初談農(nóng)村沼氣供暖可行性分析

趙徐暢 閆婷婷 王燕秋 孫嘉陽 陳美蓉 孫思琦

【摘? ? 要】一直以來，因地理位置及氣候等原因，我國吉林西部地區(qū)冬季漫長，白城市供暖期約為每年10月25日至次年4月7日，供暖時(shí)間不低于165天。隨著經(jīng)濟(jì)水平提高和技術(shù)的發(fā)展，吉林西部城市居民已基本實(shí)現(xiàn)通過集體供暖的方式解決冬季供暖問題。而吉林西部農(nóng)村地區(qū)大部分采用傳統(tǒng)的鍋爐供暖方式，鍋爐供暖燃燒效率低、污染大的弊端日益顯現(xiàn)，如何用一種新型供暖方式取代鍋爐供暖，高效率、高質(zhì)量、低成本、更環(huán)保、更安全地供暖，一直以來都是人們的期望。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)村? 沼氣供暖? 分析

中圖分類號：G4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.22.062

一、農(nóng)村供暖困境

白城市位于吉林省西北部，嫩江平原西部，科爾沁草原東部，轄區(qū)面積約26000平方公里，從農(nóng)村地域特征分析，吉林西部農(nóng)村地區(qū)地廣人稀，以屯為聚居，人口密集度低，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，我國現(xiàn)用的城市集體供暖方式并不適用于我國農(nóng)村。

從現(xiàn)有的供暖技術(shù)分析，比較成熟的新型集中供暖技術(shù)主要為地暖，地暖有其特殊的安裝要求以及單戶分布的情況，集體安裝地暖的供暖方式應(yīng)用于吉林西部分布廣泛的寒冷地區(qū)農(nóng)村以解決供暖問題并不實(shí)用，在費(fèi)用方面也不劃算。我國現(xiàn)有的新型清潔能源供暖方式有太陽能，吉林西部冬季雖日照充足，但溫度過低，也并不能完全解決冬季供暖問題;我國現(xiàn)有的新型供電器設(shè)備還有空調(diào)、小太陽等耗電產(chǎn)品，其成本高，對于農(nóng)村居民來說并不實(shí)惠，大面積供暖也并不實(shí)用。

從供暖價(jià)格分析，調(diào)查顯示，我國的城市供暖收費(fèi)價(jià)格接近25元/㎡左右，截至2018年，白城地區(qū)供暖價(jià)格不低于26元/平方米，每年伴隨煤價(jià)浮動會有同步價(jià)格調(diào)整，在供熱溫度上也可能存在一定差異，但都是實(shí)行24小時(shí)全天不間斷供暖。國家統(tǒng)計(jì)局最新發(fā)布，我國煤炭價(jià)格出現(xiàn)回落。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布數(shù)據(jù)，秦皇島煤炭價(jià)格的公布數(shù)據(jù)顯示，5000大卡工業(yè)原煤的市場綜合交易價(jià)格為692元，而家庭用煤要較工業(yè)原煤貴，其價(jià)格大于692元。在主要依靠傳統(tǒng)鍋爐供暖方式的情況下，按40平方米供暖一年用三噸煤計(jì)算，那么面積為40平方米的房間如果用煤炭供暖保持與城市供暖相同溫度則供暖費(fèi)用不低于2000元，不包括人工成本。我國農(nóng)村冬季供暖的家庭用費(fèi)其實(shí)并不低，同時(shí)也很難實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全天恒溫供暖。

