河南省秸稈能源化利用研究

李彥普，周建強

（1.黃河科技學院，河南鄭州450003；2.鄭州電力高等專科學校，河南鄭州450003）

河南省秸稈能源化利用研究

李彥普1，周建強2

（1.黃河科技學院，河南鄭州450003；2.鄭州電力高等專科學校，河南鄭州450003）

在日益嚴峻的能源短缺和環境污染的雙重壓力下，進行秸稈能源化的開發和利用對于河南新型城鎮化建設具有重大戰略意義。河南秸稈資源豐富，但秸稈能源化利用尚處于初級階段，利用率非常低，只有健全秸稈收儲體系，改進各種秸稈能源化利用方式的技術性能，加強應用和推廣，提升秸稈能源化利用的經濟效益，加大對秸稈能源化利用相關主體的引導和扶持，提供政策和資金支持，才能為河南秸稈能源化發展提供良好的環境。

秸稈能源化利用；秸稈資源；秸稈收儲體系；技術推廣

隨著中原經濟區新型城鎮化建設步伐加快，河南經濟總量持續增長，能源剛性需求不斷增加。河南雖能源資源豐富，但人均水平較低。長期以來，豐富的秸稈資源中相當一部分直接在田間焚燒，不僅造成城鄉空氣污染，而且極大浪費了秸稈生物質資源。科學規劃、因地制宜探索適合河南省的秸稈能源化利用道路，將有效緩解能源短缺和環境污染問題。

1 河南省農作物秸稈資源狀況

農作物秸稈資源量一般根據糧食的產量和草谷比計算得到，如式（1）。

Qi——第i種農作物的產量；

ri——第i種農作物的草谷比。

秸稈資源量估算的關鍵是農作物草谷比系數的確定。綜合已有研究的草谷比選擇方法和河南當地的秸稈資源情況來確定草谷比系數（詳見表1）[1-3]。

河南省秸稈資源以小麥、玉米、水稻、花生、大豆等作物秸稈為主。根據2013年河南省統計年鑒數據，河南省小麥、稻谷、玉米等主要糧食總產量達6 097.41萬t，可產生秸稈高達8 154.25萬t，折合4 153.19萬t標準煤（見表1），占2012年河南省全年總能耗23 647萬t標準煤的17.6%。在河南18個地市中，大部分地區秸稈類型以小麥、玉米為主，位于豫南的信陽市秸稈類型以水稻、小麥為主。駐馬店和周口為平原地區，秸稈資源最為豐富，其次是南陽、商丘和信陽。

表1 2012年河南省秸稈資源量估算 萬t

2 河南省秸稈能源化利用現狀

2.1 河南省秸稈能源化利用水平低

秸稈是一種重要的生物質能資源。干燥的秸稈具有良好的可燃性，燃燒值13～15 MJ/kg，相當于標準煤的50%。河南雖然秸稈資源豐富，但巨大的農村生物質能源并沒有充分利用。從主要的利用方式來看，2011年秸稈能源化利用方式僅在秸稈總利用量中占到6.6%，在秸稈總產生量中僅占5.0%，與2015年的11%目標相比，還有較大差距[4]。而且農村常見的秸稈直接燃燒作為生活能源的用能方式，效率很低，通常不超過20%，經過特殊設計的省柴灶效率也不過30%，相比于生物質鍋爐高達85%以上的熱效率，利用效率非常低[1]。

2.2 不同秸稈能源化利用方式現狀

秸稈能源化利用方式有秸稈沼氣、氣化、固化成型、燃燒發電、液化和生物轉化等多種路徑。河南省在秸稈能源化利用技術研究和開發方面已取得一些進展，但整體仍處于發展的初始階段。不同技術的研發深度和產業化發展不均衡，其中，秸稈發電等技術比較成熟，基本實現產業化應用，而秸稈固化、秸稈沼氣、秸稈氣化和秸稈液化等技術還處于試點示范階段。

2.2.1 秸稈氣化

秸稈氣化即通過秸稈缺氧燃燒，產出以CO為主要成分的可燃氣體。1999年，河南省開始大范圍推廣秸稈氣化工程，每座氣化站投資約30萬元，采用省、地方共同投建的方式，其中省科委對每個秸稈氣化示范項目支持10萬元。到2002年底，全省共在48個縣（市、區）建成秸稈氣化站102個。當時由于推進過快，氣化工程建設質量難以保證，甚至一些工程偷工減料，難以正常運行。這些氣化站缺乏后期管理和維護，不少氣化站過度損耗，維修困難，造成機組“早衰”。隨著近年來秸稈綜合利用管道拓寬，目前河南大部分農村秸稈氣化站已報廢或停止使用，只有個別集體實力較強的示范點仍在運行。同時，秸稈氣化燃氣的熱值低，含有焦油，也是制約其發展的主要因素。

