德國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展給我國(guó)帶來(lái)的啟示

金蘇寧 徐璟瑋

一.引言

2018 年1月2日，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見(jiàn)》關(guān)于“推進(jìn)鄉(xiāng)村綠色發(fā)展，打造人與自然和諧共生發(fā)展新格局”一節(jié)中提出“加強(qiáng)農(nóng)村突出環(huán)境問(wèn)題綜合治理。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防治，開(kāi)展農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)投入品減量化、生產(chǎn)清潔化、廢棄物資源化、產(chǎn)業(yè)模式生態(tài)化。”

在德國(guó)，沼氣作為新能源產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)了將近30年的發(fā)展歷史。德國(guó)的沼氣工程主要通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）用于當(dāng)?shù)氐臒犭娐?lián)供。從發(fā)電量作為產(chǎn)出來(lái)看，2016年德國(guó)沼氣發(fā)電量為323.532億千瓦時(shí)，占新能源總發(fā)電量（1883億千瓦時(shí)）的17.18%；而新能源發(fā)電量同年高達(dá)德國(guó)總發(fā)電量的29.0%。無(wú)疑，沼氣在德國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中已經(jīng)占有相當(dāng)重要的位置。在德國(guó)政府出臺(tái)的各項(xiàng)政策法規(guī)的推動(dòng)下，它歷經(jīng)了90年代初期的起飛期到2009－2012年的快速發(fā)展時(shí)期，之后在《可再生能源法》2014修訂案的影響下降低了成本，逐漸進(jìn)入市場(chǎng)化時(shí)期，可以說(shuō)已經(jīng)形成了相對(duì)成熟的產(chǎn)業(yè)體系。

二.德國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史背景

20世紀(jì)90年代初，環(huán)境保護(hù)的話題成為了德國(guó)民眾熱議的重要內(nèi)容，尤其是兩德統(tǒng)一后各地區(qū)間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異、第一產(chǎn)業(yè)的不同現(xiàn)狀，促使國(guó)家層面開(kāi)始考慮可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，這為促進(jìn)新能源電力的發(fā)展提供了社會(huì)基礎(chǔ)。德國(guó)沼氣的技術(shù)創(chuàng)新體系開(kāi)始逐漸成形的標(biāo)志性事件是1991年《電力入網(wǎng)法》的頒布。這項(xiàng)法規(guī)第一次規(guī)定電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者必須接入新能源電力。更為重要的是，這項(xiàng)法規(guī)規(guī)定新能源發(fā)電廠將會(huì)得到比常規(guī)發(fā)電廠更高的額外補(bǔ)償,即客戶支付電價(jià)的75%（約14歐分/千瓦時(shí)）。這就給了工程師和創(chuàng)業(yè)者一個(gè)良好的預(yù)期，認(rèn)為沼氣發(fā)電可以成為有發(fā)展前景的領(lǐng)域，因?yàn)榻鉀Q了上網(wǎng)銷售的問(wèn)題可再生能源發(fā)電就可以與傳統(tǒng)能源電廠抗衡了。盡管如此，農(nóng)民們對(duì)這個(gè)趨勢(shì)是持謹(jǐn)慎態(tài)度，因?yàn)樵谒麄冞^(guò)去的嘗試中由于安裝建設(shè)設(shè)備的高昂費(fèi)用，沼氣發(fā)電并沒(méi)有帶來(lái)盈利。

直到1994年出臺(tái)的《電力入網(wǎng)法》提高了上網(wǎng)價(jià)格（大約15歐分/千瓦時(shí)）才使得沼氣設(shè)備的數(shù)量有了規(guī)?；脑鲩L(zhǎng)。與此同時(shí)，關(guān)于用于生產(chǎn)沼氣的底物相關(guān)知識(shí)開(kāi)始傳播：對(duì)于有機(jī)垃圾的混合發(fā)酵，比如說(shuō)加入蔬菜原材料，與半液體的糞便的單一發(fā)酵相比，可以使得產(chǎn)氣量成倍增長(zhǎng)。這一進(jìn)步既是在科研，也是在實(shí)際應(yīng)用中得出的。比如說(shuō)，巴伐利亞州的特里斯多夫農(nóng)業(yè)局成功地進(jìn)行了以青草和青貯作為反應(yīng)底物的發(fā)酵試驗(yàn)；此外，威斯特法倫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的工作人員和北德的沼氣生產(chǎn)的農(nóng)場(chǎng)主也熱衷這項(xiàng)工作，他們成功地使用了有機(jī)剩余物和垃圾一起進(jìn)行混合發(fā)酵。這些進(jìn)步向應(yīng)用混合發(fā)酵的沼氣設(shè)備運(yùn)營(yíng)主展現(xiàn)了良好的盈利前景，因?yàn)槌巳刖W(wǎng)后的電價(jià)外，他們還可以通過(guò)接收和處理有機(jī)剩余物獲取盈利，比如說(shuō)從食品生產(chǎn)商那里。在這股“沼氣潮流”趨勢(shì)的影響下，德國(guó)沼氣協(xié)會(huì)于1992年成立，主要作為中小型農(nóng)場(chǎng)主和沼氣技術(shù)公司以及工程建造商之間交易的平臺(tái)。沼氣生產(chǎn)領(lǐng)域的活躍群體通過(guò)年度會(huì)議被聚集到了一起：它在專業(yè)人士之間的形成了有效聯(lián)絡(luò)，也使得實(shí)踐者和專家能夠相互交流信息。

