沼气与生物天然气产业发展模式比较分析

成潇伟 朱洪光 徐宇鹏

摘要 选择了5种具有代表性的发展模式进行了综合分析，结合当前我国政策与国情提出了站田布局产业统筹模式，通过分析比较6种模式确定站田布局产业统筹模式，有利于以整县为单位的农业废弃物资源化试点工作开展，更加合理地推进沼气与生物天然气产业。

关键词 沼气；生物天然气；农业废弃物资源化；站田布局产业统筹；发展模式

中图分类号 S216 文献标识码 A 文章编号 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

随着我国经济的快速发展，能源危机所带来的影响日益凸显。传统的化石能源不可再生，易短缺，且会造成环境污染的特点将制约未来经济的发展。厌氧消化作为一种能够处理有机废弃物并产生沼气的环境工程技术，正受到越来越多的关注[1-2]。

2016年中央财经领导小组第14次会议上，习总书记提出以沼气和生物天然气为主要处理方向，以就地就近用于农村能源和农用有机肥为主要使用方向，力争在“十三五”时期，基本解决大规模畜禽养殖场粪污处理和资源化问题。2017年中央一号文件指出要大力推行高效生态循环的种养模式，加快畜禽粪便集中处理，推动规模化大型沼气健康发展。一系列政策的出台说明了大力发展沼气与生物天然气的必要性与迫切性。

笔者综合分析了沼气与生物天然气的发展历程，归纳总结了5种我国现有的沼气与生物天然气发展模式，在此基础上提出了“站田布局产业统筹沼气与生物天然气发展模式”，并对其进行了分析比较。

1 我国沼气与生物天然气发展历程

我国沼气的发展起源于20世纪30年代，罗国瑞和田立方进行了瓦斯（沼气）技术的初步研究和推广工作，并建立了相应的瓦斯公司，后由于抗日战争的全面爆发，沼气的推广工作被迫中断[3]；20世纪50和70年代为我国沼气的高速发展与回落阶段，国家先后进行了2次沼气的大范围推广，但由于急于求成，技术的不成熟和缺乏相应的经验，导致2次所建的沼气池基本上全部废弃[4]；20世纪80年代，沼气建设被列入国家发展计划中，沼气技术研究日渐成熟，沼气工艺也不断完善，综合效益开始逐渐显现，出现了以南方“猪-沼-果”、北方“四位一体”和西北“五配套”为代表的农村户用沼气发展模式[5]；21世纪以来，沼气建设对农业结构调整和生态环境保护有良好的促进作用，国家大力发展沼气工程建设，不断加大投资[6]，沼气工程开始转型升级，工程规模向大型与特大型发展[7]。

2 现有沼气与生物天然气发展模式

2.1 传统户用沼气+规模场沼气模式

传统的户用沼气+规模场沼气模式是我国前一阶段沼气推广工作的主体，截至2013年底，全国已经建设4 083万户用沼气池，农村户用沼气总产量达到136.74亿m3，处理农业废弃物的规模化沼气工程9万余处，年产沼气18.37億m3[8]。

在我国新农村发展过程中，户用沼气得到了快速发展，从最早的单一型户用沼气逐步发展到多功能结合的生态沼气池和规模场沼气工程，出现了“猪-沼-果”“一池三改”“三结合”等多种模式的户用沼气[9]。这不仅有利于改善农村的环境卫生，促进和谐的生态环境建设，还能为农村地区提供清洁能源——沼气。该模式为我国农村环境和能源事业做出了突出贡献，目前国内多数农村地区仍采用该发展模式。

2.2 种养一体化畜沼果（菜）基地模式

种养一体化畜沼果（菜）基地模式是目前农业部正在推进的一种沼气发展模式，拟于2020年以前在全国支持300个项目。该模式以沼气工程为纽带，将种植业与养殖业相结合，除了具有传统沼气发展模式的作用之外，还能够解决当前养殖场缺乏配套农田及沼渣液存在二次污染的困境。

但是这种模式要求种植业与养殖业必须为同一个主体，在目前种植业和养殖业已经走向专业化的情况下，很难在全国大范围推广全面铺开，最终仍难以根本解决区域农业面源污染问题。

2.3 秸秆沼气集中供气站模式

秸秆沼气集中供气站模式以秸秆为原料，以整村为单位，通过管道进行集中供气。国家曾在前几年的规模化沼气工程国债扶持项目中支持了一批此类工程，该模式能够进一步突出发展沼气的公益性[10]。

秸秆沼气集中供气站模式单纯以农村社区生活供能为目标，解决分散养殖衰减造成的传统户用沼气池原料短缺问题。目前我国的农村沼气集中供气站的供气規模普遍偏小，在实际操作过程中仍存在一些问题，如原料和产业设计均比较单一，建设投资大，运行费用高，经济效益和综合效益低，项目运营过程中供气不稳定，这些问题目前仍难以有效克服。

2.4 特大型区域生物天然气模式

特大型区域生物天然气模式于2014年底由农业部和国家发改委联合出台，拟解决全国户用沼气池和规模化沼气运行效率低的处境。项目以特大型养殖场或整个区域进行原料集中收集，利用城市废弃物（如居民粪便、生活垃圾、污泥等）和农业废弃物（如秸秆、果蔬和养殖废物等）进行混合厌氧消化处理和生物燃气化转化，如山东民和牧业特大型沼气工程项目、赤峰市元易生物燃气项目等。

该模式可以利用同一设施就近处理城乡多种废弃物，可以避免重复投资建设，实现城乡废弃物处理和清洁燃气供应的一体化。但是该模式目前原料收储运体系的有效运行正受到挑战，且后续沼渣液过于集中，处理成本高，环境二次污染问题难以克服。

