全椒縣農村沼氣產業發展的思考
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摘要 沼氣是我國農村清潔能源發展的重要方向，在分析全椒縣農村沼氣產業發展條件以及現階段存在問題的基礎上，展望農村沼氣產業發展態勢和機遇。
關鍵詞 全椒縣;農村沼氣產業;態勢;機遇
中圖分類號：S216.4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2019）02-094-03
DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.02.040
Abstract Biogas is an important development direction of clean energy in China’s rural areas. Based on the analysis of the development conditions and existing problems of rural biogas industry in Quanjiao County， the development trends and opportunities of rural biogas industry were prospected.
Key words Quanjiao County; Rural biogas industry; Trend; Opportunitie
農村沼氣既是提供清潔生物質能源的能源工程，也是減少有機廢棄物污染的環保工程，還是推動新型農村建設的利民工程。一方面，我國能源短缺的客觀現實要求加快農村沼氣產業發展;另一方面，農業供給側結構性改革也需要沼氣等新型能源的助力。發展農村沼氣不僅能為城鄉居民提供清潔能源和有機肥料，還能有效緩解農業面源污染，對于提高農民收入、增加可再生能源消費、降低天然氣對外依存度，具有重要意義。安徽省全椒縣農村沼氣開發利用的潛能很大，針對全椒縣農村沼氣資源情況和利用現狀，探討發展農村沼氣存在問題及對策，提出科學發展農村沼氣的建議。
1 全椒縣農村沼氣產業發展條件
1.1 全椒縣概況
全椒縣位于安徽省東部，國土面積1 568 km2，耕地面積4萬hm2。全縣轄10個鎮和1個省級經濟開發區，人口（戶籍）45.9萬人。全椒縣屬北亞熱帶向暖溫帶過渡性氣候，四季分明，光照充足，年平均氣溫14～15.6℃，年平均降水量840～980 mm，年平均無霜期為221 d。全椒縣是傳統農業大縣，也是國家大型商品糧基地縣，全國生態農業建設先進縣，國家生態示范區建設試點縣。
1.2 農作物秸稈資源量及產氣潛力
1.2.1 農作物秸稈資源量 理論資源量是指秸稈的年總產量，計算公式為：
CS=QCi×ri（1）
式中，CS為農作物秸稈的理論資源量，QCi為第i類農作物的產量，ri為第i類農作物的草谷比系數。本研究采用2015年國家發展改革委辦公廳和農業部辦公廳聯合下發的《關于開展農作物秸稈綜合利用規劃終期評估的通知》[1]中確定的安徽省所屬的長江中下游農區的草谷比系數，各種農作物產量數據來源于《滁州市統計年鑒2017》[2]。
可收集資源量是指通過現有收集方式可供實際利用的最大秸稈數量，計算公式為：
CSA=QCi×ri×ηi（2）
式中，CSA為秸稈資源可收集利用量，ηi為第i類農作物秸稈的可收集系數。本研究采用蔡亞慶等人[1]的農作物秸稈收集系數。
可能源化利用量，其計算公式如下：
CSE=QCi×ri×ηi×βi（3）
式中，CSE為秸稈可能源化利用量，βi為能源使用率，本研究采用石元春[3]的秸稈資源的主要用途比例作為計算的依據，取值60%。根據式（1）、（2）、（3），可分別計算出2016年全椒縣秸稈理論資源量、可收集利用量、能源資源量（表1）。
1.2.2 農作物秸稈產氣潛力
（1）產氣因子模型。產氣因子，也叫產氣率，根據氣溫和秸稈種類的不同有所差異。20℃下的秸稈產氣率為35℃下的秸稈產氣率的60%左右，一般為0.25 m3/kg左右[4]。棉稈的木質纖維素部分占到了70%，所以棉稈相比其他秸稈更難降解，在中溫條件下，棉稈比其他秸稈的產氣率低10%～25%[5]。為方便統計，該研究農作物秸稈產氣率都按0.3 m3/kg計算。
