農(nóng)村廢棄物零排放與生物燃?xì)忾_發(fā)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)例分析

文、圖/倪歡

目前，世界上有五大主要甲烷排放源：農(nóng)業(yè)、采煤、垃圾填埋、市政廢水和石油天然氣系統(tǒng)。本文著重關(guān)注農(nóng)業(yè)甲烷減排的途徑及其影響，并從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度來探討農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中，將相關(guān)廢棄物轉(zhuǎn)變成生物燃?xì)?，在達(dá)到零排放的同時(shí)還產(chǎn)生積極的環(huán)境和社會(huì)效益。筆者在本文中分析的案例是親自考察過的一個(gè)農(nóng)業(yè)高科技企業(yè)的沼氣發(fā)電項(xiàng)目及其經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)影響，希望能在中國農(nóng)村推廣可應(yīng)用的、經(jīng)濟(jì)可行的先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。

甲烷（CH4），作為僅次于二氧化碳（CO2）的第二大最重要人為溫室氣體（GHG），是三分之一以上人為氣候變化的貢獻(xiàn)者。另外，它還是第二大最豐富的溫室氣體，占全球溫室氣體總排放量的14%。甲烷被認(rèn)為是“短期氣候的驅(qū)動(dòng)力”，其在大氣中熱捕捉能力比 CO2強(qiáng)21倍。

農(nóng)業(yè)甲烷的產(chǎn)生和排放源自牲畜糞便和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化廢水有機(jī)成分的分解。這些廢物通常在廢物管理系中貯存和處理，這易促進(jìn)厭氧條件（如發(fā)酵池、池塘、罐或坑中的液體或泥漿）的形成并產(chǎn)生沼氣。沼氣是一種約含60%甲烷、40%二氧化碳和不到1%硫化氫的混合物，如果加以科學(xué)合理利用，是一種可再生清潔能源。

根據(jù)全球甲烷行動(dòng)組織（Global Methane Initiative, GMI）資料，從全球范圍看，糞便管理構(gòu)成2010年約237百萬公噸CO2當(dāng)量的甲烷排放，約占人為（人類誘發(fā)）甲烷排放總量的4%。圖1表示源自選定全球甲烷行動(dòng)（GMI）合作伙伴國家糞便管理的甲烷排放量。

圖1：源自全球甲烷行動(dòng)（GMI）前十大合作伙伴國家糞便管理的估計(jì)甲烷排放總量，2010年＊＊上圖所示的國家于2010年在糞便管理方面甲烷排放量最高。2010年糞便甲烷排放量為237百萬噸CO2當(dāng)量。

2003年，中國溫室氣體排放量的20%來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)廢棄物是最大的來源 。近幾年華北和華東日益嚴(yán)重的霧霾天氣，曾令各級(jí)政府嚴(yán)禁農(nóng)戶焚燒秸稈；2013年上海黃埔江漂死豬仔事件等曾令華東人民擔(dān)憂水源地受污染。秸稈、畜禽糞便和尸體等，都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必然要產(chǎn)生的廢棄物。如果沒有科學(xué)合理處置它們的技術(shù)和方法，將對當(dāng)?shù)丨h(huán)境甚至區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在我國農(nóng)村，有超過3000萬家庭使用沼氣池來將農(nóng)村的廢棄物轉(zhuǎn)化成燃料，沼氣已經(jīng)在中國整體能源使用量中占到1.2%。以秸稈為例，2.5公斤秸稈可以生產(chǎn)1立方米沼氣，一家農(nóng)戶有2畝地的玉米秸稈，理論上就可供應(yīng)一家一年的沼氣。作為世界上沼氣發(fā)展速度最快、建設(shè)規(guī)模最大、涉及人群最多的國家，截止到2009年年底，我國已在養(yǎng)殖戶、養(yǎng)殖小區(qū)、企業(yè)化養(yǎng)殖場，建設(shè)各種類型的沼氣工程5.6萬多處，形成了每年140億立方米沼氣的生產(chǎn)能力，為發(fā)展我國低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排發(fā)揮了不可替代的作用 。

