河南省秸秆能源化利用研究

李彦普，周建强

（1.黄河科技学院，河南郑州450003；2.郑州电力高等专科学校，河南郑州450003）

河南省秸秆能源化利用研究

李彦普1，周建强2

（1.黄河科技学院，河南郑州450003；2.郑州电力高等专科学校，河南郑州450003）

在日益严峻的能源短缺和环境污染的双重压力下，进行秸秆能源化的开发和利用对于河南新型城镇化建设具有重大战略意义。河南秸秆资源丰富，但秸秆能源化利用尚处于初级阶段，利用率非常低，只有健全秸秆收储体系，改进各种秸秆能源化利用方式的技术性能，加强应用和推广，提升秸秆能源化利用的经济效益，加大对秸秆能源化利用相关主体的引导和扶持，提供政策和资金支持，才能为河南秸秆能源化发展提供良好的环境。

秸秆能源化利用；秸秆资源；秸秆收储体系；技术推广

随着中原经济区新型城镇化建设步伐加快，河南经济总量持续增长，能源刚性需求不断增加。河南虽能源资源丰富，但人均水平较低。长期以来，丰富的秸秆资源中相当一部分直接在田间焚烧，不仅造成城乡空气污染，而且极大浪费了秸秆生物质资源。科学规划、因地制宜探索适合河南省的秸秆能源化利用道路，将有效缓解能源短缺和环境污染问题。

1 河南省农作物秸秆资源状况

农作物秸秆资源量一般根据粮食的产量和草谷比计算得到，如式（1）。

Qi——第i种农作物的产量；

ri——第i种农作物的草谷比。

秸秆资源量估算的关键是农作物草谷比系数的确定。综合已有研究的草谷比选择方法和河南当地的秸秆资源情况来确定草谷比系数（详见表1）[1-3]。

河南省秸秆资源以小麦、玉米、水稻、花生、大豆等作物秸秆为主。根据2013年河南省统计年鉴数据，河南省小麦、稻谷、玉米等主要粮食总产量达6 097.41万t，可产生秸秆高达8 154.25万t，折合4 153.19万t标准煤（见表1），占2012年河南省全年总能耗23 647万t标准煤的17.6%。在河南18个地市中，大部分地区秸秆类型以小麦、玉米为主，位于豫南的信阳市秸秆类型以水稻、小麦为主。驻马店和周口为平原地区，秸秆资源最为丰富，其次是南阳、商丘和信阳。

表1 2012年河南省秸秆资源量估算 万t

2 河南省秸秆能源化利用现状

2.1 河南省秸秆能源化利用水平低

秸秆是一种重要的生物质能资源。干燥的秸秆具有良好的可燃性，燃烧值13～15 MJ/kg，相当于标准煤的50%。河南虽然秸秆资源丰富，但巨大的农村生物质能源并没有充分利用。从主要的利用方式来看，2011年秸秆能源化利用方式仅在秸秆总利用量中占到6.6%，在秸秆总产生量中仅占5.0%，与2015年的11%目标相比，还有较大差距[4]。而且农村常见的秸秆直接燃烧作为生活能源的用能方式，效率很低，通常不超过20%，经过特殊设计的省柴灶效率也不过30%，相比于生物质锅炉高达85%以上的热效率，利用效率非常低[1]。

2.2 不同秸秆能源化利用方式现状

秸秆能源化利用方式有秸秆沼气、气化、固化成型、燃烧发电、液化和生物转化等多种路径。河南省在秸秆能源化利用技术研究和开发方面已取得一些进展，但整体仍处于发展的初始阶段。不同技术的研发深度和产业化发展不均衡，其中，秸秆发电等技术比较成熟，基本实现产业化应用，而秸秆固化、秸秆沼气、秸秆气化和秸秆液化等技术还处于试点示范阶段。

2.2.1 秸秆气化

秸秆气化即通过秸秆缺氧燃烧，产出以CO为主要成分的可燃气体。1999年，河南省开始大范围推广秸秆气化工程，每座气化站投资约30万元，采用省、地方共同投建的方式，其中省科委对每个秸秆气化示范项目支持10万元。到2002年底，全省共在48个县（市、区）建成秸秆气化站102个。当时由于推进过快，气化工程建设质量难以保证，甚至一些工程偷工减料，难以正常运行。这些气化站缺乏后期管理和维护，不少气化站过度损耗，维修困难，造成机组“早衰”。随着近年来秸秆综合利用管道拓宽，目前河南大部分农村秸秆气化站已报废或停止使用，只有个别集体实力较强的示范点仍在运行。同时，秸秆气化燃气的热值低，含有焦油，也是制约其发展的主要因素。

