我國秸稈沼氣行業(yè)發(fā)展模式探討

俞建良，熊 強，劉曉峰，劉勁松，林海龍

(國投生物科技投資有限公司，北京 100034)

隨著國家自2015年開始通過建設補貼的方式試點推廣的大型秸稈沼氣項目的陸續(xù)建成和投產(chǎn)運行，國內(nèi)大型秸稈沼氣行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了從無到有的第一個階段[1]。根據(jù)筆者調(diào)查，在這個階段，國內(nèi)的秸稈沼氣行業(yè)主要以從失敗中吸取教訓、積累經(jīng)驗為主。通過示范項目，對涉及行業(yè)的各個環(huán)節(jié)進行摸索，包括原料收儲運體系、技術和裝備、工程建設投資、產(chǎn)品方案、銷售模式，初步了解了行業(yè)發(fā)展所面臨的困難和挑戰(zhàn)，從而為政府和企業(yè)在下一階段更好地推動行業(yè)的發(fā)展提供了重要的依據(jù)。

以生物質(zhì)秸稈和畜禽糞污為原料，通過厭氧處理生產(chǎn)生物天然氣和生物有機肥，不僅能解決農(nóng)村的污染問題，而且能在一定程度上緩解我國天然氣緊缺的能源問題，具有十分重要的戰(zhàn)略價值[2]。然而，目前沼氣行業(yè)的發(fā)展卻仍舊困難重重，項目盈利能力不足，這其中有觀念的問題、技術的問題、管理的問題，但更重要的是行業(yè)發(fā)展模式的問題、國家對產(chǎn)業(yè)定位的問題[1,3]。本文將重點圍繞業(yè)務模式探討我國秸稈沼氣行業(yè)發(fā)展中存在的問題和未來發(fā)展的方向。

1 業(yè)務模式探討

1.1 原料收購模式

農(nóng)作物秸稈具有分散性、季節(jié)性等特點[4]，沼氣工程的首要任務就是秸稈的收集和貯存，其次需要建立合理的廢棄物第三方治理的收費機制。

1.1.1 秸稈收購模式

根據(jù)筆者調(diào)查，由于秸稈原料成本占沼氣生產(chǎn)總成本的30%以上，在所有成本要素構成中占比最高，對項目的效益影響最大。因此，尋找經(jīng)濟合理的秸稈收儲模式一直是行業(yè)發(fā)展過程中最受關注的環(huán)節(jié)。

當前，市場上最成熟的秸稈收儲模式是黃秸稈打捆干貯模式，主要是供生物質(zhì)直燃發(fā)電企業(yè)、生物質(zhì)造粒企業(yè)、飼料企業(yè)和造紙企業(yè)[5-6]。但是，由于黃秸稈中纖維結構致密，粗蛋白、淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)含量較低，因此并不適合用于直接消化產(chǎn)沼氣[7-8]。另外，這種模式的作業(yè)環(huán)節(jié)多，需要用到編織物和特種農(nóng)機設備(比如摟草機、打捆機、搬運機等)，導致成本相對較高[5,9]。為了解決黃秸稈不易直接被消化利用的問題，行業(yè)內(nèi)正在摸索一種莖穗兼收的模式，對具有一定含水量(40%～70%)的秸稈進行微貯[8,10]。這是一種用一臺莖穗兼收機和集草車配套，一次性地同時完成玉米摘穗、剝皮、集穗、秸稈切碎、回收裝車的聯(lián)合作業(yè)方式[11]。在這種收獲方式下獲得的秸稈不僅干凈、顆粒度細，而且此時含水量高、含有一些營養(yǎng)成分，有利于微貯和厭氧消化產(chǎn)沼氣[12-13]。筆者認為，莖穗兼收模式收割環(huán)節(jié)少、成本低，將是未來沼氣行業(yè)原料收儲的最佳選擇。

