南京市農業廢棄物生物質能源發展現狀分析

杜娟 張永青

摘要通過對南京市農業廢棄物產出情況、生物質能資源結構和產業發展現狀的概述分析，探討了農業廢棄物能源化利用過程中存在的主要問題，并提出對策與建議，以提高農業廢棄物能源化產業發展速度和效益，進而促進南京農業的可持續發展和生態文明建設。

關鍵詞農業廢棄物；生物質能； 資源化；南京市

中圖分類號S21文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）28-218-04

Analysis on Development Status of Nanjing Agricultural Residues Biomass Energy

DU Juan， ZHANG Yongqing（Nanjing Agriculture Committee， Nanjing， Jiangsu 210019）

Abstract Through analyzing agricultural residues output， biomass energy structure and industry development status of Nanjing City， the main existing problems in resource utilization process were discussed， and countermeasures were put forward. The aim is to improve the utilization efficiency and benefit of agricultural residues and then promote sustainable development of agriculture and construction of ecological civilization of Nanjing City.

Key words Agricultural residues； Biomass energy； Resource utilization； Nanjing City

隨著資源約束趨緊，環境污染嚴重，生態系統退化，節能減排和環境保護越來越倍受關注。由于蘊含量豐富、可再生和環境友好等特性，生物質能受到前所未有的重視，成為世界各國能源戰略的重要組成部分和重點發展的替代能源之一。生物質資源按來源可分為農業生物質、林業生物質、能源植物、水生植物、禽畜糞便、生活垃圾六大類。其中，來源最廣、儲量最大、利用前景最可觀的是農業生物質和林業生物質[1]。農業廢棄物從廣義上講就是農業生產和再生產鏈環中資源投入與產出在物質和能量上的差額，是資源利用過程中產生的物質能量流失的份額。狹義的農業廢棄物是指整個農業生產過程中被丟棄的有機類物質，通常說的農業廢棄物主要指以下3種類型：一是農業生產廢棄物，如農作物秸稈、雜草、稻殼、廢舊農膜、林木枯枝落葉、果殼等；二是畜禽的排泄物，即畜禽糞便和畜欄墊料等；三是農副產品加工廢棄物，如菇渣、甘蔗渣、木屑、糟渣等[2]。長期以來，農村廢棄物生物質能資源普遍采用直接燃燒的方式加以利用，利用效率低，污染嚴重。隨著能源結構調整，對生物質能產業的扶持力度不斷加強，南京市生物質能利用技術與產業得到了較快的發展。

1南京市農業廢棄物生物質能源發展現狀

1.1農作物秸稈生物質能利用現狀南京市地處北亞熱帶長江南北平原丘陵區，全市土地總面積65.87萬hm2，其中基本農田面積約22.78萬hm2，2014年年秸稈生成總量123.78萬t，以水稻秸稈、小麥秸稈和油菜秸稈為主（表1）。通過秸稈的肥料化、基料化、飼料化和能源化利用，年秸稈利用總量109.65萬t。其中，秸稈能源化利用量為16.83萬t，占秸稈綜合利用總量的15.35%，主要以炭化與固化成型燃料、秸稈氣化集中供氣利用為主（表2），增加了新的農村清潔能源利用途徑，減少了秸稈焚燒，保護了農村生態環境。

1.2畜禽糞便生物能利用現狀南京市畜禽糞便年產生總量約109.5萬t，在生物能利用上主要通過沼氣厭氧發酵技術產生以甲烷為主的可燃混合氣體，用于民用燃料或發電。沼氣工程不僅可將畜禽糞污轉化為生物質能源，同時沼渣、沼液也是一種優質的高溫發酵的有機肥料，對作物病蟲害防治有一定的作用，可減少農藥用量，為發展優質安全農產品提供支持[3]，既解決了重點區域規模化禽畜養殖場的糞便污染問題，有效遏制農業面源污染，又實現畜禽場的生態良性循環，發展農業循環經濟。自2004 年國家實施“生態家園富民計劃”，南京市就將農村清潔能源工程列為“農村八件實事工程”之一，迅速發展起來。截至2014年底，全市戶用沼氣池1.93萬只，畜禽糞便沼氣工程391處（表3），秸稈氣化集中供氣工程51處，秸稈沼氣集中供氣工程15座。從農村清潔能源工程發展歷程上看，隨著城市化進程加快，戶用池發展逐步萎縮，拆遷報廢數量逐年增多，年存總量逐年減少；大中型沼氣工程發展速度在2009～2011年達到頂峰后逐步放緩，能源利用上以單純沼氣燃料向沼氣發電迅速轉變。

