湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景分析

摘要:首先提出了在當前不可再生能源日益緊缺、生態(tài)環(huán)境日益惡化的嚴峻形勢下開發(fā)沼氣并進行綜合利用的意義，在此基礎上，對湖北省農(nóng)村兩大類主要發(fā)酵原料生產(chǎn)沼氣的潛力進行了估算，從而說明湖北省進行沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可行性，接著，歸納了湖北省沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展中已取得的成績及尚存在的問題，并結合這些成績及問題針對湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向提出了幾點建議。

關鍵詞:沼氣;產(chǎn)業(yè);前景;發(fā)展方向;湖北省

中圖分類號:S216.4文獻標識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.02.026

Prospect Analysis on Biogas Industry in Rural Areas of Hubei Province

LIU Ying-yu， ZHENG Yan-cheng

(College of Economics and Management， Huazhong Agricultural University， Wuhan， Hubei 430070， China)

Abstract:The significance of exploiting and utilizing biogas under the pressing situation of the growing scarcity of non-renewable energy sources and the deteriorating of ecological environment was introduced first in this paper. Based on this， the inherent capacity of two main kinds of fermentative material for producing biogas in rural areas of Hubei province was estimated， which illustrated the feasibility of developing biogas industry in Hubei. Then， the past achievements and remaining problems in the process of developing biogas industry in Hubei were concluded， and some suggestions for the future development directions were put forward.

Key words: biogas; industry; prospect; development direction; Hubei Province

能源是人類開展一系列活動的基礎，是驅(qū)動人類社會進步的力量，人類文明的重大進步離不開對能源的開發(fā)利用。然而，地球上有限的不可再生能源在大規(guī)模的開發(fā)中面臨著即將枯竭的局面，不恰當?shù)拈_發(fā)利用方式也帶來了對生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞，在這種形勢下，對可再生能源的開發(fā)利用迫在眉睫。中國是一個能源消耗大國，隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，中國對能源的需求量將持續(xù)擴大，隨之產(chǎn)生的生態(tài)問題也不容小覷，應高度重視對可再生能源的開發(fā)利用。

沼氣是可再生能源的一種，它是由糞便、秸稈等廢棄原料在厭氧發(fā)酵的條件下產(chǎn)生的氣體，主要成分是甲烷，經(jīng)燃燒可產(chǎn)生熱量。使用沼氣作為生活用能是沼氣最為基本的利用方式，然而，對沼氣開發(fā)的意義并不局限于此。大量研究表明，沼氣發(fā)酵后的產(chǎn)物沼液、沼渣也有著廣泛的利用價值，沼液、沼渣中所含的養(yǎng)分使其具備肥料的功效。中國農(nóng)村地區(qū)沼氣發(fā)酵原料豐富，較城鎮(zhèn)地區(qū)有著進行沼氣開發(fā)的相對優(yōu)勢。在農(nóng)村地區(qū)開發(fā)沼氣，并開展對“三沼”(沼氣、沼液、沼渣)的綜合利用，可有效解決人畜禽糞便隨意排放、堆積帶來空氣、水源的污染及病菌傳播的問題;減少村民對森林植被的砍伐及對煤、薪柴、秸稈等的燃燒;減少村民對傳統(tǒng)化肥的使用，勞動者可從砍柴燒柴、堆肥漚肥等繁重的勞動中解放出來;農(nóng)村的空氣狀況及村容村貌得以改善;農(nóng)村居民的整體生活水平有所提高，進行沼氣開發(fā)的經(jīng)濟、生態(tài)、社會等各方面效益得以充分體現(xiàn)。