1.1.2 原料付費處理

目前，國內(nèi)除了少數(shù)國有大型養(yǎng)殖場自己配套建設了沼氣裝置，多數(shù)的養(yǎng)殖場依舊是隨處堆放，沒有任何的處理設施[14-15]。過去這些年，國家給養(yǎng)殖企業(yè)補貼配套建設的小型沼氣裝置，絕大多數(shù)都因缺少管理和維護，最終成了擺設，有的甚至從未投入使用[16-17]。根據(jù)筆者調(diào)研，有些養(yǎng)殖場自己沒有能力建設配套設施進行糞污處理，同時還不愿意付費委托專業(yè)企業(yè)進行集中處理；相反，沼氣公司則需要購買糞污，自行承擔運輸費用。

秸稈沼氣裝置所使用的這些原料(比如秸稈、畜禽糞便、過期食品等)，如果不采用科學的處理方法對它們進行無害化處理，不僅浪費資源，而且還污染環(huán)境[18]。因此，需要從環(huán)保角度出發(fā)，通過政府加強監(jiān)管和執(zhí)法，建立受益者付費機制，鼓勵第三方處理機構和社會化服務組織發(fā)揮專業(yè)、技術優(yōu)勢開展社會服務，保障第三方處理企業(yè)和社會化服務組織合理收益。比如，養(yǎng)殖企業(yè)需要將廠內(nèi)的畜禽糞便統(tǒng)一收集并送至沼氣工廠，且支付糞污的處理費用，從而保證沼氣行業(yè)的原料供應，促進沼氣行業(yè)的健康發(fā)展。

1.2 沼氣利用模式

1.2.1 沼氣發(fā)電上網(wǎng)

沼氣可以通過內(nèi)燃機進行發(fā)電，發(fā)出的電符合《可再生能源電價附加收入調(diào)配暫行辦法》。根據(jù)《可再生能源電價附加收入調(diào)配暫行辦法》，電網(wǎng)公司全額接受生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量。電網(wǎng)企業(yè)應當與依法取得行政許可或者報送備案的可再生能源發(fā)電企業(yè)簽訂并網(wǎng)協(xié)議，全額收購其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)可再生能源并網(wǎng)發(fā)電項目的上網(wǎng)電量，并為可再生能源發(fā)電提供上網(wǎng)服務。根據(jù)文件規(guī)定，當?shù)仉娋W(wǎng)須無償為新能源分布式發(fā)電企業(yè)接入最近電站，電價執(zhí)行燃煤脫硫電價加0.25元(以省發(fā)改委計算方法為準)[19]。

由于全國各地的燃煤電價不同，因此各地的綠電電價差異也較大[20-21]。相比而言，北方煤炭資源豐富，電力供應充足，電價低；相反，南方或者東南沿海地區(qū)電力資源緊張，電價高。

1.2.2 氣體燃料

沼氣經(jīng)過脫硫以后，可以直接送入沼氣鍋爐進行燃燒[22]。由于不需要提純，不僅減少了投資，而且降低了生產(chǎn)成本。筆者認為，這種用氣模式一般適合工廠內(nèi)部或者用氣單位離沼氣裝置較近，可以通過管道直接輸送。

如果用氣單位距離較遠，或者是送給加氣站或者燃氣管道，則需要通過提純達到天然氣的標準，一方面保證燃燒效果，另一方面也是便于運輸[23]。

1.2.3 對比分析

在進行投資效益分析前，首先對原料和產(chǎn)品的價格進行設定(見表1)，設定的依據(jù)是筆者近兩年來對北方地區(qū)秸稈綜合利用示范項目調(diào)研后得到的數(shù)據(jù)。比如，當前有機肥的價格區(qū)間是500～1000元·噸-1，此處選取了600元·噸-1；生物天然氣的價格區(qū)間是1.8～2.6元·m-3，此處選取了較為保守的2.2元·m-3。另外，設定每m3沼氣發(fā)電量為2.3度，每m3沼氣提純獲得0.5 m3生物天然氣。對于一套日產(chǎn)沼氣24000 m3的裝置，年運行天數(shù)是333天，聯(lián)產(chǎn)1.5萬噸有機肥，分別對沼氣發(fā)電和沼氣提純生物天然氣進行對比分析(見表2)。