2.2.2 秸秆固化

秸秆固化是把农作物秸秆加工为成型燃料，代替煤作为农民生活用能。河南省财政厅农业处早在2004年8月就开展秸秆成型燃料试点，以解决农村大量焚烧秸秆造成资源浪费和环境污染的问题；而且针对当时秸秆成型燃料生产设备因效率低、能耗大、对秸秆干湿要求标准高等原因，不能满足用户需求的状况，省财政厅农业处在试点区为农户公开面向社会采购秸秆成型燃料生产设备，极大促进了秸秆成型燃料的使用和发展。目前河南市场上的秸秆固化成型设备种类繁多，能够基本满足成型燃料的正常生产，各地市也成立了不少秸秆成型燃料加工专业合作社和加工点。但目前秸秆固化产业还存在不少问题，不少加工点普遍存在设备陈旧、机器能耗高、模具易损及放料不均匀造成秸秆压块机死机等现象，设备维修也难以保证。

2.2.3 秸秆沼气

利用农作物秸秆发酵生产沼气在我国广大农村地区有着悠久的历史，但大规模的产业化利用还处于初期阶段。具有代表性的企业是河南天冠集团，在20世纪末发明了被联合国列为具有世界性推广价值的沼气生产关键技术，积累了丰富的沼气生产技术和经验。2012年，天冠集团在河南南阳市国家级农业科技示范园区开工建设全球最大日产50万m3的沼气综合利用项目。项目投资5亿，建成后年可利用秸秆21万t，年产3万t纤维乙醇，2 400万m3工业沼气，生物发电1.1亿kW·h。2011年11月，南阳市卧龙区与中海石油气电集团在北京签订生物质燃气液化项目合作协议，标志着我国首个液化秸秆沼气项目落户南阳。该项目总投资将达到10亿元，项目全部建成后，日产液化沼气25万m3。有关农户大多采用动物粪便作为原料进行生产沼气，单独用秸秆作为沼气原料的在河南省还不多见。

2.2.4 秸秆发电

秸秆发电是以农作物秸秆为主要燃料的一种发电方式。截止2012年，河南省已有17个秸秆发电厂和秸秆发电项目，总机组规模为422 MW，年消耗秸秆约319.37万t，占河南当年秸秆总资源的3.91%[5]。目前河南省已建成投运的17家生物质发电厂，有近一半出现了停机的状况，其余也多是“半开工”状态，营运不佳。一方面生物质发电厂原材料供给难以保障，另一方面过高的秸秆收购价格使得生物质发电企业面临资金困境。

3 河南省农作物秸秆能源化利用中存在的问题

3.1 秸秆收集困难，欠缺配套的收储服务体系

3.1.1 农作物秸秆自身特点的局限

农作物秸秆收种季节性强，分布较分散，收集量5 t/hm2左右，收集半径小，收集时间紧。秸秆自身具有质地松散、密度低、体积大、易虫蚀、霉变和腐烂等特点，收集、运输、存储成本高。秸秆在经过一段时间的晾晒后，在百分之十几含水量的情况下，其密度每立方米也只有几十千克。即使是机械成捆的秸秆密度，一般也在300 kg/m3以下，而比较经济的运输密度一般在400～600 kg/m3以上[6]。

3.1.2 欠缺合理的秸秆收储模式

河南普遍存在分散经营的小农生产模式，使得秸秆资源难以统一收集、调配。尤其是随着人工费的不断上涨，让秸秆从田间顺利进入加工点，要付出更高的经济成本。目前河南省大多采用以秸秆经纪人为主体的分散型收储运模式，部分企业自行建立秸秆收储体系，整体上难以做到规模化、集约化、一体化收储。分散型收储运模式下，秸秆供应很大程度上受制于秸秆经纪人，管理相对松散，企业之间原料竞争激烈，经纪人借机抬高秸秆收购价，致使企业原料成本大幅增加。秸秆利用企业自行收储的运作模式，投资大，需要在秸秆集中区域的50 km以内建立秸秆收购点，受地域限制明显[7]。而且缺乏合适的收割机、打捆机、秸秆收集一体化机械设备。河南现有秸秆发电企业的秸秆收集机械大多是进口的，不但价格高，维护费用也很高。

3.1.3 缺乏统筹规划和服务

对于秸秆综合利用及收储工作，牵涉到发改委、农业、畜牧、环保、能源等多个部门，每个部门只负责一个方面，难以形成合力统筹处理秸秆问题。直接负责秸秆管理的基层村委会、镇政府，虽然也制定了一些措施，但是由于没有强有力的领导、组织机构和服务体系，真正能取得实效的不多。

