中國(guó)農(nóng)村生物質(zhì)能源利用分析研究

吳佳佳，耿利敏

（南京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇南京210000）

生物質(zhì)能是一種綠色能源，符合我國(guó)當(dāng)前的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展要求。生物質(zhì)能源是指通過(guò)光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。關(guān)于利用農(nóng)村生物質(zhì)資源實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能的國(guó)家政策體系已初步形成，我國(guó)大部分地區(qū)的農(nóng)村為開發(fā)生物質(zhì)能源備好了技術(shù)設(shè)備。目前，中央1號(hào)文件也提出“加強(qiáng)農(nóng)村污染治理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，使秸稈、畜禽糞污、農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)廢棄物實(shí)現(xiàn)資源化利用，實(shí)現(xiàn)畜牧養(yǎng)殖大縣糞污資源化利用整縣治理全覆蓋”的方針，促進(jìn)農(nóng)村生物質(zhì)能源化是未來(lái)的新趨勢(shì)。

1 農(nóng)村生物質(zhì)能源利用的重要意義

1.1 農(nóng)村生物質(zhì)資源的分類

1.1.1 農(nóng)作物秸稈

農(nóng)作物秸稈是一種可再生資源，大都是指植物產(chǎn)出果實(shí)后剩余的部分，如谷物、棉花、芝麻等，用途廣泛[1]。我國(guó)每年產(chǎn)出九億多t農(nóng)作物秸稈，農(nóng)村的農(nóng)作物秸稈資源非常豐富，高達(dá)80%的利用率，即有五分之四左右的秸稈被轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，轉(zhuǎn)化率也隨著技術(shù)的發(fā)展而穩(wěn)步前進(jìn)，預(yù)計(jì)到2020年將會(huì)實(shí)現(xiàn)85%的目標(biāo)。

1.1.2 畜禽糞便

畜禽養(yǎng)殖是農(nóng)村產(chǎn)業(yè)的一部分，養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的同時(shí)，畜禽糞便的產(chǎn)量急劇增長(zhǎng)。畜禽糞便含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素和礦物質(zhì)，一般被農(nóng)民當(dāng)作肥料還田使用。但目前隨著沼氣建設(shè)的發(fā)展，畜禽糞便通常被視作沼氣的原料。我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)可產(chǎn)生20億t糞便，可產(chǎn)沼氣1950億m3，折合標(biāo)準(zhǔn)煤3.1億t。畜禽糞便為農(nóng)村的沼氣建設(shè)貢獻(xiàn)了一份力。

1.1.3 其他有機(jī)廢棄物

其他有機(jī)廢棄物包含農(nóng)村生活垃圾、蔬菜廢棄物、農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物等在內(nèi)的剩余生物質(zhì)資源也不容小覷，我國(guó)每年可生產(chǎn)蔬菜類廢棄物約1億t，農(nóng)村生活垃圾及其他廢棄物高達(dá)16億t，除去焚燒銷毀、肥料下田等，剩余部分有22%左右可開發(fā)為生物質(zhì)能源。

1.2 開發(fā)農(nóng)村生物質(zhì)能源的意義

農(nóng)村的環(huán)境問(wèn)題一直都是隱患，我國(guó)每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的畜禽糞污、農(nóng)作物的秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物余額高達(dá)40億t。但目前只處理了42%的禽畜糞便和35%的農(nóng)村垃圾，可以看出農(nóng)村生物資源數(shù)量龐大，只是缺乏生物技術(shù)支持。只要開發(fā)生物質(zhì)能源技術(shù)就能廢物利用，消除資源浪費(fèi)現(xiàn)象。減少對(duì)石油、天然氣等能源的依賴性。

生物質(zhì)能源和其他可再生能源相比，是唯一的一種和農(nóng)民直接產(chǎn)生聯(lián)系的能源，生物質(zhì)資源是從農(nóng)民手中獲得，對(duì)農(nóng)民有利的一種能源，促進(jìn)了“三農(nóng)”問(wèn)題的解決，擴(kuò)大了內(nèi)需。最主要的是，有利于降低碳排放，減少空氣污染，能有效治理農(nóng)村環(huán)境，降低國(guó)家污染壓力。發(fā)展生物質(zhì)能源，方便低碳生活，改善生態(tài)環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)一體化提供了助力。