（2）產氣潛力估算。參考張無敵等人[6]的研究方法，秸稈產氣潛力的估算公式為：
Biogasstrow-potential=QCi×ri×ηi×βi×TS×VCH4（4）
式中，Biogasstrow-potential為秸稈產氣潛力;TS為干物質質量百分比，VCH4為秸稈的產氣率。根據秸稈資源量計算出全椒縣的秸稈產沼氣潛力為8 544.34萬m3。
1.3 畜禽糞污資源及產氣潛力
根據2017年《滁州市統計年鑒》統計數據，2016年全椒縣畜禽養殖情況見表2。
根據《中華人民共和國農業行業標準NY/T 667-2011》[7]附錄A：1頭豬每天的糞便產氣量約為0.1 m3/頭，稱為1個豬當量。采用其他種類畜禽糞便作為發酵原料的養殖場沼氣工程，其規模可換算成豬的糞便產氣當量，換算比例為：1頭奶牛折算成10頭豬;1頭肉牛折算成5頭豬;10只蛋雞折算成1頭豬;20只肉雞折算成1頭豬。羊的豬當量換算比例采用《畜禽養殖業污染物排放標準GB18596-2001》[8]，3只羊換算成1頭豬。由此計算出2016年全椒縣畜禽糞便產沼氣潛力為5 784.61萬m3。
1.4 農村沼氣現狀
2006年以來，我縣利用國債項目和世行生態家園項目資金建成戶用沼氣池4 460口，大中型沼氣工程2處。建設初期，沼氣池使用率較高。隨著農村土地流轉，大量青壯勞力外出務工，加上環保執法力度加大，紛紛設立禁養限養區，許多圈舍被拆除，給農村能源利用提出了新的挑戰，農村沼氣建設面臨轉型升級。 2 全椒縣農村沼氣產業發展主要問題分析
我省是國家沼氣發展的主要省份之一，沼氣產業發展取得了一定成就。但在經濟快速發展、城鎮化進程加速推進的新形勢下，盡管沼氣總量在不斷增加，但總體而言發展相對滯后，在促進農村沼氣產業化的進程中還有很多問題需要解決，很多潛力需要挖掘。無論是戶用沼氣還是大中型沼氣工程均存在不少的問題，影響和阻礙著農村沼氣產業的快速發展和產業化進程。
2.1 戶用沼氣發展主要問題
2.1.1 沼氣池廢棄率高 由于發酵原料短缺和勞動力缺乏，農村戶用沼氣使用率普遍下降，沼氣池閑置的比例越來越高。
2.1.2 規模小，商品化低 盡管戶用生物燃氣總體規模很大，但主要用于補給農戶自己的能源需要，生產模式基本以農戶為主體，這就決定了生產規模小，產業關聯性差，形不成完整的產業鏈，嚴重限制了沼氣技術向高端發展。
2.1.3 重建輕管，沼氣綜合利用推廣欠缺 良好的管理是沼氣正常使用的基礎，我省由于缺少沼氣池日常管理以及綜合利用等方面的技術支持，目前正常使用的沼氣池也大都僅利用其熱能效益，即簡單用來燒火和照明。這不僅大大降低了發展沼氣的綜合效益，也未能使建造沼氣池的農戶得到更多的實惠，一定程度上影響了農民對沼氣的認可和接受。
2.2 大中型沼氣工程發展主要問題
2.2.1 整體水平不高 盡管我國部分大中型沼氣工程技術已經走到了世界前列，但我國沼氣工程整體技術水平還不高。我省在沼氣工程的設計及建設中，由于資金有限，未采用最先進技術，布局未完全達到農業部沼氣工程行業規范要求，消防配備不規范，防腐、耐壓的設備大多數未經檢驗就投入使用，且缺乏技術含量高的在線監測系統。因此很容易造成沼氣工程配套設施不完善、使用壽命短、可靠性不高等問題，導致沼氣生產過程中的能源效率降低，產品品質不高。
2.2.2 沼氣產氣率低 國外的沼氣工程多采用混合發酵，而我省主要是單一發酵，且通常采用常溫發酵，熱電聯產比率低，這導致發酵溫度不夠，沼氣工程產氣量很低[9]。
2.2.3 管理不規范 農村沼氣工程從項目選擇到建設、監管都存在問題，缺乏長效的監測制度和專門的管理人員，全省已建成運行和在建的沼氣工程，基本都是以禽畜養殖場為建設單位。通過調研，發現在工程的咨詢、設計、施工上均存在不足，項目規劃、工程結構和工藝上缺乏必要的論證，不夠嚴謹[10]。
2.2.4 缺乏監督與獎懲機制 由于我國項目投資體制和管理權限的限制，前期投資一次性到位，工程運行期間終端產品沒有補貼，也沒有相應的獎懲措施。而作為主管部門的市、縣級農村能源主管部門由于缺乏獎懲機制和調控手段，無法對沼氣工程業主進行有效監管和懲處。由于國家和省政府目前對農村沼氣項目建設沒有出臺相應的貸款優惠政策，建設單位貸款難度大、建設資金難以到位。