3.2 秸秆能源化技术推广应用程度低

3.2.1 秸秆能源化利用技术不完善

一是秸秆固化成型设备实用性不足，能耗较高，生产率低，磨损严重，主要工作部件的使用寿命短、设备系统配合协调能力差、运行不稳定等；二是秸秆发电机组设备——发电锅炉存在综合效率低、腐蚀、结焦等问题；三是在秸秆气化利用方面，气化炉在气化过程中产生焦油含量过高，同时在秸秆气化燃气热值、燃气净化技术和秸秆燃气综合效益等方面有待改进与提高；四是秸秆沼气技术工艺复杂，运营成本较高，排放物缺乏有效的利用技术，造成了环境二次污染；五是生物炉具企业的技术能力低，产品良莠不齐，热性能、污染物排放、功能设计等指标还有待提高，标准化程度低。

3.2.2 秸秆能源化配套管理服务措施不到位

以农村户用秸秆沼气为例，沼气生产要保证严格的厌氧条件，沼气细菌在有氧条件下几秒种就会死亡；要保证充足的发酵原料和一定的发酵浓度，只有原料充足而且营养搭配适当才不会影响细菌的正常繁殖，发酵料液浓度在6%～10%的范围内才能大量产生沼气。另外沼气发酵还要控制沼液合适的温度和一定的酸碱度，同时要经常搅拌。河南省在农村大量推广的农户小型沼气池推广效果不好，一个重要原因就是“重建轻管”，不按要求投料、换料、不测试PH值，造成发酵料液酸化或中毒。大多数乡、村没有建立服务网络和售后服务体系，没有专门的人员进行沼气专业知识培训和对沼气系统进行专门的管理，对沼气池的定期检修也很不到位，因而降低了使用效率。

3.2.3 缺乏对农村秸秆能源化利用的详细分析与评价

长期以来，尽管有关部门和专家开展了一些调查和分析工作，但仍存在着秸秆资源不清、利用现状不明等问题。秸秆资源各地状况不一，能源化利用的技术条件和适用情况不同，尤其是欠缺针对秸秆能源化利用中的技术、经济、环境、地域、用户、资源等影响因素的分析，难以对症下药，进行合理规划和布局，因此秸秆能源化利用方案的可行性和实际利用效率难以提升。

3.3 秸秆能源化利用经济效益低，利用主体缺乏积极性

秸秆能源化企业的一次性投资较大，少则几十万元，多则几千万甚至上亿元，工程项目投资回收周期长，投入产出比较低。生物质电厂的锅炉等核心设备的国产化水平不高，例如国能公司下属浚县和鹿邑生物发电项目均采用国外先进生物发电技术，并且缺乏适应中国的燃料加工、运输、储存等环节的相关设备，引进设备的高价格导致高投入。国能鹿邑项目单位造价10 800元/kW，与国内相关火电厂单位造价相比高一倍左右[8]。巨大的能源利用设备和资金投入成本，难以短期回收。国有企业对于政府补贴的生物质发电项目缺乏积极性，而民间资本限于规模不敢冒进。

一个100户左右规模的生物质气化集中供气系统的总投资约30万元，如果没有国家扶持，在农村地区难以实施。村级生物质成型燃料加工生产的投资相对较少，但也需要几十万元，而且农户为使用该燃料还需要购置专用的炉具，对于大多数农户是不小的负担[9]。对于户用沼气项目，贫困地区的农民即使国家给予补贴也无法承受建设沼气池的费用，农民参与的积极性不高。因此，秸秆能源化利用产业链上的各参与主体，因为投入产出效益低而缺乏积极性。河南省秸秆能源化利用企业规模普遍较小，缺乏龙头企业的带动，加工转化能力不高，难以形成规模化、产业化。

3.4 缺少政策扶持

生物质能源产业是有巨大环境效益和社会效益的弱势产业。从国外的经验看，政府支持是农村生物质能源产业发育初期的原始动力。近年来河南省在财政、税收、科技、资金、人才等方面给予了秸秆能源产业相关支持和引导，但力度不足。如秸秆电厂的原料成本压力过大，对秸秆收储运系统的补贴力度不足；秸秆能源化生产企业的补贴门槛较高，不少企业在规模上难以达到补贴要求。已有的政策和措施独立性强，配套性差，缺乏有效整合。政策覆盖面还不够广，分类不够细，对于发展条件和发展状况不同的地区，缺乏针对性。对秸秆能源化利用的相关研发机构、利用企业、农民专业合作经济组织等秸秆产业链上的组织主体，缺乏有效的开发利用机制和激励措施。另外秸秆能源产业缺乏稳定的投融资渠道的支持，难以从资本市场上直接融资。

