沼氣與生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式比較分析

成瀟偉 朱洪光 徐宇鵬

摘要 選擇了5種具有代表性的發(fā)展模式進(jìn)行了綜合分析，結(jié)合當(dāng)前我國政策與國情提出了站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌模式，通過分析比較6種模式確定站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌模式，有利于以整縣為單位的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化試點(diǎn)工作開展，更加合理地推進(jìn)沼氣與生物天然氣產(chǎn)業(yè)。

關(guān)鍵詞 沼氣；生物天然氣；農(nóng)業(yè)廢棄物資源化；站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌；發(fā)展模式

中圖分類號 S216 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）18-0048-03

Abstract Five representative development models were comprehensively analyzed. Combined with the current policy and national conditions， the field layout industry coordination model was put forward. Through analysis and comparison of the six models， it was beneficial to carry out the pilot project of agricultural waste recycling in the whole county as a whole， and to promote the biogas and bio gas industry more reasonably.

Key words Biogas；Bionatural gas；Agricultural waste resource；The field layout industry coordination；Development models

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源危機(jī)所帶來的影響日益凸顯。傳統(tǒng)的化石能源不可再生，易短缺，且會造成環(huán)境污染的特點(diǎn)將制約未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。厭氧消化作為一種能夠處理有機(jī)廢棄物并產(chǎn)生沼氣的環(huán)境工程技術(shù)，正受到越來越多的關(guān)注[1-2]。

2016年中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第14次會議上，習(xí)總書記提出以沼氣和生物天然氣為主要處理方向，以就地就近用于農(nóng)村能源和農(nóng)用有機(jī)肥為主要使用方向，力爭在“十三五”時期，基本解決大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場糞污處理和資源化問題。2017年中央一號文件指出要大力推行高效生態(tài)循環(huán)的種養(yǎng)模式，加快畜禽糞便集中處理，推動規(guī)?；笮驼託饨】蛋l(fā)展。一系列政策的出臺說明了大力發(fā)展沼氣與生物天然氣的必要性與迫切性。

筆者綜合分析了沼氣與生物天然氣的發(fā)展歷程，歸納總結(jié)了5種我國現(xiàn)有的沼氣與生物天然氣發(fā)展模式，在此基礎(chǔ)上提出了“站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌沼氣與生物天然氣發(fā)展模式”，并對其進(jìn)行了分析比較。

1 我國沼氣與生物天然氣發(fā)展歷程

我國沼氣的發(fā)展起源于20世紀(jì)30年代，羅國瑞和田立方進(jìn)行了瓦斯（沼氣）技術(shù)的初步研究和推廣工作，并建立了相應(yīng)的瓦斯公司，后由于抗日戰(zhàn)爭的全面爆發(fā)，沼氣的推廣工作被迫中斷[3]；20世紀(jì)50和70年代為我國沼氣的高速發(fā)展與回落階段，國家先后進(jìn)行了2次沼氣的大范圍推廣，但由于急于求成，技術(shù)的不成熟和缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗，導(dǎo)致2次所建的沼氣池基本上全部廢棄[4]；20世紀(jì)80年代，沼氣建設(shè)被列入國家發(fā)展計劃中，沼氣技術(shù)研究日漸成熟，沼氣工藝也不斷完善，綜合效益開始逐漸顯現(xiàn)，出現(xiàn)了以南方“豬-沼-果”、北方“四位一體”和西北“五配套”為代表的農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展模式[5]；21世紀(jì)以來，沼氣建設(shè)對農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和生態(tài)環(huán)境保護(hù)有良好的促進(jìn)作用，國家大力發(fā)展沼氣工程建設(shè)，不斷加大投資[6]，沼氣工程開始轉(zhuǎn)型升級，工程規(guī)模向大型與特大型發(fā)展[7]。

2 現(xiàn)有沼氣與生物天然氣發(fā)展模式

2.1 傳統(tǒng)戶用沼氣+規(guī)模場沼氣模式

傳統(tǒng)的戶用沼氣+規(guī)模場沼氣模式是我國前一階段沼氣推廣工作的主體，截至2013年底，全國已經(jīng)建設(shè)4 083萬戶用沼氣池，農(nóng)村戶用沼氣總產(chǎn)量達(dá)到136.74億m3，處理農(nóng)業(yè)廢棄物的規(guī)模化沼氣工程9萬余處，年產(chǎn)沼氣18.37億m3[8]。