由于這些示范性項(xiàng)目，混合發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)很快在設(shè)備運(yùn)營(yíng)主之間廣為流傳。然而，由于商業(yè)有機(jī)廢棄物處理工程相互間的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)于處理有機(jī)廢棄物的需求降低了。90年代末，有機(jī)廢棄物成了一種稀缺的資源，這意味著那些利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物作為混合發(fā)酵的工程的經(jīng)濟(jì)效益大幅下降了。這就使得如何利用能源作物作為發(fā)酵物變得十分迫切，雖然那時(shí)補(bǔ)償體系里還沒(méi)有認(rèn)可這一點(diǎn)。與此同時(shí)，由于1998年至1999年電力市場(chǎng)的自由化的結(jié)果，普通電價(jià)的顯著下降（大約降低了1歐分/千瓦時(shí)）使得沼氣發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)力下降了。于是，沼氣工程的盈利性使得倡導(dǎo)聯(lián)盟慢慢在農(nóng)民中成型了。同時(shí)，一些新的商業(yè)機(jī)會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域里出現(xiàn)了，促進(jìn)了農(nóng)民和專業(yè)工程類公司之間的信息交流。由于這些國(guó)家資助的示范性項(xiàng)目，關(guān)于混合發(fā)酵的知識(shí)不斷地發(fā)展和傳播。這一階段，沼氣領(lǐng)域的循環(huán)體系開(kāi)始出現(xiàn)了。在這個(gè)階段末期，由于市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，有機(jī)垃圾的供應(yīng)稀缺性成為了問(wèn)題。與此同時(shí)，電力市場(chǎng)的自由化使得可再生能源電力處于不利的位置。

從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，那些在技術(shù)方面擁有良好教育背景和有務(wù)農(nóng)經(jīng)驗(yàn)的創(chuàng)業(yè)人也開(kāi)始關(guān)注沼氣技術(shù)。他們往往在他們父母的農(nóng)田上建造設(shè)備來(lái)進(jìn)行最早期的沼氣生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)。在積累了一定的經(jīng)驗(yàn)后，這些創(chuàng)業(yè)者逐漸在當(dāng)?shù)厣鐣?huì)網(wǎng)絡(luò)中得到認(rèn)可，并且他們能夠取得農(nóng)民們的信任，并給對(duì)這方面有興趣的農(nóng)場(chǎng)主提供一些易操作的設(shè)備。雖然當(dāng)時(shí)熱電聯(lián)產(chǎn)的制造商和相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)還沒(méi)有在這領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，但“他們能夠根據(jù)運(yùn)營(yíng)者的要求來(lái)改善部件”。在這一階段，沼氣工程的規(guī)模是以農(nóng)場(chǎng)的大小作為基礎(chǔ)，農(nóng)場(chǎng)主通過(guò)利用農(nóng)場(chǎng)自己的禽畜糞便來(lái)進(jìn)行沼氣生產(chǎn)和發(fā)電。截止1999年年底，德國(guó)只有850處工程，總裝機(jī)容量不到49MW，平均發(fā)電裝機(jī)容量約為50-60kW。直到德國(guó)聯(lián)邦研究部資助了一些示范性項(xiàng)目（1991-1998），沼氣工程才取得了更大的裝機(jī)容量。這些大型的沼氣工程能達(dá)到300-500kW發(fā)電裝機(jī)容量，旨在探索更為環(huán)保地處理殘?jiān)蛷U棄物。當(dāng)時(shí)最大的一個(gè)私營(yíng)工程使用半液體的糞便和食品行業(yè)的廢棄物作為發(fā)酵底物，項(xiàng)目也是受到國(guó)家資助的。這些項(xiàng)目展示了大規(guī)模生產(chǎn)沼氣的可能性和使用有機(jī)垃圾和其他固體物質(zhì)進(jìn)行混合發(fā)酵能提升盈利的前景。