2.2.2 秸稈固化

秸稈固化是把農作物秸稈加工為成型燃料，代替煤作為農民生活用能。河南省財政廳農業處早在2004年8月就開展秸稈成型燃料試點，以解決農村大量焚燒秸稈造成資源浪費和環境污染的問題；而且針對當時秸稈成型燃料生產設備因效率低、能耗大、對秸稈干濕要求標準高等原因，不能滿足用戶需求的狀況，省財政廳農業處在試點區為農戶公開面向社會采購秸稈成型燃料生產設備，極大促進了秸稈成型燃料的使用和發展。目前河南市場上的秸稈固化成型設備種類繁多，能夠基本滿足成型燃料的正常生產，各地市也成立了不少秸稈成型燃料加工專業合作社和加工點。但目前秸稈固化產業還存在不少問題，不少加工點普遍存在設備陳舊、機器能耗高、模具易損及放料不均勻造成秸稈壓塊機死機等現象，設備維修也難以保證。

2.2.3 秸稈沼氣

利用農作物秸稈發酵生產沼氣在我國廣大農村地區有著悠久的歷史，但大規模的產業化利用還處于初期階段。具有代表性的企業是河南天冠集團，在20世紀末發明了被聯合國列為具有世界性推廣價值的沼氣生產關鍵技術，積累了豐富的沼氣生產技術和經驗。2012年，天冠集團在河南南陽市國家級農業科技示范園區開工建設全球最大日產50萬m3的沼氣綜合利用項目。項目投資5億，建成后年可利用秸稈21萬t，年產3萬t纖維乙醇，2 400萬m3工業沼氣，生物發電1.1億kW·h。2011年11月，南陽市臥龍區與中海石油氣電集團在北京簽訂生物質燃氣液化項目合作協議，標志著我國首個液化秸稈沼氣項目落戶南陽。該項目總投資將達到10億元，項目全部建成后，日產液化沼氣25萬m3。有關農戶大多采用動物糞便作為原料進行生產沼氣，單獨用秸稈作為沼氣原料的在河南省還不多見。

2.2.4 秸稈發電

秸稈發電是以農作物秸稈為主要燃料的一種發電方式。截止2012年，河南省已有17個秸稈發電廠和秸稈發電項目，總機組規模為422 MW，年消耗秸稈約319.37萬t，占河南當年秸稈總資源的3.91%[5]。目前河南省已建成投運的17家生物質發電廠，有近一半出現了停機的狀況，其余也多是“半開工”狀態，營運不佳。一方面生物質發電廠原材料供給難以保障，另一方面過高的秸稈收購價格使得生物質發電企業面臨資金困境。

3 河南省農作物秸稈能源化利用中存在的問題

3.1 秸稈收集困難，欠缺配套的收儲服務體系

3.1.1 農作物秸稈自身特點的局限

農作物秸稈收種季節性強，分布較分散，收集量5 t/hm2左右，收集半徑小，收集時間緊。秸稈自身具有質地松散、密度低、體積大、易蟲蝕、霉變和腐爛等特點，收集、運輸、存儲成本高。秸稈在經過一段時間的晾曬后，在百分之十幾含水量的情況下，其密度每立方米也只有幾十千克。即使是機械成捆的秸稈密度，一般也在300 kg/m3以下，而比較經濟的運輸密度一般在400～600 kg/m3以上[6]。

3.1.2 欠缺合理的秸稈收儲模式

河南普遍存在分散經營的小農生產模式，使得秸稈資源難以統一收集、調配。尤其是隨著人工費的不斷上漲，讓秸稈從田間順利進入加工點，要付出更高的經濟成本。目前河南省大多采用以秸稈經紀人為主體的分散型收儲運模式，部分企業自行建立秸稈收儲體系，整體上難以做到規模化、集約化、一體化收儲。分散型收儲運模式下，秸稈供應很大程度上受制于秸稈經紀人，管理相對松散，企業之間原料競爭激烈，經紀人借機抬高秸稈收購價，致使企業原料成本大幅增加。秸稈利用企業自行收儲的運作模式，投資大，需要在秸稈集中區域的50 km以內建立秸稈收購點，受地域限制明顯[7]。而且缺乏合適的收割機、打捆機、秸稈收集一體化機械設備。河南現有秸稈發電企業的秸稈收集機械大多是進口的，不但價格高，維護費用也很高。

