生物質成型燃料技術特點及經濟效益分析

冉毅 李謙 彭德全 王超 湯曉玉 羅惜民

摘要 在分析生物質成型燃料技術特點和項目社會關系的基礎上，選取湖北省1家生物質成型燃料企業(yè)為研究對象，對其經濟效益進行分析。結果顯示，該企業(yè)凈現值為正值，項目可行；內部收益率14.0%，項目收益較高；動態(tài)投資回收期10.7年，項目風險較大。對影響經濟效益的不確定性因素分析：成型燃料售價對經濟效益影響極其敏感，敏感系數為10.6，其次是原料收購價格，敏感系數為6.4，政府對項目建設補貼較敏感，稅收政策影響不敏感，敏感系數分別為1.8和0.55。根據新出臺的稅優(yōu)惠政策，內部收益率可提高至21.7%，如政府對成型燃料售價補貼10%，加上稅收優(yōu)惠，內部收益率將達到36.8%，動態(tài)投資回收期下降到4.3年，經濟效益顯著，項目風險低。

關鍵詞 生物質成型燃料；技術特點；社會關系；經濟效益；敏感性分析

中圖分類號 S-9 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）27-322-04

Technical Features and Economic Benefit Analysis of Biomass Briquette Fuel

RAN Yi， LI Qian*， PENG De-quan et al （Biogas Research Institute of the Ministry of Agriculture， Chengdu， Sichuan 610041）

Abstract Based on the analysis of technical features of biomass briquette fuel and its social relations， a biomass briquette fuel enterprise in Hubei Province was selected as the objective and its economical benefit was analyzed. The results indicated that the net present value of the enterprise was positive， which proved the project feasibility and the project had a higher internal rate of return of 14.0%. However， the dynamic investment pay-back period would last for 10.7 years and therefore the project would have greater risk. The analysis of uncertain factors affecting economical benefit showed that the sales price of biomass briquette fuel was most sensitive to the economical benefit and its sensitivity coefficient was 10.6； the followed affecting factor was feedstock purchasing price and its sensitivity coefficient was 6.4； government subsidies for project construction is more sensitive than tax policy and their sensitivity coefficient were 1.8 and 0.55. According to the newly issued tax preferential policy， the internal rate of return could reach to 21.7%. If the government subsidy was 10% of the sales price of biomass briquette fuel， the internal rate of return could reach to 36.8% with the addition of tax preference and the dynamic investment pay-back period could decrease to 4.3 years. Thus the project would have better economical benefit and lower risk.

Key words Biomass briquette fuel； Technical features； Social relations； Economic benefits； Sensitivity analysis

我國是農業(yè)大國，每年可供能源化利用的作物秸稈、林木枝條等農林生物質資源約6.9億t，未利用量為 2.1億t[1]。 以農作物秸稈為主的生物質資源，如能加以充分利用，對緩解能源緊張、減少環(huán)境污染有重要意義[2]。 但生物質能資源與傳統(tǒng)化石能源相比，具有分布范圍廣、體積大、熱值較低、密度小、含水率高、受氣候影響大、儲運不方便等缺點，嚴重影響生物質能的大規(guī)模高效利用。目前對生物質能利用的主要方式有沼氣化利用（CH4）、生物質氣化（CO）、成型燃燒（直燃）、碳化等，生物質成型燃料是生物質能有效利用途徑。

生物質成型燃料企業(yè)在我國北方較多，南、北方生物質燃料成型技術有差異，經濟效益差異較大。筆者在介紹生物質成型燃料技術特點及社會關系的基礎上，選取湖北省沙洋縣的1家生物質成型燃料企業(yè)為研究對象，對企業(yè)的經濟效益和敏感性進行分析，并提出相關政策建議，為促進生物質成型燃料的生產和使用提供參考。

1 生物質成型燃料技術特點及社會關系

1.1 生物質成型燃料技術的概念 生物質成型燃料技術是將分散、沒有固定形狀、含水率較高的秸稈、林木枝條、林木廢棄物等生物質原料經干燥、粉碎后，在一定的溫度、濕度和壓力作用下，擠壓成規(guī)則的、密度較大、含水率較低（12%左右）的棒狀、塊狀、球狀或顆粒狀的固體燃料[3]。生物質成型燃料技術能克服生物質能利用時體積大、密度小、含水率高和儲運不方便的缺點，成型后的燃料性能得到極大改善， 可替代天然氣和煤炭等化石燃料[4]。