三.德國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)的政府職能和采取的措施

德國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求可以說(shuō)是德國(guó)政府通過(guò)《發(fā)電入網(wǎng)法》和《可再生能源法》人為創(chuàng)造出來(lái)的?！犊稍偕茉捶ā肥峭苿?dòng)德國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的最重要的法案，因?yàn)榇朔ò傅某雠_(tái)確保了沼氣生產(chǎn)在20年內(nèi)都是收益穩(wěn)定的，激發(fā)了業(yè)主主動(dòng)投資修建沼氣發(fā)電站的意愿。在隨后10余年內(nèi)，德國(guó)政府針對(duì)市場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等因素做了數(shù)次的修訂，而每次修訂都通過(guò)法律條文保障了沼氣業(yè)主的利益，最終明顯地促使了沼氣工程“爆發(fā)式”增長(zhǎng)；此外，不斷鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，從而把“沼氣工程的發(fā)展推向一個(gè)新的高度”。此外，政府政策的出臺(tái)也充分考慮到了民眾對(duì)沼氣發(fā)電的態(tài)度，在修訂法案中不斷規(guī)范產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展—因?yàn)檎託獍l(fā)電產(chǎn)業(yè)的迅速繁榮也離不開(kāi)德國(guó)民眾的理解和支持。為了支付可再生能源附加費(fèi)，德國(guó)消費(fèi)者承擔(dān)了節(jié)節(jié)上升的電費(fèi)；而在這一階段，政府通過(guò)相繼于1991年和1994年出臺(tái)《電力入網(wǎng)法》來(lái)指導(dǎo)搜尋。由于此法提供的經(jīng)濟(jì)刺激，相關(guān)群體開(kāi)始躍躍欲試。由于此法的頒布，專業(yè)知識(shí)也在科研工作和實(shí)際應(yīng)用中得以發(fā)展；與此同時(shí)，沼氣協(xié)會(huì)的成立進(jìn)一步促進(jìn)了相關(guān)知識(shí)在實(shí)踐人員中的傳播,另一方面也為未來(lái)的沼氣生產(chǎn)的合法化和倡導(dǎo)聯(lián)盟打下了基礎(chǔ)。在這一階段，不同系統(tǒng)功能的互動(dòng)已經(jīng)相當(dāng)活躍。當(dāng)更為多樣化的群體開(kāi)始進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，沼氣時(shí)代開(kāi)始了。農(nóng)民們也加入了，因?yàn)樗麄円庾R(shí)到能源生產(chǎn)可以給他們帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益，這一趨勢(shì)可以被描述成“從糧食農(nóng)民到能源農(nóng)民”。

政府意識(shí)到能源市場(chǎng)自由化使得可再生能源的后續(xù)發(fā)展困難重重，因?yàn)樗麄兊脑靸r(jià)高昂。于是，德國(guó)政府在2000年出臺(tái)了第一部為可再生能源制定的專門法律———《可再生能源法》（《Erneuerbare Energien Gesetz,EEG》，給予了其一系列特權(quán)。根據(jù)這項(xiàng)法規(guī)電網(wǎng)必須優(yōu)先購(gòu)買可再生能源生產(chǎn)的電力，可再生能源電力運(yùn)營(yíng)商可按照當(dāng)時(shí)的固定補(bǔ)貼電價(jià)（差額由可再生能源附加費(fèi)“FIT”彌補(bǔ)，這部分附加費(fèi)來(lái)自電費(fèi)）連續(xù)20年向電網(wǎng)供電。之后，德國(guó)政府分別于2004年與2009年對(duì)《可再生能源法》由作出了修訂，以符合當(dāng)時(shí)的實(shí)際能源發(fā)展需要。在基礎(chǔ)補(bǔ)貼之上增加了額外的補(bǔ)貼，其中包括能源作物原料，技術(shù)和熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)等分類的補(bǔ)貼。新的額外補(bǔ)貼使得沼氣行業(yè)一下子變得利潤(rùn)豐厚，因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)主可以獲得相當(dāng)于過(guò)去兩倍之多的補(bǔ)償。這就導(dǎo)致了德國(guó)沼氣行業(yè)雨后春筍般的繁榮景象。2006年，沼氣發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到了2004年的3倍①。從04年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)主的性質(zhì)開(kāi)始有了本質(zhì)變化，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的沼氣運(yùn)營(yíng)商是合作社和私有公司，而農(nóng)場(chǎng)主作為單獨(dú)的運(yùn)營(yíng)商是極少數(shù)。②