2.5 崇明畜禽小型片区化沼气模式

崇明畜禽小型片区化沼气模式是在上海市农委支持下由同济大学和上海林海公司合作在崇明开展，2016年被农业部命名为崇明模式。该模式以行政村为单位，按区域划片，通过粪污收集车将各养殖户的粪污收集起来，每个片区沼气工程集中处理所在片区的畜禽粪污，所产沼气供给片区内农户使用，并加工沼渣液制成有机肥用于周边农田施肥[11]。该模式将农业废弃物处理、民生能源保障、生态肥料生产有机结合，真正实现了变废为宝、循环经济[12]。

但是，该模式分散投资，规模效益不足，基础设施综合投资过高，投资效益难以有效发挥。工程点仍过于分散，管理队伍过于庞大，运行成本居高不下，单纯依靠养殖业废弃物，原料波动问题也存在风险。

3 站田布局产业统筹模式

3.1 模式概述

2017年中央一号文件提出要以县为单位推进农业废弃物资源化利用试点，探索建立可持续运营管理机制。通过对上述5种沼气与生物天然气模式进行综合分析可知，其均存在一些难以化解的难题，不利于农业废弃物资源化利用项目的整体推进与可持续运营。笔者以崇明开展的畜禽小型片区化模式为基础，结合当前最新政策与实际情况提出了“站田布局产业统筹模式”。

站田布局产业统筹模式坚持走区域片区发展模式，但是应当跳出传统沼气高度分散发展模式，同时跳出崇明畜禽小型片区化沼气模式的单一行政村尺度和特大型区域生物天然气模式的县域尺度，吸收目前石油天然气田开采经验，在县域范围内布设若干个工程点，然后通过管网进行沼气和生物天然气的资源统筹和调度，实现适度集中及相对分散和资源统筹的统一。

该模式中单个站点的原料收集按照原料合理运距15 km以内的经济收集半径为基础考虑片区，实际覆盖地理半径5～6 km，以区域有机废弃物全量化处理为目标。对于畜禽粪污采用分散收集的方式，从区域内的养殖场和养殖专业户直接通过粪污收集车进行收集；对于农作物秸秆，通过在区域内建设一定的堆场进行初步收集与打捆处理，然后统一运输到各站点进行集中处理（图1）。

该模式抛弃严格意义上单一主体的种养一体化，在种植专业化和养殖专业化之间开辟废弃物处理专业化主体，坚持区域畜禽安全承载力路线，走区域农业产业链整合种养平衡的道路。完善生物燃气系统设施配套，跳出单纯的沼气项目的局限，延长沼气和生物天然气产业链到有机废弃物环境整治、沼渣液有机肥生产、生物天然气城镇供能等全产业链，把沼气和生物天然气事业发展成为农村和小城镇地区基础设施重要组成部分。

3.2 模式特征比较

从原料消纳、区域处理、空间基础、工作展开、工程实施与规模尺度6个方面，对站田布局产业统筹模式与现有5种沼气与生物天然气发展模式的特征进行比较（表1），结果表明，站田布局产业统筹模式可以规避现有模式存在的一些困境，有利于以整县为单位的农业废弃物资源化试点工作的开展，更加合理地推进沼气与生物天然气产业。

3.3 模式效果比较

通过工程可靠稳定性、问题化解彻底性、投资回报可行性、行业发展风险性、行业监督可靠性和区域经济带动性6个方面对站田布局产业统筹模式与现有5种沼气与生物天然气发展模式的效果进行比较（表2），结果表明，在站田布局产业统筹模式中工程能够连续稳定运行，可以综合解决问题，并跳出种养捆绑发展困境，其抵抗社会和市场变化能力强，投产后能够可靠地进行监管，效益和安全隐患均能够做到可控，能够做到整体带动区域经济发展。虽然投资成本较高，但是运行成本适中，整体回报周期适中。

4 结语

在国家大力推行农村沼气工程转型升级和农业废弃物资源化利用的大背景下，站田布局产业统筹的沼气和生物天然气发展模式在总结了前期诸多发展模式的基础上应景而出，能够很好地解决当前我国农村以畜禽粪污和农作物秸秆为代表的农业废弃物污染问题，并有效地实现其资源化利用，可以取得很好的综合效益，符合当前国家政策与现有国情，具有很好的应用前景。

参考文献

[1] 陈小华，朱洪光.农作物秸秆产沼气研究进展与展望[J].农业工程学报，2007，23（3）：279-283.

[2] 成潇伟，朱洪光，张涛，等.病死猪与猪粪混合厌氧消化产气性能研究[J].中国沼气，2016，34（3）：9-13.

[3] 王义超，王新.建国前后中国推广利用沼气技术的不同特点[J].农业科技管理，2011，30（2）：32-36.

[4] 刘恋.浅谈我国沼气工程的发展[J].科技信息，2010（26）：343-344.

[5] 曾伟民，曹馨予，曲晓雷，等.我国沼气产业发展历程及前景[J].安徽农业科学，2013，41（5）：2214-2217.

[6] 陈庆隆，桂伦，杨丽芳，等.我国沼气工程发展概况及对策[J].江西农业学报，2012，24（5）：201-203.

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[9] 杨建华.户用沼气在新农村建设中的模式、作用及思路[J].能源与环境，2007，9（2）：79-80.

[10] 胡启春，汤晓玉，王文国，等.典型村庄规模沼气集中供气站运行情况调查分析[J].中国沼气，2015，33（6）：63-67.

[11] 胡立刚，何烨.从建到管 專业公司一包到底[N].农民日报，2016-01-27（008）.

[12] 钟银燕，何英.农村能源互联网样本之崇明沼气模式[N].中国能源报，2017-01-23（003）.