1.2 生物質成型燃料燃燒特點

成型燃料配合節(jié)能高效的生物質爐具燃燒，燃燒熱性能提高（炊事熱效率≥30%、綜合熱效率≥70%），煙氣污染物排放降低（煙塵≤50 mg/m3，SO2≤30 mg/m3，NOX≤150 mg/m3，CO≤0.2%，林格曼黑度=Ⅰ級）。生物質成型燃料可用于農村戶用生物質爐，也可用于大型生物質鍋爐，還可以碳化形成活性炭或燒烤炭，延伸產業(yè)鏈條，增加附加值[5]。生物質成型燃料燃燒效率高，雖壓縮成型后的熱值并沒有明顯提高，但其燃燒特性大為改善，燃料的利用率大大增高；生物質成型燃料是清潔能源，燃燒后CO2的凈排放量基本為0，NOX 排放量僅為燃煤的1/ 5，SO2的排放量僅為燃煤的1/ 10[6]。因此，生物質成型燃料直接燃用是進行生物質能高效、清潔化利用的有效途徑。

1.3 生物質成型燃料工藝流程

1.3.1 熱壓縮成型技術。

生物質熱壓縮成型技術是把粉碎后的生物質原料在220～280 ℃高溫下壓縮成1 t/m3左右的高密度成型燃料，“熱壓縮”的工藝流程為粉碎、干燥、加熱、壓縮和冷卻，該技術對成型前原料含水率有嚴格要求，應控制在8%～12%范圍內[7]。

1.3.2 冷壓縮成型技術。生物質冷壓縮成型技術也稱濕壓成型工藝，該技術對原料含水率要求不高，其成型機理是在常溫下，通過特殊的擠壓方式，使粉碎的生物質纖維結構相互鑲嵌包裹而形成顆粒[3]。因顆粒成型機理不同，“冷壓縮”成型技術的工藝流程有粉碎、噴水、加粘接劑、壓縮和烘干，“冷壓縮”技術與“熱壓縮”技術相比，具有原料適用性廣，設備系統(tǒng)簡單、體積小、重量輕、價格低、可移動性強、能耗低等優(yōu)點。

1.3.3 炭化成型技術。

生物質炭化成型技術根據工藝流程分為2類：先成型后炭化和先炭化后成型，見圖1。先成型后炭化工藝：先將生物質原料壓縮成具有一定密度和形狀的棒料，然后在炭化爐內炭化成為生物質炭。先炭化后成型工藝：先將生物質原料炭化或部分炭化，然后加入一定量的粘接劑壓縮成型，該工藝在炭化過程中，高分子組分受熱裂解轉化成炭，并釋放出揮發(fā)分，其擠壓加工性能得到改善，能耗明顯下降，但炭化后的原料在擠壓成型后維持既定形狀的能力較差，故成型時一般都要加入一定量的粘接劑[8]。

1.4 生物質成型燃料項目社會關系分析

生物質成型燃料項目涉及的社會系統(tǒng)復雜，該項目可分為項目建設、原料收購、生產加工、政府優(yōu)惠補貼和供應銷售階段（圖2），與項目有直接關系的單元有農戶、林木加工企業(yè)、政府部門、用戶、施工承包方等，其中關系密切的有農戶、用戶和政府部門。

各階段所涉及的社會關系不同程度的影響項目的經濟效益，如建設成本、原料收購價格、銷售價格、稅收優(yōu)惠和用能補貼等。圖中需要說明的是合同能源管理（EPC），指節(jié)能服務公司與用能單位以契約形式約定節(jié)能項目的節(jié)能目標，節(jié)能服務公司為實現節(jié)能目標向用能單位提供必要的服務，用能單位以節(jié)能效益支付節(jié)能服務公司的投入及其合理利潤的節(jié)能服務機制[9]。簡單來說就是花錢買節(jié)能服務，而不是花錢買燃料來自己燒。

2 生物質成型燃料經濟效益分析

該研究選取湖北省沙洋縣1家生物質成型燃料企業(yè)為研究對象（以下簡稱沙洋廠），該企業(yè)年產生物質成型燃料1萬t，主要原料為樹皮、花生殼、棉桿和油菜秸稈，成型工藝為熱壓縮成型，成型設備采用環(huán)模塊狀模具。