4 河南省农作物秸秆能源化利用的对策

4.1 建立完善的秸秆收储运服务体系

4.1.1 灵活探索秸秆收储运作模式

第一，鼓励有条件的地方和企业，在利用原有的粮食等收储机构人员和场地基础上，建设必要的秸秆储存基地。第二，鼓励企业积极探索与秸秆经纪人、农户之间灵活的合作途径。引导支持农户成立专业合作组织，吸纳周边农户参与，充分发挥龙头企业的带动作用，探索建立“企业+经纪人+合作社+基地+散户”的秸秆收储利益联结机制。第三，加大政府的服务力度，形成政府、秸秆利用企业、收储中介组织的三方合力。建立健全政府推动、秸秆利用企业和收储组织为轴心的市场化运作的秸秆收储运体系。

4.1.2 推广配套的秸秆收集设备

鼓励和支持农民采办打捆、压缩和成型机，对秸秆就地高密度压缩。加大对秸秆收集设备的研发支持和推广。发达国家运用的秸秆收集机械大多为高密度、大方捆或大圆捆打捆机，但由于我国农村分散耕种的模式，应在借鉴发达国家先进技术的基础上，积极开发适合河南省农田作业状况的设备。发展小型便捷，配置电力、柴油机等不同的动力输入，集切碎、调质、固化成型为一体，方便农民操作的收集设备。鼓励发展农作物联合收获、捡拾打捆、贮存运输全程机械化，降低运输和存储成本。

4.1.3 发展集约型秸秆收储运模式

发展专业的秸秆收储公司或农民专业合作组织，鼓励其建设大型秸秆收储站，进行防雨、防潮、防火和防雷等设施投入。鼓励和引导秸秆收储公司采用先进的设备和技术，对秸秆原料进行质检、粉碎、打捆等，确保秸秆收集质量。秸秆利用企业通过与收储公司或专业合作社签订供货合同，可有效解决秸秆供应的随意性和风险，确保秸秆原料供应的稳定性。

4.2 对农村秸秆能源产业科学规划、合理布局

首先加大对河南各地秸秆资源量的准确估算，掌握主要农作物秸秆的种类、原料特点、资源量、经济性评价以及区域分布规律等，因地制宜选择合适的秸秆能源化利用方式，提高对秸秆利用项目适用性、可行性及经济效益的深入评估。其次，提高秸秆能源试点示范工程项目申报数量，提高单体项目的申报规模，利用示范项目的财政资金扶持，减轻企业的资金负担。再次，加强对秸秆能源化示范项目的管理和监督，利用已有的技术优势，全力打造南阳天冠等一批龙头企业，发挥其辐射带动作用。最后，提高对秸秆能源化利用的环保意识。加强对农民以及农村基层干部的宣传培训，提高其秸秆能源意识、生态环保意识，帮助其了解秸秆能源化利用方式，增强农村对秸秆能源化利用的社会和环境效益的认知。

4.3 加大对秸秆能源化利用技术推广的服务力度

4.3.1 加强科研支持

农村能源主管部门应进一步整合科研资源，联合科研单位、大专院校和有关企业，组织科技力量，深入研究秸秆能源化利用相关技术不够成熟、综合效益低等问题，重点解决秸秆固化、秸秆沼气、秸秆发电以及秸秆收储运等关键技术。加大研发支持和服务力度，建立省、市级、县级乃至村级的科研服务团队。

4.3.2 加强对秸秆能源化利用项目的管理和服务

针对秸秆沼气、秸秆气化工程这一类在应用和推广过程中与农户密切相关，对管理和服务要求比较高的秸秆能源化利用方式，必须提高当地政府的推广和服务意识，加强指导和管理。健全服务网络，建立一批覆盖市、县、乡、村不同层级的专业服务网点和一支专业、稳定的服务队伍。在示范项目的实施和管理中，实行分级管理和目标责任人制度，加强对农民操作技术运行管理的培训教育工作，及时督促检查。联合河南农业大学等高校，加强农村能源方面的职业技能型人才培养，培养工作在一线的农村能源产业的技能型人才。