根據(jù)亞洲開發(fā)銀行的報(bào)告 ，在中國如果畜禽糞便都被轉(zhuǎn)化成沼氣加以利用，足以滿足2005年全年中國農(nóng)戶28%的能源需求，但農(nóng)戶分散飼養(yǎng)的動(dòng)物糞便只有12%被轉(zhuǎn)化為能源利用。更令人遺憾的是，規(guī)?；笄蒿曫B(yǎng)場的動(dòng)物糞便只有0.5%得到利用，農(nóng)作物廢棄物中，僅有0.4%的秸稈生物質(zhì)資源被轉(zhuǎn)化為可再生能源得以利用。因此，在農(nóng)村建立的廢棄物厭氧消化項(xiàng)目不僅有望減少溫室氣體排放和生產(chǎn)清潔能源，而且可改善空氣和水的質(zhì)量，改進(jìn)肥料管理，改善環(huán)境衛(wèi)生，刺激農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

我國2006年1月1日正式生效的《可再生能源法》，被認(rèn)為積極地促進(jìn)了我國生物質(zhì)能源的發(fā)展。國家發(fā)改委還確立了可再生能源的發(fā)展目標(biāo)：到2010年，可再生能源占中國能源消費(fèi)總量的10%，到2020年占15%。農(nóng)業(yè)部也于2007年在《農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中確立了發(fā)展目標(biāo)。到2020年，我國沼氣發(fā)電要建成大型畜禽養(yǎng)殖場沼氣工程10000座、工業(yè)有機(jī)廢水沼氣工程6000座，年產(chǎn)沼氣約140億立方米，沼氣發(fā)電達(dá)到300萬千瓦 。

經(jīng)過5-10年的發(fā)展，我國農(nóng)村已有畜禽糞便沼氣生產(chǎn)高值燃?xì)夤I(yè)示范和畜禽糞便與農(nóng)林廢棄物多原料共發(fā)酵沼氣生產(chǎn)高值燃?xì)夤I(yè)示范，最大生物燃?xì)馓幚硪?guī)模達(dá)到10萬m3/天，生物燃?xì)膺_(dá)到管道燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)，純化壓縮后達(dá)到天然氣CNG 標(biāo)準(zhǔn)，比目前能耗水平下降30-50%，其經(jīng)濟(jì)效益在我國東部沿海和南部省份達(dá)到保本或微利水平 。由于目前國內(nèi)的沼氣發(fā)展主要為分散式農(nóng)戶經(jīng)營，隨著農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的集聚效應(yīng)越來越明顯，以及國家能源戰(zhàn)略越來越向可再生能源傾斜，生物燃?xì)庀虍a(chǎn)業(yè)化方向轉(zhuǎn)型是農(nóng)村發(fā)展可再生清潔能源、確保國家能源安全的重要路徑。

2020年，中國的畜禽產(chǎn)量將比2000年增加167%，到那時(shí)，農(nóng)村非點(diǎn)源污染量減少40%才能維護(hù)目前的污染水平，這對畜禽養(yǎng)殖者來說是個(gè)不小的挑戰(zhàn) 。以下通過分析實(shí)例來證明在農(nóng)村推廣產(chǎn)業(yè)化生物燃?xì)猓ㄕ託猓?yīng)用的多贏效益。

筆者曾于2006-2009年期間供職于世界銀行集團(tuán)國際金融公司的“中國能效融資項(xiàng)目”。該項(xiàng)目旨在通過向中國商業(yè)銀行提供風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)的方式，通過撬動(dòng)金融機(jī)構(gòu)的資金資源，為亟需資金支持的能效環(huán)保項(xiàng)目服務(wù)，從而達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

2007年，興業(yè)銀行北京分行在該國際項(xiàng)目的支持下，批準(zhǔn)了北京德青源農(nóng)業(yè)科技股份有限公司（以下簡稱“德青源農(nóng)業(yè)”）一筆項(xiàng)目貸款的申請。該項(xiàng)目還產(chǎn)生了一筆碳融資交易，即通過當(dāng)時(shí)的清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）的國際碳交易平臺(tái)，將項(xiàng)目每年碳減排指標(biāo)在項(xiàng)目運(yùn)營之前預(yù)售出去，提前獲得了一部分項(xiàng)目所需的資金。這對實(shí)施能效項(xiàng)目的中小型民營企業(yè)，在融資工具利用方面是一個(gè)大膽的全新嘗試。

