农村绿色能源新探索

文|潘文智

农村绿色能源新探索

文|潘文智

项目成果：延庆新农村万户绿色燃气示范工程

课题单位：北京合力清源科技有限公司

提高农村居民生活水准和便利性的

重要内容及有效途径，包括因地

制宜地研发、推广现代绿色能源。其中沼气是一种较成熟的技术。

合力清源的绿色之路

从20世纪80年代到21世纪初，我国主要以户用沼气和小型集中供气为主要沼气利用形式，由于规模小、无专业化管理，造成项目维修管理复杂、原料供应不足、沼气热值低且损害人民身体健康，对环境造成很大影响，不能提供质量保证等问题，很多沼气工程虽然建成但无法长期持续运行。沼气市场化、产业化的方向在哪里？北京德青源农业科技股份有限公司（下简称德青源）控股子公司北京合力清源科技有限公司（下简称合力清源）开始了新的探索之路。

合力清源成立于2010年，集沼气工程的技术开发与推广、装备制造与工程建设、项目投资与运营管理业务为一体。2011年合力清源兼并美国MAYBO能源公司，成为中美合资高新技术企业。

早在2004年，德青源就开始探索以纯鸡粪为原料的大型沼气并网热电气联供工程，在2007年完成并投入运营。该模式将养殖场300万只蛋鸡每日产生的212吨鸡粪与300吨废水一起进行厌氧发酵，发酵周期28天，年产沼气700万立方米。沼气经脱硫、脱水后进行发电。该项目每年可发电1400万度，经10千伏高压线并入国家华北电网。发电充分回收并转化90℃热水再利用，回收余热相当于标煤4500吨，此外还可为当地500农户提供生活用燃料73万立方米。项目每年可实现二氧化碳减排8.4万吨，是我国最大的农业养殖场CDM项目之一。

但是，沼气发电上网难是一直困扰德青源的难题之一。由于上网电价由标杆电价和电价补贴组成，电价补贴部分牵扯部门多、申请手续繁琐，使得获得补贴周期过长。随着国际CDM售价的大幅下降（2009年每吨CO2售价9～10欧元，而现在的国际售价仅为0.48欧元）及各方面成本的增加，沼气发电项目已难以实现盈利。企业投资建设沼气发电项目意愿和积极性很低，现有项目的运行也陷入困境。这些都迫使德青源探索沼气新的市场化、产业化发展途径。

从沼气发电到绿色燃气

村级气站加气

沼气提纯全景照片

针对沼气发电行业的问题，在科技部、农业部、国家发改委、北京市政府的大力支持下，合力清源先后组织国内外相关研究机构、行业专家进行技术攻关，充分借鉴国外的成功经验与模式，陆续研发了多原料混合发酵、沼气纯化等关键技术，以秸秆、粪便、枝叶、餐厨等混合原料进行发酵生产沼气，沼气经纯化压缩后制成高纯度生物燃气。

该公司率先采用全球领先的移动式高分子膜组净化提纯沼气技术，成功突破了以往传统的沼气提纯产业诸多难题，如投资额度高、装置占地面积大、提纯效果差等。主要工艺原理为：利用各种气体的分压在聚酰亚胺膜的高压侧（原料侧）与低压侧（渗透测）所形成的驱动力——分压差作用下，溶解系数和扩散系数大的气体（如二氧化碳、硫化氢）优先通过管壁，其余气体（甲烷）相对收到阻隔，从而达到分离的目的。通常情况下，二氧化碳的渗透速度快，作为快气以渗透气排出，甲烷的渗透速度慢，作为慢气以残留气形式获得提纯产品气。此项技术利用小型化可移动式模块装备，以低投入，高效率的创新技术实现了废弃物处理快速实现高值能源化综合利用的产业模式，适用于国内农村废弃物污染治理、城市生活垃圾处理、垃圾填埋场填埋气综合利用等领域。

效果卓著推广迅速

该产业模式于2012年12月18日在北京延庆正式投入使用。项目每天消耗混合原料45～80吨，日生产沼气（甲烷纯度60%）12600立方米，经脱硫、脱水后加压进入两级膜提纯系统去除二氧化碳，可制成甲烷纯度97%以上的生物燃气7560立方米。成品气经二次加压到4兆帕灌装到CNG槽车中，利用槽车运送到各村，经减压后灌注到村级气柜中，经村内管线输送到各家各户。生物天然气正式运行后售价为2.5元/立方米（市场天然气价格为4～5元/立方米）。项目设计可满足延庆张山营镇、康庄镇39个村庄10100户农民的炊事用气。目前，已经完成5000余户农村家庭供气工程，预计2016年年底完成全部10100户农村家庭供气。经测算，每户每月炊事用能开支约为80元（1罐液化石油气），而每天使用生物燃气仅0.6立方米，每月炊事用能开支可降至54元。同时，生物燃气更清洁、更方便、更健康，有利于农民接受和使用。

在规模化沼气行业内，沼气发电产业模式受到产业政策及市场化运作能力影响，不仅投入大、运营成本高，而且市场自然生存能力较弱。而沼气提纯生物天然气产业模式，拥有投入相对较小，且具有低成本运营优势，具有良好的市场竞争力与产业发展潜力。目前，合力清源已将沼气提纯生物天然气推广至河南、河北、安徽、江苏以及西藏等地，并与当地政府签订了长期战略合作协议。

沼气提纯生物天然气工艺流程图