初谈农村沼气供暖可行性分析

赵徐畅 闫婷婷 王燕秋 孙嘉阳 陈美蓉 孙思琦

【摘    要】一直以来，因地理位置及气候等原因，我国吉林西部地区冬季漫长，白城市供暖期约为每年10月25日至次年4月7日，供暖时间不低于165天。随着经济水平提高和技术的发展，吉林西部城市居民已基本实现通过集体供暖的方式解决冬季供暖问题。而吉林西部农村地区大部分采用传统的锅炉供暖方式，锅炉供暖燃烧效率低、污染大的弊端日益显现，如何用一种新型供暖方式取代锅炉供暖，高效率、高质量、低成本、更环保、更安全地供暖，一直以来都是人们的期望。

【关键词】农村  沼气供暖  分析

中图分类号：G4      文獻标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.22.062

一、农村供暖困境

白城市位于吉林省西北部，嫩江平原西部，科尔沁草原东部，辖区面积约26000平方公里，从农村地域特征分析，吉林西部农村地区地广人稀，以屯为聚居，人口密集度低，从经济方面考虑，我国现用的城市集体供暖方式并不适用于我国农村。

从现有的供暖技术分析，比较成熟的新型集中供暖技术主要为地暖，地暖有其特殊的安装要求以及单户分布的情况，集体安装地暖的供暖方式应用于吉林西部分布广泛的寒冷地区农村以解决供暖问题并不实用，在费用方面也不划算。我国现有的新型清洁能源供暖方式有太阳能，吉林西部冬季虽日照充足，但温度过低，也并不能完全解决冬季供暖问题;我国现有的新型供电器设备还有空调、小太阳等耗电产品，其成本高，对于农村居民来说并不实惠，大面积供暖也并不实用。

从供暖价格分析，调查显示，我国的城市供暖收费价格接近25元/㎡左右，截至2018年，白城地区供暖价格不低于26元/平方米，每年伴随煤价浮动会有同步价格调整，在供热温度上也可能存在一定差异，但都是实行24小时全天不间断供暖。国家统计局最新发布，我国煤炭价格出现回落。据国家统计局发布数据，秦皇岛煤炭价格的公布数据显示，5000大卡工业原煤的市场综合交易价格为692元，而家庭用煤要较工业原煤贵，其价格大于692元。在主要依靠传统锅炉供暖方式的情况下，按40平方米供暖一年用三吨煤计算，那么面积为40平方米的房间如果用煤炭供暖保持与城市供暖相同温度则供暖费用不低于2000元，不包括人工成本。我国农村冬季供暖的家庭用费其实并不低，同时也很难实现24小时全天恒温供暖。

农村传统供暖除价格和供暖时间这方面问题，还存在着很多其他问题，比如，我国农村普遍存在人口老龄化现象。农村常住人口老龄化人口居多，大量中青年、少年一般逢年过节才会在农村短期居住，老年人取暖不便，并且在传统思想以及节约观念的影响下，很多老年人对于通过用电取暖的方式存在舍不得电费的观念，觉得费用贵，甚至即使安装供暖电器也很少使用。对于传统的火炕、壁炉等供暖方式，由于近年用煤量控制、秸秆机械收割、环境保护、煤价上涨以及存在安全隐患等原因，也并不能成为主流供暖方式。每年都不乏因供暖而导致一氧化碳中毒的案例，由于火炕温度过高而造成的小规模火灾等问题。除此之外，由传统供暖方式带来的环境污染也是农村供暖不可忽视的问题。

二、沼气供暖可行性分析

（一）能源优势

供暖系统中最重要的关键为热源，成熟热源包括煤炭、燃油、热电等，此类热源历史悠久，具有安全保障性，同时也存在污染排放多、资源利用率低、能源消耗量大等问题。作为现代化国家，综合考量目前我国的经济发展情况及阶段性规划、新型能源开发情况、国家政策扶植等因素，沼气能源在各方面均有优势，具备应用于农村沼气供暖的基础条件。

沼气媲美燃气的清洁性、可燃性，原料大众化，加之国家近年对沼气发展大力扶持，使沼气成为新能源中的“热点”。沼气能源应用于我国的各行各业，包括但不限于餐饮、电力、热力等行业。沼气资源具有巨大潜能，是目前发现并大范围使用的可再生能源，是一种在特定环境下，各种有机物质经过微生物发酵过程所产生的一种可燃性气体燃料。沼气的燃烧系统相对简单，操作难度相对不大，只需控制好与之混合的空气量就可以达到良好的燃烧效果，每立方米沼气能源与空气混合燃烧的发热量可达20800～23600千焦。1立方米沼气在完全燃烧的状态下可产生相当于0.7千克无烟煤燃烧的热量，通过利用沼气燃烧替代煤炭、燃油燃烧给供暖系统提供热源，将很大程度提高供热源的清洁性，并能在一定程度解决环境污染问题。

