊，趙言文，盧婧.江蘇省畜禽糞便資源化利用技術(shù)現(xiàn)狀及其未來市場需求展望［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2008，36(11):4657-4659.

［5］ 曾悅，洪華生，曹文志，等.畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化的經(jīng)濟可行性分析 ［J］.廈門大學學報:自然科學版，2004，43:195-200.

［6］ 李萍，王效華.基于環(huán)境費用-效益分析的農(nóng)村戶用沼氣池效益分析［J］.中國沼氣，2006，25(2):31-33.

［7］ 孫偉，邵國青，劉茂軍，等.頂點賦權(quán)分析法在沼氣工程系統(tǒng)中的應用研究［J］.浙江農(nóng)業(yè)學報，2013，25(4):862-867.

［8］ 武深樹，譚美英，劉偉.沼氣工程對畜禽糞便污染環(huán)境成本的控制效果［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2012，20(2):247-252.

［9］ 劉紅梅，黃永春，張貴龍，等.華北地區(qū)農(nóng)村戶用沼氣池成本效益分析 ［J］.環(huán)境污染與防治，2011，22(9):95-98.

［10］ 王正寬，吳爭鳴.沼氣池建設成本效益評價方法的討論［J］.能源研究與利用，1999(4):48-49.

［10］ 呂美坤，金偉峰.桑園施沼液好處多 ［J］.蠶桑通報，2011，42(1):20-21.

［11］ 余愛珍，汪桂娣，陳幸崗，等.桑樹施用沼液增產(chǎn)效果試驗［J］.中國沼氣，2007，25(1):40.

［12］ 胡慶年，陳海棠，王浩.化學需氧量、二氧化硫排污權(quán)價格測算 ［J］.水資源保護，2011，27(4):79-82.

［13］ 王曉冬.排污權(quán)交易制度的國際比較與借鑒［J］.稅務與經(jīng)濟，2009(2):52-56.