2 農(nóng)村生物質(zhì)能源利用現(xiàn)狀

2.1 秸稈能源化發(fā)展迅速

當(dāng)前，秸稈利用以秸稈焚燒、秸稈還田、工業(yè)原料、氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料、發(fā)電、生物質(zhì)能源、生物質(zhì)肥料、飼料養(yǎng)畜、基料養(yǎng)菇等為主。目前秸稈資源綜合利用的主要方式還是“五化”[2]。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2015年全國(guó)作物秸稈理論資源量為10.4億t，可收集資源量約9億t，利用量約7.2億t，秸稈綜合利用比達(dá)到80.1%[3]。截至2017年底，全國(guó)秸稈綜合利用率達(dá)83.68%，在這3年期間，秸稈的綜合利用率上升了3.58%。秸稈能源化的腳步雖緩慢但仍在努力往前進(jìn)，2020年的85%的目標(biāo)指日可待。

2.2 沼氣規(guī)模逐漸壯大

農(nóng)村沼氣能源是發(fā)展生物質(zhì)能源的關(guān)鍵。近幾年來(lái)，國(guó)家加大了對(duì)農(nóng)村沼氣建設(shè)的資金和技術(shù)支持。據(jù)沼氣規(guī)模數(shù)據(jù)分析，特大型，中型，戶用型的沼氣池日產(chǎn)沼氣量分別為5000 m3以上、150～500m3、0.2～0.25m3。盡管農(nóng)村的沼氣規(guī)模以戶用型為主，日產(chǎn)沼氣并不可觀，但在數(shù)量和技術(shù)方面，數(shù)據(jù)顯示，從2002年到2011年這近十年期間內(nèi)，我國(guó)農(nóng)村沼氣池從僅有的1100萬(wàn)戶發(fā)展到3996萬(wàn)戶。國(guó)家政策顯然起到了很大的作用，農(nóng)村的沼氣建設(shè)正趨于穩(wěn)步發(fā)展中。

2.3 我國(guó)農(nóng)村生物質(zhì)能源開發(fā)利用所存在的問(wèn)題

我國(guó)有良好的生物質(zhì)資源利用傳統(tǒng)，但機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化程度低。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)生物質(zhì)能源開發(fā)利用時(shí)間相對(duì)較晚。目前，我國(guó)生物質(zhì)能源開發(fā)利用中的主要核心技術(shù)和大部分設(shè)備依賴進(jìn)口，這就導(dǎo)致我國(guó)生物質(zhì)能源開發(fā)利用成本高，相對(duì)于同類產(chǎn)品，其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力弱。對(duì)于生物質(zhì)能源開發(fā)，農(nóng)民的相關(guān)認(rèn)知很薄弱，對(duì)生物質(zhì)資源的處理仍多數(shù)采用傳統(tǒng)方式，資源利用率顯著下降。可再生能源的市場(chǎng)也因此并不能獲得農(nóng)村的普遍理解，農(nóng)民對(duì)生物質(zhì)能源的消費(fèi)處于消極狀態(tài)。政府先后頒布了農(nóng)村生物質(zhì)能源開發(fā)的有關(guān)政策，但相關(guān)體制并不健全。在財(cái)務(wù)稅收、資金扶持、市場(chǎng)鼓勵(lì)方面仍需完善。且農(nóng)民們對(duì)國(guó)家政策和相關(guān)技術(shù)的認(rèn)知度和參與度不足以與實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能源化相匹配，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落后于時(shí)代腳步。

3 不同種類農(nóng)村生物質(zhì)能源的開發(fā)潛力分析

3.1 農(nóng)作物秸稈

農(nóng)作物秸稈資源是比較可靠的生物質(zhì)能源，中國(guó)每年都會(huì)產(chǎn)出龐大數(shù)量的秸稈。因?yàn)槿珖?guó)農(nóng)村分布廣，體系龐雜，難以統(tǒng)計(jì)精確的秸稈產(chǎn)量，只能理論預(yù)估得到。我們可以用農(nóng)作物產(chǎn)量P與草谷比R、折標(biāo)煤系數(shù)η、收獲指數(shù)α等進(jìn)行理論值預(yù)測(cè)，即它們的乘積就是理論獲得值Q（Q=∑P·R·η · α）[4]。

表1是張福春，朱志輝[5]的關(guān)于草谷比和收獲指數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)果結(jié)合來(lái)自中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2010年的折標(biāo)煤系數(shù)。農(nóng)作物的草谷比是預(yù)測(cè)農(nóng)作物秸稈理論值的關(guān)鍵。

表1 中國(guó)農(nóng)作物平均的草谷比、折標(biāo)系數(shù)及收獲指數(shù)

