中廣核節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司 駱伍
規(guī)?;託夤こ讨饕ㄔ项A(yù)處理系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、出料系統(tǒng)及固液分離系統(tǒng)等模塊,根據(jù)沼氣、沼渣及沼液的不同應(yīng)用場景,還需要新增沼氣提純系統(tǒng)、沼氣發(fā)電系統(tǒng)或好氧發(fā)酵系統(tǒng)等模塊。不同的模塊組合方式,將產(chǎn)生不同的最終產(chǎn)品,進(jìn)而影響規(guī)?;託夤こ痰纳虡I(yè)模式。同時(shí),規(guī)?;託夤こ炭捎玫脑习ú蛷N垃圾、農(nóng)作物秸稈、蓄禽糞便等一系列有機(jī)廢棄物,鑒于城鎮(zhèn)垃圾已形成成熟的收費(fèi)處置商業(yè)模式,故本文主要論述以農(nóng)作物秸稈、蓄禽糞便及尾瓜尾菜等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物為原料的規(guī)?;託夤こ躺虡I(yè)模式的優(yōu)化方向。
發(fā)展規(guī)?;託夤こ虒?duì)于我國生態(tài)文明建設(shè)、鄉(xiāng)村振興計(jì)劃有重要意義。規(guī)?;託夤こ躺a(chǎn)過程中大量使用農(nóng)業(yè)秸稈,不僅可以減少秸稈直接焚燒對(duì)大氣環(huán)境的污染,也可以減少秸稈直接破碎還田對(duì)土壤土質(zhì)影響和漚田后氮磷鉀析出對(duì)水體產(chǎn)生的面源污染;沼氣提純后生產(chǎn)的天然氣是優(yōu)質(zhì)的綠色低碳清潔能源,對(duì)于緩解我國天然氣進(jìn)口依存度過高可作出重大貢獻(xiàn)。
瑞典是世界上首個(gè)提出要用可再生能源全部替代化石能源的國家。其以生產(chǎn)生物天然氣為主,主要用作車用替代燃料和注入燃?xì)夤芫W(wǎng),生物天然氣已滿足全國30%車用燃?xì)庑枨?。根?jù)瑞典政府計(jì)劃,到2050年,天然氣將完全由生物天然氣代替。
德國是歐洲最大的沼氣生產(chǎn)國,截至2018年底,德國有近10000個(gè)規(guī)?;託夤こ蹋渲?08個(gè)是規(guī)?;锾烊粴夤こ?,年產(chǎn)沼氣200多億m3。德國政府規(guī)劃,到2030年,生物天然氣產(chǎn)量將達(dá)到100億m3。
國內(nèi)規(guī)?;託夤こ炭焖侔l(fā)展源于2015年國家發(fā)改委和農(nóng)業(yè)部聯(lián)合印發(fā)的《2015年農(nóng)村沼氣工程轉(zhuǎn)型升級(jí)工作方案》。2015-2017年,中央財(cái)政分別投資10億元、7.7億元和6.9億元,在全國23個(gè)省份分別支持建設(shè)24處、22處和18處規(guī)?;託夤こ?。三年試點(diǎn)期間,一批實(shí)力雄厚的央企、國企和社會(huì)民營資本積極參與,引進(jìn)消化了一批先進(jìn)的成套技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備,建成了一些示范項(xiàng)目,基本掌握了厭氧發(fā)酵,尤其是中溫濕式厭氧發(fā)酵的工藝流程、配套系統(tǒng)及項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營等方面的經(jīng)驗(yàn)。但通過2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)上述64個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目兩次全覆蓋摸底調(diào)研發(fā)現(xiàn),22個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入了試運(yùn)營或運(yùn)營的狀態(tài),7個(gè)項(xiàng)目建設(shè)完工但未投入使用,30個(gè)項(xiàng)目處于建設(shè)階段,5個(gè)項(xiàng)目尚未開工建設(shè)??傮w來看,國內(nèi)規(guī)?;託夤こ贪l(fā)展有一定成就,但更多的是困難與挑戰(zhàn)。國內(nèi)規(guī)?;託猱a(chǎn)業(yè)尚不成熟,項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可靠性需進(jìn)一步提升,商業(yè)模式需進(jìn)一步探索。