2.2.5 產品使用不當污染環境 在沼氣利用上，有些沼氣站由于沼氣利用設備有限，在夏季產氣高峰，會將多余的沼氣隨意排放到大氣中，造成大氣污染。在沼肥的利用上，存在固液分離效果差的問題，真正按商品化有機肥生產的較少。一些沼氣站由于儲存池容積有限，到了沼肥使用淡季，就會向外任意排放沼渣沼液，嚴重污染環境。
3 全椒縣農村沼氣產業發展態勢
3.1 由畜禽養殖場為主轉向以專業化沼氣產業投資商為主
過去農村沼氣項目的建設主體是畜禽養殖場，今后投資運營主體必須具備沼氣專業化運營的條件，包括資金、信譽、技術人才等。同時委托有資質、有經驗的專業機構承擔設計、建設和監理工作，成立和委托專業運營機構維護運營。
3.2 沼氣產業向商品化、規?；l展
就商業化而言，將借鑒市政PPP模式，建設區域性糞污集中處理中心，政府負責制定有關政策和管理辦法，包括土地利用、加氣站經營、排污者收費標準和糞污處理補貼等，并完善排放標準和嚴格執法管理，發展規?；B殖和發展生態農業，實現糞污綜合利用產業化，確保投資商合理的利潤空間。就規模化而言，20 km內有充足穩定的原料和完善的收儲運體系，半徑10 km里內解決80%以上的發酵原料。采用沼氣集中供氣工程，由專業化沼氣運營機構集中管理，與規?；B殖場簽訂提供發酵原料協議，并與用戶簽訂供氣、供電和沼肥利用協議。
3.3 原料、技術、工藝與裝備實現創新
為擴大沼氣產出，采用畜禽糞便與干物含量高的原料，如青貯秸稈、廚余垃圾、屠宰下腳料等混合發酵。不但利用了這些原料營養物質和生物活性物較多的優勢，而且還通過提高干物質和發酵液回流的比例，大幅度減少沼液的形成，從根本上解決當前大中型沼氣工程沼液過多、消納難的負擔。
3.4 沼氣工程產品高值化利用
當前最有效的途徑是在規?；a沼氣的前提下將其提純，使其甲烷含量超過90%，從而成為與天然氣同質的生物天然氣，能夠并入天然氣管網，或用作車用燃料替代汽油、柴油。政府應制定更為明確和操作性更強的生物天然氣產業發展細則，進一步加大財政資金投入和稅收優惠的力度，努力營造一個公平競爭的市場環境，激勵民間資本單獨或以公私合營（PPP）方式投入到生物天然氣項目建設和運營中來。
4 全椒縣農村沼氣產業發展機遇
生產沼氣是畜禽糞污資源化利用的一個重要途徑，2018—2020年，國家沼氣建設項目整合到畜禽糞污資源化利用整縣推進項目中，我省22個養殖大縣應積極申請、分步參與，利用整縣推進項目大力發展農村沼氣。我省制定了《安徽省畜禽養殖廢棄物資源化利用工作方案》，大力推廣以沼氣化利用為主的畜禽養殖廢棄物資源化利用模式，力爭到2020年，畜禽養殖廢棄物資源化利用成為畜禽養殖環節中常態化的生產方式，構建種養循環發展長效機制;全省畜禽糞污綜合利用率達到80%以上，畜禽規模養殖場（小區）糞污處理設施裝備配套率達到95%以上，大型畜禽規模養殖場（小區）糞污處理設施裝備配套率達到100%。
2015年開始，中央對農村沼氣建設開始轉型升級，主要針對規?；B殖企業和以秸稈為原料的沼氣工程建設，并啟動了生物天然氣（特大型沼氣）試點。中央和省、市、縣各級對秸稈綜合利用的政策扶持力度和資金投入不斷加大，我省農村能源建設正處于新一輪的發展期。隨著推進農業供給側結構改革進程的加快，實現農業的綠色發展，將為農村沼氣產業的發展提供了良好的環境和機遇。
參考文獻
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[8] GB 18596-2001， 畜禽養殖業污染物排放標準[S].北京：中國標準出版社，2011.
[9] 張田，卜美東，耿維.中國畜禽糞便污染現狀及產沼氣潛力[J].生態學雜志， 2012， 31（5）： 1241-1249.
[10] 李布青，葛昕.秸稈沼氣工程設計若干問題的探討[J]. 安徽農業科學，2015， 43（5）： 354 -357.
責任編輯：李楊
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