1.3農業生物質能產業能力南京市的農業生物質產業起步雖然較晚，但具有良好的技術條件和經濟條件，其中生物質沼氣、生物質發電和生物質固化成型燃料產業發展較快，形成了以畜禽糞污沼氣工程為主，氣化集中供氣、炭化與固化成型燃料為補充的產業模式。截至2014年，南京市戶用沼氣池年產沼氣554.28萬m3，各類沼氣工程年產沼氣950.46萬m3；秸稈集中供氣工程年供氣量421.72萬m3。全市有農村能源施工資質的企業6家，年總產值880萬元（表4）。

1.4科技貢獻力南京市充分利用教育科技資源豐富優勢，積極引導高等院校、科研院所和企業等各方面的科技力量，開展生物質能、沼氣等新能源、農業廢棄物利用、太陽能等再生能源技術的應用示范，實施了“農作物秸稈機械化還田及綜合利用技術示范推廣”、“果蔬廢棄物（FVSW）厭氧發酵處理技術研究與示范”、“稻秸稈還田耕翻、施肥、播種、開溝復式作業機具開發應用 ”、“綠色低碳科技產品在美麗鄉村中的應用”、“農作物秸稈氣化固化干法式新技術”、“ 秸稈腐熟劑條垛式固體發酵技術研究與腐熟劑產品應用推廣”、“種養結合模式下的廢棄物無害化處理及資源化利用”、“城市園林廢棄物的資源化利用與示范”、“秸稈還田與基料化技術研究、集成與示范”、“基于蚯蚓無害化處理廢棄物與高值化循環養殖模式技術集成與示范”等項目，“十二五” 期間用于農業生物質能以及農業廢棄物方面的科技經費累計近700萬元。

1.5制度保障實踐證明，農業發展方式轉變和農業生物質能經濟轉型升級，都離不開良好的制度保障。近年來，南京市相繼出臺《關于建立和完善生態補償機制的通知》、《南京市農村清潔能源工程暫行管理辦法》、《秸稈禁燒和綜合利用工作方案》、《南京市農作物秸稈禁燒及綜合利用實施方案（試行）》等系列方案，加大了保護生態環境和提高資源利用效率等內容的綜合考核，以江寧區、浦口區、六合區為試點，創新能源工程后續服務體系，建立“市級農村沼氣服務體系建設項目”，2014年利用30萬財政維修資金盤活因設備老化等原因停用的清潔能源工程10處、戶用池500座，實現工程建設、運行、維修的良性循環，充分發揮項目生態效益。同時，提升智能監管手段，以江寧區10處氣化站為試點，安裝燃氣智能計量與檢測系統，實現清潔能源工程產品“質”和“量”的數字化和信息化遠程無線監控，通過智能手機可實時在線監控，提升智能化工程運行監管能力。通過近年來一系列管理制度的保障，有效激活了生物質能源健康、有序、可持續發展。

1.6資金保障生物質能是與節能減排和環境保護緊密結合的新型能源。長期以來，政府高度重視農業廢棄物生物質能源的發展與利用，安排專項資金支持生物質能源產業發展。從資金投入總量上看，隨著種養殖生產總量的下滑（表5），以沼氣工程建設為主的生物質能發展趨緩，其他利用途徑發展勢頭良好。從資金投入比例來看，農業廢棄物能源化產業發展以各級財政補助資金為主，占總投資的78.6%，社會自籌資金占21.4%（表6）。從資金使用途徑上看，財政資金的扶持領域也由工程建設逐步向廢棄物收集運輸、工程運行服務保障、產品綜合利用方面擴展（圖1）。