目前規(guī)?;託忭?xiàng)目投產(chǎn)較少,投資主體不多,尚未形成專業(yè)化、一體化投資建設(shè)運(yùn)行管理服務(wù)體系,以及成熟的商業(yè)化市場環(huán)境。
規(guī)模化沼氣工程涉及農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)保等領(lǐng)域,產(chǎn)業(yè)鏈較長,尚未形成成熟的商業(yè)模式。在原料收集保障方面,尚未建立“誰污染、誰付費(fèi)”的由第三方專業(yè)化有償處理的機(jī)制。在產(chǎn)品市場方面,項(xiàng)目產(chǎn)品需要打破市場壁壘,建立多元消費(fèi)體系,增強(qiáng)盈利水平。
沼氣提純后,可以達(dá)到常規(guī)天然氣的標(biāo)準(zhǔn)水平,而沼氣提純的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于常規(guī)天然氣,在市場上沒有價(jià)格優(yōu)勢。另外,天然氣市場計(jì)劃性較強(qiáng),生物天然氣工廠無法滿足天然氣市場的調(diào)峰需求。
中央財(cái)政對(duì)于沼氣發(fā)電的補(bǔ)貼雖然覆蓋了建設(shè)階段及產(chǎn)品端整個(gè)生命周期,但整體補(bǔ)貼額度不高,且近些年存在滑坡退檔的情況。同時(shí),電力部門在沼氣電力并網(wǎng)方面給予支持的優(yōu)先級(jí)不夠,導(dǎo)致沼氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益較差。
中央財(cái)政在2015年至2017年之間通過專項(xiàng)資金補(bǔ)貼了一批規(guī)?;託夤こ痰慕ㄔO(shè)投資,但此類補(bǔ)貼缺乏持續(xù)性。同時(shí),中央財(cái)政之前的各類補(bǔ)貼均為建設(shè)補(bǔ)貼,缺少能夠?qū)嵸|(zhì)性促進(jìn)規(guī)?;託庑袠I(yè)發(fā)展的后補(bǔ)貼政策。正是這種不協(xié)調(diào)的補(bǔ)貼方向造成了規(guī)?;託夤こ态F(xiàn)在的“重建設(shè)、輕運(yùn)營”的現(xiàn)狀。
有機(jī)肥富含有機(jī)質(zhì)和有益生物菌,可以改良土壤、抑制病蟲害。但目前農(nóng)民依然過度依賴化肥。加之市場上有機(jī)肥產(chǎn)品種類繁多,沒有市場標(biāo)準(zhǔn),農(nóng)民難辨產(chǎn)品優(yōu)劣。還有一些不良商販以次充好,擾亂市場,導(dǎo)致真正的有機(jī)肥銷售困難。
沼氣主要有三種利用方式:提純制生物天然氣、直接用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電、沼氣鍋爐供熱。技術(shù)上而言,三種模式都非常成熟,但目前很少單純用沼氣鍋爐供熱,更多的是沼氣提純和沼氣熱電聯(lián)供。國家政策雖然在向沼氣提純方向傾斜,但具體采用哪種方式需要根據(jù)項(xiàng)目的具體邊界條件而定,即“宜電則電,宜氣則氣”,不能簡單說哪種模式一定好。
產(chǎn)氣與發(fā)電的投資總額基本一致,但產(chǎn)氣的銷售端相對(duì)更加市場化。而發(fā)電基本只能面對(duì)電網(wǎng)一個(gè)客戶。銷售端哪個(gè)更容易,需要結(jié)合項(xiàng)目地點(diǎn)具體考慮。
在川渝地區(qū),天然氣非常便宜,在寧夏、云南等地,上網(wǎng)電價(jià)非常便宜,廣東地區(qū)的電價(jià)氣價(jià)都非常高。這些地域差異會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目收益不同,需要具體分析。
一般將厭氧發(fā)酵分為低溫、中溫及高溫三種路線。目前主流的技術(shù)路線為中溫或高溫,即厭氧發(fā)酵系統(tǒng)需持續(xù)穩(wěn)定在35℃及53℃左右。因沼氣發(fā)電有余熱可供利用,故可以利用余熱來滿足系統(tǒng)的增溫及維溫要求,無需額外消耗燃料。產(chǎn)氣模式需耗費(fèi)一部分沼氣來滿足系統(tǒng)的增溫及維溫要求,如此將降低產(chǎn)品數(shù)量,影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。故其他條件相同的情況下,高溫厭氧發(fā)酵系統(tǒng)更適合沼氣發(fā)電。
在北方地區(qū),冬季氣溫低,結(jié)冰原料融化及厭氧發(fā)酵系統(tǒng)增溫維溫均需消耗較多的熱量,沼氣發(fā)電更為合適;在南方地區(qū),尤其是廣東、廣西及海南等地區(qū),四季溫度較高,厭氧發(fā)酵系統(tǒng)無需額外增溫,沼氣提純制生物天然氣更為合適。
