沼氣與生物天然氣產業發展模式比較分析

成瀟偉 朱洪光 徐宇鵬

摘要 選擇了5種具有代表性的發展模式進行了綜合分析，結合當前我國政策與國情提出了站田布局產業統籌模式，通過分析比較6種模式確定站田布局產業統籌模式，有利于以整縣為單位的農業廢棄物資源化試點工作開展，更加合理地推進沼氣與生物天然氣產業。

關鍵詞 沼氣；生物天然氣；農業廢棄物資源化；站田布局產業統籌；發展模式

中圖分類號 S216 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）18-0048-03

Abstract Five representative development models were comprehensively analyzed. Combined with the current policy and national conditions， the field layout industry coordination model was put forward. Through analysis and comparison of the six models， it was beneficial to carry out the pilot project of agricultural waste recycling in the whole county as a whole， and to promote the biogas and bio gas industry more reasonably.

Key words Biogas；Bionatural gas；Agricultural waste resource；The field layout industry coordination；Development models

隨著我國經濟的快速發展，能源危機所帶來的影響日益凸顯。傳統的化石能源不可再生，易短缺，且會造成環境污染的特點將制約未來經濟的發展。厭氧消化作為一種能夠處理有機廢棄物并產生沼氣的環境工程技術，正受到越來越多的關注[1-2]。

2016年中央財經領導小組第14次會議上，習總書記提出以沼氣和生物天然氣為主要處理方向，以就地就近用于農村能源和農用有機肥為主要使用方向，力爭在“十三五”時期，基本解決大規模畜禽養殖場糞污處理和資源化問題。2017年中央一號文件指出要大力推行高效生態循環的種養模式，加快畜禽糞便集中處理，推動規模化大型沼氣健康發展。一系列政策的出臺說明了大力發展沼氣與生物天然氣的必要性與迫切性。

筆者綜合分析了沼氣與生物天然氣的發展歷程，歸納總結了5種我國現有的沼氣與生物天然氣發展模式，在此基礎上提出了“站田布局產業統籌沼氣與生物天然氣發展模式”，并對其進行了分析比較。

1 我國沼氣與生物天然氣發展歷程

我國沼氣的發展起源于20世紀30年代，羅國瑞和田立方進行了瓦斯（沼氣）技術的初步研究和推廣工作，并建立了相應的瓦斯公司，后由于抗日戰爭的全面爆發，沼氣的推廣工作被迫中斷[3]；20世紀50和70年代為我國沼氣的高速發展與回落階段，國家先后進行了2次沼氣的大范圍推廣，但由于急于求成，技術的不成熟和缺乏相應的經驗，導致2次所建的沼氣池基本上全部廢棄[4]；20世紀80年代，沼氣建設被列入國家發展計劃中，沼氣技術研究日漸成熟，沼氣工藝也不斷完善，綜合效益開始逐漸顯現，出現了以南方“豬-沼-果”、北方“四位一體”和西北“五配套”為代表的農村戶用沼氣發展模式[5]；21世紀以來，沼氣建設對農業結構調整和生態環境保護有良好的促進作用，國家大力發展沼氣工程建設，不斷加大投資[6]，沼氣工程開始轉型升級，工程規模向大型與特大型發展[7]。

2 現有沼氣與生物天然氣發展模式

2.1 傳統戶用沼氣+規模場沼氣模式

傳統的戶用沼氣+規模場沼氣模式是我國前一階段沼氣推廣工作的主體，截至2013年底，全國已經建設4 083萬戶用沼氣池，農村戶用沼氣總產量達到136.74億m3，處理農業廢棄物的規模化沼氣工程9萬余處，年產沼氣18.37億m3[8]。

在我國新農村發展過程中，戶用沼氣得到了快速發展，從最早的單一型戶用沼氣逐步發展到多功能結合的生態沼氣池和規模場沼氣工程，出現了“豬-沼-果”“一池三改”“三結合”等多種模式的戶用沼氣[9]。這不僅有利于改善農村的環境衛生，促進和諧的生態環境建設，還能為農村地區提供清潔能源——沼氣。該模式為我國農村環境和能源事業做出了突出貢獻，目前國內多數農村地區仍采用該發展模式。

2.2 種養一體化畜沼果（菜）基地模式

種養一體化畜沼果（菜）基地模式是目前農業部正在推進的一種沼氣發展模式，擬于2020年以前在全國支持300個項目。該模式以沼氣工程為紐帶，將種植業與養殖業相結合，除了具有傳統沼氣發展模式的作用之外，還能夠解決當前養殖場缺乏配套農田及沼渣液存在二次污染的困境。

但是這種模式要求種植業與養殖業必須為同一個主體，在目前種植業和養殖業已經走向專業化的情況下，很難在全國大范圍推廣全面鋪開，最終仍難以根本解決區域農業面源污染問題。

2.3 秸稈沼氣集中供氣站模式

秸稈沼氣集中供氣站模式以秸稈為原料，以整村為單位，通過管道進行集中供氣。國家曾在前幾年的規模化沼氣工程國債扶持項目中支持了一批此類工程，該模式能夠進一步突出發展沼氣的公益性[10]。

秸稈沼氣集中供氣站模式單純以農村社區生活供能為目標，解決分散養殖衰減造成的傳統戶用沼氣池原料短缺問題。目前我國的農村沼氣集中供氣站的供氣規模普遍偏小，在實際操作過程中仍存在一些問題，如原料和產業設計均比較單一，建設投資大，運行費用高，經濟效益和綜合效益低，項目運營過程中供氣不穩定，這些問題目前仍難以有效克服。

