我国沼气工程商业化发展和国家行动计划

我国沼气工程商业化发展和国家行动计划 顾树华,教授清华大学能源环境经济研究院电话：010-62771024 Email: shuhua@inet.tsinghua.edu.cn

主要内容 • 概念 • 机遇与挑战 • 行动与计划

一、概念 1.1 什么是沼气？— 一种可燃气体主要成份：甲烷CH4 55-65% 二氧化碳CO2 30-40％少量H2S，CO，H2，O2等

1.2 沼气是怎么产生的—分解发酵 • 有机物在厌氧条件下经微生物分解发酵而生成的可燃气体，主要成分是CH4和CO2 • 发酵过程是五群细菌参与的活动—发酵细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌 • 沼气发酵的条件—发酵原料、厌氧活性污泥、温度、酸碱度、负荷营养物质、搅拌等

1.3 沼气工程工艺流程 • 工艺流程一般包括五部分：原料的收集；原料的预处理；消化器（沼气池）；出料的后处理；沼气的净化、储存和输配

1.3 集约化禽畜场沼气工程 • 利用粪便制取沼气的全套工程设施，包括原料的预处理、厌氧消化、沼气净化及输配、发酵残留物后处理以及工艺流程的控制、监测五个部分组成

1.3 集约化禽畜场沼气工程 • 万头育肥猪场，日产粪水60ｍ3，设计池容500m3，产气率为0.39m3/m3•d，总投资为175万元 • 年产沼气10万立方米，固体有机肥540吨 • 收益=沼气+有机肥+避免排污罚款+畜禽发病率减少避免的损失 • COD、BOD去除率分别70 %、75%以上

1.3 工业有机废水沼气工程 • 利用工业有机废水、废渣生产沼气 • 包括酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸、屠宰等 • 可转化为沼气的资源量约107亿立方米/年

1.4 沼气工程的作用 • 生产清洁能源—高效、可再生能源 • 治理环境污染—处理粪便、垃圾、有机废水、废渣 • 提高企业经济效益—综合利用、改善生产条件 • 形成新的产业—设计、施工、副产品生产销售、配套设备加工

二、机遇与挑战 2.1 粪便资源亟待开发利用 • “菜篮子”工程发展—全国集约化畜禽养殖场达1万家以上，粪便处理利用不到10% • 粪水污染严重—水体富营养化、臭气 • 粪便是可利用的资源—生产清洁能源、增加能源供应；生产高效有机肥、发展生态农业 • 畜禽粪便资源总量（干物质）约1.8亿吨，实际可利用量约4000万吨，可产沼气近100亿立方米，按热值相当于800万tce，用于发电可装机500万kW，年发电量150亿kWh

2.1 厌氧是处理工业有机废水的最合理方法 • 有机污染治理有物理化学和生化处理方法 • 物理化学办法—过滤、凝聚沉淀等，成本极高且难以达标 • 生化处理方法—厌氧、好氧和厌氧-好氧并用 • 采用厌氧处理设备投资少，可同时获得环境、经济和社会效益 • 我国适合厌氧消化的高浓度有机废水排放量年25.2亿立方米以上，年废渣7400万m3，可转化为沼气108亿m3，热值相当于800万tce，可装机50万kW，年发电150亿kWh

2.2 技术成熟，具备了规模化发展条件 • 2001年工业沼气600多座，池容150万m3，年处理废水1.5亿m3，年产沼气10.0亿m3 • 2000年农业沼气853座，池容22万m3，年处理粪便1500万t，年产沼气0.5亿m3

2.3 沼气工程已成为治理污染、生产清洁能源和有机肥料(饲料),实施可持续发展的重要措施 • 已实施了商业化示范项目 • 国内示范项目 • UNDP/GEF3个商业化发展示范项目 • 有国外发展经验可借鉴，德国在3～5年内，沼气工程发展了2000多处，并且是商业化运作

2.4 主要障碍 • 初始投资大，自我融资能力不够 • 万头猪场沼气工程初始投入150-200万元 • 工业2500池容沼气工程400-500万元

2.4 主要障碍 • 治理成本和沼气产品成本高 • 工业废水 2.50元/m3废水，发电＞ 0.35元/kWh • 养殖场 7.5元/m3粪水，发电＞0.7元/kWh

2.4 主要障碍 • 市场风险大 • 禽畜产品和食品产品不确定因素大，风险大 • 难以吸引各方投资者

2.4 主要障碍 • 环保政策执行缺乏力度 • 三同步 • 排污费低于治理费

2.4 主要障碍 • 能源产品缺乏法律保障和政策扶持 • 沼气、电力市场准入和上网 • 经济激励政策

2.4 与国外存在一定差距 • 规模和速度与形势发展的要求很不适应： -- 德国在仅仅过去的3-5年期间，沼气工程就发展到了约2000处，并且都是商业化运行 -- 德国的经验：为实施可持续发展、治理污染、减少温室气体排放制定了鼓励发电上网的法律—优惠电价；优惠投资—低息、贴息贷款；环保和资源利用法律保障 -- 农场主的积极性：新的收入来源

三、行动计划和目标 3.1 总体目标： • 促进大中型沼气工程商业化，加快可再生能源开发利用和产业发展，为国家制订沼气发展规划提供科学依据

3.2 具体目标 • 摸清家底：沼气资源分布、发展潜力、环境影响、产业化发展现状、技术路线 • 障碍分析：技术、融资机制及政策 • 行动计划：目标、行动、可实施方案 • 政策措施：法规、政策、运行机制

3.3 范围和内容 • 集约化畜禽养殖场沼气工程 • 工业有机废水沼气工程 • 沼气民用：集中供气--炊事 • 沼气供热：锅炉 • 沼气发电：

3.4 国家行动计划实施 • 指导思想和目标 • 行动框架、重点区域、流域及内容 • 商业化运行模式与可操作的实施方案、融资机制、投资方案 • 政策法规及激励机制（目标、配额、准入上网、电价等）

3.5 远期目标（2020年） • 环境治理达标排放 • 年提供清洁燃料1000万tce以上，相当于年200亿kWh电力

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