2.1 技術經濟評價指標

選取動態(tài)評價指標：凈現值、內部收益率、動態(tài)投資回收期和敏感系數，動態(tài)評價指標考慮了資金時間價值，比靜態(tài)評價指標更科學、更全面[10]。

2.1.1 凈現值。按一定的折現率或基準收益率將投資項目在整個壽命周期各個不同時點所發(fā)生的凈現金流量折算成期初現值，再求其代數和。其表達式為：

NPV=nt=1（CI-CO）t（1+i0）-t （1）

式中，NPV為凈現值（萬元） ；CI為現金流入量（萬元）；CO為現金流出量（萬元）；（CI-CO）t為第 t 年的凈現金流量（萬元）；

i0為基準折現率（%）；n為一般為項目的壽命期（年）。

2.1.2 內部收益率。內部收益率又稱為內部報酬率，是指項目在壽命周期內所有現金流入的現值之和等于現金流出的現值之和時的收益率，即凈現值為 0 時的折現率。其表達式為：

nt=1（CI-CO）t（1+IRR）-t=0 （2）

式中，IRR為內部收益率（%）； （CI-CO）t為第 t 年的凈現金流量（萬元）。

2.1.3 投資回收期。動態(tài)回收期在考慮資金時間價值的情況下以項目現金流量流入抵償全部投資所需要的時間，它是反映項目投資動態(tài)回收能力的指標。其表達式為：

Tpt=1（CI-CO）t（1+i0）-t=0 （3）

式中，Tp為動態(tài)投資回收期（年）；CI為現金流入量（萬元）；CO為現金流出量（萬元）；（CI-CO）t為第 t 年的凈現金流量（萬元） ；i0為基準折現率（%）。

2.1.4 敏感系數。項目的內部收益率受很多因素的影響，這些變量只要發(fā)生變化，投資項目的內部收益率就會隨之改變。敏感系數就是指在其他條件不變情況下，某些關鍵量發(fā)生變化給投資項目帶來變動的程度。其表達式為：

SAF=△A/A÷△F/F （4）

式中，△A/A為評價指標的變動比率；△F/F為不確定因素的變化率；︱SAF︱越大，表明評價指標A對于不確定性因素F越敏感；反之，則不敏感。

2.2 生物質成型燃料成本分析

沙洋廠的建設成本包括固定資產投資和年運行成本兩大部分，該廠設計運行周期15年，建設周期半年，目前已建成投產。固定資產投資包括設備費用、土地費和土建費等（表1），殘值率按照5%計算，折舊費按照14.5年平均計算統(tǒng)計到年運行成本中。年運行成本包括原材料收購成本、電費和人工費等，各項費用統(tǒng)計見表2。

沙洋廠配置45 kW秸稈粉碎機1臺，55 kW成型設備4臺，成型設備模具維護周期為1 000 t。

成型設備的成型率為1.35∶1，原料收購平均價格285.00元/t，年產1萬t成型燃料，原料費用為385.00萬元/年，為運行費用最高項，占運行成本68.19%，其次是水電費55萬元/年，占運行成本9.74%。

2.3 經濟效益分析

扣除運輸成本，生物質成型燃料平均出廠價格為650元/t，年產成型燃料1萬t，第1年前6個月為建設期，生產能力為設計產能50%，運行14.5年銷售總收入為9 425萬元，稅金總額為471.25萬元。企業(yè)的資金成本按照10%計算，企業(yè)現金凈流量見表3。

2.3.1 凈現值。利用凈現值公式（1）計算出沙洋廠的凈現金為130.6萬元。沙洋廠凈現值130.6萬元為正數，說明沙洋廠的投資回報率超過了10%。假設該項目原始投資是按照資本成本借入的，項目利潤償還貸款后仍有130.6萬元的剩余。從項目凈現值上看，項目可行。

2.3.2 內部收益率。利用內部收益率公式（2），采用“逐步測試法”計算沙洋廠的內部收益率。由于上訴該項目的凈現值為正數，說明該項目的投資報酬率大于10%。因此提高折算率到15%進行測試，其凈現值為-24.96萬元。再次降低折現率為14%進行測試，其凈現值為1.27萬元，已接近于0，因此可以認定沙洋廠的內部收益率為14%。該項目的內部收益較高，項目具有較好的經濟效益。