德青源農(nóng)業(yè)成立于2000年，其位于京郊的生態(tài)養(yǎng)殖場隨著蛋雞飼養(yǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，每年將產(chǎn)生大量雞糞，最初采用化糞池簡單處理后銷售的方式處理，很容易成為潛在的巨大污染源；但在影響環(huán)境的同時(shí)，這些廢物和污染源又是開發(fā)潛力巨大的生物質(zhì)能源。在國際金融公司的推動(dòng)下，德青源農(nóng)業(yè)于2006年開始論證、設(shè)計(jì)沼氣發(fā)電項(xiàng)目，這個(gè)變廢為寶的計(jì)劃得到了國際金融公司和當(dāng)?shù)卣拇罅χС帧?/p>

德青源農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖場蛋雞存欄量為300萬，其日產(chǎn)212噸雞糞和318噸污水將作為生成沼氣的原料、通過沼氣綜合利用工程，每年可產(chǎn)生700萬立方米沼氣，通過沼氣供熱電聯(lián)合機(jī)組發(fā)電，年發(fā)電能力將達(dá)1400萬千瓦時(shí)，以0.57元/kwh為售價(jià)，年可實(shí)現(xiàn)售電收入798萬元。

該項(xiàng)目具備的節(jié)能減排和環(huán)保效益十分顯著。沼氣發(fā)電項(xiàng)目建成運(yùn)行后，實(shí)現(xiàn)了雞禽糞便無害化處理，除減少企業(yè)在垃圾和污水處理方面的費(fèi)用，更保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，每年減少二氧化碳排放8.3萬噸。同時(shí)，沼氣裝置每年產(chǎn)生的15萬噸沼液、6600噸沼渣，將作為有機(jī)肥料用于周邊果樹、蔬菜和玉米種植，并能降低農(nóng)作物的種植成本。由于該發(fā)電機(jī)組排煙余熱被利用于對沼氣發(fā)酵罐保溫，并向蔬菜大棚及辦公樓供暖，德青源農(nóng)業(yè)每年還將直接減少相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤4500多噸的供熱支出約273萬元。

德清源沼氣發(fā)電項(xiàng)目背景：

·項(xiàng)目名稱：北京德青源農(nóng)業(yè)科技股份有限公司健康養(yǎng)殖生態(tài)園沼氣發(fā)電工程項(xiàng)目

·審批時(shí)間：2007年10月16日

·貸款銀行：興業(yè)銀行北京分行

·項(xiàng)目發(fā)電能力：年發(fā)電量1400萬KWh

·項(xiàng)目總投資：該項(xiàng)目總投資4977.2萬元

·能效貸款總額：1600萬元

·貸款周期：5年

·CO2減排：8.3萬噸/年

如今，沼氣發(fā)電廠已然演變成德青源農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系的核心，開創(chuàng)了集規(guī)模養(yǎng)殖、食品加工、清潔能源、有機(jī)肥料、訂單農(nóng)業(yè)、有機(jī)種植為一體的全球領(lǐng)先的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。它包括4座3000立方米主發(fā)酵罐，1座5000立方米二級(jí)發(fā)酵罐，2臺(tái)1063kw沼氣發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了熱、電、氣、肥的聯(lián)供，每年還為當(dāng)?shù)?00農(nóng)戶提供生活用燃料73萬立方米。德青源農(nóng)業(yè)自投資金建設(shè)了100畝有機(jī)蔬果種植示范區(qū)，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶提供有機(jī)種植技術(shù)示范和技術(shù)支持。沼氣發(fā)電廠發(fā)酵剩余的沼液和沼渣，則供應(yīng)給當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶，在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)、發(fā)展1萬畝葡萄和2萬畝蘋果的有機(jī)水果示范基地和綠色玉米基地，企業(yè)每年可銷納當(dāng)?shù)禺a(chǎn)綠色玉米6萬噸，使當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶因此獲得收入1億元。

2009年，德青源農(nóng)業(yè)投資成立了一家生物燃料公司，定位于全球領(lǐng)先的“生物質(zhì)厭氧處理系統(tǒng)”供應(yīng)商。這家子公司集生物質(zhì)能源開發(fā)與利用、技術(shù)推廣與咨詢服務(wù)、工程設(shè)計(jì)與設(shè)備供應(yīng)為一體，為客戶提供經(jīng)濟(jì)、高效的全方位系統(tǒng)解決方案，已經(jīng)把德青源農(nóng)業(yè)打造可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式推廣到海外。2012年，該公司成功獲批“國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)教育示范基地”。德青源還在黃山種禽基地、北京新發(fā)地菜市場等地建設(shè)大型沼氣工程。