3.1.3 缺乏統籌規劃和服務

對于秸稈綜合利用及收儲工作，牽涉到發改委、農業、畜牧、環保、能源等多個部門，每個部門只負責一個方面，難以形成合力統籌處理秸稈問題。直接負責秸稈管理的基層村委會、鎮政府，雖然也制定了一些措施，但是由于沒有強有力的領導、組織機構和服務體系，真正能取得實效的不多。

3.2 秸稈能源化技術推廣應用程度低

3.2.1 秸稈能源化利用技術不完善

一是秸稈固化成型設備實用性不足，能耗較高，生產率低，磨損嚴重，主要工作部件的使用壽命短、設備系統配合協調能力差、運行不穩定等；二是秸稈發電機組設備——發電鍋爐存在綜合效率低、腐蝕、結焦等問題；三是在秸稈氣化利用方面，氣化爐在氣化過程中產生焦油含量過高，同時在秸稈氣化燃氣熱值、燃氣凈化技術和秸稈燃氣綜合效益等方面有待改進與提高；四是秸稈沼氣技術工藝復雜，運營成本較高，排放物缺乏有效的利用技術，造成了環境二次污染；五是生物爐具企業的技術能力低，產品良莠不齊，熱性能、污染物排放、功能設計等指標還有待提高，標準化程度低。

3.2.2 秸稈能源化配套管理服務措施不到位

以農村戶用秸稈沼氣為例，沼氣生產要保證嚴格的厭氧條件，沼氣細菌在有氧條件下幾秒種就會死亡；要保證充足的發酵原料和一定的發酵濃度，只有原料充足而且營養搭配適當才不會影響細菌的正常繁殖，發酵料液濃度在6%～10%的范圍內才能大量產生沼氣。另外沼氣發酵還要控制沼液合適的溫度和一定的酸堿度，同時要經常攪拌。河南省在農村大量推廣的農戶小型沼氣池推廣效果不好，一個重要原因就是“重建輕管”，不按要求投料、換料、不測試PH值，造成發酵料液酸化或中毒。大多數鄉、村沒有建立服務網絡和售后服務體系，沒有專門的人員進行沼氣專業知識培訓和對沼氣系統進行專門的管理，對沼氣池的定期檢修也很不到位，因而降低了使用效率。

3.2.3 缺乏對農村秸稈能源化利用的詳細分析與評價

長期以來，盡管有關部門和專家開展了一些調查和分析工作，但仍存在著秸稈資源不清、利用現狀不明等問題。秸稈資源各地狀況不一，能源化利用的技術條件和適用情況不同，尤其是欠缺針對秸稈能源化利用中的技術、經濟、環境、地域、用戶、資源等影響因素的分析，難以對癥下藥，進行合理規劃和布局，因此秸稈能源化利用方案的可行性和實際利用效率難以提升。

3.3 秸稈能源化利用經濟效益低，利用主體缺乏積極性

秸稈能源化企業的一次性投資較大，少則幾十萬元，多則幾千萬甚至上億元，工程項目投資回收周期長，投入產出比較低。生物質電廠的鍋爐等核心設備的國產化水平不高，例如國能公司下屬浚縣和鹿邑生物發電項目均采用國外先進生物發電技術，并且缺乏適應中國的燃料加工、運輸、儲存等環節的相關設備，引進設備的高價格導致高投入。國能鹿邑項目單位造價10 800元/kW，與國內相關火電廠單位造價相比高一倍左右[8]。巨大的能源利用設備和資金投入成本，難以短期回收。國有企業對于政府補貼的生物質發電項目缺乏積極性，而民間資本限于規模不敢冒進。

一個100戶左右規模的生物質氣化集中供氣系統的總投資約30萬元，如果沒有國家扶持，在農村地區難以實施。村級生物質成型燃料加工生產的投資相對較少，但也需要幾十萬元，而且農戶為使用該燃料還需要購置專用的爐具，對于大多數農戶是不小的負擔[9]。對于戶用沼氣項目，貧困地區的農民即使國家給予補貼也無法承受建設沼氣池的費用，農民參與的積極性不高。因此，秸稈能源化利用產業鏈上的各參與主體，因為投入產出效益低而缺乏積極性。河南省秸稈能源化利用企業規模普遍較小，缺乏龍頭企業的帶動，加工轉化能力不高，難以形成規模化、產業化。