表1 沼氣示范項目原料和產(chǎn)品的價格設定

表2 沼氣提純生物天然氣與沼氣發(fā)電投資效益對比分析

從以上效益分析結果中可知，雖然在這樣的假設條件下，沼氣發(fā)電上網(wǎng)的效益優(yōu)于銷售生物天然氣；但是如果考慮到0.25元·度-1的補貼無法及時獲得(全年合計約460萬元)，沼氣發(fā)電項目的流動資金會非常困難，因此，反而比銷售生物天然氣的經(jīng)營風險更大。同時，電價的調(diào)整空間較小，一般比較固定。在這種情況下，假設其他條件都不變，天然氣價格進行調(diào)整。分析可知，只要天然氣價格達到2.35元·m-3，項目的利潤總額就能與沼氣發(fā)電持平。當前東北地區(qū)和蒙東地區(qū)天然氣供應緊張，用氣淡季的批發(fā)價格為2.2元·m-3，而一旦進入取暖季，批發(fā)價格會持續(xù)上升，最高能達到淡季的3倍以上。

綜合分析認為，如果項目當?shù)?北方地區(qū))天然氣需求量大于項目產(chǎn)能(或能完全消耗產(chǎn)能)，那么銷售天然氣一定比沼氣發(fā)電上網(wǎng)更有優(yōu)勢。

1.3 副產(chǎn)品綜合利用模式

1.3.1 生物有機肥

生物有機肥是秸稈沼氣裝置最重要的副產(chǎn)品[17,24]。一方面，通過將沼渣和沼液加工成有機肥，消滅了固廢和液廢，解決了環(huán)保問題；另一方面，通過有機肥銷售獲得的收入有效地沖減了沼氣的生產(chǎn)成本，確保項目整體可以盈利。因此，行業(yè)內(nèi)普遍有這樣一個觀點：沼氣的銷售確保項目成本的回收，有機肥的銷售帶來項目的利潤[17,24]。可想而知，有機肥的生產(chǎn)和銷售對于沼氣項目的正常運營有多么的重要，甚至毫不夸張地說，有機肥的成敗一定程度上能左右項目的成敗。

1.3.2 其他副產(chǎn)品業(yè)務

沼液作為一種副產(chǎn)品，用的合理是資源，否則就是污染[14,25]。雖然很多業(yè)內(nèi)業(yè)外的人士都宣稱用沼液開發(fā)出了高端液體肥，實際沼液也確實能開發(fā)出高端的液體肥[25]。然而，最大的問題恰恰就是商業(yè)模式的問題。筆者詳細調(diào)研過液體肥或者葉面肥的市場，可以簡單歸納為：種類成千上萬，質(zhì)量參差不齊，渠道分散復雜，用戶任人擺布。因此，作為一個單純的沼氣公司，沼液很難具備產(chǎn)品上市銷售甚至盈利的可行性。

沼氣提純過程中副產(chǎn)品是二氧化碳，約占沼氣體積的40%左右，如果將副產(chǎn)品二氧化碳進行提純并開發(fā)成為產(chǎn)品(規(guī)模為0.5～1萬噸·年-1)，不僅可以減少碳排放，而且可以獲得收入。然而，近年來受國家節(jié)能減排政策的拉動，二氧化碳產(chǎn)能持續(xù)較快擴張，2014年達1050萬噸·年-1[26]。全國二氧化碳生產(chǎn)企業(yè)280家(包括臨時停產(chǎn)企業(yè)，統(tǒng)計企業(yè)產(chǎn)能均在1萬噸·年-1以上)，其中10萬噸·年-1生產(chǎn)能力的企業(yè)29家。然而，由于應用研發(fā)力度不足，需求市場雖在擴張，但并不旺盛，導致目前行業(yè)供大于求，開工率不足50%。因此，開發(fā)二氧化碳副產(chǎn)品的市場條件并不具備，且規(guī)模小，沒有競爭優(yōu)勢。