農(nóng)村傳統(tǒng)供暖除價(jià)格和供暖時(shí)間這方面問題，還存在著很多其他問題，比如，我國農(nóng)村普遍存在人口老齡化現(xiàn)象。農(nóng)村常住人口老齡化人口居多，大量中青年、少年一般逢年過節(jié)才會在農(nóng)村短期居住，老年人取暖不便，并且在傳統(tǒng)思想以及節(jié)約觀念的影響下，很多老年人對于通過用電取暖的方式存在舍不得電費(fèi)的觀念，覺得費(fèi)用貴，甚至即使安裝供暖電器也很少使用。對于傳統(tǒng)的火炕、壁爐等供暖方式，由于近年用煤量控制、秸稈機(jī)械收割、環(huán)境保護(hù)、煤價(jià)上漲以及存在安全隱患等原因，也并不能成為主流供暖方式。每年都不乏因供暖而導(dǎo)致一氧化碳中毒的案例，由于火炕溫度過高而造成的小規(guī)模火災(zāi)等問題。除此之外，由傳統(tǒng)供暖方式帶來的環(huán)境污染也是農(nóng)村供暖不可忽視的問題。

二、沼氣供暖可行性分析

（一）能源優(yōu)勢

供暖系統(tǒng)中最重要的關(guān)鍵為熱源，成熟熱源包括煤炭、燃油、熱電等，此類熱源歷史悠久，具有安全保障性，同時(shí)也存在污染排放多、資源利用率低、能源消耗量大等問題。作為現(xiàn)代化國家，綜合考量目前我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況及階段性規(guī)劃、新型能源開發(fā)情況、國家政策扶植等因素，沼氣能源在各方面均有優(yōu)勢，具備應(yīng)用于農(nóng)村沼氣供暖的基礎(chǔ)條件。

沼氣媲美燃?xì)獾那鍧嵭浴⒖扇夹?，原料大眾化，加之國家近年對沼氣發(fā)展大力扶持，使沼氣成為新能源中的“熱點(diǎn)”。沼氣能源應(yīng)用于我國的各行各業(yè)，包括但不限于餐飲、電力、熱力等行業(yè)。沼氣資源具有巨大潛能，是目前發(fā)現(xiàn)并大范圍使用的可再生能源，是一種在特定環(huán)境下，各種有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過微生物發(fā)酵過程所產(chǎn)生的一種可燃性氣體燃料。沼氣的燃燒系統(tǒng)相對簡單，操作難度相對不大，只需控制好與之混合的空氣量就可以達(dá)到良好的燃燒效果，每立方米沼氣能源與空氣混合燃燒的發(fā)熱量可達(dá)20800～23600千焦。1立方米沼氣在完全燃燒的狀態(tài)下可產(chǎn)生相當(dāng)于0.7千克無煙煤燃燒的熱量，通過利用沼氣燃燒替代煤炭、燃油燃燒給供暖系統(tǒng)提供熱源，將很大程度提高供熱源的清潔性，并能在一定程度解決環(huán)境污染問題。

熱力是沼氣供暖的出發(fā)點(diǎn)，也是研究的重心，面對吉林西部地區(qū)冬季的低溫情況，沼氣供暖延伸出一個嚴(yán)重的問題，即吉林西部冬季溫度是否能很好地支撐沼氣池微生物反應(yīng)的問題。對于這一問題可以通過一定保溫技術(shù)以及加熱技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，并非是不可解決的問題，可以參考國內(nèi)成功先例，如河北省臨漳縣狄邱鄉(xiāng)北孔村502戶的沼氣供暖工程，還有黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院在寒區(qū)沼氣發(fā)酵，溫度保障哈爾濱云宴養(yǎng)豬基地示范等項(xiàng)目的發(fā)展情況。

（二）基礎(chǔ)條件

白城地處松嫩平原洮兒河沖積扇上，地勢較為平坦，風(fēng)力資源豐富，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷漫長，極端最低氣溫零下38.1℃;最低月均氣溫零下23.3℃。截止至2016年9月，白城市轄38個鎮(zhèn)，35個鄉(xiāng)，24個街道辦事處，106個居民委員會，919個村民委員會。第七次人口普查數(shù)據(jù)最新顯示，截至2020年11月1日，白城地區(qū)常住人口為1551378人，其中居住在鄉(xiāng)村的人口為706746人，占45.56%。白城的基礎(chǔ)條件優(yōu)越，開展沼氣工程建設(shè)可以利用白城地區(qū)面積廣闊、地勢平坦和風(fēng)力資源豐富的基礎(chǔ)條件，適合建造通風(fēng)良好、地勢較高、平臺建造基礎(chǔ)條件好的沼氣池。白城地區(qū)的冬季氣溫狀況和人口基數(shù)情況，顯現(xiàn)出白城農(nóng)村地區(qū)對供暖的剛需性，展現(xiàn)白城市供暖的廣闊市場。