德青源沼氣純化CNG供氣項(xiàng)目環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益：

·解決延慶1萬多農(nóng)戶的清潔燃料供應(yīng)問題，減少農(nóng)民能源投入200元/戶

·每年可減少薪柴或煤炭一萬多噸的消費(fèi)，保護(hù)大量樹林

·減少農(nóng)村收獲后焚燒秸稈的情況，消除火災(zāi)隱患，減少向大氣排放PM2.5等粉塵

·秸稈等廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵后，獲得沼氣能源和大量有機(jī)肥，能提高土壤有機(jī)質(zhì)，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)

·每年能提供一萬多噸有機(jī)肥，減少化肥投入

·發(fā)展2000畝以上有機(jī)種植，增加農(nóng)民收入1000萬元以上

1．德青源農(nóng)業(yè)沼氣純化CNG項(xiàng)目總投資（單位：萬元）

十二五期間，德青源承擔(dān)了科技部“利用秸稈連續(xù)干發(fā)酵和沼氣提純壓縮實(shí)現(xiàn)新農(nóng)村萬戶供氣關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項(xiàng)目研究工作后，組織生物燃?xì)饴?lián)盟專家陸續(xù)攻克了多原料混合發(fā)酵、沼氣脫硫、脫氧、脫碳、純化氣體高壓送氣等系列關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出一種新的新農(nóng)村能源解決方案。由此，德青源承擔(dān)了為延慶39個(gè)村莊上萬戶農(nóng)戶供氣的任務(wù)，目前已建成以秸稈、沼液、餐廚、果蔬垃圾等混合發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，經(jīng)純化、壓縮，以CNG運(yùn)輸車為農(nóng)戶供氣的“延慶萬戶綠色燃?xì)夤夤こ獭?。這在原國際金融公司能效貸款的基礎(chǔ)上，已超越為養(yǎng)雞場本身用能和治污服務(wù)，而是把整個(gè)地區(qū)作為一個(gè)“社區(qū)”或“利益相關(guān)者”來服務(wù)。其技術(shù)方案以秸稈、糞便、枝葉、餐廚等混合原料進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，沼氣經(jīng)純化壓縮后制成高純度燃?xì)?，用CNG槽車送至村莊中建設(shè)的沼氣儲(chǔ)罐中，再以村內(nèi)管線輸送至農(nóng)戶家中作為清潔能源使用。目前該方案的第一個(gè)示范工程項(xiàng)目已在延慶建成投產(chǎn)。工程于2011年9月經(jīng)北京市發(fā)改委立項(xiàng)，總投資1.4億元，以每天45噸秸稈為原料生產(chǎn)沼氣12600m3（可制成98%的純化甲烷氣7560m3），已一次性解決延慶縣張山營鎮(zhèn)、康莊鎮(zhèn)39個(gè)村莊10100戶三萬農(nóng)民的生活用氣問題。

經(jīng)濟(jì)分析——小賬與大賬

以下從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度來計(jì)算私營企業(yè)在可再生能源投資上的“小賬”和計(jì)算國際合作項(xiàng)目投資的“大賬”來對比農(nóng)村生物燃?xì)忾_發(fā)項(xiàng)目的收入產(chǎn)出效率。

一、德青源農(nóng)業(yè)沼氣純化CNG供氣項(xiàng)目

由于本工程的福利性質(zhì)，給農(nóng)戶供氣部分由政府補(bǔ)貼建設(shè)，故折舊計(jì)算時(shí)可以不予計(jì)入，則年盈利約689.9-415.2=274.7萬元?？偼顿Y理論上需要14306萬元/274.7萬元=52年收回投資，但因政府補(bǔ)貼到戶安裝工程費(fèi)用，企業(yè)總投資理論上需要24年收回投資。

2．德青源農(nóng)業(yè)沼氣純化CNG項(xiàng)目成本收益分析（單位：萬元）

二、亞洲開發(fā)銀行“農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用項(xiàng)目”