筆者認為，活性污泥將是沼氣項目未來的一個亮眼的盈利點。目前，秸稈沼氣裝置采用的微生物一般都是通過糞污或污泥培養(yǎng)馴化而來，因此都不具備獨特的發(fā)酵性能，也無特殊的商業(yè)價值。但是，如果裝置能夠擴培出具有工藝特性的特種微生物菌群(比如耐高溫、耐高濃度氨氮)，且給裝置的發(fā)酵性能帶來了顯著的提升，那么這種裝置內(nèi)的活性污泥就具備了商業(yè)化的價值，可以作為商品進行出售了[27,28]。由于這種擴培是一個自然過程，除了維持裝置正常運行，并無其他額外投入。可見，活性污泥可能將成為沼氣項目未來盈利的另一有效模式。

2 問題分析與建議

2.1 有效的扶持政策是產(chǎn)業(yè)成長的重要保障

雖然與秸稈沼氣行業(yè)相關的產(chǎn)業(yè)政策很多，比如秸稈補貼政策(含農(nóng)機補貼)、綠電上網(wǎng)政策、裝置建設補貼政策(土地優(yōu)惠)、稅收優(yōu)惠政策及其他(如碳減排交易、生物天然氣補貼等)[29]。但是，根據(jù)筆者調(diào)查，除了綠電上網(wǎng)政策受到《可再生能源法》保護得以長期穩(wěn)定執(zhí)行以外，其他政策或者只針對某些示范項目(比如裝置建設補貼政策)，或只在某些地區(qū)某些時期執(zhí)行(比如秸稈補貼政策)，或者有政策而無執(zhí)行辦法(比如土地優(yōu)惠)，又或者尚在研究制定中(比如碳減排交易、生物天然氣補貼)，總之，缺少類似綠電上網(wǎng)補貼一樣的具有強制性的穩(wěn)定持續(xù)的扶持政策。

沼氣項目使用的原料是社會產(chǎn)生的各類廢棄物，生產(chǎn)出來的是可再生清潔能源和綠色的有機肥，所以，沼氣行業(yè)的發(fā)展不僅在一定程度上能緩解國家能源進口的壓力，而且以一種最清潔、最可持續(xù)的方式承擔了廣大農(nóng)村地區(qū)甚至城市周邊的污染治理的職責[30-31]。當前沼氣行業(yè)正處于商業(yè)模式尚待建立、企業(yè)尚不具備100%的自主造血能力的起步階段，為了更好地培育這個行業(yè)，讓這個行業(yè)能夠茁壯成長，幫助它實現(xiàn)從“有”到“大”，社會(政府)有責任、有義務從能源發(fā)展戰(zhàn)略角度和環(huán)保治理角度出發(fā)，出臺有效的政策，推動行業(yè)的健康發(fā)展。例如，在當前無法推行誰污染誰治理的機制條件下，國家可以參考綠電上網(wǎng)的補貼政策，在《可再生能源法》中規(guī)定生物天然氣強制并入天然氣管網(wǎng)，并給予每立方生物天然氣固定的或者浮動的補貼。