（三）原料條件

白城市積極響應(yīng)國家政策，因地制宜，積極發(fā)展畜牧業(yè)，畜牧業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了大量的糞污原料。在吉林省農(nóng)安縣伏龍泉鎮(zhèn)興隆村已有通過糞污轉(zhuǎn)換沼氣，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)豬糞污染零排放的先例。通過查閱吉林白城工業(yè)園區(qū)招商局文獻(xiàn)了解到白城市畜牧養(yǎng)殖發(fā)展情況：生豬養(yǎng)殖數(shù)量達(dá)到239.48萬頭;肉牛養(yǎng)殖數(shù)量達(dá)到33.06萬頭;奶牛養(yǎng)殖數(shù)量達(dá)到3.52萬頭;羊養(yǎng)殖數(shù)量到668.78萬頭;家禽養(yǎng)殖數(shù)量到3359.92萬只。除家禽糞污外，通過換算公式計(jì)算產(chǎn)生了約1600萬噸糞污。糞污原料具有非常豐富的營養(yǎng)，在發(fā)酵反應(yīng)中容易分解，速度快，易消化，是優(yōu)良的實(shí)用型沼氣反應(yīng)原料，白城每年可達(dá)千萬噸的糞污排放，如果將其利用在沼氣發(fā)酵原料中，可以為沼氣供暖提供足夠的反應(yīng)原料。

除糞污外，秸稈資源在白城每年產(chǎn)量可高達(dá)百萬噸，種植業(yè)也是白城地區(qū)支柱型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，種植業(yè)的發(fā)展為白城地區(qū)沼氣供暖發(fā)展提供了可觀的秸稈反應(yīng)物。通過查詢吉林白城工業(yè)園區(qū)招商局文獻(xiàn)了解到，白城地區(qū)秸稈產(chǎn)量情況：全市秸稈產(chǎn)量約466.52萬噸，其中玉米種秸稈產(chǎn)量約258.74萬噸;水稻秸稈產(chǎn)量約173.16萬噸;高粱秸稈產(chǎn)量約34萬噸。秸稈可作為糞污料的輔助原料，延緩糞污分解速度，有效減緩氣體分解，延續(xù)產(chǎn)氣周期，維持產(chǎn)氣量，提供更持久的產(chǎn)氣高峰期。白城地區(qū)的畜牧養(yǎng)殖和種植業(yè)產(chǎn)生的糞污及秸稈可作為白城地區(qū)建設(shè)沼氣池中反應(yīng)物的主要原料，也可有效促進(jìn)白城地區(qū)生態(tài)清潔發(fā)展。白城地區(qū)擁有豐富的自然資源，經(jīng)過調(diào)查，白城地區(qū)現(xiàn)有的可提供沼氣產(chǎn)生的基礎(chǔ)原料豐厚，可提供含有大量富氮物質(zhì)的豬糞、雞糞、牛糞、羊糞等原料以及大量富碳物質(zhì)的水稻秸、玉米秸、高粱秸等原料，還有酒廠、屠宰場污水等下腳料。