1.7社會與生態效益農業廢棄物生物質能源的開發和利用，有效利用了廢棄的秸稈和畜禽糞便，減少了露天焚燒、直排等對供氣、地表水、地下水的污染，緩解了農業廢棄物對環境造成污染，促進了農村可再生能源的發展，改變了農村生活用能方式，降低了煤炭消耗，使供氣農戶由原先的“家家點火，戶戶冒煙”的情況，轉變為“燃氣多元化，戶戶受益”的良好局面，比起使用液化氣，每戶的燃料支出降低了50%以上，年節省300～500元/戶，受到廣大農村用戶的歡迎。而且，通過生物質資源的收集、運輸與加工處理等各個環節，增加了崗位設置，可直接或間接增加農民收入。同時，以“三沼”綜合利用為特色的循環農業迅速發展起來，涌現了以新農村建設和農業廢棄物能源化利用有機結合的浦口區永寧鎮友聯村秸稈沼氣集中供氣試點，以糞污深度凈化利用與種養有機結合的浦口區龍霸專業合作社農莊試點，以設施農業、大田農業廢棄物與生物能源循環再利用有機結合的溧水區華成蔬菜合作社試點。通過模式的宣傳引導，以點帶面，減少了化肥的使用、降低生產成本，提高農產品的品質和產量，引導現代農業生產和生態保護的有機結合，促進循環農業的良性發展，提升農業可持續發展能力。

2南京市農業廢棄物生物質能源發展中存在的主要問題

近年來，南京市的生物質能產業發展較為迅速，以沼氣工程建設為代表的產業已進入示范推廣階段，但是從未來發展形勢上看，生物質能源產業發展還存在以下問題亟待解決。

2.1原料短缺南京農業屬于都市型農業，在發展農業生物質能產業上，主要以農業廢棄物的綜合利用為目標，全年農業廢棄物生成總量呈逐年遞減的態勢，畜禽糞便總量下降的最為明顯（表5），農作物播種面積穩定在22.73萬hm2，播種品種及產量以維系城市自給率為目標，主要以水稻、小麥和油菜籽為主，年總產量116.95萬t，而副價值較高的能源類農作物原料（木薯、甜高粱、紅薯等非糧作物作為原料）的播種及深加工不適宜南京地區。隨著城市化進程加快，農業廢棄物總量減少的壓力逐年增大，農業廢棄物收集的人力和設備運行成本、運輸成本逐年升高，農業廢棄物產品經濟附加值低，運輸半徑短，是南京市發展農村生物質能產業的短板。

安徽農業科學2015年

2.2生物質能關鍵技術還未破解雖然全市在利用農作物秸稈和畜禽糞便生產沼氣、固化成型燃料等技術應用方面趨于成熟，但是在實際應用過程中沼氣（秸稈氣）普遍直接用作生活燃氣或養殖場發電自用，脫硫提純、沼氣厭氧生物制劑開發、生物質氣化合成液體燃料技術、農作物廢棄物生產熱解油技術、高度濃度有機廢水處理等方面的關鍵技術還不成熟，產品形式單一，能源貯存難、附加值低，向深加工高端制備相匹配的技術、標準、設備研發等方面還未成型，技術瓶頸仍未破除。

2.3產業系統尚未形成生物質能產業按環節可分為產前、產中和產后3個方面，包括生物質原料的收集、生產、加工轉化、能源產品與應用等完整的產業鏈和技術服務體系。目前，南京農業廢棄物生物能產業發展仍處于粗放收集、以工程基礎建設和初級能源產品生產為主，在物料采集、運輸、生物能轉化、提純深加工與貯存、副產品開發利用等諸多環節缺乏有效組織，損耗很大，局部生產高能耗、科技含量低、產品附加值低，整個產業鏈較為分散，體系內缺乏整合。