在我國新農(nóng)村發(fā)展過程中，戶用沼氣得到了快速發(fā)展，從最早的單一型戶用沼氣逐步發(fā)展到多功能結(jié)合的生態(tài)沼氣池和規(guī)模場沼氣工程，出現(xiàn)了“豬-沼-果”“一池三改”“三結(jié)合”等多種模式的戶用沼氣[9]。這不僅有利于改善農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生，促進(jìn)和諧的生態(tài)環(huán)境建設(shè)，還能為農(nóng)村地區(qū)提供清潔能源——沼氣。該模式為我國農(nóng)村環(huán)境和能源事業(yè)做出了突出貢獻(xiàn)，目前國內(nèi)多數(shù)農(nóng)村地區(qū)仍采用該發(fā)展模式。

2.2 種養(yǎng)一體化畜沼果（菜）基地模式

種養(yǎng)一體化畜沼果（菜）基地模式是目前農(nóng)業(yè)部正在推進(jìn)的一種沼氣發(fā)展模式，擬于2020年以前在全國支持300個項目。該模式以沼氣工程為紐帶，將種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合，除了具有傳統(tǒng)沼氣發(fā)展模式的作用之外，還能夠解決當(dāng)前養(yǎng)殖場缺乏配套農(nóng)田及沼渣液存在二次污染的困境。

但是這種模式要求種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)必須為同一個主體，在目前種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)走向?qū)I(yè)化的情況下，很難在全國大范圍推廣全面鋪開，最終仍難以根本解決區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染問題。

2.3 秸稈沼氣集中供氣站模式

秸稈沼氣集中供氣站模式以秸稈為原料，以整村為單位，通過管道進(jìn)行集中供氣。國家曾在前幾年的規(guī)?；託夤こ虈鴤龀猪椖恐兄С至艘慌祟惞こ?，該模式能夠進(jìn)一步突出發(fā)展沼氣的公益性[10]。

秸稈沼氣集中供氣站模式單純以農(nóng)村社區(qū)生活供能為目標(biāo)，解決分散養(yǎng)殖衰減造成的傳統(tǒng)戶用沼氣池原料短缺問題。目前我國的農(nóng)村沼氣集中供氣站的供氣規(guī)模普遍偏小，在實際操作過程中仍存在一些問題，如原料和產(chǎn)業(yè)設(shè)計均比較單一，建設(shè)投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益低，項目運(yùn)營過程中供氣不穩(wěn)定，這些問題目前仍難以有效克服。

2.4 特大型區(qū)域生物天然氣模式

特大型區(qū)域生物天然氣模式于2014年底由農(nóng)業(yè)部和國家發(fā)改委聯(lián)合出臺，擬解決全國戶用沼氣池和規(guī)模化沼氣運(yùn)行效率低的處境。項目以特大型養(yǎng)殖場或整個區(qū)域進(jìn)行原料集中收集，利用城市廢棄物（如居民糞便、生活垃圾、污泥等）和農(nóng)業(yè)廢棄物（如秸稈、果蔬和養(yǎng)殖廢物等）進(jìn)行混合厭氧消化處理和生物燃?xì)饣D(zhuǎn)化，如山東民和牧業(yè)特大型沼氣工程項目、赤峰市元易生物燃?xì)忭椖康取?/p>

該模式可以利用同一設(shè)施就近處理城鄉(xiāng)多種廢棄物，可以避免重復(fù)投資建設(shè)，實現(xiàn)城鄉(xiāng)廢棄物處理和清潔燃?xì)夤?yīng)的一體化。但是該模式目前原料收儲運(yùn)體系的有效運(yùn)行正受到挑戰(zhàn)，且后續(xù)沼渣液過于集中，處理成本高，環(huán)境二次污染問題難以克服。

2.5 崇明畜禽小型片區(qū)化沼氣模式

崇明畜禽小型片區(qū)化沼氣模式是在上海市農(nóng)委支持下由同濟(jì)大學(xué)和上海林海公司合作在崇明開展，2016年被農(nóng)業(yè)部命名為崇明模式。該模式以行政村為單位，按區(qū)域劃片，通過糞污收集車將各養(yǎng)殖戶的糞污收集起來，每個片區(qū)沼氣工程集中處理所在片區(qū)的畜禽糞污，所產(chǎn)沼氣供給片區(qū)內(nèi)農(nóng)戶使用，并加工沼渣液制成有機(jī)肥用于周邊農(nóng)田施肥[11]。該模式將農(nóng)業(yè)廢棄物處理、民生能源保障、生態(tài)肥料生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合，真正實現(xiàn)了變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟(jì)[12]。

但是，該模式分散投資，規(guī)模效益不足，基礎(chǔ)設(shè)施綜合投資過高，投資效益難以有效發(fā)揮。工程點(diǎn)仍過于分散，管理隊伍過于龐大，運(yùn)行成本居高不下，單純依靠養(yǎng)殖業(yè)廢棄物，原料波動問題也存在風(fēng)險。