1湖北省農(nóng)村沼氣潛力估算

沼氣的發(fā)酵過程是通過發(fā)酵微生物對沼氣原料的分解來實現(xiàn)的。沼氣發(fā)酵微生物要在一定的溫度下才能正常地生長和繁殖，以保證足夠的量對發(fā)酵原料中的氮、碳元素進行消耗，實現(xiàn)對發(fā)酵原料的分解，從而產(chǎn)生沼氣。因此，沼氣的發(fā)酵也是一種喜溫發(fā)酵，較低溫度將影響發(fā)酵原料的分解速度。低于8 ℃，沼氣發(fā)酵過程將無法順利進行[1，2]。湖北省年平均氣溫為15~17 ℃，全年大于等于10 ℃的活動積溫在4 700~5 400 ℃之間[3]，溫和的氣候條件為沼氣池的高效產(chǎn)氣提供了保障。有了這個保障條件，湖北省可充分利用糞便及秸稈兩大類主要發(fā)酵原料來生產(chǎn)沼氣。筆者將首先對湖北省農(nóng)村這兩類發(fā)酵原料生產(chǎn)沼氣的潛力進行估算。

1.1糞便類發(fā)酵原料的沼氣潛力

湖北省農(nóng)村可提供糞便類發(fā)酵原料的生物主要有人、牛、馬、驢、騾、豬、羊和雞。此類發(fā)酵原料的沼氣潛力由4個部分共同決定:生物個體的數(shù)量、每天每單位生物個體所排泄的糞便量、糞便的干物質(zhì)含量、產(chǎn)氣參數(shù)。

1.1.1生物個體的數(shù)量筆者取2008年湖北省相關數(shù)據(jù)計為各種生物個體的數(shù)量。2008年末，湖北省鄉(xiāng)村常住人口數(shù)為3 129.60萬人，牛存欄317.50萬頭，馬存欄0.97萬頭，驢存欄0.49萬頭，騾存欄0.16萬頭，豬存欄2 462.40萬頭，羊存欄387.63萬只[4]，雞的存欄量以14 566.99萬只計入[5，6]。

1.1.2糞便量各種生物每個單位個體每日所排泄的糞便量各不相同。在實際情況中，各種生物的糞與尿會一同入池充當沼氣發(fā)酵原料，因此，此處所提到的糞便量包含了兩個部分，即糞量與尿量。以一天為期進行測算，每個人所排泄的糞量為0.5 kg，尿量為1 kg;每頭牛的糞量為34 kg，尿量為34 kg;每匹馬(驢、騾)的糞量為10 kg，尿量為15 kg;每頭豬的糞量為6 kg，尿量為15 kg;每只羊的糞量為1.5 kg，尿量為2 kg;每只雞的糞便量為0.1 kg[7]。

1.1.3糞便的干物質(zhì)含量各種生物糞、尿中含有不同比例的水分，水分之外的物質(zhì)為干物質(zhì)。此處之所以要引入干物質(zhì)這個概念，是因為下文將要提及的產(chǎn)氣參數(shù)是針對糞便中的干物質(zhì)而言的。人糞的干物質(zhì)含量為20%，人尿的干物質(zhì)含量為0.4%;其它各種生物的相應數(shù)值如下:牛馬驢騾均為20%，0.6%;豬為20%，0.4%;羊為75%，0.4%;雞糞便的干物質(zhì)含量為80%[7]。

1.1.4產(chǎn)氣參數(shù)產(chǎn)氣參數(shù)是指在一定的溫度下，一定質(zhì)量的某種發(fā)酵原料干物質(zhì)可產(chǎn)生沼氣的體積。35 ℃是沼氣發(fā)酵最為理想的溫度，相關專家在此溫度條件下對各種發(fā)酵原料的產(chǎn)氣參數(shù)進行了測定。然而，多數(shù)沼氣池的發(fā)酵溫度無法達到35 ℃進行中溫發(fā)酵，采用較多的是低溫發(fā)酵，溫度在8~25 ℃。因此，在產(chǎn)氣參數(shù)的選取上，取20 ℃條件下發(fā)酵原料干物質(zhì)的產(chǎn)氣參數(shù)，具體數(shù)值為35℃條件下產(chǎn)氣參數(shù)的60%。20 ℃條件下，人糞便干物質(zhì)的產(chǎn)氣參數(shù)為0.26 m3/kg，牛為0.18 m3/kg，馬驢騾均為0.20 m3/kg，豬為0.25 m3/kg，羊為0.18 m3/kg，雞為0.29 m3/kg[2，7]。