2.2 科學合理的原料收儲體系亟待建立并完善

雖然目前國內(nèi)已經(jīng)在一些地區(qū)初步建立了黃秸稈的收儲運系統(tǒng)，但是這種黃秸稈并不是沼氣生產(chǎn)最佳的原料，相比而言，尚未干化的帶水分的青秸稈才是最佳原料[32]。因此，需要建立并完善收儲青秸稈的體系。根據(jù)筆者調(diào)查，這種青秸稈的收儲可能成本更低，且原料質(zhì)量更好(尤其是含沙土少)。未來重點需要選擇、優(yōu)化、或者開發(fā)效能更佳的莖穗兼收機，并將這種莖穗兼收模式推廣至項目周邊的農(nóng)村地區(qū)。

同時，為了最大限度地降低原料成本，充分利用廢棄資源合理化處理帶來的政策福利，需要擴大原料來源，尤其是主動承擔社會污染治理行動，比如餐廚垃圾、畜禽糞污、過期食品等等。豐富的原料方案不僅能有效地控制原料的成本(一方面秸稈使用量減少，另一方面獲得政府有償服務補貼)，而且能提升企業(yè)對外宣傳的社會形象。

2.3 優(yōu)化投資規(guī)模不容小視

重點強調(diào)優(yōu)化投資規(guī)模的原因有兩點：1)敏感性分析表明，投資規(guī)模對財務指標影響顯著；2)調(diào)研的情況顯示，目前已經(jīng)建成的大型秸稈沼氣項目的日產(chǎn)萬m3沼氣的投資都超過了4000萬元，甚至有的項目超過了5000萬元，導致很多民營企業(yè)沒有足夠的資金投資，或者雖然投資建廠了，但是經(jīng)營壓力巨大。

優(yōu)化投資規(guī)模的途徑有4條：1)設備國產(chǎn)化。由于固定資產(chǎn)投資中占比最大的就是設備投資，而設備投資中占比最大的是關鍵的進口設備，因此控制進口設備數(shù)量和價格是控制投資的有效途徑。一方面，可以通過自主研發(fā)，實現(xiàn)對進口設備的替代；另一方面，可以通過與國外設備制造商合作，在國內(nèi)委托加工生產(chǎn)。2)公用工程共享化。充分利用園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的公用工程，或者與其他企業(yè)共建共享，減少投資。比如，沼氣項目作為燃料酒精項目的配套子項目，則消防設施、水電氣熱公用工程均可共享。3)配套設施低配化。嚴格控制辦公樓面積和內(nèi)部配置；以滿足生產(chǎn)要求和安全管理為標準，盡可能降低廠房、管廊、道路等基建設施的建設標準和要求。4)提升裝置產(chǎn)氣性能。通過創(chuàng)新和優(yōu)化工藝、選用特殊微生物等手段，大大提升裝置的產(chǎn)氣性能，減少發(fā)酵罐的建設數(shù)量，從根本上降低項目的整體投資。

2.4 下游渠道決定了行業(yè)發(fā)展的上限

生物天然氣的銷售是影響項目盈利能力的最關鍵因素(見表2)，要想獲得理想的銷售價格，就必須更加地接近銷售的終端，也就是終端客戶。目前分析，有兩種選擇：1)與當?shù)厝細夤竞献魍顿Y建設項目；2)給項目周邊的大型工業(yè)用戶定點直供。有機肥的生產(chǎn)與銷售則更應該借助專業(yè)化肥料公司的力量，采取OEM貼牌代加工、合資建廠等經(jīng)營模式，從而實現(xiàn)項目效益的最大化。

3 展望

雖然我國沼氣發(fā)展起步較早，國家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部、能源局等各級政府部門也給予了大力的支持，但是規(guī)模化大型秸稈沼氣裝置的發(fā)展才剛剛起步，且與歐洲以青貯秸稈為主要原料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式存在一定的差異，因此，一方面需要各級政府部門繼續(xù)給予有效的政策支持，另一方面更需要整個行業(yè)團結在一起，總結并分享過去的經(jīng)驗和教訓，從原料收儲、工藝技術、裝備、商業(yè)模式等各個方面進行模式創(chuàng)新，共同開創(chuàng)具有中國特色的沼氣之路。