4.3.3 引导和扶持秸秆能源化利用企业提升运营效率

支持秸秆能源化利用企业增加研发投入和设备投入，积极进行管理模式创新，建立合理高效的运行机制，提高管理运作水平。一是大力支持和协调秸秆能源化利用企业的秸秆供应，保证秸秆供应平稳，尽可能降低企业的秸秆收集成本；二是提供技术和研发支持，提高企业运营设备的国产化水平，指导企业改进经营管理，降低运营成本，提高运行效率；三是为秸秆能源化产品提供良好的市场环境，搭建秸秆能源企业与市场之间的桥梁，实现能源产品与市场之间的顺利对接。

4.4 加大对秸秆能源化利用企业的政策支持和资金扶持力度

4.4.1 完善和细化秸秆能源化产业的扶持政策，加大补贴力度

进一步完善国家需要重点扶持和鼓励发展的秸秆发电、秸秆生产乙醇等生产企业的税收优惠政策。提高秸秆能源扶持政策的灵活性，根据各地秸秆资源情况、企业规模和秸秆处理能力，科学制定补偿标准和奖励政策。加大研发投入，对秸秆能源化利用的关键技术和设备研发给予一定的财政补贴。加大对秸秆收储企业、农民合作社等购置有利于秸秆收集设备的补贴。河南省2014年农业机械购置补贴实施方案中，明确指出优先满足补贴对象对玉米收获机、秸秆综合利用机械等的申购需求，对捡拾压捆机、压捆机等实行敞开补贴。加大对秸秆能源化利用企业的扶持力度。适当提高河南生物质电厂的上网电价，降低电力增容费用，简化增容审批手续。对使用本省生产的秸秆颗粒替代煤炭的企业，给予锅炉改造资金补助，减收二氧化硫排污费等。适当提升秸秆固化成型燃料企业的秸秆补贴标准。简化用地审批手续，优先解决用地问题。

4.4.2 拓宽秸秆能源产业的融资渠道

整合资源，建立财政投入、金融贷款及社会融资等多渠道结合的多元化资金投入机制。河南是农业大省，农村地域广阔、人口众多，仅仅依靠政府的补贴资金满足不了农村能源建设的需求，有必要引入民间和国际资本，利用CDM机制，拓宽融资平台，采取市场化运作机制，提升企业运营活力。在信贷支持上，优化审贷业务流程，简化审批手续，降低抵押要求，减免贷款利息，降低投资风险。

[1]周建强，孙为民，李彦普.城镇化视域下河南发展农村能源产业可行性研究[J].科技创新导报，2013(5)：148-150.

[2]河南省统计局，国家统计局.河南省统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2013，9.

[3]毕于运，高春雨，王亚静，等.中国秸秆资源量估算[J].农业工程学报，2009(12):211-217.

[4] 袁梅.河南省秸秆综合利用途径与对策[J].地域研究与开发，2013(6)：145-148.

[5] 时在涛，徐广印.河南省秸秆资源及其利用现状[J].科技信息，2011(15)：134-135.

[6]王永明，蒋振山，朱小宁.我国秸秆能源化利用的瓶颈及解决思路[J].节能与环保，2009(12)：13-15.

[7]刘艳艳.浅谈我国秸秆收集技术与秸秆收储运行模式[A].首届农村废弃物及可再生能源开发利用技术装备发展论坛论文集[C], 2010:222-226.

[8]李宁.河南省生物质（秸秆、林业废弃物）发电现状、存在问题及对策研究[D].河南：河南农业大学，2009.

[9]肖明松，王孟杰.生物质能产业发展的问题与建议[J].中国科技投资，2009(10):35-37.

Research on straw energy utilization in Henan

LI Yanpu1,ZHOU Jianqiang2
（1.Huanghe S&T University,Zhengzhou 450003,China; 2.Zhengzhou Electric Power College,Zhengzhou 450003,China）

Under the increasing serious double pressure of the energy shortage and environmental pollution.It is of great strategic significance for the New-type Urbanization Construction in Henan to develop and utilize straw energy. The straw resource is rich in Henan.But it is in the primary stage of utilization on straw energy and the utilization rate is very low.So it should improve straw purchasing and storage system,improve the technical function of the utilization on straw energy,strengthen its application and popularization,promote its economic performance,strengthen the guidance and support on the related subjects,provide policy and financial support in order to provide the good environment on development of utilization on straw energy.

straw energy utilization;straw resource;straw purchasing and storage system;technology promotion

F303.4；X71

A

1674-0912（2014）11-0032-05

2014-09-01）

河南省政府决策招标课题“河南省能源问题研究”（2012B685）；河南省教育厅人文社会科学课题“新型城镇化背景下河南省农作物秸秆能源化利用现状及对策研究”（2014-qn-102）

李彦普（1977-），女，河南西峡人，硕士，讲师，研究方向：农村经济与政策。