某種生物1年所排泄糞便的沼氣潛力=此種生物個體的數(shù)量×(每日排糞量×糞的干物質(zhì)含量+每日排尿量×尿的干物質(zhì)含量)×產(chǎn)氣參數(shù)×365，代入相關數(shù)值后可估算出各種生物1年所排泄糞便的沼氣潛力(表1)，2008年湖北省農(nóng)村糞便類發(fā)酵原料的總沼氣潛力為6.126×109 m3。

1.2秸稈類發(fā)酵原料的沼氣潛力

湖北省是農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)作物秸稈資源豐富。湖北省農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)作物秸稈主要有稻草、麥秸、玉米秸、高粱稈、谷子秸、大豆秸、薯類藤蔓、棉稈、花生秧、油菜稈、芝麻秸、蔗渣、煙草及苧麻副產(chǎn)品。此類發(fā)酵原料的沼氣潛力由農(nóng)作物的產(chǎn)量、秸稈量、干物質(zhì)含量和產(chǎn)氣參數(shù)4個部分共同決定。

1.2.1農(nóng)作物的產(chǎn)量取2008年湖北省相關數(shù)據(jù)計為各種農(nóng)作物的產(chǎn)量。2008年湖北省全省產(chǎn)稻谷1 533.72萬t，小麥329.19萬t，玉米226.42萬t，高粱1.16萬t，栗谷0.05萬t，大豆25.98萬t，薯類81.04萬t，棉花51.34萬t，花生57.50萬t，油菜籽214.89萬t，芝麻12.69萬t，甘蔗26.47萬t，烤煙8.72萬t，苧麻4.34萬t[4]。

1.2.2農(nóng)作物的秸稈量各種農(nóng)作物在收割之后，會收獲籽實等主產(chǎn)品，同時也會產(chǎn)生秸稈類副產(chǎn)品，副產(chǎn)品與主產(chǎn)品之間的比值為草谷比。統(tǒng)計年鑒中所公布的各種農(nóng)作物的產(chǎn)量是指主產(chǎn)品的產(chǎn)量，此數(shù)值與農(nóng)作物草谷比的乘積即為此種農(nóng)作物的秸稈量。每一種農(nóng)作物的草谷比各不相同，各種農(nóng)作物的草谷比分別為:稻谷0.9，小麥1.1，玉米1.2，高粱1.6，栗谷1.6，大豆1.6，薯類0.5，棉花3.4，花生0.8，油菜籽1.5，芝麻2.2，甘蔗0.24，烤煙1.6，苧麻1.5[8]。

1.2.3農(nóng)作物秸稈的干物質(zhì)含量及產(chǎn)氣參數(shù)在秸稈表面的水分風干的情況下，秸稈內(nèi)部仍然含有一定比例的水分，水分之外的物質(zhì)為秸稈的干物質(zhì)，干物質(zhì)質(zhì)量占已風干秸稈總質(zhì)量的比值為秸稈的干物質(zhì)含量，各種農(nóng)作物秸稈干物質(zhì)含量的平均值為80%;秸稈的產(chǎn)氣參數(shù)同樣是針對秸稈中的干物質(zhì)而言，各種農(nóng)作物秸稈產(chǎn)氣參數(shù)的平均值為0.25 m3/kg[7]。

在沒有考慮收割、運輸?shù)冗^程中各種損耗的情況下，經(jīng)估算，2008年湖北省農(nóng)村各種農(nóng)作物秸稈約有2 695.81萬t，這些秸稈中一部分將被用作工業(yè)原料被直接加工為動物飼料或被直接粉碎還田用作肥料等，這里假設有60%的秸稈可被用來生產(chǎn)沼氣[7]，則2008年湖北省農(nóng)村秸稈類發(fā)酵原料的沼氣潛力為2.695 81×1010×60%×80%×0.25=3.235×109 m3。

