全椒县农村沼气产业发展的思考

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　　摘要  沼气是我国农村清洁能源发展的重要方向，在分析全椒县农村沼气产业发展条件以及现阶段存在问题的基础上，展望农村沼气产业发展态势和机遇。
　　关键词 全椒县;农村沼气产业;态势;机遇
　　中图分类号：S216.4 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）02-094-03
　　DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.02.040
　　Abstract Biogas is an important development direction of clean energy in China’s rural areas. Based on the analysis of the development conditions and existing problems of rural biogas industry in Quanjiao County， the development trends and opportunities of rural biogas industry were prospected.
　　Key words   Quanjiao County; Rural biogas industry; Trend; Opportunitie
　　农村沼气既是提供清洁生物质能源的能源工程，也是减少有机废弃物污染的环保工程，还是推动新型农村建设的利民工程。一方面，我国能源短缺的客观现实要求加快农村沼气产业发展;另一方面，农业供给侧结构性改革也需要沼气等新型能源的助力。发展农村沼气不仅能为城乡居民提供清洁能源和有机肥料，还能有效缓解农业面源污染，对于提高农民收入、增加可再生能源消费、降低天然气对外依存度，具有重要意义。安徽省全椒县农村沼气开发利用的潜能很大，针对全椒县农村沼气资源情况和利用现状，探讨发展农村沼气存在问题及对策，提出科学发展农村沼气的建议。
　　1 全椒县农村沼气产业发展条件
　　1.1 全椒县概况
　　 全椒县位于安徽省东部，国土面积1 568 km2，耕地面积4万hm2。全县辖10个镇和1个省级经济开发区，人口（户籍）45.9万人。全椒县属北亚热带向暖温带过渡性气候，四季分明，光照充足，年平均气温14～15.6℃，年平均降水量840～980 mm，年平均无霜期为221 d。全椒县是传统农业大县，也是国家大型商品粮基地县，全国生态农业建设先进县，国家生态示范区建设试点县。
　　1.2 农作物秸秆资源量及产气潜力
　　1.2.1 农作物秸秆资源量 理论资源量是指秸稈的年总产量，计算公式为：
　　CS=QCi×ri（1）
　　 式中，CS为农作物秸秆的理论资源量，QCi为第i类农作物的产量，ri为第i类农作物的草谷比系数。本研究采用2015年国家发展改革委办公厅和农业部办公厅联合下发的《关于开展农作物秸秆综合利用规划终期评估的通知》[1]中确定的安徽省所属的长江中下游农区的草谷比系数，各种农作物产量数据来源于《滁州市统计年鉴2017》[2]。
　　可收集资源量是指通过现有收集方式可供实际利用的最大秸秆数量，计算公式为：
　　 CSA=QCi×ri×ηi（2）
　　 式中，CSA为秸秆资源可收集利用量，ηi为第i类农作物秸秆的可收集系数。本研究采用蔡亚庆等人[1]的农作物秸秆收集系数。
　　 可能源化利用量，其计算公式如下：
　　 CSE=QCi×ri×ηi×βi（3）
　　 式中，CSE为秸秆可能源化利用量，βi为能源使用率，本研究采用石元春[3]的秸秆资源的主要用途比例作为计算的依据，取值60%。根据式（1）、（2）、（3），可分别计算出2016年全椒县秸秆理论资源量、可收集利用量、能源资源量（表1）。
　　1.2.2 农作物秸秆产气潜力
　　 （1）产气因子模型。产气因子，也叫产气率，根据气温和秸秆种类的不同有所差异。20℃下的秸秆产气率为35℃下的秸秆产气率的60%左右，一般为0.25 m3/kg左右[4]。棉秆的木质纤维素部分占到了70%，所以棉秆相比其他秸秆更难降解，在中温条件下，棉秆比其他秸秆的产气率低10%～25%[5]。为方便统计，该研究农作物秸秆产气率都按0.3 m3/kg计算。
　　 （2）产气潜力估算。参考张无敌等人[6]的研究方法，秸秆产气潜力的估算公式为：