（四）政策利好

我國政策大力支持推進(jìn)綠色化可持續(xù)化發(fā)展，對于清潔能源的發(fā)展尤為支持。為推進(jìn)吉林西部沼氣建設(shè)，吉林市人民政府在2007年就發(fā)布了《吉林市四項(xiàng)措施加大農(nóng)村沼氣建設(shè)》，文件指出，一是要繼續(xù)加大沼氣建設(shè)項(xiàng)目的爭取力度，二是繼續(xù)加大對沼氣建設(shè)的投入力度，三是繼續(xù)加大沼氣發(fā)展的宣傳示范力度，四是繼續(xù)加大對沼氣建設(shè)的規(guī)范服務(wù)力度，竭力推進(jìn)清潔能源沼氣的建設(shè)。除此之外，對于沼氣資源的發(fā)展利用，國家能源局在《關(guān)于政協(xié)第十三屆全國委員會第四次會議第1904號（經(jīng)濟(jì)發(fā)展類248號）提案答復(fù)的函》等文件中多次提到沼氣資源的利用，也充分表明了國家的支持態(tài)度。

（五）發(fā)展規(guī)劃

2021年，白城市人民政府辦公室發(fā)布“白城市人民政府關(guān)于印發(fā)《白城市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃及2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要任務(wù)清單》的通知”。通知指出，白城規(guī)劃實(shí)施“生態(tài)強(qiáng)市”目標(biāo)，堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展目標(biāo)，竭力推進(jìn)燃煤炭超低排放，禁止燃燒秸稈，要求提高秸稈利用率，致力于全域打造“無廢城市”，必保完成“十四五”期間的減排等目標(biāo)，為了鄉(xiāng)村振興加快特色農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)，深入開展“六清”整治活動，加強(qiáng)鄉(xiāng)村生活垃圾治理，實(shí)施農(nóng)村污水治理行動，推進(jìn)農(nóng)村無害化廁所改造等。文件內(nèi)容所指對于沼氣的發(fā)展既提供了充足的政策支持又提供了建設(shè)支撐。農(nóng)村沼氣供暖工程可以積極響應(yīng)生態(tài)建設(shè)規(guī)劃，推進(jìn)生態(tài)發(fā)展，減少煤炭燃燒，降低煤炭排放，為秸稈利用提供更多用途;可以配合種植和畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)低污染發(fā)展;可以促進(jìn)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)，提高鄉(xiāng)村人口收入;提供污水治理出口合理利用污水以及推進(jìn)廁所治理。在白城市“十四五”規(guī)劃中對白城地區(qū)開展農(nóng)村沼氣供暖提供了友好的外部環(huán)境，實(shí)施農(nóng)村沼氣供暖也能有效促進(jìn)白城市“生態(tài)強(qiáng)市”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

自20世紀(jì)70年代以來，為解決農(nóng)村地區(qū)能源問題，我國開始扶持沼氣發(fā)展，《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出投入大量資金推動國家沼氣事業(yè)發(fā)展，對于沼氣的發(fā)展，國家的補(bǔ)助扶持力度不斷高漲。在資金來源上，白城地區(qū)開展農(nóng)村沼氣供暖工程可以部分依靠國家扶持補(bǔ)貼;其他可以利用與沼氣相關(guān)企業(yè)合作或投資商投資，通過合作融資獲得資金支持。白城地區(qū)實(shí)行農(nóng)村沼氣供暖模式對于農(nóng)民具有友好性，能夠保障供暖安全、降低供暖費(fèi)用、增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、推進(jìn)農(nóng)村現(xiàn)代化建設(shè)。吉林省白城地區(qū)有著良好的沼氣發(fā)展前景，對于沼氣建設(shè)有良好的先天基礎(chǔ)條件。在白城地區(qū)開展農(nóng)村沼氣供暖工程，可擬定兩個模式：建設(shè)大型沼氣池集約管理供暖模式、獨(dú)戶建設(shè)沼氣池專人負(fù)責(zé)管控供暖模式。