沼氣發(fā)電補(bǔ)貼已經(jīng)出現(xiàn)各省的政策差異,產(chǎn)氣補(bǔ)貼遲遲沒有落地,都具有不確定性。
考慮到我國目前的能源結(jié)構(gòu)是缺氣富電,國家應(yīng)該會(huì)對(duì)產(chǎn)氣更加提倡。長期來看,國家對(duì)天然氣的消費(fèi)需求會(huì)迅速上升,而由于有火電托底,太陽能、風(fēng)力發(fā)電及核電成本不斷降低,我國的電力將長期處于供大于求的狀態(tài),允許沼氣發(fā)電上網(wǎng)只是因?yàn)檫@部分電力是污染治理的副產(chǎn)品,不能限制其發(fā)展,但可以從政策上鼓勵(lì)盡可能地產(chǎn)氣。
以某示范項(xiàng)目為例,該項(xiàng)目以牛糞、玉米秸稈及酒糟為原料。該項(xiàng)目于2018年試投產(chǎn)后出現(xiàn)了連年虧損的情況。通過簡單的模型分析其原料成本及產(chǎn)品售價(jià),發(fā)現(xiàn)高昂的原料成本是其虧損的主要原因。僅考慮原料采購成本的情況下,1m3生物天然氣的原料成本為4.02元,而該地區(qū)生物天然氣日常銷售價(jià)格約1.7-2.3元/m3。該項(xiàng)目以沼渣為原料,復(fù)配部分輔料制造顆粒有機(jī)肥,以其中一種技術(shù)參數(shù)為“有機(jī)質(zhì)≧60%、養(yǎng)分≧5%、生物菌劑≧5億/克、含水率<20%”的微生物菌劑有機(jī)肥為例,其成本為1803.48元/噸,但其市場批發(fā)售價(jià)約900-1200元/噸。
隨著國家環(huán)保要求的提升、鄉(xiāng)村振興的提速,環(huán)保監(jiān)控將日趨嚴(yán)格,農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的處置勢將會(huì)與城鎮(zhèn)垃圾的處置同步,達(dá)到收取處置費(fèi)的條件。產(chǎn)品端進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼,是促進(jìn)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的必然路徑,如已逐漸發(fā)展成熟的陸上風(fēng)電、光伏發(fā)電及正在進(jìn)行后補(bǔ)貼的海上風(fēng)電。參考以上行業(yè)的商業(yè)模式、發(fā)展歷程及規(guī)律,規(guī)?;託夤こ毯罄m(xù)將按照收取農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物處置費(fèi)、產(chǎn)品端進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼,或者兩者并進(jìn)的方式進(jìn)行發(fā)展。在此我們通過“內(nèi)部收益率法”按照收取處置費(fèi)及產(chǎn)品端進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼兩個(gè)方向分別測算不同原料在某一特定條件下達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行的條件。
經(jīng)濟(jì)測算的假設(shè)條件為:牛糞的物料特性是干物質(zhì)(TS)含量為20%,TS產(chǎn)氣率為160m3/t.TS;雞糞的物料特性是干物質(zhì)(TS)含量為30%,TS產(chǎn)氣率為350m3/t.TS;秸稈的物料特性是干物質(zhì)(TS)含量為 35%,TS產(chǎn)氣率為 350m3/t.TS;混合原料是牛糞、雞糞及秸稈按照碳氮比為25:1的要求進(jìn)行配比。生物天然氣的銷售價(jià)格按照2.2元/m3計(jì)算;有機(jī)肥均按照粉狀有機(jī)肥考慮,價(jià)格按照550元/噸計(jì)算;沼液按照前兩年免費(fèi)贈(zèng)送,從第三年開始按照20元/噸的價(jià)格對(duì)外進(jìn)行銷售。項(xiàng)目按照建設(shè)期1年,運(yùn)營期20年考慮;第一年達(dá)產(chǎn)率按照80%考慮,從第二年開始達(dá)產(chǎn);10年進(jìn)行一次大修。項(xiàng)目自身增溫維溫消耗沼氣的數(shù)量按照項(xiàng)目規(guī)模的15%考慮;項(xiàng)目投資按照自有資本金30%,其余70%通過銀行貸款的方式考慮,貸款年化利率按照6%計(jì)算。