3 站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌模式

3.1 模式概述

2017年中央一號文件提出要以縣為單位推進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用試點(diǎn)，探索建立可持續(xù)運(yùn)營管理機(jī)制。通過對上述5種沼氣與生物天然氣模式進(jìn)行綜合分析可知，其均存在一些難以化解的難題，不利于農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用項目的整體推進(jìn)與可持續(xù)運(yùn)營。筆者以崇明開展的畜禽小型片區(qū)化模式為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前最新政策與實際情況提出了“站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌模式”。

站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌模式堅持走區(qū)域片區(qū)發(fā)展模式，但是應(yīng)當(dāng)跳出傳統(tǒng)沼氣高度分散發(fā)展模式，同時跳出崇明畜禽小型片區(qū)化沼氣模式的單一行政村尺度和特大型區(qū)域生物天然氣模式的縣域尺度，吸收目前石油天然氣田開采經(jīng)驗，在縣域范圍內(nèi)布設(shè)若干個工程點(diǎn)，然后通過管網(wǎng)進(jìn)行沼氣和生物天然氣的資源統(tǒng)籌和調(diào)度，實現(xiàn)適度集中及相對分散和資源統(tǒng)籌的統(tǒng)一。

該模式中單個站點(diǎn)的原料收集按照原料合理運(yùn)距15 km以內(nèi)的經(jīng)濟(jì)收集半徑為基礎(chǔ)考慮片區(qū)，實際覆蓋地理半徑5～6 km，以區(qū)域有機(jī)廢棄物全量化處理為目標(biāo)。對于畜禽糞污采用分散收集的方式，從區(qū)域內(nèi)的養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖專業(yè)戶直接通過糞污收集車進(jìn)行收集；對于農(nóng)作物秸稈，通過在區(qū)域內(nèi)建設(shè)一定的堆場進(jìn)行初步收集與打捆處理，然后統(tǒng)一運(yùn)輸?shù)礁髡军c(diǎn)進(jìn)行集中處理（圖1）。

該模式拋棄嚴(yán)格意義上單一主體的種養(yǎng)一體化，在種植專業(yè)化和養(yǎng)殖專業(yè)化之間開辟廢棄物處理專業(yè)化主體，堅持區(qū)域畜禽安全承載力路線，走區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈整合種養(yǎng)平衡的道路。完善生物燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)施配套，跳出單純的沼氣項目的局限，延長沼氣和生物天然氣產(chǎn)業(yè)鏈到有機(jī)廢棄物環(huán)境整治、沼渣液有機(jī)肥生產(chǎn)、生物天然氣城鎮(zhèn)供能等全產(chǎn)業(yè)鏈，把沼氣和生物天然氣事業(yè)發(fā)展成為農(nóng)村和小城鎮(zhèn)地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施重要組成部分。

3.2 模式特征比較

從原料消納、區(qū)域處理、空間基礎(chǔ)、工作展開、工程實施與規(guī)模尺度6個方面，對站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌模式與現(xiàn)有5種沼氣與生物天然氣發(fā)展模式的特征進(jìn)行比較（表1），結(jié)果表明，站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌模式可以規(guī)避現(xiàn)有模式存在的一些困境，有利于以整縣為單位的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化試點(diǎn)工作的開展，更加合理地推進(jìn)沼氣與生物天然氣產(chǎn)業(yè)。

3.3 模式效果比較

通過工程可靠穩(wěn)定性、問題化解徹底性、投資回報可行性、行業(yè)發(fā)展風(fēng)險性、行業(yè)監(jiān)督可靠性和區(qū)域經(jīng)濟(jì)帶動性6個方面對站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌模式與現(xiàn)有5種沼氣與生物天然氣發(fā)展模式的效果進(jìn)行比較（表2），結(jié)果表明，在站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌模式中工程能夠連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，可以綜合解決問題，并跳出種養(yǎng)捆綁發(fā)展困境，其抵抗社會和市場變化能力強(qiáng)，投產(chǎn)后能夠可靠地進(jìn)行監(jiān)管，效益和安全隱患均能夠做到可控，能夠做到整體帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。雖然投資成本較高，但是運(yùn)行成本適中，整體回報周期適中。

4 結(jié)語

在國家大力推行農(nóng)村沼氣工程轉(zhuǎn)型升級和農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的大背景下，站田布局產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌的沼氣和生物天然氣發(fā)展模式在總結(jié)了前期諸多發(fā)展模式的基礎(chǔ)上應(yīng)景而出，能夠很好地解決當(dāng)前我國農(nóng)村以畜禽糞污和農(nóng)作物秸稈為代表的農(nóng)業(yè)廢棄物污染問題，并有效地實現(xiàn)其資源化利用，可以取得很好的綜合效益，符合當(dāng)前國家政策與現(xiàn)有國情，具有很好的應(yīng)用前景。

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