建設(shè)大型沼氣池集約管理供暖模式可以借助白城地區(qū)大規(guī)模畜牧養(yǎng)殖的特色。白城地區(qū)大力推進(jìn)畜牧養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，通過以大型的養(yǎng)殖場作為大型沼氣池建設(shè)基點(diǎn)，借助養(yǎng)殖場現(xiàn)有固定產(chǎn)量沼氣反應(yīng)物、附近農(nóng)戶家產(chǎn)生的生活可利用垃圾、農(nóng)戶種植產(chǎn)生的秸稈作為大型沼氣池的反應(yīng)原料，建設(shè)以養(yǎng)殖場為中心的大型輻射型的供暖模式。具體輻射范圍要根據(jù)沼氣池大小及村落面積和間距等實(shí)際情況而定。在資金來源方面，建設(shè)大型沼氣池集約管理供暖模式可利用吉林省補(bǔ)貼政策，降低建設(shè)沼氣池花費(fèi)，供暖基礎(chǔ)建造及設(shè)備采購安裝相關(guān)費(fèi)用可依托合作集資;在盈利方面，建設(shè)大型沼氣池集約管理供暖模式采取收取供暖費(fèi)的方式獲利，農(nóng)民可通過售賣秸稈等原料抵消部分供暖花費(fèi)，同時(shí)可在供暖單位工作，解決部分農(nóng)民就業(yè)問題。

獨(dú)戶建設(shè)沼氣池專人負(fù)責(zé)管控供暖模式，利用中央和地方對農(nóng)村家庭建設(shè)沼氣池的補(bǔ)貼政策，借助沼氣的補(bǔ)貼建設(shè)獨(dú)戶的沼氣池，再安裝相關(guān)供暖裝置，可以有效降低成本。也可借助專業(yè)沼氣設(shè)備公司的技術(shù)支持，保證反應(yīng)物收集、存儲、分發(fā)等全過程有專管，沼池供暖設(shè)備日常維護(hù)有技術(shù)支持，解決沼氣供暖中的技術(shù)難題。在資金來源方面，獨(dú)戶建設(shè)沼氣池專人負(fù)責(zé)管控供暖模式的沼氣池建設(shè)可利用國家補(bǔ)貼降低建造費(fèi)用，農(nóng)戶自費(fèi)承擔(dān)購買供暖基礎(chǔ)設(shè)備及安裝的相關(guān)費(fèi)用;沼氣原料供暖成本普遍低于傳統(tǒng)鍋爐燃煤原料供暖成本，可降低年供暖費(fèi)用支出。

建設(shè)大型沼氣池集約管理模式，這一模式的優(yōu)勢在于集約管理的狀態(tài)可以使沼氣供暖更有保障，大型沼氣池建設(shè)的補(bǔ)貼費(fèi)用可觀;劣勢在于白城地區(qū)農(nóng)村具有地廣人稀的特點(diǎn)，建設(shè)大型沼氣池集約供暖造價(jià)高，供暖系統(tǒng)范圍廣，熱能傳輸途中消耗大等。對比建設(shè)大型沼氣池集約管理模式，獨(dú)戶建設(shè)沼氣池專人負(fù)責(zé)管控供暖模式在成本和管理等方面對于現(xiàn)階段的白城地區(qū)更有優(yōu)勢。

三、結(jié)束語

關(guān)于沼氣供暖的可行性分析，通過對目前農(nóng)村供暖的現(xiàn)實(shí)需求和環(huán)境分析可得市場的需求量是可觀的。沼氣作為新型清潔能源，獲得國家及地方的大力扶植，市場前景樂觀;國家及地方政府發(fā)布的關(guān)于綠色能源發(fā)展的利好政策，為沼氣供暖的實(shí)施提供了政策溫床;吉林西部地區(qū)的畜牧、種植等農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)為沼氣供暖提供原料保障。綜合分析，沼氣供暖發(fā)展前景是樂觀的，具有一定可行性。【項(xiàng)目名稱：國家級大創(chuàng)項(xiàng)目“農(nóng)村沼氣供暖可行性研究”，項(xiàng)目編號：202010206027。指導(dǎo)教師：趙徐暢】

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