3.4 缺少政策扶持

生物質能源產業是有巨大環境效益和社會效益的弱勢產業。從國外的經驗看，政府支持是農村生物質能源產業發育初期的原始動力。近年來河南省在財政、稅收、科技、資金、人才等方面給予了秸稈能源產業相關支持和引導，但力度不足。如秸稈電廠的原料成本壓力過大，對秸稈收儲運系統的補貼力度不足；秸稈能源化生產企業的補貼門檻較高，不少企業在規模上難以達到補貼要求。已有的政策和措施獨立性強，配套性差，缺乏有效整合。政策覆蓋面還不夠廣，分類不夠細，對于發展條件和發展狀況不同的地區，缺乏針對性。對秸稈能源化利用的相關研發機構、利用企業、農民專業合作經濟組織等秸稈產業鏈上的組織主體，缺乏有效的開發利用機制和激勵措施。另外秸稈能源產業缺乏穩定的投融資渠道的支持，難以從資本市場上直接融資。

4 河南省農作物秸稈能源化利用的對策

4.1 建立完善的秸稈收儲運服務體系

4.1.1 靈活探索秸稈收儲運作模式

第一，鼓勵有條件的地方和企業，在利用原有的糧食等收儲機構人員和場地基礎上，建設必要的秸稈儲存基地。第二，鼓勵企業積極探索與秸稈經紀人、農戶之間靈活的合作途徑。引導支持農戶成立專業合作組織，吸納周邊農戶參與，充分發揮龍頭企業的帶動作用，探索建立“企業+經紀人+合作社+基地+散戶”的秸稈收儲利益聯結機制。第三，加大政府的服務力度，形成政府、秸稈利用企業、收儲中介組織的三方合力。建立健全政府推動、秸稈利用企業和收儲組織為軸心的市場化運作的秸稈收儲運體系。

4.1.2 推廣配套的秸稈收集設備

鼓勵和支持農民采辦打捆、壓縮和成型機，對秸稈就地高密度壓縮。加大對秸稈收集設備的研發支持和推廣。發達國家運用的秸稈收集機械大多為高密度、大方捆或大圓捆打捆機，但由于我國農村分散耕種的模式，應在借鑒發達國家先進技術的基礎上，積極開發適合河南省農田作業狀況的設備。發展小型便捷，配置電力、柴油機等不同的動力輸入，集切碎、調質、固化成型為一體，方便農民操作的收集設備。鼓勵發展農作物聯合收獲、撿拾打捆、貯存運輸全程機械化，降低運輸和存儲成本。

4.1.3 發展集約型秸稈收儲運模式

發展專業的秸稈收儲公司或農民專業合作組織，鼓勵其建設大型秸稈收儲站，進行防雨、防潮、防火和防雷等設施投入。鼓勵和引導秸稈收儲公司采用先進的設備和技術，對秸稈原料進行質檢、粉碎、打捆等，確保秸稈收集質量。秸稈利用企業通過與收儲公司或專業合作社簽訂供貨合同，可有效解決秸稈供應的隨意性和風險，確保秸稈原料供應的穩定性。

4.2 對農村秸稈能源產業科學規劃、合理布局

首先加大對河南各地秸稈資源量的準確估算，掌握主要農作物秸稈的種類、原料特點、資源量、經濟性評價以及區域分布規律等，因地制宜選擇合適的秸稈能源化利用方式，提高對秸稈利用項目適用性、可行性及經濟效益的深入評估。其次，提高秸稈能源試點示范工程項目申報數量，提高單體項目的申報規模，利用示范項目的財政資金扶持，減輕企業的資金負擔。再次，加強對秸稈能源化示范項目的管理和監督，利用已有的技術優勢，全力打造南陽天冠等一批龍頭企業，發揮其輻射帶動作用。最后，提高對秸稈能源化利用的環保意識。加強對農民以及農村基層干部的宣傳培訓，提高其秸稈能源意識、生態環保意識，幫助其了解秸稈能源化利用方式，增強農村對秸稈能源化利用的社會和環境效益的認知。

4.3 加大對秸稈能源化利用技術推廣的服務力度

4.3.1 加強科研支持

農村能源主管部門應進一步整合科研資源，聯合科研單位、大專院校和有關企業，組織科技力量，深入研究秸稈能源化利用相關技術不夠成熟、綜合效益低等問題，重點解決秸稈固化、秸稈沼氣、秸稈發電以及秸稈收儲運等關鍵技術。加大研發支持和服務力度，建立省、市級、縣級乃至村級的科研服務團隊。