　　 Biogasstrow-potential=QCi×ri×ηi×βi×TS×VCH4（4）
　　 式中，Biogasstrow-potential为秸秆产气潜力;TS为干物质质量百分比，VCH4为秸秆的产气率。根据秸秆资源量计算出全椒县的秸秆产沼气潜力为8 544.34万m3。
　　1.3 畜禽粪污资源及产气潜力
　　 根据2017年《滁州市统计年鉴》统计数据，2016年全椒县畜禽养殖情况见表2。
　　 根据《中华人民共和国农业行业标准NY/T 667-2011》[7]附录A：1头猪每天的粪便产气量约为0.1 m3/头，称为1个猪当量。采用其他种类畜禽粪便作为发酵原料的养殖场沼气工程，其规模可换算成猪的粪便产气当量，换算比例为：1头奶牛折算成10头猪;1头肉牛折算成5头猪;10只蛋鸡折算成1头猪;20只肉鸡折算成1头猪。羊的猪当量换算比例采用《畜禽养殖业污染物排放标准GB18596-2001》[8]，3只羊换算成1头猪。由此计算出2016年全椒县畜禽粪便产沼气潜力为5 784.61万m3。
　　1.4 农村沼气现状
　　 2006年以来，我县利用国债项目和世行生态家园项目资金建成户用沼气池4 460口，大中型沼气工程2处。建设初期，沼气池使用率较高。随着农村土地流转，大量青壮劳力外出务工，加上环保执法力度加大，纷纷设立禁养限养区，许多圈舍被拆除，给农村能源利用提出了新的挑战，农村沼气建设面临转型升级。 　　2 全椒县农村沼气产业发展主要问题分析
　　 我省是国家沼气发展的主要省份之一，沼气产业发展取得了一定成就。但在经济快速发展、城镇化进程加速推进的新形势下，尽管沼气总量在不断增加，但总体而言发展相对滞后，在促进农村沼气产业化的进程中还有很多问题需要解决，很多潜力需要挖掘。无论是户用沼气还是大中型沼气工程均存在不少的问题，影响和阻碍着农村沼气产业的快速发展和产业化进程。
　　2.1 户用沼气发展主要问题
　　2.1.1 沼气池废弃率高 由于发酵原料短缺和劳动力缺乏，农村户用沼气使用率普遍下降，沼气池闲置的比例越来越高。
　　2.1.2 规模小，商品化低 尽管户用生物燃气总体规模很大，但主要用于补给农户自己的能源需要，生产模式基本以农户为主体，这就决定了生产规模小，产业关联性差，形不成完整的产业链，严重限制了沼气技术向高端发展。
　　2.1.3 重建轻管，沼气综合利用推广欠缺 良好的管理是沼气正常使用的基础，我省由于缺少沼气池日常管理以及综合利用等方面的技术支持，目前正常使用的沼气池也大都仅利用其热能效益，即简单用来烧火和照明。这不仅大大降低了发展沼气的综合效益，也未能使建造沼气池的农户得到更多的实惠，一定程度上影响了农民对沼气的认可和接受。
　　2.2 大中型沼气工程发展主要问题
　　2.2.1 整体水平不高 尽管我国部分大中型沼气工程技术已经走到了世界前列，但我国沼气工程整体技术水平还不高。我省在沼气工程的设计及建设中，由于资金有限，未采用最先进技术，布局未完全达到农业部沼气工程行业规范要求，消防配备不规范，防腐、耐压的设备大多数未经检验就投入使用，且缺乏技术含量高的在线监测系统。因此很容易造成沼气工程配套设施不完善、使用寿命短、可靠性不高等问题，导致沼气生产过程中的能源效率降低，产品品质不高。
　　2.2.2 沼气产气率低 国外的沼气工程多采用混合发酵，而我省主要是单一发酵，且通常采用常温发酵，热电联产比率低，这导致发酵温度不够，沼气工程产气量很低[9]。
　　2.2.3 管理不规范 农村沼气工程从项目选择到建设、监管都存在问题，缺乏长效的监测制度和专门的管理人员，全省已建成运行和在建的沼气工程，基本都是以禽畜养殖场为建设单位。通过调研，发现在工程的咨询、设计、施工上均存在不足，项目规划、工程结构和工艺上缺乏必要的论证，不够严谨[10]。
　　2.2.4 缺乏监督与奖惩机制 由于我国项目投资体制和管理权限的限制，前期投资一次性到位，工程运行期间终端产品没有补贴，也没有相应的奖惩措施。而作为主管部门的市、县级农村能源主管部门由于缺乏奖惩机制和调控手段，无法对沼气工程业主进行有效监管和惩处。由于国家和省政府目前对农村沼气项目建设没有出台相应的贷款优惠政策，建设单位贷款难度大、建设资金难以到位。
　　2.2.5 产品使用不当污染环境 在沼气利用上，有些沼气站由于沼气利用设备有限，在夏季产气高峰，会将多余的沼气随意排放到大气中，造成大气污染。在沼肥的利用上，存在固液分离效果差的问题，真正按商品化有机肥生产的较少。一些沼气站由于储存池容积有限，到了沼肥使用淡季，就会向外任意排放沼渣沼液，严重污染环境。