表2 農(nóng)作物總播種面積（單位：千hm2）

由表1和表2可知，農(nóng)作物秸稈理論可獲得量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于農(nóng)作物量，隨著每種農(nóng)作物的播種，充足的秸稈將隨之產(chǎn)生，根據(jù)生物質(zhì)能源化的概率，秸稈生物質(zhì)處理的效率大幅提高。

3.2 畜禽糞便

畜禽糞便也是屬于農(nóng)村生物質(zhì)資源中較穩(wěn)定的一種。農(nóng)村禽畜養(yǎng)殖業(yè)興起，畜禽糞便產(chǎn)量難以精確。按照各類畜禽每日糞便產(chǎn)生量和畜禽的飼養(yǎng)周期可以估算畜禽糞便排放量[6]，即各畜禽的數(shù)目Qd與各畜禽在整個(gè)飼養(yǎng)周期內(nèi)糞便排放總量M的乘積之和。

表3 牲畜飼養(yǎng)情況（單位：萬(wàn)只、頭）

表4 畜禽每日排糞量（單位：kg/只）

由表3和表4可以計(jì)算出禽畜類糞便的年產(chǎn)量，如2017年豬的糞便年產(chǎn)量為44158.9*27.2*10 t，約為1201萬(wàn)t。一般地，畜禽糞便都被當(dāng)做肥料或者飼料利用，2013年我國(guó)畜禽糞便完全能源化，理論含有22597.68×104t標(biāo)準(zhǔn)煤和11671.42×107 m3沼氣，約占我國(guó)能源消耗總量的6%，能源潛力巨大[7]。

3.3 其他有機(jī)廢棄物

表5 生活垃圾無(wú)害化處理量 （單位：萬(wàn)t）

據(jù)表5，我國(guó)見證了從2016年的96.6%上升到2017年的97.7%的無(wú)害化處理率。再根據(jù)廢棄物的折標(biāo)煤系數(shù)，可得出其蘊(yùn)藏的能源儲(chǔ)量。廢棄物的增加給環(huán)境帶來(lái)的壓力隨著技術(shù)的加強(qiáng)被弱化了，逐年遞增的處理率顯示出無(wú)窮的未來(lái)展望。

4 提高農(nóng)村生物質(zhì)能源利用的對(duì)策分析

我國(guó)農(nóng)村資源的潛力驚人，對(duì)于生物質(zhì)資源后備力量是充足的。提高利用率需要考慮并改善的主要有幾點(diǎn):

第一，提高農(nóng)民的認(rèn)知度和參與度。政府應(yīng)下發(fā)通知到各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村，各級(jí)別政治管理層集中人群代表，將政策和要求一一傳播，保證大家的知情權(quán)。創(chuàng)建更多的有關(guān)生物質(zhì)技術(shù)崗位，提供專業(yè)培訓(xùn)，培養(yǎng)村民專業(yè)操作能力，使其能夠參與到生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)中，見證完整的綠色能源制造過(guò)程。組織農(nóng)民的集體教育，以鼓勵(lì)激勵(lì)為手段，調(diào)動(dòng)他們的積極性。

第二，國(guó)家的政策落實(shí)。盡管近幾年政府陸陸續(xù)續(xù)頒布了很多關(guān)于農(nóng)村生物質(zhì)建設(shè)的方針，可效果并不顯著。政府應(yīng)從其他方面入手處理，例如對(duì)生態(tài)企業(yè)的財(cái)政補(bǔ)助，對(duì)生物質(zhì)產(chǎn)品的市場(chǎng)支持，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行的減免稅。國(guó)家應(yīng)該將生物質(zhì)發(fā)展從僅僅的生態(tài)環(huán)保方面上升到經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)發(fā)展，兩者相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)一體化。

第三，技術(shù)創(chuàng)新的更進(jìn)。就明顯發(fā)現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題，我國(guó)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家主要是核心技術(shù)的不完全掌控，國(guó)家培育更多的技術(shù)人才，打造高科技開發(fā)，為更多的生物質(zhì)能源化創(chuàng)造可能。

第四，應(yīng)該充分發(fā)揮政府、企業(yè)、農(nóng)村居民三方的聯(lián)動(dòng)作用，以政府為引導(dǎo)，企業(yè)為主體，農(nóng)村居民發(fā)揮自主性，根據(jù)因地制宜的原則，構(gòu)建一套適用于農(nóng)村地區(qū)生物質(zhì)開發(fā)利用的方案，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益相統(tǒng)一。