經(jīng)以上兩部分的估算，2008年湖北省農(nóng)村的沼氣總潛力理論上可達9.361×109 m3，相當于6.7×106 t標準煤可提供的能源量(沼氣的折標煤系數(shù)為0.714 kg 煤/m3)[9]，有著十分廣闊的開發(fā)前景。

2湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景展望

湖北省是開發(fā)沼氣較早的省份之一，早在20世紀中期，湖北省農(nóng)村地區(qū)就開始了沼氣池的建設與使用工作。進入21世紀，隨著中央和地方政府支持力度的不斷加大，湖北省農(nóng)村沼氣建設也步入了快速發(fā)展的階段。湖北省農(nóng)村巨大的沼氣潛力為湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與壯大提供了基本的前提條件，未來湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將有著更為廣闊的空間。

2.1湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年，在國家大力扶持的基礎上，湖北省委省政府十分重視農(nóng)村沼氣建設，不斷出臺各項政策措施進行支持，制定各項制度進行保障，在這種形勢下，湖北省的農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了如下的一些成績。截至2008年11月，湖北省農(nóng)村戶用沼氣池保有量為217萬口[10]，“十一五”期間全省新建農(nóng)村戶用沼氣180萬戶的規(guī)劃目前已基本完成，且普遍實現(xiàn)了戶用沼氣池與改圈、改廁、改廚的同步建設的工作，“豬-沼-果”等綜合利用模式也同步發(fā)展。戶用沼氣項目的健康發(fā)展離不開相關服務的開展做保障，湖北省十分重視對沼氣生產(chǎn)工的培訓，并在各地積極開展對服務體系建設模式的探索，谷城縣、松滋市、恩施州、羅田縣各具特色的“四種模式”已經(jīng)成為在全省大力推廣的典型。此外，全省各個規(guī)模養(yǎng)殖場的沼氣工程配套建設工作已經(jīng)全面展開，集中供氣項目得到廣泛推廣，并已有沼氣發(fā)電項目建成。

為了深入了解湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，筆者跟隨課題組進行了實地調(diào)查。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一定的問題。

首先，截至2008年11月，湖北省已建和在建的沼氣村級服務點727個，只占需求數(shù)量的10.1%[10]，服務的覆蓋面嚴重不足。此外，由于多數(shù)服務點完全依靠財政資金的支持，資金上的不足導致服務點所能提供的服務內(nèi)容有限，服務質(zhì)量無法保證。因此，大量戶用沼氣池因得不到及時的養(yǎng)護及修理成為病態(tài)池或者報廢。由于缺乏相應的指導，很多建池農(nóng)戶沒有展開對“三沼”的綜合利用，沼氣開發(fā)的綜合效益不能夠充分體現(xiàn)。

其次，截至2008年11月，湖北省已建大型沼氣工程9處，只占規(guī)模化養(yǎng)殖場的1.2%，中小型沼氣工程127處，只占中小型養(yǎng)殖場及養(yǎng)殖小區(qū)的1.6%[10]，養(yǎng)殖場的沼氣工程配套建設率較低。數(shù)量上的不足，再加上管理、技術水平的限制，使得大量不適宜建沼氣池農(nóng)戶對供氣穩(wěn)定的集中供氣項目的需求無法被滿足。而且，大中型沼氣工程對其自身產(chǎn)生的大量“三沼”的綜合開發(fā)利用程度不夠，造成了資源的大量浪費。

再次，湖北省尚未形成影響力較大的知名龍頭沼氣設備生產(chǎn)企業(yè)來帶動全省此類企業(yè)的發(fā)展。湖北省多數(shù)此類企業(yè)因資金有限而無力對新技術進行研發(fā)或引進，無力對生產(chǎn)線進行擴大投資，所生產(chǎn)的產(chǎn)品技術含量不高，工藝陳舊，質(zhì)量與性能無法得到保證，且種類、數(shù)量不足，在實際使用過程中故障頻發(fā)、使用壽命短，且省內(nèi)大量沼氣設備市場份額被外省產(chǎn)品所占領。