以日產(chǎn)2萬m3沼氣規(guī)模為例,原料收費(fèi)處置的模式下,牛糞免費(fèi)處置,項(xiàng)目資本金IRR將達(dá)到9.13%;雞糞每噸需收取101元的處置費(fèi),秸稈每噸需收取122元的處置費(fèi),混合原料每噸需收取22元的處置費(fèi),項(xiàng)目資本金IRR才可以達(dá)到8%的要求。以純雞糞為原料的項(xiàng)目,天然氣需補(bǔ)貼1元/m3,有機(jī)肥需補(bǔ)貼180元/噸;以純秸稈為原料的項(xiàng)目,天然氣需補(bǔ)貼1元/m3,有機(jī)肥需補(bǔ)貼202元/噸;以混合原料為原料的項(xiàng)目,天然氣需補(bǔ)貼0.74元/m3;項(xiàng)目資本金IRR才可以達(dá)到8%的要求。
通過分析以上數(shù)據(jù)可以看出,各類原料的經(jīng)濟(jì)性從好至差分別是,牛糞、混合原料、雞糞及秸稈。造成此種情況的主要原因有兩個(gè),第一個(gè)原因是不同原料的TS產(chǎn)氣率不同。產(chǎn)氣率越低,同等規(guī)模的項(xiàng)目,所需原料就更多,產(chǎn)出的沼渣及沼液就更多。副產(chǎn)品沼渣及沼液的銷售可以提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。第二個(gè)原因是不同物料的碳氮比不同,導(dǎo)致不同原料的沼液回流比例不同。比如以雞糞為原料的項(xiàng)目,因其碳氮比較低,不允許沼液回流,導(dǎo)致較多的干物質(zhì)通過沼液外流,造成相同產(chǎn)氣率情況下,沼渣產(chǎn)量較少而沼液產(chǎn)量較多的現(xiàn)象。此外,以牛糞、混合原料、秸稈及雞糞為原料的項(xiàng)目的天然氣收入比例分別為17.43%、26.53%、37.17%及39.23%。由此可以看出,規(guī)模化沼氣工程的項(xiàng)目收入絕大部分來自有機(jī)肥及沼液的收入。但有機(jī)肥產(chǎn)品銷售困難,導(dǎo)致依靠市場行為無法確保規(guī)?;託夤こ棠軌蚩沙掷m(xù)發(fā)展。故應(yīng)在現(xiàn)階段充分發(fā)揮政府的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)作用,通過原料收費(fèi)處置或者產(chǎn)品端補(bǔ)貼的方式促進(jìn)規(guī)模化沼氣工程的有序發(fā)展。
山東某示范項(xiàng)目緊鄰大型養(yǎng)雞場,免費(fèi)采用其雞糞作為原料。該項(xiàng)目原料充足,運(yùn)行穩(wěn)定,沼氣產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)值。此外,該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的沼液暫存池可存儲(chǔ)4-6個(gè)月的沼液。一般情況下,沼液以較低的價(jià)格售賣給周邊農(nóng)戶,當(dāng)沼液過多時(shí),公司會(huì)免費(fèi)將部分沼液送給周邊農(nóng)戶。沼渣經(jīng)翻拋晾干成粉狀有機(jī)肥進(jìn)行銷售。通過售電、有機(jī)肥、沼液及CDM收入等,每年可實(shí)現(xiàn)盈利。海南某示范項(xiàng)目分期建設(shè)完成,一期工程2012年開工建設(shè),規(guī)模為日產(chǎn)1.67萬m3生物天然氣;二期工程2016年開工建設(shè),規(guī)模為日產(chǎn)1.42m3生物天然氣,并獲得中央財(cái)政補(bǔ)貼3375萬元。2016年,項(xiàng)目先后中標(biāo)“??谑胁蛷N垃圾和糞渣無害化處理PPP項(xiàng)目”和“澄邁神州生物燃?xì)釶PP項(xiàng)目”,在原項(xiàng)目基礎(chǔ)上擴(kuò)建了餐廚和糞渣無害化處理工程,增加投資7325萬元。該項(xiàng)目初期設(shè)計(jì)以處理農(nóng)業(yè)廢棄物為主,但投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn),??诘貐^(qū)農(nóng)業(yè)集中度低,廢棄物收儲(chǔ)成本太高,運(yùn)行狀況不佳。取得兩個(gè)PPP項(xiàng)目及補(bǔ)貼后,經(jīng)營狀況得到改善。
通過這兩個(gè)成功案例,發(fā)現(xiàn)其商業(yè)模式的構(gòu)成與我們上一章節(jié)分析的商業(yè)模式優(yōu)化方向是一致的。