热力是沼气供暖的出发点，也是研究的重心，面对吉林西部地区冬季的低温情况，沼气供暖延伸出一个严重的问题，即吉林西部冬季温度是否能很好地支撑沼气池微生物反应的问题。对于这一问题可以通过一定保温技术以及加热技术进行补偿，并非是不可解决的问题，可以参考国内成功先例，如河北省临漳县狄邱乡北孔村502户的沼气供暖工程，还有黑龙江省农业科学院在寒区沼气发酵，温度保障哈尔滨云宴养猪基地示范等项目的发展情况。

（二）基础条件

白城地处松嫩平原洮儿河冲积扇上，地势较为平坦，风力资源丰富，属温带大陆性季风气候，冬季寒冷漫长，极端最低气温零下38.1℃;最低月均气温零下23.3℃。截止至2016年9月，白城市辖38个镇，35个乡，24个街道办事处，106个居民委员会，919个村民委员会。第七次人口普查数据最新显示，截至2020年11月1日，白城地区常住人口为1551378人，其中居住在乡村的人口为706746人，占45.56%。白城的基础条件优越，开展沼气工程建设可以利用白城地区面积广阔、地势平坦和风力资源丰富的基础条件，适合建造通风良好、地势较高、平台建造基础条件好的沼气池。白城地区的冬季气温状况和人口基数情况，显现出白城农村地区对供暖的刚需性，展现白城市供暖的广阔市场。

（三）原料条件

白城市积极响应国家政策，因地制宜，积极发展畜牧业，畜牧业的发展产生了大量的粪污原料。在吉林省农安县伏龙泉镇兴隆村已有通过粪污转换沼气，变废为宝，实现猪粪污染零排放的先例。通过查阅吉林白城工业园区招商局文献了解到白城市畜牧养殖发展情况：生猪养殖数量达到239.48万头;肉牛养殖数量达到33.06万头;奶牛养殖数量达到3.52万头;羊养殖数量到668.78万头;家禽养殖数量到3359.92万只。除家禽粪污外，通过换算公式计算产生了约1600万吨粪污。粪污原料具有非常丰富的营养，在发酵反应中容易分解，速度快，易消化，是优良的实用型沼气反应原料，白城每年可达千万吨的粪污排放，如果将其利用在沼气发酵原料中，可以为沼气供暖提供足够的反应原料。

除粪污外，秸秆资源在白城每年产量可高达百万吨，种植业也是白城地区支柱型农业产业，种植业的发展为白城地区沼气供暖发展提供了可观的秸秆反应物。通过查询吉林白城工业园区招商局文献了解到，白城地区秸秆产量情况：全市秸秆产量约466.52万吨，其中玉米种秸秆产量约258.74万吨;水稻秸秆产量约173.16万吨;高粱秸秆产量约34万吨。秸秆可作为粪污料的辅助原料，延缓粪污分解速度，有效减缓气体分解，延续产气周期，维持产气量，提供更持久的产气高峰期。白城地区的畜牧养殖和种植业产生的粪污及秸秆可作为白城地区建设沼气池中反应物的主要原料，也可有效促进白城地区生态清洁发展。白城地区拥有丰富的自然资源，经过调查，白城地区现有的可提供沼气产生的基础原料丰厚，可提供含有大量富氮物质的猪粪、鸡粪、牛粪、羊粪等原料以及大量富碳物质的水稻秸、玉米秸、高粱秸等原料，还有酒厂、屠宰场污水等下脚料。

（四）政策利好

我国政策大力支持推进绿色化可持续化发展，对于清洁能源的发展尤为支持。为推进吉林西部沼气建设，吉林市人民政府在2007年就发布了《吉林市四项措施加大农村沼气建设》，文件指出，一是要继续加大沼气建设项目的争取力度，二是继续加大对沼气建设的投入力度，三是继续加大沼气发展的宣传示范力度，四是继续加大对沼气建设的规范服务力度，竭力推进清洁能源沼气的建设。除此之外，对于沼气资源的发展利用，国家能源局在《关于政协第十三届全国委员会第四次会议第1904号（经济发展类248号）提案答复的函》等文件中多次提到沼气资源的利用，也充分表明了国家的支持态度。