該技術(shù)援助項(xiàng)目總投資3310萬美元，由于不以追求財(cái)務(wù)利潤為目標(biāo)，其效益評估更傾向于公共產(chǎn)品的正面外部性收益上。在2005-2009年五年間，該項(xiàng)目使中國四個(gè)省份145個(gè)村莊的34,080個(gè)農(nóng)戶用上了清潔能源，年減排二氧化碳84,429噸，使9000個(gè)農(nóng)戶脫貧。該項(xiàng)目評估結(jié)果顯示，與非受益農(nóng)戶相比，受益農(nóng)戶收入增加了86%，薪柴消耗量減少61%，煤消耗量減少30%，婦女家務(wù)時(shí)間減少40%，農(nóng)戶衛(wèi)生和健康狀況大大改善。河南省的12個(gè)養(yǎng)豬場還同時(shí)啟動(dòng)CDM試點(diǎn)項(xiàng)目。此外，該技術(shù)援助項(xiàng)目的環(huán)境影響分析結(jié)果計(jì)算了污染物減排的貨幣化收益，即在2005年，該項(xiàng)目的各級(jí)合作單位利用現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)和利用的可再生能源量達(dá)到5000萬噸標(biāo)煤，產(chǎn)生的環(huán)境效益貨幣化價(jià)值超過104億元。

政策建議

經(jīng)過以上分析，特別是從經(jīng)濟(jì)角度看，由于利用農(nóng)村廢棄物進(jìn)行生物燃?xì)忾_發(fā)具有公共產(chǎn)品屬性，而且初始投入大、運(yùn)營成本過高，導(dǎo)致市場上鮮有企業(yè)愿意進(jìn)入該領(lǐng)域。為克服這一問題，政府就需要提供財(cái)政支持和補(bǔ)貼。目前生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展還依賴于國家的財(cái)稅優(yōu)惠政策，對其產(chǎn)品具有社會(huì)普惠的“公共產(chǎn)品”性質(zhì)，又因?yàn)樯锶細(xì)獾脑铣杀鞠鄬艿颓覜]有進(jìn)項(xiàng)稅，而能效產(chǎn)品和服務(wù)的銷項(xiàng)稅也無法抵扣，在能源工程投資巨大的情況下，若向這樣的生產(chǎn)商征收增值稅是有失公平的。因此，建議政府應(yīng)予以免征其所得稅和增值稅。

對農(nóng)村廢棄物向可再生能源綜合利用方面轉(zhuǎn)化的視角應(yīng)該是“立體化”的。比如，農(nóng)村養(yǎng)殖場屋頂可以在自然條件適宜的地區(qū)充分利用太陽能發(fā)電技術(shù)，用好國家去年剛剛出臺(tái)的分布式發(fā)電補(bǔ)貼政策，在上生物燃?xì)忭?xiàng)目時(shí)充分考慮當(dāng)?shù)刈匀粭l件，綜合利用地源熱泵、太陽能、風(fēng)能等技術(shù)，在有其他可再生能源為補(bǔ)充的前提下，可以將優(yōu)勢沼氣發(fā)電技術(shù)或沼氣提純CNG作為專業(yè)產(chǎn)品線進(jìn)行深度開發(fā)。

最后，我們在評估這類項(xiàng)目時(shí)應(yīng)該建立一套兼顧直接和間接效益的評估機(jī)制。以德青源沼氣項(xiàng)目為例，本文列舉的都是可見的、可直接測算的經(jīng)濟(jì)效益。但這種具有積極環(huán)境外部性的項(xiàng)目，還應(yīng)該運(yùn)用新的環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的“價(jià)值化”方法學(xué)對這類項(xiàng)目的影響力進(jìn)行間接效益評估。比如，因開發(fā)了沼氣發(fā)電和CNG項(xiàng)目，其減排效果對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境價(jià)值化后的經(jīng)濟(jì)收益——德青源農(nóng)業(yè)周邊的農(nóng)戶不再燃燒農(nóng)業(yè)廢棄物和木材，從而減少向空氣中排放的PM2.5和溫室氣體，其帶來的間接經(jīng)濟(jì)效益還包括當(dāng)?shù)卣虼丝蓽p少治理當(dāng)?shù)卮髿馕廴竞椭矘湓炝值耐度牒鸵蚩諝馕廴局委熀粑兰膊〉墓残l(wèi)生部門的支出。