4.3.2 加強對秸稈能源化利用項目的管理和服務

針對秸稈沼氣、秸稈氣化工程這一類在應用和推廣過程中與農戶密切相關，對管理和服務要求比較高的秸稈能源化利用方式，必須提高當地政府的推廣和服務意識，加強指導和管理。健全服務網絡，建立一批覆蓋市、縣、鄉、村不同層級的專業服務網點和一支專業、穩定的服務隊伍。在示范項目的實施和管理中，實行分級管理和目標責任人制度，加強對農民操作技術運行管理的培訓教育工作，及時督促檢查。聯合河南農業大學等高校，加強農村能源方面的職業技能型人才培養，培養工作在一線的農村能源產業的技能型人才。

4.3.3 引導和扶持秸稈能源化利用企業提升運營效率

支持秸稈能源化利用企業增加研發投入和設備投入，積極進行管理模式創新，建立合理高效的運行機制，提高管理運作水平。一是大力支持和協調秸稈能源化利用企業的秸稈供應，保證秸稈供應平穩，盡可能降低企業的秸稈收集成本；二是提供技術和研發支持，提高企業運營設備的國產化水平，指導企業改進經營管理，降低運營成本，提高運行效率；三是為秸稈能源化產品提供良好的市場環境，搭建秸稈能源企業與市場之間的橋梁，實現能源產品與市場之間的順利對接。

4.4 加大對秸稈能源化利用企業的政策支持和資金扶持力度

4.4.1 完善和細化秸稈能源化產業的扶持政策，加大補貼力度

進一步完善國家需要重點扶持和鼓勵發展的秸稈發電、秸稈生產乙醇等生產企業的稅收優惠政策。提高秸稈能源扶持政策的靈活性，根據各地秸稈資源情況、企業規模和秸稈處理能力，科學制定補償標準和獎勵政策。加大研發投入，對秸稈能源化利用的關鍵技術和設備研發給予一定的財政補貼。加大對秸稈收儲企業、農民合作社等購置有利于秸稈收集設備的補貼。河南省2014年農業機械購置補貼實施方案中，明確指出優先滿足補貼對象對玉米收獲機、秸稈綜合利用機械等的申購需求，對撿拾壓捆機、壓捆機等實行敞開補貼。加大對秸稈能源化利用企業的扶持力度。適當提高河南生物質電廠的上網電價，降低電力增容費用，簡化增容審批手續。對使用本省生產的秸稈顆粒替代煤炭的企業，給予鍋爐改造資金補助，減收二氧化硫排污費等。適當提升秸稈固化成型燃料企業的秸稈補貼標準。簡化用地審批手續，優先解決用地問題。

4.4.2 拓寬秸稈能源產業的融資渠道

整合資源，建立財政投入、金融貸款及社會融資等多渠道結合的多元化資金投入機制。河南是農業大省，農村地域廣闊、人口眾多，僅僅依靠政府的補貼資金滿足不了農村能源建設的需求，有必要引入民間和國際資本，利用CDM機制，拓寬融資平臺，采取市場化運作機制，提升企業運營活力。在信貸支持上，優化審貸業務流程，簡化審批手續，降低抵押要求，減免貸款利息，降低投資風險。

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Research on straw energy utilization in Henan

LI Yanpu1,ZHOU Jianqiang2
（1.Huanghe S&T University,Zhengzhou 450003,China; 2.Zhengzhou Electric Power College,Zhengzhou 450003,China）

Under the increasing serious double pressure of the energy shortage and environmental pollution.It is of great strategic significance for the New-type Urbanization Construction in Henan to develop and utilize straw energy. The straw resource is rich in Henan.But it is in the primary stage of utilization on straw energy and the utilization rate is very low.So it should improve straw purchasing and storage system,improve the technical function of the utilization on straw energy,strengthen its application and popularization,promote its economic performance,strengthen the guidance and support on the related subjects,provide policy and financial support in order to provide the good environment on development of utilization on straw energy.

straw energy utilization;straw resource;straw purchasing and storage system;technology promotion

F303.4；X71

A

1674-0912（2014）11-0032-05

2014-09-01）

河南省政府決策招標課題“河南省能源問題研究”（2012B685）；河南省教育廳人文社會科學課題“新型城鎮化背景下河南省農作物秸稈能源化利用現狀及對策研究”（2014-qn-102）

李彥普（1977-），女，河南西峽人，碩士，講師，研究方向：農村經濟與政策。