2.4市場競爭力弱由于城鄉一體化發展的推進，南京市農業種植面積和畜禽養殖規模受到制約，日沼氣工程產量超過5 000 m3以上的大型、超大型養殖場不適宜建設，很難形成規模效應。以一個中型300 m3沼氣工程為例，年處理存欄2 000～5 000頭生豬的糞便量，年生產沼氣43.8萬m3，沼液產生量0.73萬t，沼渣146 t，沼氣收益7.7萬元，沼液和沼渣目前主要免費給周邊農田施用，尚未產生效益。而一個中型300 m3沼氣工程1年的折舊費7.67萬元，人工成本1.5萬元，維修費用2.0萬元，運行總成本10.3萬元，累計年凈投入2.6萬元。由于農業廢棄物未納入排污許可管理，在農業高生產成本、低收益的背景下，目前很難形成社會化投入收益的良性市場機制，這是制約著農業廢棄物生物質能源產業縱深發展的重要因素。

3南京市農業廢棄物生物質能源發展對策與建議

3.1優化產業布局和發展規劃農業廢棄物能源化產業發展，要緊緊圍繞農業產業布局和發展規劃，做到與區域特性相結合、與新農村城鄉統籌發展相結合、與農業面源污染防治相結合、與生態環境保護相結合。在功能定位上因地制宜，因區施政，合力考慮資源承載能力、原料來源與特性、終端產品利用渠道，兼具公益性和經營性。在發展戰略上突出科技和服務優勢，加快生物質能產業的提檔升級，引入新技術和新工藝，改造和提升傳統方法，采用現代的生物發酵技術和酶技術等，開發新的高質化產品。引導農業廢棄物能源化生產由分散的農業生產向產業化經營發展，推進專業化管理、市場化運營，提高市場競爭力。完善政府產業政策體系，探索完善終端產品補貼政策，逐步破除行業壁壘和機制體制障礙，更好地發揮市場機制作用，形成政府、企業和農業勞動者個人共同促進產業發展的有效機制。

3.2樹立循環農業發展理念

以生物能源利用為紐帶的循環農業是未來農業發展的主要方向。發展能源型循環農業有助于建立能源、農村經濟、環境之間的良性互動機制，促進農業與其他產業相互融合[4]。我國利用沼氣的出發點是環境保護，而國外如德國更多視沼氣為一種清潔能源，因此在補貼思路上有較大的不同。我國的補貼是一次性建設補貼，后端沒有，而德國相反，建成后生產產品會得到國家補貼[5]。借鑒國外多年來發展的經驗，在農業廢棄物能源開發和利用上，既要將其作為農村能源的有益補充，又要將農業生物質產業與循環農業緊密集合，協調發展，實現資源的減量化、再利用、再循環，將農業廢棄物能源產品及附屬產品納入整個循環農業圈，將其作為循環農業經濟的重要收益組成部分，探索二者發展的平衡點，在制定政策、生態補償、稅收信貸等方面，運用政策與經濟杠桿激活市場活力，實效社會和生態雙贏。

3.3構建產業化體系目前，在農業生物質能產業體系中，沼氣工程建設已步入商業化應用階段，而與之配套的科技創新體系和服務保障體系尚未成型。尤其在南京廢棄物資源短缺的背景下，要引導農業廢棄物生物質能源向規模化、專業化、產業化發展；要突出科技優勢，鼓勵當地農村能源化生產企業做大做強，促進生物質能工程建設和服務業的良性互動，在工程設計、生物發酵技術、設施設備生產、產品深加工等科技服務型產業發展上延伸，提高企業在關鍵領域核心技術研發與產品生產的市場競爭力，鼓勵當地企業發展服務外包業務，提高推動農業廢物生物質能的轉型升級。此外，要積極利用網站、廣場宣傳、科技下鄉、農民技術服務等契機，加強農業廢棄物可再生循環及生物質能源綜合利用的宣傳，為農業生物質產業發展創造良好的氛圍。

參考文獻

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