（五）发展规划

2021年，白城市人民政府办公室发布“白城市人民政府关于印发《白城市国民经济和社会发展第十四个五年规划及2035年远景目标纲要任务清单》的通知”。通知指出，白城规划实施“生态强市”目标，坚持生态优先、绿色发展目标，竭力推进燃煤炭超低排放，禁止燃烧秸秆，要求提高秸秆利用率，致力于全域打造“无废城市”，必保完成“十四五”期间的减排等目标，为了乡村振兴加快特色农村经济建设，深入开展“六清”整治活动，加强乡村生活垃圾治理，实施农村污水治理行动，推进农村无害化厕所改造等。文件内容所指对于沼气的发展既提供了充足的政策支持又提供了建设支撑。农村沼气供暖工程可以积极响应生态建设规划，推进生态发展，减少煤炭燃烧，降低煤炭排放，为秸秆利用提供更多用途;可以配合种植和畜禽养殖产业低污染发展;可以促进乡村经济建设，提高乡村人口收入;提供污水治理出口合理利用污水以及推进厕所治理。在白城市“十四五”规划中对白城地区开展农村沼气供暖提供了友好的外部环境，实施农村沼气供暖也能有效促进白城市“生态强市”目标的实现。

自20世纪70年代以来，为解决农村地区能源问题，我国开始扶持沼气发展，《全国农村沼气发展“十三五”规划》中提出投入大量资金推动国家沼气事业发展，对于沼气的发展，国家的补助扶持力度不断高涨。在资金来源上，白城地区开展农村沼气供暖工程可以部分依靠国家扶持补贴;其他可以利用与沼气相关企业合作或投资商投资，通过合作融资获得资金支持。白城地区实行农村沼气供暖模式对于农民具有友好性，能够保障供暖安全、降低供暖费用、增强环境保护、推进农村现代化建设。吉林省白城地区有着良好的沼气发展前景，对于沼气建设有良好的先天基础条件。在白城地区开展农村沼气供暖工程，可拟定两个模式：建设大型沼气池集约管理供暖模式、独户建设沼气池专人负责管控供暖模式。

建设大型沼气池集约管理供暖模式可以借助白城地区大规模畜牧养殖的特色。白城地区大力推进畜牧养殖业的发展，通过以大型的养殖场作为大型沼气池建设基点，借助养殖场现有固定产量沼气反应物、附近农户家产生的生活可利用垃圾、农户种植产生的秸秆作为大型沼气池的反应原料，建设以养殖场为中心的大型辐射型的供暖模式。具体辐射范围要根据沼气池大小及村落面积和间距等实际情况而定。在资金来源方面，建设大型沼气池集约管理供暖模式可利用吉林省补贴政策，降低建设沼气池花费，供暖基础建造及设备采购安装相关费用可依托合作集资;在盈利方面，建设大型沼气池集约管理供暖模式采取收取供暖费的方式获利，农民可通过售卖秸秆等原料抵消部分供暖花费，同时可在供暖单位工作，解决部分农民就业问题。

独户建设沼气池专人負责管控供暖模式，利用中央和地方对农村家庭建设沼气池的补贴政策，借助沼气的补贴建设独户的沼气池，再安装相关供暖装置，可以有效降低成本。也可借助专业沼气设备公司的技术支持，保证反应物收集、存储、分发等全过程有专管，沼池供暖设备日常维护有技术支持，解决沼气供暖中的技术难题。在资金来源方面，独户建设沼气池专人负责管控供暖模式的沼气池建设可利用国家补贴降低建造费用，农户自费承担购买供暖基础设备及安装的相关费用;沼气原料供暖成本普遍低于传统锅炉燃煤原料供暖成本，可降低年供暖费用支出。

建设大型沼气池集约管理模式，这一模式的优势在于集约管理的状态可以使沼气供暖更有保障，大型沼气池建设的补贴费用可观;劣势在于白城地区农村具有地广人稀的特点，建设大型沼气池集约供暖造价高，供暖系统范围广，热能传输途中消耗大等。对比建设大型沼气池集约管理模式，独户建设沼气池专人负责管控供暖模式在成本和管理等方面对于现阶段的白城地区更有优势。

三、结束语

关于沼气供暖的可行性分析，通过对目前农村供暖的现实需求和环境分析可得市场的需求量是可观的。沼气作为新型清洁能源，获得国家及地方的大力扶植，市场前景乐观;国家及地方政府发布的关于绿色能源发展的利好政策，为沼气供暖的实施提供了政策温床;吉林西部地区的畜牧、种植等农业产业为沼气供暖提供原料保障。综合分析，沼气供暖发展前景是乐观的，具有一定可行性。【项目名称：国家级大创项目“农村沼气供暖可行性研究”，项目编号：202010206027。指导教师：赵徐畅】

参考文献

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