2.4 特大型區域生物天然氣模式

特大型區域生物天然氣模式于2014年底由農業部和國家發改委聯合出臺，擬解決全國戶用沼氣池和規模化沼氣運行效率低的處境。項目以特大型養殖場或整個區域進行原料集中收集，利用城市廢棄物（如居民糞便、生活垃圾、污泥等）和農業廢棄物（如秸稈、果蔬和養殖廢物等）進行混合厭氧消化處理和生物燃氣化轉化，如山東民和牧業特大型沼氣工程項目、赤峰市元易生物燃氣項目等。

該模式可以利用同一設施就近處理城鄉多種廢棄物，可以避免重復投資建設，實現城鄉廢棄物處理和清潔燃氣供應的一體化。但是該模式目前原料收儲運體系的有效運行正受到挑戰，且后續沼渣液過于集中，處理成本高，環境二次污染問題難以克服。

2.5 崇明畜禽小型片區化沼氣模式

崇明畜禽小型片區化沼氣模式是在上海市農委支持下由同濟大學和上海林海公司合作在崇明開展，2016年被農業部命名為崇明模式。該模式以行政村為單位，按區域劃片，通過糞污收集車將各養殖戶的糞污收集起來，每個片區沼氣工程集中處理所在片區的畜禽糞污，所產沼氣供給片區內農戶使用，并加工沼渣液制成有機肥用于周邊農田施肥[11]。該模式將農業廢棄物處理、民生能源保障、生態肥料生產有機結合，真正實現了變廢為寶、循環經濟[12]。

但是，該模式分散投資，規模效益不足，基礎設施綜合投資過高，投資效益難以有效發揮。工程點仍過于分散，管理隊伍過于龐大，運行成本居高不下，單純依靠養殖業廢棄物，原料波動問題也存在風險。

3 站田布局產業統籌模式

3.1 模式概述

2017年中央一號文件提出要以縣為單位推進農業廢棄物資源化利用試點，探索建立可持續運營管理機制。通過對上述5種沼氣與生物天然氣模式進行綜合分析可知，其均存在一些難以化解的難題，不利于農業廢棄物資源化利用項目的整體推進與可持續運營。筆者以崇明開展的畜禽小型片區化模式為基礎，結合當前最新政策與實際情況提出了“站田布局產業統籌模式”。

站田布局產業統籌模式堅持走區域片區發展模式，但是應當跳出傳統沼氣高度分散發展模式，同時跳出崇明畜禽小型片區化沼氣模式的單一行政村尺度和特大型區域生物天然氣模式的縣域尺度，吸收目前石油天然氣田開采經驗，在縣域范圍內布設若干個工程點，然后通過管網進行沼氣和生物天然氣的資源統籌和調度，實現適度集中及相對分散和資源統籌的統一。

該模式中單個站點的原料收集按照原料合理運距15 km以內的經濟收集半徑為基礎考慮片區，實際覆蓋地理半徑5～6 km，以區域有機廢棄物全量化處理為目標。對于畜禽糞污采用分散收集的方式，從區域內的養殖場和養殖專業戶直接通過糞污收集車進行收集；對于農作物秸稈，通過在區域內建設一定的堆場進行初步收集與打捆處理，然后統一運輸到各站點進行集中處理（圖1）。

該模式拋棄嚴格意義上單一主體的種養一體化，在種植專業化和養殖專業化之間開辟廢棄物處理專業化主體，堅持區域畜禽安全承載力路線，走區域農業產業鏈整合種養平衡的道路。完善生物燃氣系統設施配套，跳出單純的沼氣項目的局限，延長沼氣和生物天然氣產業鏈到有機廢棄物環境整治、沼渣液有機肥生產、生物天然氣城鎮供能等全產業鏈，把沼氣和生物天然氣事業發展成為農村和小城鎮地區基礎設施重要組成部分。

3.2 模式特征比較

從原料消納、區域處理、空間基礎、工作展開、工程實施與規模尺度6個方面，對站田布局產業統籌模式與現有5種沼氣與生物天然氣發展模式的特征進行比較（表1），結果表明，站田布局產業統籌模式可以規避現有模式存在的一些困境，有利于以整縣為單位的農業廢棄物資源化試點工作的開展，更加合理地推進沼氣與生物天然氣產業。

3.3 模式效果比較

通過工程可靠穩定性、問題化解徹底性、投資回報可行性、行業發展風險性、行業監督可靠性和區域經濟帶動性6個方面對站田布局產業統籌模式與現有5種沼氣與生物天然氣發展模式的效果進行比較（表2），結果表明，在站田布局產業統籌模式中工程能夠連續穩定運行，可以綜合解決問題，并跳出種養捆綁發展困境，其抵抗社會和市場變化能力強，投產后能夠可靠地進行監管，效益和安全隱患均能夠做到可控，能夠做到整體帶動區域經濟發展。雖然投資成本較高，但是運行成本適中，整體回報周期適中。

4 結語

在國家大力推行農村沼氣工程轉型升級和農業廢棄物資源化利用的大背景下，站田布局產業統籌的沼氣和生物天然氣發展模式在總結了前期諸多發展模式的基礎上應景而出，能夠很好地解決當前我國農村以畜禽糞污和農作物秸稈為代表的農業廢棄物污染問題，并有效地實現其資源化利用，可以取得很好的綜合效益，符合當前國家政策與現有國情，具有很好的應用前景。

參考文獻

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