　　3 全椒县农村沼气产业发展态势
　　3.1 由畜禽养殖场为主转向以专业化沼气产业投资商为主
　　 过去农村沼气项目的建设主体是畜禽养殖场，今后投资运营主体必须具备沼气专业化运营的条件，包括资金、信誉、技术人才等。同时委托有资质、有经验的专业机构承担设计、建设和监理工作，成立和委托专业运营机构维护运营。
　　3.2 沼气产业向商品化、规模化发展
　　 就商业化而言，将借鉴市政PPP模式，建设区域性粪污集中处理中心，政府负责制定有关政策和管理办法，包括土地利用、加气站经营、排污者收费标准和粪污处理补贴等，并完善排放标准和严格执法管理，发展规模化养殖和发展生态农业，实现粪污综合利用产业化，确保投资商合理的利润空间。就规模化而言，20 km内有充足稳定的原料和完善的收储运体系，半径10 km里内解决80%以上的发酵原料。采用沼气集中供气工程，由专业化沼气运营机构集中管理，与规模化养殖场签订提供发酵原料协议，并与用户签订供气、供电和沼肥利用协议。
　　3.3 原料、技术、工艺与装备实现创新
　　 为扩大沼气产出，采用畜禽粪便与干物含量高的原料，如青贮秸秆、厨余垃圾、屠宰下脚料等混合发酵。不但利用了这些原料营养物质和生物活性物较多的优势，而且还通过提高干物质和发酵液回流的比例，大幅度减少沼液的形成，从根本上解决当前大中型沼气工程沼液过多、消纳难的负担。
　　3.4 沼气工程产品高值化利用
　　 当前最有效的途径是在规模化生产沼气的前提下将其提纯，使其甲烷含量超过90%，从而成为与天然气同质的生物天然气，能够并入天然气管网，或用作车用燃料替代汽油、柴油。政府应制定更为明确和操作性更强的生物天然气产业发展细则，进一步加大财政资金投入和税收优惠的力度，努力营造一个公平竞争的市场环境，激励民间资本单独或以公私合营（PPP）方式投入到生物天然气项目建设和运营中来。
　　4 全椒县农村沼气产业发展机遇
　　 生产沼气是畜禽粪污资源化利用的一个重要途径，2018—2020年，国家沼气建设项目整合到畜禽粪污资源化利用整县推进项目中，我省22个养殖大县应积极申请、分步参与，利用整县推进项目大力发展农村沼气。我省制定了《安徽省畜禽养殖废弃物资源化利用工作方案》，大力推广以沼气化利用为主的畜禽养殖废弃物资源化利用模式，力争到2020年，畜禽养殖废弃物资源化利用成为畜禽养殖环节中常态化的生产方式，构建种养循环发展长效机制;全省畜禽粪污综合利用率达到80%以上，畜禽规模养殖场（小区）粪污处理设施装备配套率达到95%以上，大型畜禽规模养殖场（小区）粪污处理设施装备配套率达到100%。
　　 2015年开始，中央对农村沼气建设开始转型升级，主要针对规模化养殖企业和以秸秆为原料的沼气工程建设，并启动了生物天然气（特大型沼气）试点。中央和省、市、县各级对秸秆综合利用的政策扶持力度和资金投入不断加大，我省农村能源建设正处于新一轮的发展期。随着推进农业供给侧结构改革进程的加快，实现农业的绿色发展，将为农村沼气产业的发展提供了良好的環境和机遇。
　　参考文献
　　[1] 国家发展改革委办公厅，农业部办公厅.关于开展农作物秸秆综合利用规划终期评估的通知[Z].2015-12-09.
　　[2] 滁州市统计局.滁州市统计年鉴2017[M]. 滁州：滁州市统计局，2017.
　　[3] 石元春. 中国生物质原料资源[J]. 中国工程科学， 2011， 13（2）：16-23.
　　[4] 张无敌，刘士清，周斌，等.我国农村有机废弃物资源及沼气潜力[J].自然资源，1997（1）：67-71，80.
　　[5] 王江丽，李为，严波，等.棉杆沼气发酵潜力的研究[J].浙江农业科学，2009（1）：183-186.
　　[6] 张无敌，胡云.云南省农村有机废物资源量及其沼气潜力的概算研究[J].国土与自然资源研究，1998（3）：49-52.
　　[7] NY/T 667-2011，沼气工程规模分类[S].北京： 中国农业出版社，2011.
　　[8] GB 18596-2001， 畜禽养殖业污染物排放标准[S].北京：中国标准出版社，2011.
　　[9] 张田，卜美东，耿维.中国畜禽粪便污染现状及产沼气潜力[J].生态学杂志， 2012， 31（5）： 1241-1249.
　　[10] 李布青，葛昕.秸秆沼气工程设计若干问题的探讨[J]. 安徽农业科学，2015， 43（5）： 354 -357.
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