2.3.3 投資回收期。

利用動態(tài)投資回收期公式（3），計算得出沙洋廠的動態(tài)回收期為10.7年，可以看出該項目投資回收期較長，風險較大。

2.4 經濟效益影響因素分析

敏感性分析是投資項目經濟評價中常用的一種研究不確定性的方法。在確定性分析基礎上，進一步分析不確定性因素對項目經濟指標最終的影響及影響程度。該研究選取原料收購價格、成型燃料售價、政府補貼、稅收政策4個易變因素進行一定幅度的變化，利用公式（4）計算敏感系數，測算其對項目內部收益率的影響程度。

2.4.1 原料收購價格影響。

假定原料收購價格上漲10%，原料收購平均價格變?yōu)?13.5元/t，原料年收購成本變?yōu)?23.5萬元，其他條件保持不變，沙洋廠的內部收益率變?yōu)?.25%，下降幅度為70%，敏感系數︱SAF︱為7。假定原料收購價格下跌10%，原料收購平均價格變?yōu)?56.5元/t，原料年收購成本變?yōu)?46.5萬元，其他條件保持不變，沙洋廠的內部收益率變?yōu)?3%，上升幅度為64%，敏感系數︱SAF︱為6.4。

2.4.2 成型燃料銷售價格影響。

假定成型燃料銷售價格上漲10%，成型燃料銷售價格變?yōu)?15元/t，年銷售收入變?yōu)?15萬元，其他條件保持不變，內部收益率變?yōu)?9.1%，上升幅度為108%，敏感系數︱SAF︱為10.8。假定成型燃料銷售價格下跌10%，成型燃料銷售價格變?yōu)?85元/t，年銷售收入變?yōu)?85萬元，其他條件保持不變，沙洋廠的內部收益率變?yōu)?0.85%，下降幅度106%，敏感系數︱SAF︱為10.6。

2.4.3 政府補貼影響。

由于項目中未涉及政府補貼，假設政府給予10%的建設成本補貼，及項目固定資產投資下降10%，變?yōu)?44.5萬元，其他條件不變，沙洋廠的內部收益率變?yōu)?6.5%，上升幅度為17.5%，敏感系數︱SAF︱為1.8。

2.4.4 稅收政策影響。

上述分析按5%計算稅費，根據財稅〔2015〕78號文件規(guī)定，2015年7月1日起生物質成型燃料企業(yè)可申請全額退稅，其他條件不變，沙洋廠內部收益率變?yōu)?1.7% ，上升幅度為55% ，敏感系數︱SAF︱為0.55。

2.4.5 敏感性分析。

上述敏感性分析結果表明：原料收購價格、成型燃料售價、政府補貼這3個因素對沙洋廠的經濟效益影響敏感，3個因素稍有變動都會引起內部收益成倍下降或上升。其中成型燃料銷售價格影響程度最大，其價格上升或下降時，將導致該項目的內部收益率10倍上升或下降。原料價格影響次之，其價格上升或下降時，將導致該項目的內部收益率6倍的下降或上升。政府對建設投資補貼（固定資產投資補貼）影響相對較小，其上升時，只能導致該項目的內部收益率1.7倍上升。稅收政策對沙洋廠的經濟效益影響不敏感，項目的內部收益變化僅為稅收變化的55%。

如政府補貼由建設投資轉變到銷售價格，每噸成型燃料售價補貼10%（65元），加上新的稅收政策影響，內部收益率可提高至 36.8%，動態(tài)投資回收期可減少到4.3年。

3 結論與建議

（1）在不考慮政府補貼和稅收優(yōu)惠的條件下，沙洋廠的凈現值130.6萬元為正值，項目可行。內部收益率為14.0%，作為涉農企業(yè)，該項目的內部收益較高，項目具有較好的經濟效益。項目動態(tài)回收期為10.7年，該項目投資回收期較長，項目資金存在較大風險，需要政府給予扶持。

（2）原料收購價格和成型燃料售價對項目經濟效益影響極其敏感，敏感系數分別為10.6和6.4，政府對建設投資補貼較敏感，敏感系數為1.8，稅收政策影響不敏感，敏感系數為0.55。建議政府轉變補貼方式，由前端補貼變?yōu)榻K端補貼，如每噸成型燃料銷售價格補貼10%（65元）；內部收益率可提高至29.1%，加上稅收優(yōu)惠政策的影響，內部收益率可提高至36.82%；動態(tài)投資回收期可減少到4.3年，或在合同能源管理中進行用能補貼。這樣能提高內部收益，降低項目風險，促進生物質成型燃料的生產和使用，保障項目持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

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