最后，湖北省組織相關專家在總結各地秸稈沼氣利用的經(jīng)驗，出臺了全省秸稈沼氣操作規(guī)程，并在仙桃、浠水兩縣市召開了全省秸稈沼氣現(xiàn)場會，拉開了湖北省秸稈沼氣推廣利用的序幕[11]。秸稈沼氣的推廣利用在湖北省才剛剛起步，管理服務體系還沒有健全，配套政策措施、管理辦法的出臺及各項機制的建立還不夠完備，相關技術的研究、設備的生產(chǎn)還不夠成熟。戶用秸稈沼氣項目及秸稈沼氣集中供氣項目的建設還沒有在全省范圍內(nèi)廣泛展開，秸稈的巨大沼氣潛力無法得以體現(xiàn)。

2.2湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向

湖北省有著進行沼氣開發(fā)利用的巨大潛力，而湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展中各種問題的存在阻礙了這一潛力的全面發(fā)揮。因此，未來湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)應在鞏固已取得成績的基礎上，朝著解決尚存在問題的方向發(fā)展。根據(jù)以上的分析，筆者就湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展提出以下建議。

首先，在戶用沼氣項目中大力推廣“豬-沼-果”綜合利用模式，針對各地區(qū)不同的自然地理環(huán)境等特點，因地制宜將“豬-沼-果”模式拓展成為“豬-沼-魚”、“牛-沼-果”、“豬-沼-菌”等模式，在使用沼氣解決日常用能的基礎上，實現(xiàn)“三沼”的綜合利用，以此為紐帶將農(nóng)村種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)緊密結合，帶動兩者的共同發(fā)展，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中物質(zhì)、能量的循環(huán)利用，充分實現(xiàn)沼氣開發(fā)的綜合效益。

其次，加強服務體系的建設，加大“四種模式”在全省的推廣力度，形成符合各地特點的服務模式，以滿足沼氣用戶對及時、高效、高質(zhì)量服務的要求，用優(yōu)質(zhì)的服務來保障沼氣項目的健康運作及“三沼”綜合利用價值的充分實現(xiàn)。此外，在部分經(jīng)濟發(fā)展水平高，農(nóng)戶接受能力強的地區(qū)可嘗試引入完全市場化運作的服務模式，建立服務公司，依靠市場的調(diào)節(jié)進行自主經(jīng)營，以適應中國逐步完善的市場經(jīng)濟體制，同時帶動沼氣建設服務水平提升到一個新的高度。

再次，在畜禽養(yǎng)殖場大力進行沼氣工程的建設，通過厭氧發(fā)酵實現(xiàn)養(yǎng)殖場糞污的無公害化處理，并通過向農(nóng)戶進行集中供氣實現(xiàn)沼氣的商品化，提高沼氣在農(nóng)戶中的普及度。同時，充分挖掘“三沼”的利用價值，將 “三沼”大量地應用于種養(yǎng)業(yè)，帶動有機農(nóng)作物的生產(chǎn)，或?qū)Α叭印边M行深度地加工與利用，如將沼氣用于發(fā)電、用作汽車燃料，將沼氣壓縮成灌，將沼液加工成生物農(nóng)藥，將沼渣加工成有機肥料等，從而最大程度地實現(xiàn)糞污的資源化利用。

最后，加大財政、稅費、融資等經(jīng)濟政策的扶持力度，在財政支持的基礎上，吸納工商資本、國外資本、社會資金投入沼氣建設，拉動金融、保險參與到湖北省農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中;加大先進技術的研究開發(fā)與引進力度，加速各種研究成果向?qū)嶋H生產(chǎn)力的轉化，提高沼氣設備產(chǎn)品的技術含量與更新?lián)Q代速度，推動服務方式及手段上的創(chuàng)新，提升沼氣工程的施工技術與裝備水平，加快秸稈沼氣化利用的步伐;加大各項政策、制度、措施的落實力度，使沼氣產(chǎn)業(yè)在規(guī)范有序的軌道上穩(wěn)健前行。

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