除了EEG以外，2001年德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境部出臺(tái)的《生物質(zhì)條例》（Biomass Ordinance）也為沼氣發(fā)電的快速發(fā)展和良好的社會(huì)形象做出了貢獻(xiàn)。這項(xiàng)條例定義了生物質(zhì)的范圍，哪些生物質(zhì)可以算作生物質(zhì)發(fā)電以及生物質(zhì)來(lái)發(fā)電的技術(shù)范圍和生物質(zhì)發(fā)電需要達(dá)到的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)③，促進(jìn)了生物質(zhì)知識(shí)在實(shí)踐者當(dāng)中的傳播。通過(guò)出臺(tái)關(guān)于如何環(huán)保地使用生物質(zhì)發(fā)電的法規(guī)，此條例也側(cè)面確保了EEG的意圖和目標(biāo)，促進(jìn)了沼氣產(chǎn)業(yè)在公眾領(lǐng)域的合法性。

四.對(duì)我國(guó)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的啟示

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，同時(shí)又是一個(gè)能源消耗大國(guó)。傳統(tǒng)的燃煤、石油等能源消耗給國(guó)家?guī)?lái)了很大的負(fù)擔(dān)，也給環(huán)境造成了很大污染。而農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整也一直關(guān)系我國(guó)民生的重要內(nèi)容。合理開(kāi)發(fā)，因地制宜，利用農(nóng)村本身的產(chǎn)業(yè)內(nèi)控部分，加大新能源的使用很有必要。我國(guó)對(duì)沼氣的使用起步較晚，但是發(fā)展還是比較迅速的。行業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者也對(duì)此非常關(guān)注?！?018-2022年中國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告》中，也對(duì)加快農(nóng)村沼氣發(fā)展的可行性進(jìn)行了分析，認(rèn)為沼氣的發(fā)展可以緩解國(guó)家的能源壓力，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)增收，推動(dòng)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。根據(jù)德國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，政府層面可以在三個(gè)方面加大力度。④

第一，政府應(yīng)該更為有效地扮演了沼氣技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)的建造者的角色，從政府導(dǎo)向推動(dòng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的發(fā)展，激活了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和資源調(diào)動(dòng)這兩項(xiàng)重要內(nèi)循環(huán)功能。相應(yīng)的，民間的相關(guān)利益群體，比如說(shuō)創(chuàng)業(yè)者、農(nóng)民、工程師承擔(dān)了其他互補(bǔ)的系統(tǒng)功能，比如說(shuō)知識(shí)開(kāi)發(fā)和傳播，發(fā)展了總承包技術(shù)，建造沼氣工程和形成聯(lián)盟來(lái)為產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展?fàn)幦「玫馁Y源和經(jīng)濟(jì)條件，從而有效地向政府執(zhí)政者傳遞了有關(guān)市場(chǎng)發(fā)展的信息。這樣，政策法規(guī)就能相應(yīng)地緊隨市場(chǎng)變化作出調(diào)整，快速適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求從而促進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

第二，政府通過(guò)有限出資方式，帶動(dòng)沼氣行業(yè)的大量資本投入。雖然德國(guó)政府承擔(dān)了推動(dòng)沼氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要責(zé)任，但是它發(fā)揮的最終要的功能始終是通過(guò)不斷適時(shí)地出臺(tái)法規(guī)來(lái)引導(dǎo)不同的群體（系統(tǒng)功能）參與并進(jìn)行有效的互動(dòng)，最終使得系統(tǒng)功能之間形成了良性循環(huán)，成功地推動(dòng)了德國(guó)沼氣這一“技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)”的成型。我國(guó)的政府管理也可以參照此模式進(jìn)行，采用拋磚引玉的做法，提高資金運(yùn)轉(zhuǎn)流通速度，提高整體產(chǎn)業(yè)的規(guī)模效應(yīng)。

第三，進(jìn)一步完善針對(duì)沼氣產(chǎn)業(yè)的政策規(guī)范，在制度上為產(chǎn)業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。對(duì)于可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)在政策制定上要給與支撐，除了在基本法中關(guān)于新能源產(chǎn)業(yè)保護(hù)方面提及，也要制定符合沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展遠(yuǎn)景的條例。同時(shí)還要注意產(chǎn)業(yè)在交叉融合適用的各類規(guī)則，盡量規(guī)避和減少交叉規(guī)則引起的負(fù)面效應(yīng)，提高產(chǎn)業(yè)協(xié)同的溢出效應(yīng)。

注 釋

①Simulation,optimization and instrumentation of agricultural biogas plants,Accessed June.11,2015.

②Brüns et al.,Renewable Energies in Germany’sElectricity Market,p.134.

③Brüns et al.,Renewable Energies in Germany’sElectricity Market,p.112.

④《2018-2022年中國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告》：第11-16頁(yè).