2019年12月6日國家十部委聯(lián)合簽發(fā)《關(guān)于促進(jìn)生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見》,明確了生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。計(jì)劃到2025年,生物天然氣年產(chǎn)量超過100億m3;到2030年,生物天然氣年產(chǎn)量超過200億m3。由此可見國家發(fā)展規(guī)?;託夤こ痰臎Q心很大。旨在高質(zhì)量發(fā)展規(guī)?;託夤こ?,建議從以下方面進(jìn)行努力:
(1)規(guī)?;託夤こ虖臉I(yè)者應(yīng)堅(jiān)決按照習(xí)近平總書記“綠水青山就是金山銀山”理論的指示,堅(jiān)定信念,充分發(fā)揮沼氣工程“負(fù)碳”排放的優(yōu)勢,為實(shí)現(xiàn)“3060目標(biāo)”貢獻(xiàn)力量。
(2)政府應(yīng)對(duì)規(guī)?;託庑袠I(yè)進(jìn)行深入探索,加大支持力度,協(xié)調(diào)國家各部委、各地區(qū)盡快實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)支持政策的落地,如制定規(guī)?;託夤こ贪l(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃、生物天然氣及沼氣發(fā)電優(yōu)先利用政策、貸款減息貼息等信貸支持政策、生物天然氣后補(bǔ)貼政策等。
(3)建議政府對(duì)規(guī)?;託夤こ趟柙系氖占?、儲(chǔ)存、運(yùn)輸及利用等環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)籌管理,逐步建立高效的原料保障體系,建立起誰排污、誰付費(fèi),專業(yè)化農(nóng)村廢棄物有償處理模式。
(4)考慮到規(guī)?;託夤こ獭皟深^靠農(nóng)”的特點(diǎn),建議規(guī)?;託夤こ滩季謶?yīng)結(jié)合不同地區(qū)畜禽糞污以及秸稈利用特點(diǎn),結(jié)合區(qū)域能源環(huán)保特色、天然氣市場需求等情況進(jìn)行布局。
(5)建議通過行業(yè)協(xié)會(huì)等引導(dǎo)規(guī)?;託夤こ虖臉I(yè)者加強(qiáng)工藝能力和人才培養(yǎng),形成專家隊(duì)伍,探索建立適用于不同原料的工藝處理方案。
(6)積極引進(jìn)國際上較為先進(jìn)的生物質(zhì)技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備,大力推動(dòng)國內(nèi)規(guī)?;託夤こ痰难邪l(fā)和創(chuàng)新,創(chuàng)造有利生產(chǎn)條件,快速提高國內(nèi)規(guī)?;託夤こ痰难b備成熟度,促進(jìn)生物質(zhì)行業(yè)高效、健康、穩(wěn)定發(fā)展。
(7)通過媒體宣傳、政策引導(dǎo)等相關(guān)方式,對(duì)生物質(zhì)有機(jī)肥料進(jìn)行積極推廣和宣傳,引導(dǎo)、促進(jìn)農(nóng)民觀念的更迭;并對(duì)目前國內(nèi)有機(jī)肥市場進(jìn)行大力整頓,優(yōu)化市場環(huán)境;統(tǒng)一并更新有機(jī)肥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),將傳統(tǒng)農(nóng)家肥、未經(jīng)充分腐熟的有機(jī)肥與同時(shí)經(jīng)厭氧發(fā)酵、好氧發(fā)酵的生物有機(jī)肥的品質(zhì)區(qū)分出來;降低生物質(zhì)有機(jī)肥料的市場銷售難度。
相關(guān)鏈接
大中型沼氣工程技術(shù),是一項(xiàng)以開發(fā)利用養(yǎng)殖場糞污為對(duì)象,以獲取能源和治理環(huán)境污染為目的,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán)的農(nóng)村能源工程技術(shù)。目前國內(nèi)研發(fā)引用的沼氣工藝有分為三種。分別為CSTR,USR,UASB工藝工程。
它包括主要是通過厭氧發(fā)酵及相關(guān)處理降低糞水有機(jī)質(zhì)含量,達(dá)到或接近排放標(biāo)準(zhǔn)并按括厭氧發(fā)酵主體及配套工程技術(shù)設(shè)計(jì)工藝要求獲取能源—沼氣:沼氣利用產(chǎn)品與設(shè)備技術(shù),主要是利用沼氣或直接用于生活用能,或發(fā)電、或燒鍋爐、或直接用于生產(chǎn)供暖、或作為化工原料等:沼肥制成液肥和復(fù)合肥技術(shù),則主要是通過固液分離,添加必要元素和成份,使沼肥制成液肥或復(fù)合肥,供自身使用或銷售。